电动车用交流电机及控制器

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电动车用交流变频动力系统介绍根据其动力性要求，结合电动车行驶状况设计电机及传动系统参数。使得驱动系统满足动力性要求，并实现效率最大化。电动汽车在运行过程中频繁起动和加减速操作，对电机及其驱动系统具有很高的要求。因此开发的电动汽车用低压交流变频电机通过改进电机的结构设计、电磁设计和散热系统设计，提高电机的比功率、效率，降低噪音和温升，加强耐久性和可靠性的研究，使之具有瞬时功率大、过载能力强、使用寿命长的特点。交流变频电机控制器采用无速度传感器矢量控制策略和SVPWM技术，无速度传感器控制策略是利用电动机电压、电流和电动机参数来估算出速度，使之适宜于需频繁起动、加减速的电动车。并达到了简化系统、降低成本、提高可靠性的目的。采用电流、电压传感器检测定子电流或电压，利用磁链观测器估计磁链位置角，利用速度观测器估计转速，通过dq分解将电机定子电流分解为转矩分量和励磁分量，通过调节转矩分量和励磁分量可以分别调节电机的转矩和励磁；采用SVPWM技术，将电机和控制器视为一个整体，通过控制6个PWM信号的导通时间和导通顺序控制定子磁链成为一个正弦波，提高了电压利用率，并减小了电机的脉动。 电机及传动系统设计根据其动力性要求，结合汽车行驶状况匹配设计电机及传动系统参数。利用国际电动汽车设计专用软件advisor进行仿真，该软件可对电池，控制器，传动系统，电机及循环工况进行联合仿真，从而验证设计的正确性，同时达到最高效率。根据其动力性要求，利用理论分析及仿真计算，设计出如下参数：(1) 满足电动车运行工况的电机转矩-转速-效率曲线；(2) 最佳的传动比，从而使得电机工作在最佳效率点；(3) 最佳的电池容量选择；(4) 为设计公司的整车设计提供参考； 矢量控制原理异步电动机矢量控制的思路，就是通过坐标变换，把定子三相电流分解成励磁电流(Ism)和转矩电流(Isr)两个垂直分量，在调速过程中保持励磁电流不变，即磁通不变，此时与直流电动机调速原理相同，控制转矩电流，就可以控制电机输出的电磁转矩。为提高系统效率项目在矢量控制中引入了效率优化算法，该算法可在电动车轻载时降低其磁通分量，从而实现效率的优化，提高续驶里程。 无速度传感器矢量控制原理采用电压和电流传感器检测母线电压和两相定子电流，然后通过磁链观测器估计出电机的转子磁链角，将磁链角送到转速观测器估计出转速，将速度反馈量和给定量进行PI运算然后计算PWM的占空比，进而控制电机转速恒定。无速度传感器矢量控制相比于传统的矢量控制的优点在于：没有了速度传感器，使得电机稳定性更高，全国的电动车市场的故障返修率中80%是由于速度传感器故障。 SVPWM技术SPWM对直流电压的利用率只有86%，SVPWM对直流电压的利用率提高了15%，对效率和性能的提高是一个非常大的帮助。三相逆变器简图如图1所示，按照三个上桥臂导通和关断的不同情况定义定子电压的8个空间矢量，如图2所示，根据定子电压矢量所处的扇区计算8个空间矢量作用的时间，即计算6路PWM信号的占空比，这样将电机和控制器视为一个整体，使定子电压成为一个正弦波，定转子磁链为一圆形的旋转磁场。这样电机工作效率高，电压谐波小。 三相逆变器简图 电压空间矢量图主要技术与性能指标1、控制器主要具有以下功能：通过加速踏板和刹车踏板控制电机的输出转矩的大小和方向；通过正反转控制开关控制电机的正转和反转；能量回馈；防倒滑；过流保护、欠压保护和过热保护功能；巡航功能；CAN通信和LIN通信功能；通过修改软件参数可以对不同的交流变频电机进行控制；故障报*。2、技术指标电机额定电压60V，工作频率0~200Hz，额定转速0~6500rpm，

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