驱动电机的控制策略简述-【新闻】汽车蓄电池

驱动电机的控制策略简述

一种良好的电机设计必须与合理的控制策略相配合，才能使电机发挥出其优良的性能。下面主要讨

论交流驱动电机。

对于永磁同步电机，主要考虑的是在不同的供电场合下水磁同步电机极数怎么选择，外转子直接驱

动水磁同步电机减少转矩脉动的磁极形状怎么优化，还有一些磁饱和影响的问题。其控制策略有矢量控制、直接转矩控制、内模控制、自适应滑模控制、新型鲁棒性动态偏转矩控制及神经网络控制等。

应用于异步电动机控制技术主要有三种：V／F控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制。二十但纪九十年代以前控制方式主要是V／F控制和转差频率控制，但这两种控制技术l大|转速控制范围小，转矩特性不理想，对于需频繁起动、加减速的电动下不大适宜。矢量控制方法，也称磁场定向控制，实现了异步电机的转矩和磁场的解耦控制，使得异步电动机的控制运行既能保持稳态精度又具有很好的动态性能。近几年来，在国内，矢量控制技术在研制的电动汽下感应电动机控制系统中止逐渐的推广。下面着重叙述几种近年来比较受关注的几种控制方法的特点及到目前为止的应用现状。

矢置控制

现在使用的矢量控制系统，分为有传感器和无传感器的矢量控制方法。有传感器的成本比较高，对

安装精度要求也很高，与电机本身参数关系密切，有些问题难以解决；在高温高湿的情况下，他的输出精度会受到影响，其信号线也容易受到电磁干扰。在电动汽下中，使用速度传感器的速度反馈成为不可靠环节。所以，在电动汽下中使用无速度传感器交流电机控制系统成为研究的热点，它的优点主要有：增加可靠性、降低硬件成本、减少接线同时还可以减小电动机。然而，实际系统中，由于其转子磁链难以准确观测，以及矢量旋转变换的复杂性，使得实际的控制效果不如理论分析的好。这是矢量控制技术在实践上的不足之处，而且交流传动领域的专家学者也都针对矢量控制上的缺陷做过许多研究，诸如由于在矢量控制中进行了参数辨识以及使用状态观测器等现代控制理论，这些方案的引入使系统更加复杂，使控制的及时性和可靠性降低。正是由于矢量控制方案的复杂性，所以要使用高级的核心控制芯片来实现矢量控制算法，目前随着各种高级核心芯片性价比的不断提高，矢量控制的应用也将越术越广泛。

直接转矩控制

近年来继矢量控制变频调速技术之后，直接转矩控制也慢慢发展成为一种新型的具有高性能的交流变频调速技术。2985年德国鲁尔大学Depenbrock教授前首提出了直接转矩控制的理论，接着2987年把它推广到弱磁调速范围。它的控制方式主要有两种。其一是使定子磁链依照正六边形轨迹运动，由于正六边形的六条边分别与六个非零电压空问矢量对应，因此可以通过三个施密特触发器术简单切换逆变器的六个于作状态，直接通过六个非零电压空问矢量实现磁链轨迹控制。与其它方式相比，它的主要优点是控制方式结构简单，容易实现，在输出同杵的频率时元器件开关次数最少，开关损耗小，因而广泛应用于要求元器件开关频率不能人高的人功率场合得到。其缺点是由于在这种方法中定子磁链是按照六边形轨迹运动的，故电压、电流波形畸变比较严重，低速时转矩脉动较大，会在一定程度上限制直接转矩控制的性能发挥。其二是由日本学者Takahashi提出的，是一种定子磁链运动轨迹近似为圆形的控制方案。这种方法通过实时计算电机转矩和磁链的误差，结合电机定子磁链的空间位置来选择相应的开关矢量。由于磁运动轨迹近似为圆形，电压、电流中的谐波肯量在一定程度上减少了，但控制系统显得复杂一些，这种控制方式能充分发挥新型电力电子器件的开关频率优分，因而在中小功率场合获得广泛应用。

直接转矩控制方案经过近二十年的发展，各方面性能都在不断提高，并已进入到实用阶段，国外目

前已成功应用于大功率高速电力机下、地铁和城市有轨电下等主传动系统中。其中穿越英吉利海峡的高速列下采用的就是直接转矩控制系统。德国和日本在这方问的研究居于领先地位。但是直接转矩控制作为一种诞生不久的新理论、新技术，又有其不完善、不成熟之处，有些问题甚至成为它发展难以逾越的障碍。正是由于以上原因，直接转矩控制技术成为当今但界范围内交流调速控制技术研究的重点。下面介绍直接转矩控制技术的几个研究热点问题。

3、国内电动汽车驱动电机研究状况

在国内，有学者通过SVPWM过调制策略提高了电机在弱磁运行区域的定子电压、输出转矩和功率，

消除过调制引起的逆变器输出电压控制规律非线性的影响。另外对荩于转子磁场定向的电动汽下无速度传感器矢量控制系统进行了研究，强调了电动汽下对电机控制系统的一些特殊要求及磁链估计模型的重要性。还有通过异步电动机矢量控制和模糊PID控制器地基础上建立了电动汽下用异步电动机模糊矢量控制系统的仿真模型，基于电流偏差的解耦控制方法，有效提高了解耦控制的参数鲁棒性，保证了电流调节器在宽调速的性能。

另外以水磁同步电机为研究对象，通过模糊控制实时性好和预测控制的优点的结合，构造了模糊预

测协调控制器，提高了控制系统的性能，并且一种基于模糊规则进行切换的控制规则，可以很好的解决了两种控制在切换时发生的扰动的问题。另一种是鲁棒性控制方法。在电流环，基于内模控制，设计了电流解耦控制器，改善了电流环性能，并且控制只有一个可调参数，简化了设计。在速度环采用鲁棒性控制方法，在所有的鲁棒控制方案中，这种基于直接扰动消除的方法是一种简单而且实用的方法。国内通过这些年的发展，已经解决了一些电动汽下驱动电机上问题。

4、结束语

近年来，电动汽下一直备受人们的关注，又由于在金融危机的背景下，汽下制造商加人了对电动汽

下的投资开发力度，同时政府也出台相关政策鼓励人们购买这种属于新能源汽下的电动汽下，准备建立各种电动汽下相应的设施，这将很大程度的促进电动汽下的发展。而其驱动电机作为其核心部件，也将成为研究的重点。对于电动汽下，要求驱动电机要有优秀的机械综合特性。虽然目前驱动电机实际应用中还存在一些问题，但是市场上已经有相关的成功产品。并且在不久的将来，这些现存的一些问题也将可以不断的得以解决。

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