【純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的探究10000字（論文）】

純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究TOC\o"1-3"\h\u中文摘要 1英文摘要 21緒論 31.1研究的背景及意義 31.1.1研究背景 31.1.2研究目的及意義 41.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 41.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 41.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀 62純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展?fàn)顩r 62.1純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展背景 62.2純電動(dòng)汽車(chē)的特點(diǎn) 72.3純電動(dòng)汽車(chē)的組成 82.4純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式 83異步電機(jī)矢量控制原理 83.1三相異步電動(dòng)機(jī)的多變量非線性數(shù)學(xué)模型 83.2坐標(biāo)變換 93.3三相異步電動(dòng)機(jī)在兩相坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型 103.4異步電機(jī)的矢量控制 113.5按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制方程及其解耦作用 133.6無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng) 164常用的幾種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 164.1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選擇 164.1.1直流電動(dòng)機(jī) 164.1.2交流電動(dòng)機(jī) 174.1.3永磁電動(dòng)機(jī) 174.1.4磁阻電動(dòng)機(jī) 184.2常見(jiàn)的幾種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 184.2.1直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 184.2.2交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 184.2.3開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 194.2.4永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 19參考文獻(xiàn) 20純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究摘要：本篇論文介紹了異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用變換坐標(biāo)的方法，得到了空間矢量。空間矢量是電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的心臟，同時(shí)也是電動(dòng)汽車(chē)研究的重點(diǎn)技術(shù)所在，因?yàn)樗侵苯涌梢匀Q定電動(dòng)汽車(chē)的性能?？臻g矢量的控制直接是通過(guò)變換坐標(biāo)的，可以分為兩個(gè)直流分量，對(duì)于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的方向來(lái)進(jìn)行控制，異步電動(dòng)機(jī)跟直流電動(dòng)機(jī)是有區(qū)別的，運(yùn)用轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)控制，可以很好的實(shí)現(xiàn)，異步電動(dòng)機(jī)的磁鏈以及轉(zhuǎn)矩的解偶控制，這樣做也是有它的道理所在，依據(jù)感應(yīng)電機(jī)的矢量控制理論，在根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)際需求問(wèn)題相結(jié)合，對(duì)于無(wú)速度傳感器的設(shè)計(jì)研究進(jìn)行設(shè)計(jì)研究操作，達(dá)到一個(gè)很好的效果，再在最后階段，搭建一個(gè)仿真系統(tǒng)，去驗(yàn)證無(wú)速度傳感器的矢量控制系統(tǒng)，在實(shí)際操作中的實(shí)用性以及可行性的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；異步電動(dòng)機(jī)TOC\o"1-3"\h\u1緒論1.1研究的背景及意義1.1.1研究背景電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)進(jìn)展，需要實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵部件的突破。電池管理系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)電控系統(tǒng)的重要組成部分，國(guó)內(nèi)許多高校、科研院所和企業(yè)積極開(kāi)展電池管理系統(tǒng)的研發(fā)，并取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。北京航空航天大學(xué)、北京交通大學(xué)等高校和電池管理系統(tǒng)的企業(yè)發(fā)展已應(yīng)用于許多國(guó)家的企業(yè)，一汽、東風(fēng)電動(dòng)、長(zhǎng)安、天津、清遠(yuǎn)示范項(xiàng)目，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際數(shù)據(jù)加載。一般來(lái)說(shuō)，在中國(guó)開(kāi)發(fā)的電池管理系統(tǒng)達(dá)到了功能要求，但在功能完備性、狀態(tài)估計(jì)的精度，以及可靠性等方面和豐田等汽車(chē)企業(yè)仍然存在著明顯的差距。