विभिन्न इलेक्ट्रिक वाहन मोटर्स की तुलना

पर्यावरण के साथ मानव का सह-अस्तित्व और वैश्विक अर्थव्यवस्था का सतत विकास लोगों को परिवहन के कम उत्सर्जन और संसाधन-कुशल साधनों की तलाश करने के लिए उत्सुक बनाता है, और इलेक्ट्रिक वाहनों का उपयोग निस्संदेह एक आशाजनक समाधान है।

आधुनिक इलेक्ट्रिक वाहन व्यापक उत्पाद हैं जो बिजली, इलेक्ट्रॉनिक्स, यांत्रिक नियंत्रण, सामग्री विज्ञान और रासायनिक प्रौद्योगिकी जैसी विभिन्न उच्च तकनीक प्रौद्योगिकियों को एकीकृत करते हैं।समग्र परिचालन प्रदर्शन, अर्थव्यवस्था आदि सबसे पहले बैटरी सिस्टम और मोटर ड्राइव नियंत्रण प्रणाली पर निर्भर करते हैं।इलेक्ट्रिक वाहन के मोटर ड्राइव सिस्टम में आम तौर पर चार मुख्य भाग होते हैं, अर्थात् नियंत्रक।पावर कन्वर्टर्स, मोटर और सेंसर।वर्तमान में, इलेक्ट्रिक वाहनों में उपयोग की जाने वाली मोटरों में आम तौर पर डीसी मोटर, इंडक्शन मोटर, स्विच्ड रिलक्टेंस मोटर और स्थायी चुंबक ब्रशलेस मोटर शामिल हैं।

1. इलेक्ट्रिक मोटरों के लिए इलेक्ट्रिक वाहनों की बुनियादी आवश्यकताएं

सामान्य औद्योगिक अनुप्रयोगों के विपरीत, इलेक्ट्रिक वाहनों का संचालन बहुत जटिल है।इसलिए, ड्राइव सिस्टम की आवश्यकताएँ बहुत अधिक हैं।

1.1 इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए मोटर्स में बड़ी तात्कालिक शक्ति, मजबूत अधिभार क्षमता, 3 से 4 का अधिभार गुणांक), अच्छा त्वरण प्रदर्शन और लंबी सेवा जीवन की विशेषताएं होनी चाहिए।

1.2 इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए मोटर्स में गति विनियमन की एक विस्तृत श्रृंखला होनी चाहिए, जिसमें निरंतर टॉर्क क्षेत्र और निरंतर पावर क्षेत्र शामिल है।निरंतर टॉर्क क्षेत्र में, शुरू करने और चढ़ने की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कम गति पर चलने पर उच्च टॉर्क की आवश्यकता होती है;निरंतर बिजली क्षेत्र में, उच्च गति की आवश्यकता होती है जब समतल सड़कों पर उच्च गति ड्राइविंग की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कम टॉर्क की आवश्यकता होती है।ज़रूरत होना।

1.3 इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए इलेक्ट्रिक मोटर को वाहन की गति कम होने पर पुनर्योजी ब्रेकिंग का एहसास करने, बैटरी को ऊर्जा वापस करने और वापस करने में सक्षम होना चाहिए, ताकि इलेक्ट्रिक वाहन में सबसे अच्छी ऊर्जा उपयोग दर हो, जो आंतरिक दहन इंजन वाहन में हासिल नहीं की जा सकती है। .

1.4 इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए इलेक्ट्रिक मोटर की संपूर्ण ऑपरेटिंग रेंज में उच्च दक्षता होनी चाहिए, ताकि एक चार्ज की क्रूज़िंग रेंज में सुधार हो सके।

इसके अलावा, यह भी आवश्यक है कि इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए इलेक्ट्रिक मोटर अच्छी विश्वसनीयता वाली हो, कठोर वातावरण में लंबे समय तक काम कर सके, एक सरल संरचना हो और बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त हो, ऑपरेशन के दौरान कम शोर हो, उपयोग में आसान हो और रखरखाव, और सस्ता है।

इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए इलेक्ट्रिक मोटर्स के 2 प्रकार और नियंत्रण विधियाँ
2.1 डीसी
मोटर्स ब्रश डीसी मोटर्स के मुख्य लाभ सरल नियंत्रण और परिपक्व तकनीक हैं।इसमें एसी मोटर्स से बेजोड़ उत्कृष्ट नियंत्रण विशेषताएं हैं।शुरुआती विकसित इलेक्ट्रिक वाहनों में, डीसी मोटर्स का ज्यादातर उपयोग किया जाता था, और अब भी, कुछ इलेक्ट्रिक वाहन अभी भी डीसी मोटर्स द्वारा संचालित होते हैं।हालाँकि, ब्रश और मैकेनिकल कम्यूटेटर के अस्तित्व के कारण, यह न केवल मोटर की अधिभार क्षमता और गति में और सुधार को सीमित करता है, बल्कि लंबे समय तक चलने पर ब्रश और कम्यूटेटर के लगातार रखरखाव और प्रतिस्थापन की भी आवश्यकता होती है।इसके अलावा, चूंकि रोटर पर नुकसान मौजूद है, इसलिए गर्मी को खत्म करना मुश्किल है, जो मोटर टॉर्क-टू-मास अनुपात में और सुधार को सीमित करता है।डीसी मोटर्स के उपरोक्त दोषों को देखते हुए, डीसी मोटर्स का उपयोग मूल रूप से नव विकसित इलेक्ट्रिक वाहनों में नहीं किया जाता है।

2.2 एसी तीन-चरण प्रेरण मोटर

2.2.1 एसी तीन-चरण प्रेरण मोटर का बुनियादी प्रदर्शन

एसी तीन-चरण प्रेरण मोटर सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली मोटर हैं।स्टेटर और रोटर को सिलिकॉन स्टील शीट से लेमिनेट किया जाता है, और कोई स्लिप रिंग, कम्यूटेटर और अन्य घटक नहीं होते हैं जो स्टेटर के बीच एक दूसरे के संपर्क में होते हैं।सरल संरचना, विश्वसनीय संचालन और टिकाऊ।एसी इंडक्शन मोटर की पावर कवरेज बहुत व्यापक है, और गति 12000 ~ 15000r/मिनट तक पहुंच जाती है।उच्च स्तर की शीतलन स्वतंत्रता के साथ वायु शीतलन या तरल शीतलन का उपयोग किया जा सकता है।इसमें पर्यावरण के प्रति अच्छी अनुकूलन क्षमता है और पुनर्योजी प्रतिक्रिया ब्रेकिंग का एहसास हो सकता है।समान पावर डीसी मोटर की तुलना में, दक्षता अधिक है, गुणवत्ता लगभग आधी हो गई है, कीमत सस्ती है, और रखरखाव सुविधाजनक है।

2.2.2 नियंत्रण प्रणाली

एसी इंडक्शन मोटर का क्योंकि एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटर सीधे बैटरी द्वारा आपूर्ति की गई डीसी पावर का उपयोग नहीं कर सकता है, और एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटर में नॉनलाइनियर आउटपुट विशेषताएँ होती हैं।इसलिए, एसी तीन-चरण प्रेरण मोटर का उपयोग करने वाले इलेक्ट्रिक वाहन में, प्रत्यक्ष धारा को एक प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित करने के लिए इन्वर्टर में पावर सेमीकंडक्टर डिवाइस का उपयोग करना आवश्यक है जिसकी आवृत्ति और आयाम को एसी के नियंत्रण का एहसास करने के लिए समायोजित किया जा सकता है। तीन चरण मोटर.इसमें मुख्य रूप से वी/एफ नियंत्रण विधि और स्लिप फ्रीक्वेंसी नियंत्रण विधि हैं।

वेक्टर नियंत्रण विधि का उपयोग करके, एसी तीन-चरण प्रेरण मोटर की उत्तेजना घुमावदार की प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति और इनपुट एसी तीन-चरण प्रेरण मोटर के टर्मिनल समायोजन को नियंत्रित किया जाता है, चुंबकीय प्रवाह और घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र का टोक़ एसी तीन-चरण प्रेरण मोटर को नियंत्रित किया जाता है, और एसी तीन-चरण प्रेरण मोटर के परिवर्तन का एहसास होता है।गति और आउटपुट टॉर्क लोड परिवर्तन विशेषताओं की आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है, और उच्चतम दक्षता प्राप्त कर सकता है, ताकि एसी तीन-चरण प्रेरण मोटर का व्यापक रूप से इलेक्ट्रिक वाहनों में उपयोग किया जा सके।

