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第９卷第４期扬州大学学报（自然科学版）Ｖｏ１．９Ｎｏ．４

２００６年１１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）ＮＯｖ．２００６

节能型电动车控制系统的研究

杜字人，史旺旺，高浩军

（扬州大学信息工程学院，江苏扬州２２５００９）

摘要；提出了正弦脉宽调制型变频调速技术在电动车上的应用方案。开发了一种基于Ｍ３７７Ｏ５单片机系

统的电动车控制系统．它运用规则采样法产生正弦脉宽调制渡，通过开关角的控制抑制逆变器输出电压中

的谐渡分量．降低了电动机的损耗和转矩脉动，使电动车的运行性能得到了较大改善．

关键词：电动车，规则采样法，变频调速，单片机，正弦脉宽调制

中圈分类号；ＴＭ３４４．６文献标识码；Ａ文章编号：１００７—８２４Ｘ（２ＯＯ６）Ｏ４—００６１—０４

电动车是一种安全、经济、清洁的绿色交通工具，不仅在能源、环保、节能和降噪方面有其独特的

优越性和竞争力，而且能够更方便地采用现代控制技术实现其机电一体化的目标，它将逐渐取代现在

的燃油车辆而成为新世纪的主要交通工具．

电动车由车体、电驱动装置（电动机）、可充电电池、充电器和控制系统五大部分组成．其中控制

系统是电动车的重要组成部分，是提高电动机效率、延长蓄电池使用寿命的关键．１［］现有的控制系统

种类较多，其中变压变频调速系统是效率最高、性能最好的调速系统［５］．但在逆变器的输出电压

电流波形中存在着谐波分量．这些谐波分量的存在，使得逆变器的损耗、噪音及电动机的损耗、转矩

脉动增大，从而使电动机发热，缩短了电动机和蓄电池的使用寿命．［６－７］如何优化控制来提高电动车的

工作效率一直是国内外研究的热点［ｅ－９］．本文提出了正弦脉宽调制型变频调速技术在电动车上的应

用方案，采用该方案开发了一种基于Ｍ３７７０５单片机系统的电动车智能控制系统．通过系统仿真和

实际运行，实现电动车在节能运行过程中无级调速、软启动、软停止以及各种保护功能等，延长电动

机、蓄电池的使用寿命．

１正弦脉宽调制技术

ＰＷＭ技术直流电压利用率高，总谐波畸变率小，稳态特性好，易于实现数字控制和实时控制．们［１

采用正弦脉宽调制（ＳＰＷＭ）型变频调速技术，无论转速高低，其转差功率基本保持不变，构成了高动

态性能交流调速系统，从而取代传统的转差功率消耗型和转差功率回馈型调速系统．ＳＰＷＭ法就是

以正弦波作为基准波（调制波），用一列等幅的三角波（载波）与基准正弦波相交，由交点来确定逆变器

的开关模式．这样产生的脉冲系列可以使负载电流中的高次谐波成分大为减少。ＳＰＷＭ法的实现方

式有多种，可以由模拟或数字电路等硬件电路来实现，本课题采用以１６位单片机为核心的硬件电路，

通过软硬件结合的办法产生ＳＰＷＭ波．目前采样型ＳＰＷＭ法分为自然采样法和规则采样法，其中

规则采样法有对称规则采样法和不对称规则采样法两种．自然采样法是将基准正弦波与一个三角载

波相比较，由两者的交点确定逆变器开关模式的方法．对称规则采样法是将经过采样的正弦波实际（

上是阶梯波）与三角波相交，由交点得出脉冲宽度．不对称规则采样法是既在三角波的顶点位置又在

底点位置对正弦波进行采样，由采样值形成阶梯波，此阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽在一个

收稿日期：２００６一Ｏ１一ｌ２

基金项目ｊ国家自然科学基金资助项目ｆ扬州大学自然科学基金资助项目（ＫＫＯ３１３Ｏ９Ｏ）

＊联系人，Ｅ—ｍａｉｌ；ｙｚｄｙｒ＠１６３．ｃｏｍ