电动车三相交流变频控制系统与三相交流驱动系统.doc

山西科芯电子科技有限公司--- ---------- -专业三相交流变频控制器和驱动系统制造者
1.公司基本情况
单位介绍：
山西科芯电子科技有限公司为国家孵化器凯通大厦，是太原市科技局创业扶持企业，公司主要是研发生产直流转化为三相交流控制系统，高效驱动系统，公司研发的直流转化为三相交流控制系统成功的应用航空等领域，公司现在抓住山西转型大量发展新能源建设，公司于2009年开始研发电动车高效变频控制器和电动车高效变频驱动系统。公司年产5万量电动车零配件创造利润500多万元，公司现在进军电动公交车和电动景观车的研发和生产。高效变频控制系统和高效变频驱动系统是公司技术核心，本技术在全国都处于领先位置。
项目单位提供的相关资料
   （一）目前电动车市场情况：
电动车行业在中国崛起仅仅几年时间，在这短短的几年内，电动车行业从无到有，由零星分布到大范围普及，取得了高速的发展和长足的进步。由于不需要核心技术，进入门槛低，赢利空间大，短时间内大量企业将目光锁住电动车这个新兴行业。
经过十余年的发展，中国电动车行业从小到大，已经形成一个规模庞大的产业群，尤其是进入二十一世纪以后，整个产业呈现高速发展状态。2004年，中国电动车行业已有1000多家生产厂家，年产量达675万辆。2005年，中国的电动车年产量达960万辆，市场保有量在1500万辆以上。2006年国内电动车产量达到近2000万辆，比上一年增幅60%以上。2010年，中国轻型电动车的产销量将可能达到3000万辆，出口量将可能达500万-600万辆，实现工业产值700亿元，包括上下游带动产值的产业总体规模，将达1300亿元。
2、本技术项目的实现依据
本技术项目利用先进的嵌入式技术，一举实现直流转换为三相交流电，转换率可达99%，为三相交流电机提供了能源。同时利用先进的嵌入式技术，实现了三相交流电的变频调速。几年前本公司为“达奥光电”完成直流转三相交流、固定变频控制高频电机、在中科院某项目投标成功的事实，证明方案切实可行。

1、本技术项目与传统电动车直流电机相比优劣对比
1）、实践早已证明：三相交流电机比直流电机结构相对简单、价格便宜，这就为电动车生产商进一步降低了成本，进而为加大利润空间创造了条件。
2）、理论证明：三相交流电机比直流电机扭矩更大。相同功率的交流电机扭矩在1.8~2.2牛顿 · 米之间，而直流电机扭矩在0.5~0.6牛顿 · 米之间。本技术项目的实现将使电动车的爬坡能力与摩托车相媲美，为进一步开拓电动车市场做出贡献。
3）、理论和实践已证明：三相交流电机的启动电流为1.6~2A，直流电机的启动电流为6~7A。这本是直流电机容易起步的一个优点，本技术项目的通过变频调速实现小电流起步，这一点反而成了本技术项目节能的一大优点。
4）、理论证明：节能量用GB12497《三相异步电动机经济运行》强制性国家标准实施监督指南中的计算公式，调速电机为鼠笼式电机时，由于输入功率和转矩均保持不变，鼠笼式电机的功率保持不变。损耗以有功的形式表达出来，损耗功率通过转差离合器涡流发热并由电枢上的风叶散发出去。由损耗功率公式:
n1- n2
PH =P1-P2=P1S=P1 (1)
n1
其中：PH -----
P1 ----- 电动机轴输出功率
P2 ----- 转差离合器轴输出功率
S ----- 转差率
n1 ----- 电动机输出轴转速
n2 ----- 转差离合器输出轴转速
由（1）可以清楚看到，电磁调速电机的转速越低，浪费能源越大，然而生产机械的转速通常不在最大转速下运行，变频调速是一种改变旋转磁场同步速度的方法，是不耗能的高效调速方式，因此改用变频调速的方式会有非常好的节能效果，节省的能量直接可用（1）式计算。经验证明：使用三相交流电机可节电20%～50%。本技术项目的实现对于相同安时的电池，充电一次将大大增加其续航能力。
传统直流电瓶车驱动系统比较(DC MOTOR SYSTEM)
现在采用普通电瓶作为储能装置,储,供电性能较差,容量不大,充电时间长,导致车辆续行里程短,同时使用过程中需要不断维护,长期使用需要不断加酸加水,使用成本高,频繁加酸加水导致电瓶使用寿命短,一般使用一年左右必需更换.
大多采用国产变阻器,换相器进行电控..国产变阻器,换相器性能不稳定,在大电流频繁变换过程中容易烧毁一旦出现一样难以维修,必须将整套控制系统全部变换,增加使用成本.
采用直流电机作为驱动器,直流电机必须与电瓶匹配,由于直流电机自身带碳刷,在长期使用过程中碳刷磨损严重,需要定期检查更新,使用维护费用高.直流电机过载能力较差,在超负荷运转时容易烧毁电机,同时由于直流电机高速运转是功率衰减快,导致车辆爬坡能力弱.平常使用过程中如遇雨水容易短路烧毁电机.