在系統(tǒng)控制關(guān)鍵部件IGBT（功率開(kāi)關(guān)元件）的生產(chǎn)上，只有少數(shù)企業(yè)有這種研發(fā)和生產(chǎn)能力，可想而知這就導(dǎo)致國(guó)內(nèi)需求基本上需要依賴(lài)進(jìn)口。一般來(lái)說(shuō)，在整個(gè)工業(yè)系統(tǒng)中，電動(dòng)汽車(chē)是為數(shù)不多的具有一定技術(shù)能力的行業(yè)之一。我國(guó)在電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)上，具有一定的研發(fā)能力，加快中國(guó)工業(yè)化的基本條件，必須依靠技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化能力，實(shí)現(xiàn)在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的跨越式發(fā)展。1.1.2研究目的及意義電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展是以世界上有限的礦產(chǎn)資源為基礎(chǔ)的。隨著人口的增長(zhǎng)，資源的消耗也越來(lái)越多，化石燃料的到來(lái)是不難想象的，當(dāng)人們建立了一個(gè)長(zhǎng)期的文明將被銷(xiāo)毀，因?yàn)榈V物污染。為了避免各種不利情況的發(fā)生，我們應(yīng)該及早開(kāi)始，以防止過(guò)度依賴(lài)石油，替代能源和燃料節(jié)約的方法和策略的發(fā)展。國(guó)家投入大量資金用于電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)和產(chǎn)品的研究和產(chǎn)業(yè)化。推動(dòng)純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。純電動(dòng)汽車(chē)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，可分為3個(gè)子系統(tǒng)：電驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)、主能源子系統(tǒng)和輔助控制子系統(tǒng)。純電動(dòng)汽車(chē)在技術(shù)優(yōu)勢(shì)方面比傳統(tǒng)汽車(chē)有許多優(yōu)勢(shì)。由于純電動(dòng)汽車(chē)電池的使用和顯示的優(yōu)勢(shì)，在能源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)、環(huán)境保護(hù)和降低噪音等都受到廣泛好評(píng)?，F(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它是汽車(chē)技術(shù)的理論基礎(chǔ)、汽車(chē)技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、電力電子技術(shù)理論、儲(chǔ)能技術(shù)與現(xiàn)代控制有機(jī)結(jié)合的優(yōu)化系統(tǒng)。綜述了純電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)，主要有以下三點(diǎn)：電池技術(shù)、電機(jī)及其控制技術(shù)和能量管理技術(shù)，重點(diǎn)介紹了電機(jī)及其控制技術(shù)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。希望提出寶貴意見(jiàn)。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀中國(guó)的電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)是從上世紀(jì)70年代，在90年代進(jìn)入發(fā)展期，主要汽車(chē)制造企業(yè)的共同推動(dòng)下，85年后通過(guò)“十五”三年計(jì)劃，取得了一系列科研成果，得到了快速的發(fā)展。特別是，863計(jì)劃和2008屆奧運(yùn)會(huì)開(kāi)出了20億元的電動(dòng)汽車(chē)訂單，奧運(yùn)會(huì)的規(guī)定只能在國(guó)內(nèi)的電動(dòng)車(chē)生產(chǎn)，導(dǎo)致中國(guó)的電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展熱潮再次加熱。在現(xiàn)階段，純電動(dòng)汽車(chē)的電池和馬達(dá)的開(kāi)發(fā)，在中國(guó)和世界的先進(jìn)的水平之間的間隙，有一些主要的位置。深圳leitian綠色電力源（深圳）有限公司，鋰離子電池驅(qū)動(dòng)能力的開(kāi)發(fā)300公里，達(dá)到120公里的最高速度，單一車(chē)輛電池經(jīng)費(fèi)40萬(wàn)元以上。鋰離子電池的開(kāi)發(fā)使電動(dòng)車(chē)?yán)锍掏黄?00公里以上，最大達(dá)到了120公里的速度。超級(jí)納米碳纖維的開(kāi)發(fā)深圳中興的汽車(chē)制造公司，電池容量的鉛蓄電池的11倍，能源電力比1千克每1萬(wàn)千瓦小時(shí)，然而充電完成僅僅只需要10分鐘的時(shí)間，壽命可達(dá)到10年以上。鋰電池的價(jià)格在市場(chǎng)上不但不昂貴，而且發(fā)動(dòng)機(jī)有明顯的優(yōu)點(diǎn)，新的進(jìn)步和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究。我們的政府，集中了稀土永久磁鐵馬達(dá)的開(kāi)發(fā)，我們的國(guó)家，在上述的基本材料的領(lǐng)域有資源的優(yōu)勢(shì)，將來(lái)的產(chǎn)業(yè)化可以降低車(chē)輛成本。在經(jīng)濟(jì)上達(dá)到了商業(yè)性的駕駛條件。中國(guó)電力投資電池電容混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行，2010減少約75245噸石油的消耗，減少二氧化碳排放約2104噸，減少約252噸的碳?xì)浠衔锏呐欧?。電?dòng)汽車(chē)充電時(shí)間小于3小時(shí)，最大行駛距離為100至300公里，最高時(shí)速為每小時(shí)80公里至每小時(shí)116公里。目前，該技術(shù)已率先推廣電力工程車(chē)輛和電力營(yíng)銷(xiāo)車(chē)輛，正在逐步推進(jìn)公共交通，衛(wèi)生等領(lǐng)域。