总结4新能源汽车驱动电机及控制系统.ppt

（1）变频变压控制（VVVF） 在进行电动机调速控制时，希望保持电机中磁通量为额定值不变。在额定频率以下，如果电压一定而只降低频率，那么气隙磁通变大，造成磁路饱和，严重时烧毁电动机。因此为了保持气隙磁通不变，近似保持电机在恒磁通的工作状态，就要求在降低供电频率的同时降低输出电压，保持U1／f1为常数，这种控制方式为恒压频比控制。恒压频比控制的SPWM（正弦脉宽调制）方法是永磁同步电机调速常用的控制方式之一。 必威体育精装版.课件 * 变压变频装置(VVVF)的控制变量为电机的电压和频率，控制系统将参考电压和频率输入至SPWM波形生成调制器中，输出PWM信号控制逆变器的电力电子器件的导通或者关断状态，由逆变器产生一个交变的正弦电压施加在电动机的定子绕组上，使之运行在指定的电压和参考频率下。按照这种控制策略进行控制，使供电电压的基波幅值随着速度指令成比例的线性增长，从而保持定子磁通的近似恒定。 必威体育精装版.课件 * （2） 磁场定向控制（FOC） 图4-20 PMSM内部结构图（电流解耦） 永磁同步电动机磁场定向控制技术的核心是在转子磁场旋转dq坐标系中，针对电动机定子电流的励磁电流id和转矩电流iq分别进行独立控制。 必威体育精装版.课件 * 4-21永磁同步电动机矢量控制技术原理框图 必威体育精装版.课件 * 图4-21中的控制系统根据调速的需求（结合给定转速与电动机的反馈转速），设定合理的电动机转矩与磁链目标值（磁链设定需要考虑电动机电压与工作转速，转矩设定需要考虑电动机的电流，两者的合理设定都需要考虑电动机的实际运行环境），结合图4-20中PMSM转矩与电流的关系，给出合理的idref与iqref指令值。这两个电流仅仅存在于dq坐标系电动机的数学模型中，并不能直接进行电机控制，所以需要将它们转化为三相定子坐系中的变量。 经过图4-25中的 2r/2s旋转变换与2/3变换两个单元的作用后，得到了三相定子电流的指令值（iAref、iBref、iCref）。采用合适的PMW（如电流滞环PMW）技术控制逆变器三相输出电流紧紧跟随该电流参考值。当三相定子电流得到很好控制的时候，就可以认为dq旋转坐标系中的励磁电流id和转矩电流iq得到了很好的控制，则PMSM的磁场与电磁转矩就得到了很好的控制。 必威体育精装版.课件 * 4.4开关磁阻驱动电机 1.开关磁阻电机结构与分类 开关磁阻电机主要有定子与转子两部分组成(图4-22)，定子均为凸极结构，空间相对的两个极上的线圈串联或并联构成一相绕组。转子也为凸极结构，但转子上无绕组。由于定子与转子都有凸起的齿极，这种形式也称为双凸极结构。定子绕组用来向电机提供工作磁场，在转子上没有线圈，这是磁阻电机的主要特点。 图4-22 开关磁阻电机的定子与转子 必威体育精装版.课件 * 2.工作原理 开关磁阻电机工作原理如图4-23所示，它运行遵循磁阻最小原理即：磁通总要沿磁阻最小路径闭合，即转子凸极轴线总趋向与定子产生磁通轴线对齐，最终确保在定子励磁条件下获得最大定子磁链。当定子某相绕组通电励磁，产生的磁场磁力线由于扭曲而引起切向磁拉力，以使相近转子凸极轴线旋转到与定子的电励磁极轴线相对齐位置——磁阻最小位置。由于其“对齐”趋势使变磁阻电机产生特有的有效电磁磁阻转矩。 必威体育精装版.课件 * V相通电 W相通电 R相通电 U相通电 图4-23开关磁阻电机工作原理 必威体育精装版.课件 * 3.开关磁阻电机传动系统的特点 开关磁阻电机具有以下优点：电机结构简单、坚固、维护量小；功率变换器电路简单、可靠性高；可以在宽广的速度和负载范围内高效率运行；控制方便、灵活，易于实现四象限运行；起动电流小，启动转矩大；容错能力强，在缺相情况下仍能可靠运行。主要的缺点是：转矩脉动大；振动与噪声大。 必威体育精装版.课件 * 4.开关磁阻电机驱动系统组成及转速控制方法 （1）开关磁阻电机驱动系统的基本组成 开关磁阻电机驱动系统SRD(witched Reluctance Drive)的基本组成如下 图4-24 开关磁阻电机驱动系统基本组成 必威体育精装版.课件 * （2）转速控制方法 开关磁阻电机的基本机械特性如下图4-26所示，在恒转矩区，开关磁阻电机电流与转速成