电车通常会用到以下几种伺服系统:
电气伺服系统
- 直流伺服系统
- 组成及原理:一般由直流伺服电机、控制器、驱动器等组成。利用改变电枢电压或励磁电流来控制电机的转速和转矩,实现精准的位置和速度控制。
- 优点:控制精度高,转矩和输入电信号呈线性关系,能精确控制转速和转矩;动态响应快,可在毫秒级完成从静止到额定转速的加速;控制方式灵活,可通过改变电源电压或励磁电流调整转速和转矩,也可通过反馈控制系统实时监控和控制。
- 缺点:存在电刷和换向器,容易磨损,需要定期维护;由于换向器的限制,电机的最高转速受限;电刷与换向器之间可能产生电火花,会干扰电车的其他电子设备。
- 应用场景:早期的电车或对成本较为敏感、对精度和动态性能要求不是极高的辅助系统,如一些电车的车窗升降系统、座椅调节系统等。
- 交流伺服系统
- 组成及原理:主要由交流伺服电机、驱动器、控制器等构成。基于矢量控制等技术,将三相交流电机的定子电流分解为励磁电流和转矩电流,分别进行控制,以实现对电机转速、转矩和位置的精确控制。
- 优点:无电刷结构,耐用性好,无需定期更换电刷,减少了维护成本和故障点;效率高,相比直流伺服电机,在相同功率下,交流伺服电机的效率更高,能有效降低能耗;动态性能优越,可快速响应控制指令,在高速运转时也能保持稳定。
- 缺点:控制系统相对复杂,对驱动器的要求较高,成本也相对较高。
- 应用场景:现代电车的主驱动系统以及对精度和动态性能要求高的辅助系统,如电车的转向系统、制动系统中的电子控制部分等。
电液伺服系统
- 组成及原理:由电信号处理装置和液压动力机构组成。通过电信号控制液压阀的开度,进而控制液压油的流量和压力,驱动液压执行元件,如液压缸或液压马达,实现对电车相关部件的精确控制。
- 优点:可以输出较大的力和转矩,能够满足电车在制动、悬挂等系统中对大动力的需求;控制精度较高,响应速度快,能快速准确地根据电信号的变化进行动作。
- 缺点:系统结构复杂,维护成本高;液压油存在泄漏风险,可能会对环境造成污染;对液压油的清洁度要求高,需要定期更换和过滤液压油。
- 应用场景:常用于电车的制动系统、悬挂系统等对动力输出要求较高的部分,如一些大型电动公交车的空气悬挂系统中,通过电液伺服系统精确控制气囊的充放气,实现车辆高度的自动调节和行驶稳定性的控制。