1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀美國(guó)是世界上一個(gè)大國(guó)，在電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展中具有很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在世界上取得了顯著成績(jī)。1900年，美國(guó)總公司在洛杉磯提供電動(dòng)汽車(chē)“震撼”牌，速度128公里/小時(shí)，0-96公里/小時(shí)加速時(shí)間小于9S，單程200公里收費(fèi)公路里程，電池剩余容量為15％，車(chē)載充電器充電時(shí)間為15h，使用固定充電時(shí)間為3h。福特汽車(chē)公司推出使用etx-2電動(dòng)車(chē)，先進(jìn)的鈉硫電池和交流永磁電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，速度可達(dá)105公里/小時(shí)，一次可以行駛160公里。日本的日產(chǎn)生產(chǎn)了1997年Altraev旗艦Nissan電動(dòng)車(chē)。該車(chē)使用的質(zhì)量?jī)H為39kg的62kW永磁同步電機(jī)，以及高達(dá)89％的電力系統(tǒng)總效率的高效控制器。動(dòng)力電池是鈷離子電池。最高車(chē)速為120km/h，行車(chē)周期為192km。Priua豐田公司開(kāi)發(fā)的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)與其永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一起使用，是采用混合電動(dòng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，行星齒輪組配電。最高時(shí)速160公里/小時(shí)德國(guó)奔馳公司2000Neckar5發(fā)布。內(nèi)部電動(dòng)汽車(chē)改進(jìn)了3項(xiàng)技術(shù)。它將減小傳動(dòng)系統(tǒng)的尺寸，車(chē)輛質(zhì)量降低300kg，最大輸出功率從原來(lái)的50KW上升到現(xiàn)在的75kW系統(tǒng)，最大速度超過(guò)150km/h印度2001年推出REVA電動(dòng)車(chē)鉛酸蓄電池，采用管狀直流電機(jī)和48V驅(qū)動(dòng)器，使用板載充電器（220V，202kW）可在3小時(shí)100％充電80％小時(shí)。重量650公斤，最高車(chē)速km/h，里程65公里。2純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展?fàn)顩r2.1純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展背景電動(dòng)車(chē)行業(yè)發(fā)展迅速的原因，主要是因?yàn)樯?/p>

需求擴(kuò)大，能源的缺乏問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車(chē)數(shù)量增加飛快，汽油的使用可想而知，能源在快速消耗，這個(gè)問(wèn)題必須重視起來(lái)，能源不斷減少，竟而環(huán)境問(wèn)題遭到很大程度的破壞，我們必須高度關(guān)注。汽車(chē)業(yè)的發(fā)展，是以環(huán)境為代價(jià)的。那么，緊接著，石油危機(jī)來(lái)了，節(jié)能遏止了，汽車(chē)運(yùn)輸行業(yè)不斷壯大，汽油每天在不停歇的運(yùn)行，能源每天都在大量消耗，關(guān)鍵是它的消耗非常大，它還會(huì)危害人類(lèi)的健康，對(duì)環(huán)境更是造成巨大的影響，人類(lèi)將會(huì)去面臨更大的挑戰(zhàn)。汽車(chē)排放出來(lái)的二氧化碳量，逐年增加，使得我們的能源與環(huán)境變成了雙重危機(jī)，我們需要提高能源的利用，減少有害氣體的排放。如果通過(guò)柴油來(lái)解決，是很難根本上解決的，電動(dòng)車(chē)的使用對(duì)于環(huán)境起到了很好的解決作用。2.2純電動(dòng)汽車(chē)的特點(diǎn)污染低:現(xiàn)代社會(huì)在不斷進(jìn)步，各種需求也在油然而生，電動(dòng)車(chē)的使用逐漸增多，它是一種普通的交通工具，但是不產(chǎn)生有毒氣體，對(duì)環(huán)境人體不造成危害，影響，電動(dòng)車(chē)的發(fā)電是由石油燃料產(chǎn)生的，不會(huì)排放污染物，這樣對(duì)環(huán)境而言，是個(gè)不錯(cuò)的選擇。我們可以使用多種能源，電動(dòng)車(chē)可以二次發(fā)電，不受到石油資源的控制，我們可以選擇天然氣，水力，太陽(yáng)能等，這樣可以節(jié)省石油資源，從而實(shí)現(xiàn)最大利益的石油充分利用。效率高:純電動(dòng)車(chē)的電瓶大部分都是可以回收的，不會(huì)被遺棄掉，可以實(shí)現(xiàn)再利用，進(jìn)而電池量的存儲(chǔ)很大，充電，發(fā)電，配送電都是相當(dāng)方便，最后的工作效率也是比起內(nèi)燃機(jī)，要高得多。噪音低:電動(dòng)車(chē)不像其他摩托車(chē)，踏板車(chē)，他們的噪音比較大，遠(yuǎn)處車(chē)輛來(lái)臨，就可以聽(tīng)到他們的聲音，他們的振動(dòng)大，自然噪音也就大了很多，電動(dòng)機(jī)的噪音要小的多，振動(dòng)更是不夠明顯，所以，相對(duì)起來(lái)，這個(gè)是非常合適的，對(duì)環(huán)境的噪音污染有很大的好處。智能化程度好:現(xiàn)在的電動(dòng)車(chē)已經(jīng)可以達(dá)到電氣化，我們采用先進(jìn)的電子信息技術(shù)，從而可以提高車(chē)子的智能化性質(zhì)，達(dá)到一定的程度。他們的各個(gè)系統(tǒng)還是比較完善的，無(wú)級(jí)變速，ABS，能量回收系統(tǒng)，安全氣囊系統(tǒng)，自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)之間的相互協(xié)調(diào)，在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行計(jì)算，智能化控制。