2.2.3 की कमियाँ

एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटर एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटर की बिजली खपत बड़ी है, और रोटर को गर्म करना आसान है।हाई-स्पीड ऑपरेशन के दौरान एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटर की कूलिंग सुनिश्चित करना आवश्यक है, अन्यथा मोटर क्षतिग्रस्त हो जाएगी।एसी तीन-चरण प्रेरण मोटर का पावर फैक्टर कम है, जिससे आवृत्ति रूपांतरण और वोल्टेज रूपांतरण डिवाइस का इनपुट पावर फैक्टर भी कम है, इसलिए बड़ी क्षमता वाले आवृत्ति रूपांतरण और वोल्टेज रूपांतरण डिवाइस का उपयोग करना आवश्यक है।एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटर के नियंत्रण प्रणाली की लागत एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटर की तुलना में बहुत अधिक है, जिससे इलेक्ट्रिक वाहन की लागत बढ़ जाती है।इसके अलावा, एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटर का स्पीड रेगुलेशन भी खराब है।

2.3 स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर

2.3.1 स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर का बुनियादी प्रदर्शन

स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर एक उच्च प्रदर्शन वाली मोटर है।इसकी सबसे बड़ी विशेषता यह है कि इसमें ब्रश से बनी यांत्रिक संपर्क संरचना के बिना डीसी मोटर की बाहरी विशेषताएं हैं।इसके अलावा, यह स्थायी चुंबक रोटर को अपनाता है, और कोई उत्तेजना हानि नहीं होती है: बाहरी स्टेटर पर गर्म आर्मेचर वाइंडिंग स्थापित की जाती है, जो गर्मी को खत्म करना आसान है।इसलिए, स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर में कोई कम्यूटेशन स्पार्क नहीं है, कोई रेडियो हस्तक्षेप नहीं है, लंबे जीवन और विश्वसनीय संचालन है।, आसान रखरखाव।इसके अलावा, इसकी गति यांत्रिक कम्यूटेशन द्वारा सीमित नहीं है, और यदि वायु बीयरिंग या चुंबकीय निलंबन बीयरिंग का उपयोग किया जाता है, तो यह प्रति मिनट कई सौ हजार क्रांतियों तक चल सकता है।स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर प्रणाली की तुलना में, इसमें उच्च ऊर्जा घनत्व और उच्च दक्षता है, और इलेक्ट्रिक वाहनों में आवेदन की अच्छी संभावना है।

2.3.2 स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर की नियंत्रण प्रणाली

विशिष्ट स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर एक अर्ध-डिकॉउलिंग वेक्टर नियंत्रण प्रणाली है।चूंकि स्थायी चुंबक केवल एक निश्चित-आयाम चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न कर सकता है, इसलिए स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर प्रणाली बहुत महत्वपूर्ण है।यह निरंतर टॉर्क क्षेत्र में चलने के लिए उपयुक्त है, आमतौर पर इसे पूरा करने के लिए वर्तमान हिस्टैरिसीस नियंत्रण या वर्तमान फीडबैक प्रकार एसपीडब्ल्यूएम विधि का उपयोग किया जाता है।गति को और अधिक विस्तारित करने के लिए, स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर क्षेत्र कमजोर नियंत्रण का भी उपयोग कर सकता है।क्षेत्र कमजोर करने वाले नियंत्रण का सार स्टेटर वाइंडिंग में फ्लक्स लिंकेज को कमजोर करने के लिए प्रत्यक्ष-अक्ष विचुंबकीकरण क्षमता प्रदान करने के लिए चरण धारा के चरण कोण को आगे बढ़ाना है।

