VACON變頻器輕型電動卡車上的應用
1 引言
隨著能源和環(huán)境問題日益受到重視，電動汽車以其清潔無污染、能量效率高、低噪聲、能源多樣化等優(yōu)點得以迅速發(fā)展。電動汽車作為一種交通工具，工作環(huán)境復雜多變，其電機驅動系統(tǒng)需要滿足高可靠性、高效率、調速性能好、造價低等性能要求。
2 電動卡車的運行特性分析
電動卡車運行工況分析基于逆變器—電機系統(tǒng)設計基礎，主要包括特征工況分析和典型工況分析。由電動卡車運行工況分析可得出電動卡車對逆變器—電機系統(tǒng)的要求，同時可確定逆變器—電機系統(tǒng)的相關動態(tài)特性。
2.1電動卡車的動力特性分析
?。?）電動卡車行駛過程中的動態(tài)平衡方程為：
Fd=Fr+Fw+Fs+Fa（2—1）
式中：Fd為電動卡車運行所需驅動力：Fd=(M2*ig*ηm)/(1/2D)。式中：M2為電機軸輸出電磁轉矩；ig為傳動比，取為10；ηm為機械傳動效率；D為車輪直徑。
Fr為運行阻力；Fw為空氣阻力；Fs為斜坡阻力；Fa為加速阻力。
?。?）電機的基本工作參數(shù)為：
電機軸輸出功率P2=Fd*V/ηm（2—2）
電機轉速n=60/∏*ig*V/D（2—3）
電機軸輸出轉矩M2=9550P2/n（2—4）
2.2電動卡車的特性工況分析
?。?）起動性能：用于決定變頻器—電機系統(tǒng)的快速性。為滿足車輛冷起動加速時間不超時，要求牽引逆變器瞬時輸出最小功率（電機軸輸出功率）；
?。?）加速性能：用于決定電機的最大輸出功率。并以此決定電機最大功率（電機軸輸出功率）；
?。?）最大爬坡度：用于決定電機的最大輸出轉矩。根據(jù)工況要求，最大爬坡度為15%；
?。?）最高車速：用于決定電機穩(wěn)定持續(xù)輸出功率和電機最高轉速。為滿足最高車速要求，變頻器最高輸出頻率為112Hz；為滿足車輛以最高車速長時間勻速行駛的要求，電機穩(wěn)定持續(xù)輸出功率不低于22kW（電機軸輸出功率）。
系統(tǒng)要求：
?。?）通過起/停按鈕控制電動車的起動和停止，起動時按諧波加速到給定轉速，停車時回饋制動，將電動車的動能回收到蓄電池中；
?。?）通過正反轉按鈕實現(xiàn)電動卡車的前進和后退。后退時做轉速限制，防止后退速度過快造成事故；
?。?）電動卡車的車速參考值為電動踏板的模擬信號，1V對應最低車速，4V對應最高車速。
根據(jù)電動卡車工況特點，通過參數(shù)設置將電機控制在最大轉矩工作曲線下，使車輛在低速時也能輸出足夠大的轉矩，以滿足車載要求。
此外，Vacon變頻器具有開環(huán)速度控制方式，可進行轉矩補償，并滿足低速大轉矩輸出要求。
設置相關控制參數(shù)如下（選用vacon多目標控制應用宏）：
?。?）正確設置電機銘牌數(shù)值參數(shù)，包括：電機額定電壓參數(shù)P2.1.6，電機額定頻率參數(shù)P2.1.7，電機額定速度參數(shù)P2.1.8，電機額定電流參數(shù)P2.1.9，電機功率因素cosphi參數(shù)P2.1.10；
?。?）設置正反轉頻率限制參數(shù)，包括：電機反轉頻率限制參數(shù)P2.6.19，電機正轉頻率限制參數(shù)P2.6.20；
?。?）電機最大電流限制參數(shù)P2.1.5，保證電機在重載負荷時，限制最大輸出轉矩，保證變頻器的穩(wěn)定連續(xù)工作；
（4）由于電動卡車工況經常在加速和剎車之間切換，因此將啟動方式P2.4.6設置為飛車啟動；
?。?）相比于傳統(tǒng)汽車，電動卡車可以在制動過程中將電機控制于發(fā)電狀態(tài)（設置停止參數(shù)P2.4.7），從而實現(xiàn)能量回收，達到節(jié)約電能并增加車輛續(xù)駛里程的目的；
?。?）設定啟動加減速時間參數(shù)以達到舒適的啟動停止控制，包括：加速時間參數(shù)P2.1.3，減速時間參數(shù)P2.1.4。
4 總結
隨著能源緊缺和環(huán)境問題的越來越突出，電動卡車已成為研究熱點，國內外汽車廠家均已推出各自的電動卡車。Vacon變頻器以其優(yōu)良的性能和開放的編程平臺，為該領域用戶提供了完美的驅動系統(tǒng)解決方案。在電動卡車行業(yè)中，Vacon變頻器會有更廣的應用。