能源的多樣性，效率高:電動(dòng)汽車(chē)我們研究顯示出，電動(dòng)車(chē)的能源效率現(xiàn)在已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了汽油車(chē)，他們的行走速度雖然不是太高，但是汽車(chē)坐起來(lái)，可能更加舒適，但是在城市上班族，學(xué)生接送，電動(dòng)車(chē)還是居多，他們的使用量還是很大的，電動(dòng)車(chē)可以自動(dòng)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)能量的最大化，再利用。在另外一方面，我們可以減少對(duì)石油的使用與開(kāi)采，讓石油去發(fā)揮她的用處。充分的去利用自然能源，風(fēng)力，水力，太陽(yáng)能，潮汐能，充分利用，進(jìn)行轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)多方面能源利用，減少的開(kāi)銷(xiāo)，與多余的費(fèi)用。2.3純電動(dòng)汽車(chē)的組成純電動(dòng)汽車(chē)的外形和內(nèi)部空間與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)幾乎相同。這是不可能區(qū)分純電動(dòng)汽車(chē)和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)。純電動(dòng)汽車(chē)不同于傳統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)。純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)由動(dòng)力控制單元、電機(jī)、蓄電池和儲(chǔ)能裝置。2.4純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式純電動(dòng)汽車(chē)配備了唯一的電源一般由多個(gè)12V或24V電池連接到一系列動(dòng)力電池組，一般的電力電池電壓155v-400V高壓直流電源。為了方便低壓電氣設(shè)備的供應(yīng)，并且不會(huì)損壞汽車(chē)上的一些電子元件，動(dòng)力電池和DC/DC轉(zhuǎn)換器。一般動(dòng)力電池采用并聯(lián)或串聯(lián)方式組合在電動(dòng)汽車(chē)中占據(jù)很大一部分的有效負(fù)荷空間，在布局上有相當(dāng)大的難度，通常采用“集中式”和“分散式”兩種形式布置布置。目前，無(wú)論是在產(chǎn)品技術(shù)還是市場(chǎng)發(fā)展方面，電動(dòng)汽車(chē)的商業(yè)化運(yùn)作還存在許多亟待解決的問(wèn)題。例如，加快相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，引進(jìn)節(jié)能，環(huán)保汽車(chē)稅減免和補(bǔ)貼，以方便提供基礎(chǔ)設(shè)施等。3異步電機(jī)矢量控制原理3.1三相異步電動(dòng)機(jī)的多變量非線性數(shù)學(xué)模型由于異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，故在研究異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型時(shí)，常常做出如下假設(shè)：（1）忽略鐵耗對(duì)電機(jī)的影響；（2）在頻率和溫度變化，忽略其對(duì)繞組電阻的影響；（3）認(rèn)為各繞組的互感和自感都是線性的，即忽略磁路飽和的影響；設(shè)三相繞組對(duì)稱(chēng)，在空間中互差1200電角度，產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)沿氣隙按正弦分布，忽略空間諧波[3]。三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組分為繞線型和籠型，其均可以等效為三相繞線轉(zhuǎn)子，折算到定子側(cè)后，其定子和轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)都相等。電機(jī)繞組等效后的三相異步電動(dòng)機(jī)的物理模型如圖3-1所示。圖3-1三相異步電動(dòng)機(jī)的物理模型3.2坐標(biāo)變換對(duì)于坐標(biāo)的變換，站在異步電動(dòng)機(jī)的角度來(lái)分析，我們可以得到異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜性是因?yàn)槠鋬?nèi)部存在一個(gè)六乘以六的的電感矩陣導(dǎo)致的。所以就需要采用新的方法來(lái)變換處理。大多數(shù)情況來(lái)說(shuō)，一般都是會(huì)采用變換坐標(biāo)的方法來(lái)進(jìn)行處理的，使得處理過(guò)后的數(shù)學(xué)模型變得更加簡(jiǎn)單和更有利于異步電動(dòng)機(jī)的控制作用。綜上所述，要想實(shí)現(xiàn)完美的矢量控制，變換坐標(biāo)是一個(gè)關(guān)鍵因素。最后我們根據(jù)在異步電動(dòng)機(jī)的坐標(biāo)系可以獲得，異步電動(dòng)機(jī)在坐標(biāo)變換上面所需要進(jìn)行的運(yùn)算公式是:3s/2s變換和s/2r旋轉(zhuǎn)變換，又稱(chēng)克拉克(Clark)變換和2s/2r變換即派克(Park)變換。通過(guò)坐標(biāo)變換的方法，使得變化后的數(shù)學(xué)模型得到簡(jiǎn)化。（1）三相-兩相變換（3/2變換）在三相靜止繞組A、B、C和兩相繞組、之間的變換，稱(chēng)為三相靜止坐標(biāo)系和兩相靜止坐標(biāo)系間的變換。由電機(jī)學(xué)原理可知，將三相平衡的正弦電流通在交流電機(jī)三相對(duì)稱(chēng)的靜止繞組A、B、C上，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F，并以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。兩相繞組的軸線分別為、，在空間位置相差，構(gòu)成、兩相靜止坐標(biāo)系(坐標(biāo)軸逆時(shí)針超前坐標(biāo)軸)。將時(shí)間上相差的兩相平衡交流電流、施加在該兩相固定繞組、時(shí)，可以產(chǎn)生與三相定子合成磁動(dòng)勢(shì)相同的空間矢量F，且同步角頻率為。三相異步電動(dòng)機(jī)的定子三相繞組和與之等效的兩相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組、，各相磁勢(shì)矢量的空間位置如圖3-2所示。