2.3.3 की अपर्याप्तता

स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर स्थायी चुंबक सामग्री प्रक्रिया से प्रभावित और प्रतिबंधित होती है, जिससे स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर की पावर रेंज छोटी हो जाती है, और अधिकतम शक्ति केवल दसियों किलोवाट होती है।जब स्थायी चुंबक सामग्री कंपन, उच्च तापमान और अधिभार धारा के अधीन होती है, तो इसकी चुंबकीय पारगम्यता कम हो सकती है या विचुंबकित हो सकती है, जिससे स्थायी चुंबक मोटर का प्रदर्शन कम हो जाएगा, और यहां तक ​​कि गंभीर मामलों में मोटर को नुकसान भी होगा।ओवरलोड नहीं होता.निरंतर पावर मोड में, स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर को संचालित करना जटिल होता है और एक जटिल नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता होती है, जो स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर की ड्राइव प्रणाली को बहुत महंगा बनाती है।

2.4 स्विचड रिलक्टेंस मोटर

2.4.1 स्विच्ड रिलक्टेंस मोटर का बुनियादी प्रदर्शन

स्विचड रिलक्टेंस मोटर एक नए प्रकार की मोटर है।सिस्टम में कई स्पष्ट विशेषताएं हैं: इसकी संरचना किसी भी अन्य मोटर की तुलना में सरल है, और मोटर के रोटर पर कोई स्लिप रिंग, वाइंडिंग और स्थायी चुंबक नहीं हैं, बल्कि केवल स्टेटर पर हैं।इसमें एक साधारण सांद्रित वाइंडिंग है, वाइंडिंग के सिरे छोटे हैं, और कोई इंटरफेज़ जम्पर नहीं है, जिसे बनाए रखना और मरम्मत करना आसान है।इसलिए, विश्वसनीयता अच्छी है, और गति 15000 आर/मिनट तक पहुंच सकती है।दक्षता 85% से 93% तक पहुंच सकती है, जो एसी इंडक्शन मोटर्स की तुलना में अधिक है।नुकसान मुख्य रूप से स्टेटर में होता है, और मोटर को ठंडा करना आसान होता है;रोटर एक स्थायी चुंबक है, जिसमें एक विस्तृत गति विनियमन सीमा और लचीला नियंत्रण होता है, जो टोक़-गति विशेषताओं की विभिन्न विशेष आवश्यकताओं को प्राप्त करना आसान होता है, और एक विस्तृत श्रृंखला में उच्च दक्षता बनाए रखता है।यह इलेक्ट्रिक वाहनों की शक्ति प्रदर्शन आवश्यकताओं के लिए अधिक उपयुक्त है।

2.4.2 स्विच्ड अनिच्छा मोटर नियंत्रण प्रणाली

स्विच्ड रिलक्टेंस मोटर में उच्च स्तर की नॉनलाइनियर विशेषताएं होती हैं, इसलिए, इसकी ड्राइव प्रणाली अधिक जटिल होती है।इसकी नियंत्रण प्रणाली में एक पावर कनवर्टर शामिल है।

एक।पावर कनवर्टर की स्विच की गई अनिच्छा मोटर की उत्तेजना वाइंडिंग, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आगे की धारा या विपरीत धारा, टॉर्क की दिशा अपरिवर्तित रहती है, और अवधि परिवर्तित हो जाती है।प्रत्येक चरण को केवल छोटी क्षमता वाली पावर स्विच ट्यूब की आवश्यकता होती है, और पावर कनवर्टर सर्किट अपेक्षाकृत सरल होता है, कोई सीधे-थ्रू विफलता नहीं, अच्छी विश्वसनीयता, सिस्टम की नरम शुरुआत और चार-चतुर्थांश संचालन को लागू करना आसान होता है, और मजबूत पुनर्योजी ब्रेकिंग क्षमता होती है। .लागत एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटर के इन्वर्टर कंट्रोल सिस्टम से कम है।