隨著能源和環(huán)境問題日益受到重視，電動汽車以其清潔無污染、能量效率高、低噪聲、能源多樣化等優(yōu)點得以迅速發(fā)展。電動汽車作為一種交通工具，工作環(huán)境復雜多變，其電機驅動系統(tǒng)需要滿足高可靠性、高效率、調速性能好、造價低等性能要求。
2 電動卡車的運行特性分析
電動卡車運行工況分析基于逆變器—電機系統(tǒng)設計基礎，主要包括特征工況分析和典型工況分析。由電動卡車運行工況分析可得出電動卡車對逆變器—電機系統(tǒng)的要求，同時可確定逆變器—電機系統(tǒng)的相關動態(tài)特性。
2.1電動卡車的動力特性分析
?。?）電動卡車行駛過程中的動態(tài)平衡方程為：
Fd=Fr+Fw+Fs+Fa（2—1）
式中：Fd為電動卡車運行所需驅動力：Fd=(M2*ig*ηm)/(1/2D)。式中：M2為電機軸輸出電磁轉矩；ig為傳動比，取為10；ηm為機械傳動效率；D為車輪直徑。
Fr為運行阻力；Fw為空氣阻力；Fs為斜坡阻力；Fa為加速阻力。
?。?）電機的基本工作參數(shù)為：
電機軸輸出功率P2=Fd*V/ηm（2—2）
電機轉速n=60/∏*ig*V/D（2—3）
電機軸輸出轉矩M2=9550P2/n（2—4）
2.2電動卡車的特性工況分析
?。?）起動性能：用于決定變頻器—電機系統(tǒng)的快速性。為滿足車輛冷起動加速時間不超時，要求牽引逆變器瞬時輸出最小功率（電機軸輸出功率）；
?。?）加速性能：用于決定電機的最大輸出功率。并以此決定電機最大功率（電機軸輸出功率）；
?。?）最大爬坡度：用于決定電機的最大輸出轉矩。根據(jù)工況要求，最大爬坡度為15%；
?。?）最高車速：用于決定電機穩(wěn)定持續(xù)輸出功率和電機最高轉速。為滿足最高車速要求，變頻器最高輸出頻率為112Hz；為滿足車輛以最高車速長時間勻速行駛的要求，電機穩(wěn)定持續(xù)輸出功率不低于22kW（電機軸輸出功率）。
系統(tǒng)要求：
?。?）通過起/停按鈕控制電動車的起動和停止，起動時按諧波加速到給定轉速，停車時回饋制動，將電動車的動能回收到蓄電池中；
?。?）通過正反轉按鈕實現(xiàn)電動卡車的前進和后退。后退時做轉速限制，防止后退速度過快造成事故；
?。?）電動卡車的車速參考值為電動踏板的模擬信號，1V對應最低車速，4V對應最高車速。
根據(jù)電動卡車工況特點，通過參數(shù)設置將電機控制在最大轉矩工作曲線下，使車輛在低速時也能輸出足夠大的轉矩，以滿足車載要求。
此外，Vacon變頻器具有開環(huán)速度控制方式，可進行轉矩補償，并滿足低速大轉矩輸出要求。
設置相關控制參數(shù)如下（選用vacon多目標控制應用宏）：
?。?）正確設置電機銘牌數(shù)值參數(shù)，包括：電機額定電壓參數(shù)P2.1.6，電機額定頻率參數(shù)P2.1.7，電機額定速度參數(shù)P2.1.8，電機額定電流參數(shù)P2.1.9，電機功率因素cosphi參數(shù)P2.1.10；
?。?）設置正反轉頻率限制參數(shù)，包括：電機反轉頻率限制參數(shù)P2.6.19，電機正轉頻率限制參數(shù)P2.6.20；
?。?）電機最大電流限制參數(shù)P2.1.5，保證電機在重載負荷時，限制最大輸出轉矩，保證變頻器的穩(wěn)定連續(xù)工作；
（4）由于電動卡車工況經常在加速和剎車之間切換，因此將啟動方式P2.4.6設置為飛車啟動；
?。?）相比于傳統(tǒng)汽車，電動卡車可以在制動過程中將電機控制于發(fā)電狀態(tài)（設置停止參數(shù)P2.4.7），從而實現(xiàn)能量回收，達到節(jié)約電能并增加車輛續(xù)駛里程的目的；
?。?）設定啟動加減速時間參數(shù)以達到舒適的啟動停止控制，包括：加速時間參數(shù)P2.1.3，減速時間參數(shù)P2.1.4。
4 總結
隨著能源緊缺和環(huán)境問題的越來越突出，電動卡車已成為研究熱點，國內外汽車廠家均已推出各自的電動卡車。Vacon變頻器以其優(yōu)良的性能和開放的編程平臺，為該領域用戶提供了完美的驅動系統(tǒng)解決方案。在電動卡車行業(yè)中，Vacon變頻器會有更廣的應用。
文章版權歸西部工控xbgk所有，未經許可不得轉載。
服務咨詢