圖3-2三相靜止到兩相靜止變換3.3三相異步電動(dòng)機(jī)在兩相坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型在前面的坐標(biāo)變換中不難看出其可以將異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)化很多，因此在對(duì)異步電動(dòng)機(jī)分析常將其變換在兩相坐標(biāo)中分析。（1）異步電動(dòng)機(jī)在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的模型a.電壓方程(3-3)式中，為定子的同步角頻率，為轉(zhuǎn)差角頻率。b.磁鏈方程（3-4）式中，為MT坐標(biāo)系定子與轉(zhuǎn)子同軸等效繞組間的互感；為MT坐標(biāo)系定子等效兩相繞組的自感；為MT坐標(biāo)系轉(zhuǎn)子等效兩相繞組的自感。c.轉(zhuǎn)矩方程（3-5）d.運(yùn)動(dòng)方程如式（3-3）所示。（2）異步電機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型a.電壓方程（3-6）b.磁鏈方程(3-7)c.轉(zhuǎn)矩方程（3-8）d.運(yùn)動(dòng)方程如式（3-3）所示。在坐標(biāo)系中繞組都落在兩根相互垂直的軸上，兩組繞組間沒(méi)有耦合，矩陣中所有元素均為常系數(shù)，消除了異步電動(dòng)機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型中的一個(gè)非線性的根源。上述方程是矢量控制中的重要方程。3.4異步電機(jī)的矢量控制由美國(guó)學(xué)者提出的矢量控制方法理論，經(jīng)過(guò)了無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)與證實(shí)，現(xiàn)在大家普遍都在使用這種方法。那么矢量控制的思想是怎樣的呢？它的基本思路是這樣的，首先按照旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的原則，然后進(jìn)行坐標(biāo)的變換，可以設(shè)定保持磁場(chǎng)分量不變，控制轉(zhuǎn)矩分量，以此來(lái)進(jìn)行操作，就可以把電子流分解成互相垂直的轉(zhuǎn)矩分量，在調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)中，就可以像控制直流電機(jī)那樣的去進(jìn)行控制交流電機(jī)，比起傳統(tǒng)的，更是方便了許多，運(yùn)轉(zhuǎn)速度加快，還解決了電動(dòng)機(jī)體積大的問(wèn)題，得到了很好的提升與改善。矢量控制方法的運(yùn)用極其誕生，得到了很大的提高，經(jīng)過(guò)了幾十年的挑戰(zhàn)與努力，學(xué)者進(jìn)行了大量的研究與實(shí)踐，最后形成了這樣顯著的收益，可以跟得上直流調(diào)速系統(tǒng)的速度了。有實(shí)踐就會(huì)有理論，同樣通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料我們得知異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制理論是以產(chǎn)生相同的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)作為基本的原則，然后通過(guò)三相坐標(biāo)系的固定交流電流、、進(jìn)行3s/2s的交換操作，在這種操作條件下獲得的操作效應(yīng)與在兩相靜止坐標(biāo)系下的電流、有等同作用，最后再經(jīng)過(guò)一系列的坐標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)變換，這樣一作用就將我們?nèi)粘＝佑|到的電動(dòng)機(jī)固定子的電流分割成勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，這兩種電流有著互相垂直的物理特性。現(xiàn)在我們做出一種假設(shè)，我們假設(shè)觀看者是站立在貼心中的，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)鐵芯與他所在的坐標(biāo)系同時(shí)旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候我們就可以探究出屬于交流種類(lèi)的電機(jī)與直流類(lèi)的電機(jī)有著等效的作用。其中，交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子總磁通就變成了等效的直流電機(jī)的磁通，M繞組相當(dāng)于直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組，相當(dāng)于勵(lì)磁電流，T繞組相當(dāng)于偽靜止繞組，相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流。上述等效關(guān)系可如圖3-9所示。圖3-9異步電動(dòng)機(jī)的坐標(biāo)變換結(jié)構(gòu)圖通過(guò)上圖我們可以發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過(guò)一系列的處理變換后，我們所談及到的異步電動(dòng)機(jī)的交流電等效成了直流電，也就相當(dāng)于變成了直流機(jī)，所以異步電機(jī)與直流電機(jī)有著可互相模擬的特性，綜上所述，要想實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的直流控制，我們可以通過(guò)模仿直流電機(jī)的控制方式，先求出控制量，然后精計(jì)算，最后我們通過(guò)其對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)進(jìn)行表?yè)Q，這樣一來(lái)我們就實(shí)現(xiàn)了對(duì)異步電機(jī)的矢量控制。圖3-10矢量控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖從圖3-10可以看出，在設(shè)計(jì)矢量變換控制系統(tǒng)時(shí)，我們可以認(rèn)為反旋轉(zhuǎn)變換將與電機(jī)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)變換環(huán)節(jié)相抵消，2s/3s變換與電機(jī)內(nèi)部的3s/2s變換相抵消，如果忽略電流控制變頻器中的時(shí)間滯后，則圖3-5中的控制結(jié)構(gòu)就等效于直流調(diào)速系統(tǒng)了。