启飞汽车

1. 矢量控制技术

    采用矢量控制方式的变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配, 而且可以控制感应电动机准确产生转矩。但是矢量控制方式需要准确的被控感应电动机的参数, 还需要位置和电流传感器, 否则难以达到理想的控制效果。

2. 直接转矩控制

    直接转矩控制的思想是以转矩为中心来进行综合控制, 不仅控制转矩, 也用于磁链量的控制和磁链自控制。直接转矩控制与矢量控制的区别是: 它不是通过控制电流、磁链等量间接控制转矩, 而是把转矩直接作为被控量控制, 其实质是用空间矢量的分析方法, 以定子磁场定向方式对定子磁链和电磁转矩进行直接控制的。这种方法不需要复杂的坐标变换, 而是直接在电动机定子坐标上计算磁链的模和转矩的大小, 并通过磁链和转矩的直接跟踪实现PWM 脉宽调制和系统的高动态性能。
    其中永磁同步电动机和矢量控制技术的组合在现代电动汽车中应用得最为普遍。前面章节对该控制技术已经做了描述, 本节对尚存在的一些关键技术进行介绍。

3. 参数辨识

    在永磁同步电动机控制中, 为了达到高精度的转速和转矩控制, 就必须建立电动机的模型, 基于 park 方程的 dq 轴等效模型被广泛采用, 一般认为模型中的电感值为常量, 即认为磁路是线性的。但在电动机的实际运行中, 存在着严重的非线性效应。根据永磁同步电动机的转矩等式可以看出定子电流会随着负载的变化而变化, 负载越大, 定子电流也就越大, 这时电动机的气隙磁场就会出现饱和。饱和程度随着dq轴电流的变化而变化, 电流越大, 饱和越严重, 如果不对该问题进行处理, 将导致控制效果变差。图1和图2所示为实际测得的某电动机参数变化情况。
 

 
图2 交轴电感随交轴电流的变化规律
 
图2 永磁体基波磁链随交轴电流的变化规律

4. 无传感器控制

    无传感器控制主要指无位置传感器, 该技术可以提高电动机运行的可靠性, 降低控制系统的成本, 主要有基波激磁估算法和高频信号成分法。
    基波激磁估算法依赖于电动机的动态模型, 主要包括反电动势估算法、 磁链估算法、 模型参考自适应估算法、 扩展卡尔曼滤波法器估算法以及状态观测器估算法。
    高频信号成分法是为了弥补基波激磁估算法的不足而发展起来的一种无位置传感器控制方法。 高频信号成分法就是利用电动机转子的空间凸极效应估算出转子的位置信息,主要应用在具有空间凸极性的内置式永磁同步电动机中。 高频信号成分法所需的高频信号主要有注入的旋转高频信号、 注入的脉动高频信号或逆变器 PWM 载波频率成分信号,由于该方法利用的是转子的空间凸极性, 因此可以实现电动机在低速甚至静止情况下的位置估计。

5. 故障诊断

    电动机的故障诊断是为了尽早发现故障, 以降低破坏程度, 提高驾乘人员的安全系数。电动机本身的故障包括定子绕组故障、 永磁体故障和转子偏心等。 定子绕组故障包括匝间短路、 相间短路、 相与外壳短路、 某相开路等, 如图3所示; 永磁体故障包括高温退磁、 由于机械强度不足造成的损伤等; 转子偏心包括静态偏心和动态偏心, 如图4所示。
 

 
图3 定子绕组故障形式
 
图4 转子偏心故障
(a) 正常; (b) 静态偏心; (c) 动态偏心

来源：数据来源于网络整理

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