新能源汽车驱动电机及控制系统检修 课件 任务10 电机控制器控制电路检测

驱动电机及控制系统检修任务十电机控制器控制电路检测任务导入场景：广汽新能源汽车售后维修中心人物：维修技师小刘、客户王先生情节：王先生的广汽GE3纯电动汽车在上坡时，明显感觉输出转矩不够，经维修技师小刘检查后，发现电机控制器控制信号有误差，本任务大家和小刘一起对故障原因进行分析和进一步检测。提出问题如何检测电机控制器控制电路？任务目标教学内容坐标变换、矢量控制基本思想永磁同步电机轴数学模型永磁同步电机矢量控制系统不同矢量控制方法分析任务目标能按照标准流程，使用专用工具，规范完成矢量控制信号检测。能根据电机矢量控制原理，使用车辆专用诊断仪，读取电机控制系统数据流并分析故障原因。任务实施——矢量控制检测知识讲解坐标变换

三相交流电机是一个具有多回路、强耦合、非线性、彼此之间又处于相对运动中的电路模型，在对交流电机数学模型进行简化的过程中，需要引入不同的坐标系，并将电机内部的物理量在不同的坐标系之间进行变换，这个过程称为坐标变换。定

义任务实施——矢量控制检测知识讲解坐标变换三相交流电机常用坐标系3s坐标系2s坐标系2r坐标系任务实施——矢量控制检测知识讲解坐标变换三相/两相变换电机内的气隙磁场是进行电磁能量传递的媒介，定、转子间能量的传递是通过气隙磁场进行的。不同类型的绕线进行变换时，需保证它们产生的总磁动势不变。任务实施——矢量控制检测知识讲解坐标变换两相静止/两相旋转变换根据总磁动势不变原则，得出2s坐标系与2r坐标系之间的变换矩阵为交流电机的定子与转子的电流、电压、磁链等物理量均采用上述矩阵进行变换，变换前后物理量之间的关系为：[新坐标系值]=[变换矩阵]×[原坐标系值][原坐标系值]=[反变换矩阵]×[新坐标系值]任务实施——矢量控制检测知识讲解永磁同步电机d-q轴数学模型（1）电压方程（2）磁链方程任务实施——矢量控制检测知识讲解永磁同步电机d-q轴数学模型（3）电磁转矩方程（4）机械运动方程永磁同步电机空间矢量图任务实施——矢量控制检测知识讲解永磁同步电机矢量控制系统控制系统根据转矩需求，结合MTPA、恒功率弱磁以及MTPV轨迹中转速和母线电压的关系进行查表，得到合理的、轴电流指令值，再通过电流调节器（一般是PI调节器）调节出期望的d、q轴电压，最后经过坐标变换和SVPWM后生成相应的调制脉冲。永磁同步电机矢量控制系统结构框图技能操作操作准备任务实施——矢量控制检测新能源教学整车高压安全防护用品、绝缘工具、绝缘扭力扳手、举升机、冷却液回收装置、减速器齿轮油回收装置、制冷剂回收装置、示波器工具技能操作根据操作过程及结果，填写工作页矢量控制检测安全第一操作规范7S管理40分钟任务项目要求安全注意事项时间技能操作任务实施——矢量控制检测任务实施——不同矢量控制方法分析知识讲解矢量控制运行时的基本电磁关系电压极限椭圆

在某一给定转速下，定子电流矢量不能超过该转速下的椭圆轨迹，最多只能落在椭圆上。随着电机转速的提高，电压极限椭圈的长轴和短轴与转速成反比相应缩小，从而形成了一簇椭圆曲线。电压极限椭圆和电流极限圆任务实施——不同矢量控制方法分析知识讲解矢量控制运行时的基本电磁关系电流极限圆

永磁同步电机的电流极限圆方程为当电压极限椭圆中心位于电流极限圆内部时，理论上电机的转速可以达到无限大；当电压极限椭圆中心位于电流极限圆外部时，电机可达到的最大机械角速度为：任务实施——不同矢量控制方法分析知识讲解id=0控制优点及应用

对表面凸出式转子磁路结构的永磁同步电机，id=0时，单位定子电流可获得最大的转矩，即产生所要求的转矩只需要最小的定子电流，从而使铜耗下降，提高效率。所以表面凸出式转子磁路结构的永磁同步电机通常采用id=0控制。id=0控制时的时间相量如图任务实施——不同矢量控制方法分析知识讲解id=0控制控制原理id=0控制系统简图任务实施——不同矢量控制方法分析知识讲解最大转矩电流比控制恒转矩曲线和最大转矩电流比曲线

恒转矩轨迹为：恒转矩与MTPA控制的定子电流矢量轨迹任务实施——不同矢量控制方法分析知识讲解最大转矩电流比控制优点及应用

最大转矩电流比（MTPA）控制，是IPM永磁同步电机在恒转矩区域采用较多的一种控制策略。MTPA运行的主要优点是减少了电机铜耗，有利于逆变器开关器件工作，同时也降低了系统成本。但MTPA控制受系统极限电压值和极限电流值的限制，不能应用于整个工作范围。任务实施——不同矢量控制方法分析知识讲解最大转矩电流比控制控制原理采用最大转矩电流比控制时，电机的轴、轴电流应满足如下关系：MTPA控制的轴、轴电流的需求值技能操作操作准备任务实施——不同矢量控制方法分析新能源教学整车高压安全防护用品、绝缘工具、绝缘扭力扳手、举升机、冷却液回收装置、减速器齿轮油回收装置、制冷剂回收装置、示波器工具技能操作根据操作过程及结果，填写工作页不同矢量控制方法分析安全第一操作规范7S管理40分钟任务项目要求安全注意事项时间技能操作任务实施——不同矢量控制方法分析检查评估10分钟2）测试评估是否正确