电动汽车异步电机矢量控制驱动系统若干问题的研究

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中国科学院电工研究所

博士后研究工作报告

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摘要

摘要

本文较全面地介绍了基于矢量控制的异步电机驱动系统及其相关技术的发展概况。针对电动汽车对电机驱动系统的要求，主要的分析和研究工作包括：

对基于改进电压模型的转子磁链观测器进行了理论分析证明和实验研究，对零漂、死区补偿等问题采取了相应措施，效果良好。给出了基于电流偏差的解耦控制方法，有效提高了电流控制的动静态响应特性和系统宽调速范围内的稳定性，在此基础上进行了电流调节器的设计。

对异步电机的弱磁运行进行了分析，推导出恒压弱磁时功率输出的电压表述形式，解释了输出功率下降的原因。提出了基于恒ｕ。的弱磁控制方法，可保持电机的恒功率输出。其物理意义清楚，实现简单，不需要电机参数，鲁棒性强。给出了深度弱磁运行时的输出转矩分析及最大转矩控制实现方法。

对电压型逆变器的ＰＷＭ控制所产生的共模电压进行了分析，提出。厂共模电压与ＰＷＭ调制注入谐波的关系。给出了一类可以减小共模电压的改进ＳＶＰＷＭ方法，保持了传统方法的电压调制能力，不需要额外硬件装置，并进行了输出特性分析。

大量的仿真和实验结果证明了上述分析和结论的正确性及所采用方法的有效性。

关键【可：异步电动机矢量控制弱磁共模电压

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒ，Ｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌ，Ｆｉｅｌｄｗｅａｋｅｎｉｎｇ，

Ｃｏｍｍｏｎｍｏｄｅｖｏｌｔａｇｅ

第一章绪论

电动汽车的能源效率高于传统的内燃机汽车，适宜城市复杂工况，并且可以利用再生回馈制动有效回收制动减速及下坡时的能量。电力可以由煤炭、水力、核能、太阳能等一次能源转化得到，因此电动汽车的大量应用可有效缓解目前传统汽车对石油的过度依赖，减少尾气排放和大气污染。夜间集中给蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷。鉴于目前世界能源的紧张状况，电动汽车产业的发展对于我国的石油战略安全也是极其重要的【¨￣Ｉ【３１。

电动汽车包括纯电动汽车、混和动力汽车及燃料电池汽车，均需要不同功率等级的电机及其驱动控制系统提供汽车动力。尽管出于系统简单性和控制器成本的考虑，目前还有一些系统选用直流电机作为驱动电机，但交流驱动系统的固有优势使得直流驱动系统正在被逐步淘汰。得益于较低廉的价格，高可靠性，维护简单和制造技术以及控制技术的成熟，异步电动机目前在电动汽车驱动系统尤其是在大功率的电动汽车应用场合中仍占据重要地位…【４１。

矢量控制在异步电机的高性能控制方法中占据了重要的地位，一直在工业界和学术界的不断研究及应用中完善和发展。随着控制理论、计算机及功率电子技术的飞速发展，许多新的方法和理论被提出和尝试应用，但电机参数变化、测量误差、逆变器非线性等一些固有的复杂问题尚无通用及完善的设计方法和解决方案，须根据不同的应用对象和应用场合选择适当的方法来满足应用要求‘４】【５１。

本文内容是以电动汽车的应用为背景，以间接矢量控制的异步电机驱动系统为研究对象，在转子磁链观测，解耦控制，弱磁控制及减小共模电压的ＰＷＭ控制等几个方面进行了应用研究与分析，取得了一些有价值的结果。

１．１异步电机转子磁链观测概况【５ｌ叫１９１

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