3.5按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制方程及其解耦作用在上面的動(dòng)態(tài)模型分析中，假如兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系按轉(zhuǎn)子磁鏈定向時(shí)，則有：，（3-11）將其帶入轉(zhuǎn)矩方程和狀態(tài)方程，可以得到：（3-12）（3-13）（3-14）式中為轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)，我們不難從式中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子磁鏈僅有定子電流勵(lì)磁分量產(chǎn)生，與轉(zhuǎn)矩分量無(wú)關(guān)，因此，定子電流的勵(lì)磁分量與轉(zhuǎn)矩分量是解耦的。上述方程可以將異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型繪成圖3-15的結(jié)構(gòu)形式，如下：圖3-15異步電動(dòng)機(jī)矢量變換與電流解耦數(shù)學(xué)模型從以上分析可知，要使磁場(chǎng)定向控制具有和直流調(diào)速系統(tǒng)一樣的動(dòng)態(tài)性能，在調(diào)速過(guò)程中保持轉(zhuǎn)子磁鏈恒定是非常重要的。根據(jù)控制方案中是否進(jìn)行轉(zhuǎn)子磁鏈的反饋控制及其觀測(cè)，磁場(chǎng)定向控制可分為直接磁場(chǎng)定向控制和間接磁場(chǎng)定向控制(又稱(chēng)轉(zhuǎn)差頻率控制)。圖3-16是一個(gè)典型的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)，包括速度控制環(huán)和磁鏈控制環(huán)。速度給定與轉(zhuǎn)速反饋進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)PI轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，為了提高轉(zhuǎn)速和磁鏈的閉環(huán)控制系統(tǒng)解耦性能，在轉(zhuǎn)速內(nèi)環(huán)增設(shè)了轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)控制，在圖3-7中，轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)之所以有助于解耦，是因?yàn)榇沛湆?duì)控制對(duì)象的影響相當(dāng)于一種擾動(dòng)，轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)可以抑止這個(gè)擾動(dòng)，從而改造了轉(zhuǎn)速子系統(tǒng)，使它少受磁鏈變化的影響。通過(guò)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器給出了電機(jī)負(fù)載需要的轉(zhuǎn)矩電流，磁鏈控制環(huán)給出相應(yīng)的磁鏈給定，在額定轉(zhuǎn)速以下，磁鏈幅值保持恒定(恒轉(zhuǎn)矩)，額定轉(zhuǎn)速以上給出相應(yīng)的弱磁信號(hào)(恒功率)，給定磁鏈與實(shí)測(cè)或計(jì)算的反饋磁鏈進(jìn)行比較，再經(jīng)過(guò)磁鏈PI調(diào)節(jié)器，產(chǎn)生相應(yīng)的定子電流。定子電流的兩個(gè)分量經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，得到靜止的分量和再經(jīng)過(guò)2/3變換得到三相靜止電流，PWM環(huán)節(jié)采用電流滯環(huán)控制，使三相實(shí)際電流跟蹤給定電流信號(hào)。圖3-16直接型矢量控制方框圖間接磁場(chǎng)定向控制采用磁鏈開(kāi)環(huán)控制，在磁通運(yùn)行過(guò)程中不檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁鏈信號(hào)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。利用轉(zhuǎn)差公式，形成轉(zhuǎn)差矢量控制系統(tǒng)，利用得到同步角速度，該方案在實(shí)際中也獲得廣泛的應(yīng)用，控制方案如圖3-17所示：圖3-17間接矢量控制方框圖但該方法更依賴(lài)于電機(jī)參數(shù)的準(zhǔn)確檢測(cè)，當(dāng)參數(shù)時(shí)變或不確定時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能大受影響。且磁鏈開(kāi)環(huán)在動(dòng)態(tài)過(guò)程中存在偏差，其性能不及磁鏈閉環(huán)控制系統(tǒng)。3.6無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)無(wú)論是直接矢量控制還是間接矢量控制，都具有動(dòng)態(tài)性能好、調(diào)速范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，但動(dòng)態(tài)性能受電機(jī)參數(shù)變化的影響是其主要的不足之處。電動(dòng)汽車(chē)在實(shí)際工況中，由于路況而會(huì)產(chǎn)生或大或小的震動(dòng)，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中灰塵多，這些條件對(duì)速度傳感器有很大的危害，電機(jī)參數(shù)會(huì)隨著實(shí)際情況發(fā)生變化，而基于磁場(chǎng)定向控制理論而來(lái)的無(wú)速度傳感器的矢量控制方式能很好的解決諸如電機(jī)參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化，倒行等諸多問(wèn)題。通過(guò)所說(shuō)的，無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上就是為了取消變壓調(diào)速裝置，把計(jì)算轉(zhuǎn)速實(shí)際值轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速推算器。