我公司开发的交流变频电动车控制系统能量利用率达92%
交流变频电动车驱动系统(AC MOTOR SYSTEM)
我公司变频控制器采用先进嵌入式技术,相当于微电脑控制,性能稳定,以频率控制电能,为目前国内领先技术,该控制器由本公司自主研发生产,质量及保养维修部得到保障,使用及维护成本底.
采用大容量铅酸密封电池作为储能装置,储,供电性能好,能量利用率高,供电稳定,充电时间短,令车辆续行里程长,使用过程中不需要维护,无需加酸加水,电池使用寿命长,一般可使用三年.
采用交流变频电机作为驱动器,性能稳定,抗过载能力强,不烧电机,爬坡动力强劲.行驶时起步平稳,起步平稳,提速快,噪音底,令乘客倍感舒适.

电动汽车的驱动系统除了具有普通电气传动的共性外，还应满足电动汽车特定用途的要求。电动汽车是一种在陆地上露天运行、结构紧凑、具有车载能源的行走机械，工况复杂。既要能高速飞驰，又要能频繁启动、制动、上下坡、快速超车、紧急刹车;既要能适应雪天、雨天、盛夏、严冬、雪后撒盐等恶劣天气条件，又要能承受道路的颠簸震动，还要保证司乘人员的舒适与安全。电动车的核心，是要用电气传动系统取代机械推进系统，用电池代替汽油作为车载能源，在零排放或少排放的前提下，车辆的各项性能、价格指标的要求。
针对这一要求公司开发应用于4-14座电动观光车的交流变频电机驱动系统。主要解决了车辆运行过程中几个关键问题：
1、基速以下大转矩以适应快速启动、加速、负荷爬坡、频繁起停等要求。
2、基速以上小转矩、恒功率、宽范围以适应最高车速和公路飞驰、超车等要求。
3、整个转矩/转速运行范围内的效率最优化，以谋求电池一次充电后的续驶里程尽可能长。
4、电机及电控装置结构坚固、体积小、重量轻、抗颠簸振动。
5、操纵性能符合司机驾驶习惯，运行平稳，乘坐舒适，电气系统失效保障措施完善

山西科芯电子科技有限公司产品部分目录表
KX-48-3 KX-72-4
窗体底端

额定扭矩(Nm)：17 额定扭矩(Nm)：17
电池电压(DC)：48 电池电压(DC)：72
最大扭矩(Nm)：60 最大扭矩(Nm)：60
最大功率(KW)：6 最大功率(KW)：8
额定功率(KW)：3 额定功率(KW)：4
最高转速(rpm)：450 最高转速(rpm)：5600
KX-72-5 KX-72-7.5

额定扭矩(Nm)：32 额定扭矩(Nm)：32
电池电压(DC)：72 电池电压(DC)：72
最大扭矩(Nm)：100 最大扭矩(Nm)：10
最大功率(KW)：10 最大功率(KW)：15
额定功率(KW)5 额定功率(KW)：7.5
最高转速(rpm)：4500 最高转速(rpm)：5600
KX-72-7.5 KX-96-6.3

额定扭矩(Nm)：48 额定扭矩(Nm)：32
电池电压(DC)：72 电池电压(DC)：96
最大扭矩(Nm)：150 最大扭矩(Nm)：100
最大功率(KW)：15 最大功率(KW)：13
额定功率(KW)：7.5 额定功率(KW)：6.5
最高转速(rpm)：4500 最高转速(rpm)：5600

KX-96-10 KX-96-10

o 额定扭矩(Nm)：32 额定扭矩(Nm)：48
o 电池电压(DC)：96 电池电压(DC)：96
o 最大扭矩(Nm)：100 最大扭矩(Nm)：150
o 最大功率(KW)：20 最大功率(KW)：20
o 额定功率(KW)：10 额定功率(KW)：10
o 最高转速(rpm)：5600 最高转速(rpm)：5600
KX-120-8.5 KX-144-10

额定扭矩(Nm)：32 额定扭矩(Nm)：32
电池电压(DC)：120 电池电压(DC)：144
最大扭矩(Nm)：100 最大扭矩(Nm)：100
最大功率(KW)：17 最大功率(KW)：20
额定功率(KW)：8.5 额定功率(KW)：10
最高转速(rpm)：5600 最高转速(rpm)：5600

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