बी।नियंत्रक

नियंत्रक में माइक्रोप्रोसेसर, डिजिटल लॉजिक सर्किट और अन्य घटक होते हैं।ड्राइवर द्वारा कमांड इनपुट के अनुसार, माइक्रोप्रोसेसर एक ही समय में स्थिति डिटेक्टर और वर्तमान डिटेक्टर द्वारा खिलाए गए मोटर की रोटर स्थिति का विश्लेषण और प्रक्रिया करता है, और तुरंत निर्णय लेता है, और निष्पादन आदेशों की एक श्रृंखला जारी करता है स्विच की गई अनिच्छा मोटर को नियंत्रित करें।विभिन्न परिस्थितियों में इलेक्ट्रिक वाहनों के संचालन को अपनाना।नियंत्रक का प्रदर्शन और समायोजन का लचीलापन माइक्रोप्रोसेसर के सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर के बीच प्रदर्शन सहयोग पर निर्भर करता है।

सी।स्थिति डिटेक्टर
स्विच की गई अनिच्छा मोटरों को मोटर रोटर की स्थिति, गति और वर्तमान में परिवर्तन के संकेत के साथ नियंत्रण प्रणाली प्रदान करने के लिए उच्च परिशुद्धता स्थिति डिटेक्टरों की आवश्यकता होती है, और स्विच की गई अनिच्छा मोटर के शोर को कम करने के लिए उच्च स्विचिंग आवृत्ति की आवश्यकता होती है।

2.4.3 स्विच्ड रिलक्टेंस मोटर्स की कमियाँ

स्विच्ड रिलक्टेंस मोटर की नियंत्रण प्रणाली अन्य मोटरों की नियंत्रण प्रणालियों की तुलना में थोड़ी अधिक जटिल है।स्थिति डिटेक्टर स्विच्ड रिलक्टेंस मोटर का प्रमुख घटक है, और इसके प्रदर्शन का स्विच्ड रिलक्टेंस मोटर के नियंत्रण संचालन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।चूंकि स्विच्ड रिलक्टेंस मोटर एक दोगुनी मुख्य संरचना है, इसलिए टॉर्क में अनिवार्य रूप से उतार-चढ़ाव होता है, और शोर स्विच्ड रिलक्टेंस मोटर का मुख्य नुकसान है।हालाँकि, हाल के वर्षों में शोध से पता चला है कि उचित डिजाइन, विनिर्माण और नियंत्रण प्रौद्योगिकी को अपनाकर स्विच की गई अनिच्छा मोटर के शोर को पूरी तरह से दबाया जा सकता है।

इसके अलावा, स्विच किए गए अनिच्छा मोटर के आउटपुट टॉर्क के बड़े उतार-चढ़ाव और पावर कनवर्टर के डीसी करंट के बड़े उतार-चढ़ाव के कारण, डीसी बस पर एक बड़े फिल्टर कैपेसिटर को स्थापित करने की आवश्यकता होती है।सर्वोत्तम नियंत्रण प्रदर्शन और कम लागत के साथ डीसी मोटर का उपयोग करते हुए, कारों ने विभिन्न ऐतिहासिक अवधियों में विभिन्न इलेक्ट्रिक मोटरों को अपनाया है।मोटर प्रौद्योगिकी, मशीनरी विनिर्माण प्रौद्योगिकी, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी और स्वचालित नियंत्रण प्रौद्योगिकी, एसी मोटर्स के निरंतर विकास के साथ।स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर्स और स्विच्ड रिलक्टेंस मोटर्स डीसी मोटर्स की तुलना में बेहतर प्रदर्शन दिखाते हैं, और ये मोटरें धीरे-धीरे इलेक्ट्रिक वाहनों में डीसी मोटर्स की जगह ले रही हैं।तालिका 1 आधुनिक इलेक्ट्रिक वाहनों में प्रयुक्त विभिन्न इलेक्ट्रिक मोटरों के बुनियादी प्रदर्शन की तुलना करती है।वर्तमान में, प्रत्यावर्ती धारा मोटर्स, स्थायी चुंबक मोटर्स, स्विच्ड रिलक्टेंस मोटर्स और उनके नियंत्रण उपकरणों की लागत अभी भी अपेक्षाकृत अधिक है।बड़े पैमाने पर उत्पादन के बाद, इन मोटरों और यूनिट नियंत्रण उपकरणों की कीमतें तेजी से घटेंगी, जिससे आर्थिक लाभ की आवश्यकताएं पूरी होंगी और इलेक्ट्रिक वाहनों की कीमत कम हो जाएगी।