通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算出電動(dòng)汽車(chē)牽引的實(shí)際速度，然后將它進(jìn)行轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換，得出它的真實(shí)值。它的基本組成原理是:在電機(jī)的定子側(cè)裝設(shè)電壓傳感器和電流傳感器，通過(guò)檢測(cè)三相電壓，，和三相電流，，。根據(jù)3/2變換靜止軸系中的兩相電壓,及兩相電流，，由定子靜止軸系中的兩相電壓、電流可以推算定子磁鏈，估算電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，并結(jié)合矢量控制來(lái)控制系統(tǒng)的牽引電機(jī)。4常用的幾種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4.1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選擇4.1.1直流電動(dòng)機(jī)時(shí)代在改變，社會(huì)在改變，生活方式有了不一樣，電動(dòng)車(chē)也在一個(gè)階段又一個(gè)階段的發(fā)生變化，有了一定程度上的創(chuàng)新，電動(dòng)車(chē)的類(lèi)型多種多樣。當(dāng)時(shí)用的是直流電發(fā)動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)車(chē)在控制性能上占有了一定的優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)使用中得到了一定的認(rèn)可。在那時(shí)候，直流電是一種時(shí)髦的象征，同時(shí)，也是科學(xué)時(shí)代的象征，日本的各大系列轎車(chē)也風(fēng)靡全球。直流電的電動(dòng)機(jī)控制操作相對(duì)簡(jiǎn)單，并且在牽引起步上有優(yōu)勢(shì)，金無(wú)足赤，人無(wú)完人，發(fā)電機(jī)也有它的缺點(diǎn)存在，直流電發(fā)動(dòng)機(jī)的致命之處在于它的轉(zhuǎn)換器會(huì)產(chǎn)生大量的火花，會(huì)影響它的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。直流電的功能也會(huì)受到一些方面的制約，過(guò)載能力，體積比，功率，系統(tǒng)效率都需要去維護(hù)的，所以現(xiàn)在用直流電發(fā)電機(jī)的并不多，大型車(chē)輛早已不適合。直流電動(dòng)機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是控制技術(shù)成熟，控制方法簡(jiǎn)單，通過(guò)調(diào)節(jié)氣隙磁通和電樞電流，可以獨(dú)立控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。4.1.2交流電動(dòng)機(jī)在上世紀(jì)90年代，交流電開(kāi)始有了新的方向，直流電在現(xiàn)在不適合用，交流電具有直流電不具備的優(yōu)點(diǎn)所在，它的體積小，質(zhì)量輕巧，效率還高，價(jià)格相對(duì)便宜，維修方便，等多個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)，交流電更加的方便，快捷，當(dāng)電動(dòng)車(chē)啟動(dòng)時(shí)，它是一個(gè)恒速的運(yùn)行，不會(huì)突然加速，能夠很好的進(jìn)行操作，當(dāng)處于制動(dòng)狀態(tài)之中，電能還可以向蓄電池進(jìn)行充電呢。比起直流電是要安全，方便很多。

交流電包括單相交流電和三相交流電，它還對(duì)轉(zhuǎn)子的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定程度的喚醒。定子繞組和轉(zhuǎn)子鐵心是鐵芯的組成部分，轉(zhuǎn)子又是由軸連接的腳趾端和轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)子繞組路線構(gòu)成的，三相電是由電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)構(gòu)成，轉(zhuǎn)子包括電流和短路，在感應(yīng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)輸出電流的發(fā)展，這是三相電的基本原理。4.1.3永磁電動(dòng)機(jī)現(xiàn)在越來(lái)越多的新型電動(dòng)車(chē)，變得越來(lái)越多，日本本田系列的電動(dòng)車(chē)，在這里也得到了，一定的應(yīng)用，他們的主要設(shè)計(jì)采用磁場(chǎng)，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。而高性能永磁電機(jī)，功率，跟效率都是相當(dāng)高的，適合制動(dòng)性能比較好的汽車(chē)電動(dòng)機(jī)。受到永磁材料的影響，這個(gè)材料溫度降低，我們的功率就很難控制，電動(dòng)式的直流電機(jī)同步永磁電機(jī)，我們無(wú)法把握好。永磁功率高，有一定的發(fā)展前景，國(guó)內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)激烈，我們應(yīng)去努力應(yīng)用。包括直線電機(jī)表刷以及電刷式內(nèi)置式永磁電機(jī)，內(nèi)置式和混合式阻礙了它的發(fā)展。我們需要改進(jìn)永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)理論，我們?cè)O(shè)計(jì)很靈活，很方便，設(shè)計(jì)自由，適合驅(qū)動(dòng)控制。汽車(chē)行業(yè)的朋友更是引起了關(guān)注，動(dòng)力汽車(chē)得到了寬泛的應(yīng)用。4.1.4磁阻電動(dòng)機(jī)還有一種開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)具有幾下優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)單可靠，高校運(yùn)行，制動(dòng)相對(duì)靈活，速度快，成本相對(duì)低。極槽效應(yīng)非常嚴(yán)重，磁路精確度的控制，考慮到多個(gè)方面的缺點(diǎn):它的波動(dòng)大，噪音雜，使得位置傳感器存在問(wèn)題。