电动汽车感应电动机及其控制技术简析

1、电动汽车感应电动机及其控制技术简析控制和直接转矩控制逐渐成为研究的热点。关键词：电动汽车 感应电电动机 矢量控制 直接转矩控制一、电动汽车概述直接利用电能驱动，摆脱了对石油的依赖。随着人们对环境和资源问题的关注，这种古老的运输工具再次成为研究和发展的重点。早期的电动车由于功率器件和计算机技术发展有限，大多采用直流驱动，80 年已经成为主流。与直流驱动相比，交流驱动具有功率密度大、易维护、效率高等明显优点。耐用、成本低廉、运行可靠，低转矩脉动，低噪声，不用位置传感器，转速极限以感应电动机成为了目前大多数交流驱动的电动车的首选。美国通用公司 EV-1轿车、福特公司 RANGEREV、日本 Niss

2、an公司 FEV等都采用感应电机驱动。二、感应电动机控制方法1 感应电动机调速简介感应电动机的转速可表示为60fnn s)s)（1）11pN式中 n 同步转速（r/min1f 定子电源频率（Hzp 极对数；N转差率。s式（1）表明，感应电动机调速可以通过以下三条途径进行：改变电源频率、改由于变频调速范围宽、平滑性好、效率最高、具有优良的静态和动态特性，是应用最广泛的一种高性能交流调速方法。VVVF）电源由变频器提供，电动汽交直交变频器和交交变频器有一定的区别。定向矢量控制(RFOC)和直接转矩控制(DCT)论。12 三相感应电动机数学模型（1）电压矩阵方程：r PLPMPMPMPM cos P

3、McosPMPMPMPMPMcoscosu i A 111112122 AcoscosuPMPMrPLPM cos PMi 111PM121BB coscos r1PLPMPMPMiuC 1112CPM cos PMcoscosPMPMcosr PL2PMi au a212 PM cos PM1cosr PL2iu b2222bcos PM cos PM cosPMPMr PL2u PMi c21222c（2）式中定子 A相轴线与转子 a相轴线之间的角度；r ，r 定、转子一相的电阻；12L ，L 定、转子一相的电感；12M ，M 定子两相间电感和转子两相间电感；12M 定、转子相间互感最大值

4、。12（2）转矩方程：T p M i i i i i i )sinN12A aB bC ci i i i i i )sin(/3)（3）（4）A aB bC ci i i i i i )sin(/3)A aB bC c（3）运动方程：J dT T p dtNL式中 转子角频率；T 负载转矩；LJ 机组转动惯量。3 矢量控制矢量控制理论最早由德国西门子公司的 F.Blaschke优良的理想性能，经过 30 多年工业实践的考验、改进和提高，目前已达到成熟阶段。通和转矩之间没有简单的对应关系。感应电动机矢量控制的基本思想是：将电机的定、转子电压、电流、磁势、磁链瞬时值所产生的效应用空间矢量来表2优良

5、的转矩、转速调节特性，即借助于同步旋转的d-q坐标变换，将定子电流矢量 I 分解成两个垂直的电流分量 i 和转矩分量 i ，分别用来产生磁通和地磁转sdsqs矩。具体坐标变换步骤可参见参考文献 1 或教学笔记，最后的电压转矩方程为：r LMi u 1M111 111M 1 1MuLr i 1T（5）T111 00r i0 u2M 222MLu Mr i 2Tss222T电磁转矩方程为：3T p Mi i i i )2NT M1 T23i LM p Mi i ( i )2（6）2M2ML2NT M13MiT p2L2N2矢量控制系统框图如图 1 所示：图1 逆变电路如图 2 所示：图2 F.Bl

6、aschke控制的方法，即利用电机电流、电压、转速的信息，通过电流模型法或者电压模3型法计算出磁链和坐标转角。4 直接转矩控制直接转矩控制是近十年来继矢量控制技术之后发展起来的一种新型的具有 Depenbrock教授于 1985 年首次提出，接着 1987 年把它推广到弱磁调速范围。不同于矢量控制技术，直接易受电动机参数变化的影响、实际性能难于达到理论分析结果等一些重大问题，速的发展。转矩的目的。根据 SPWM 控制方式和磁场加速理论，当气隙磁通维持恒幅而旋转速度可调时，所有其它矢量包括转矩均为转差的函数，这样通过适当选择 6气隙磁通的运动轨迹和速度,就能控制转矩。为实现转矩的快速响应，直接转

7、矩控制系统不用 PI 转矩调节器，而用两点式(Bang-Bang)控制，但由此产生转矩脉动,限制了系统的调速范围；而且直接转爬坡稳定大转矩的要求。因此，消除或减少转矩脉动，提高调速范围，加快动态内外研究方向是将现有的直接转矩控制系统和矢量控制系统相结合，取长补短，构成性能更优越的控制系统。三、结论学模型，推出其矢量控制的数学模型，给出了矢量控制的基本框图和变频电路。控制方法。参考文献：1 胡崇岳现代交流调速技术机械工业出版社，20032 李夙异步电动机直接转矩控制机械工业出版社，20013 20024 杜坤梅，李铁才电机控制技术哈尔滨工业大学出版社，20025 翟丽，孙逢春电动汽车感应电机矢量控制系统建模仿真驱动控制6 吴峻等电动车异步电机驱动技术的应用和发展中小型电机，2001（28）7 田海，王国军新概念