它的設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)優(yōu)化設(shè)計(jì)，我們可以采用最大磁通密度以及總流量餓調(diào)節(jié)，他們的版稅，控制程度和噪音程度有較高限度的小耗損。國(guó)內(nèi)外的電動(dòng)汽車(chē)研究的一些發(fā)現(xiàn)，例如東風(fēng)汽車(chē)公司，武漢，天津各大大型公司都是去采用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，這樣使用起來(lái)簡(jiǎn)單方便。4.2常見(jiàn)的幾種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4.2.1直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)使用直流電，斬波器是在直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中所使用的變流器，變流器可以將額定電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)電壓，采用的調(diào)速方法一般有兩種，第一是調(diào)壓調(diào)速，第二是調(diào)磁調(diào)速。然后根據(jù)有無(wú)勵(lì)磁繞組又可以分為永磁以及勵(lì)磁繞組。后者可以直接由直流電進(jìn)行控制，而前者沒(méi)有勵(lì)磁繞組結(jié)構(gòu)，不可以用直流電進(jìn)行控制。這兩種方法操作起來(lái)方便，技術(shù)相對(duì)比較成熟化，在電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中有著非常多的應(yīng)用。4.2.2交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)逆變器控制器包括交流電動(dòng)的，還有驅(qū)動(dòng)的，逆變器系統(tǒng)的執(zhí)行期間直接去轉(zhuǎn)換它的電池。它的電流，電壓，轉(zhuǎn)速的輸入，周數(shù)波動(dòng)形狀，磁通還有轉(zhuǎn)矩，開(kāi)關(guān)的閉合，控制角度。轉(zhuǎn)換是有原因的，實(shí)現(xiàn)交流感應(yīng)和控制控制器，交流電跟驅(qū)動(dòng)控制器之間可以很高的進(jìn)行協(xié)調(diào)，使得整個(gè)這樣的設(shè)計(jì)結(jié)合就會(huì)變得更加完美，這樣也在一定程度上增強(qiáng)了它的電動(dòng)勢(shì)。AC和DC逆變器，我們可以將直流電發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為交流電發(fā)電機(jī)，逆變器過(guò)程中可以輸出逆變電池，這樣逆變器的作用也就顯現(xiàn)出來(lái)了。4.2.3開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)也是電動(dòng)車(chē)的電動(dòng)機(jī)之一。開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)所用的電機(jī)是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其中電機(jī)、轉(zhuǎn)子位置傳感器和控制器同時(shí)構(gòu)成它的整體系統(tǒng)。開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)適合大速度的旋轉(zhuǎn)，而且不需要經(jīng)常維護(hù)和修理，運(yùn)行費(fèi)用很低，以及所擁有的雙凸結(jié)構(gòu)十分牢固，因此得到工業(yè)界廣泛的認(rèn)可和重視。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)殚_(kāi)關(guān)池阻電動(dòng)機(jī)的根本構(gòu)架是含有位置傳感器，不管是不是讓電機(jī)一直大轉(zhuǎn)矩工作，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)他也也不會(huì)產(chǎn)生丟步，這是。而它的缺點(diǎn)就是電機(jī)是雙凸結(jié)構(gòu)，就會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)引起的振動(dòng)以及噪聲太大。4.2.4永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)而言，電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)汽車(chē)的核心，電動(dòng)機(jī)的波形有很多種，一種是方波以及正弦波，一方面永池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可以依據(jù)波形，有兩種信號(hào)，分為永磁交流電跟永磁直流電，還可以根據(jù)永磁電動(dòng)機(jī)有沒(méi)有安裝裝配電刷，換向器，滑環(huán)，它還有另外一個(gè)名字叫做永磁無(wú)刷驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。另一方面，可以根據(jù)輸入信號(hào)，分為永磁同步電動(dòng)機(jī)，以及無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)兩種類(lèi)型，同步電動(dòng)機(jī)直接接受的波形是正弦波，采用持續(xù)轉(zhuǎn)子位置反應(yīng)信號(hào)來(lái)進(jìn)行變動(dòng)。另外一種輸入的信號(hào)，會(huì)進(jìn)行使用交流方波，如果根據(jù)功率密度來(lái)看，直流電機(jī)比同步電機(jī)要大的多，磁場(chǎng)跟電流也存在很大差異，更是要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正弦波。電機(jī)輸入的信號(hào)不同，波形不同，相應(yīng)的磁場(chǎng)也會(huì)有很大變化。結(jié)論電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展是以世界上有限的礦產(chǎn)資源為基礎(chǔ)的。隨著人口的增長(zhǎng)，資源的消耗也越來(lái)越多，化石燃料的到來(lái)是不難想象的，當(dāng)人們建立了一個(gè)長(zhǎng)期的文明將被銷(xiāo)毀，因?yàn)榈V物污染。為了避免各種不利情況的發(fā)生，我們應(yīng)該及早開(kāi)始，以防止過(guò)度依賴(lài)石油，替代能源和燃料