【純電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)的探究10000字（論文）】

純電動汽車驅(qū)動控制系統(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國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題 41.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 41.2.2國外研究現(xiàn)狀 62純電動汽車發(fā)展?fàn)顩r 62.1純電動汽車的發(fā)展背景 62.2純電動汽車的特點 72.3純電動汽車的組成 82.4純電動汽車動力驅(qū)動系統(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無速度傳感器矢量控制系統(tǒng) 164常用的幾種驅(qū)動系統(tǒng) 164.1驅(qū)動系統(tǒng)電機(jī)的選擇 164.1.1直流電動機(jī) 164.1.2交流電動機(jī) 174.1.3永磁電動機(jī) 174.1.4磁阻電動機(jī) 184.2常見的幾種驅(qū)動系統(tǒng) 184.2.1直流電動機(jī)系統(tǒng) 184.2.2交流感應(yīng)電動機(jī)系統(tǒng) 184.2.3開關(guān)磁阻電動機(jī)系統(tǒng) 194.2.4永磁無刷電動機(jī)系統(tǒng) 19參考文獻(xiàn) 20純電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究摘要：本篇論文介紹了異步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，運用變換坐標(biāo)的方法，得到了空間矢量?？臻g矢量是電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的心臟，同時也是電動汽車研究的重點技術(shù)所在，因為它是直接可以去決定電動汽車的性能?？臻g矢量的控制直接是通過變換坐標(biāo)的，可以分為兩個直流分量，對于轉(zhuǎn)子磁場的方向來進(jìn)行控制，異步電動機(jī)跟直流電動機(jī)是有區(qū)別的，運用轉(zhuǎn)子磁場控制，可以很好的實現(xiàn)，異步電動機(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)電動汽車的實際需求問題相結(jié)合，對于無速度傳感器的設(shè)計研究進(jìn)行設(shè)計研究操作，達(dá)到一個很好的效果，再在最后階段，搭建一個仿真系統(tǒng)，去驗證無速度傳感器的矢量控制系統(tǒng)，在實際操作中的實用性以及可行性的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：電動汽車；驅(qū)動系統(tǒng)；異步電動機(jī)TOC\o"1-3"\h\u1緒論1.1研究的背景及意義1.1.1研究背景電動汽車控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)進(jìn)展，需要實現(xiàn)關(guān)鍵部件的突破。電池管理系統(tǒng)是電動汽車電控系統(tǒng)的重要組成部分，國內(nèi)許多高校、科研院所和企業(yè)積極開展電池管理系統(tǒng)的研發(fā)，并取得了長足的進(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)用于許多國家的企業(yè)，一汽、東風(fēng)電動、長安、天津、清遠(yuǎn)示范項目，積累了豐富的經(jīng)驗和實際數(shù)據(jù)加載。一般來說，在中國開發(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)估計的精度，以及可靠性等方面和豐田等汽車企業(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)致國內(nèi)需求基本上需要依賴進(jìn)口。一般來說，在整個工業(yè)系統(tǒng)中，電動汽車是為數(shù)不多的具有一定技術(shù)能力的行業(yè)之一。我國在電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)上，具有一定的研發(fā)能力，加快中國工業(yè)化的基本條件，必須依靠技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)電動汽車的產(chǎn)業(yè)化能力，實現(xiàn)在電動汽車領(lǐng)域的跨越式發(fā)展。1.1.2研究目的及意義電動汽車的發(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，資源的消耗也越來越多，化石燃料的到來是不難想象的，當(dāng)人們建立了一個長期的文明將被銷毀，因為礦物污染。為了避免各種不利情況的發(fā)生，我們應(yīng)該及早開始，以防止過度依賴石油，替代能源和燃料節(jié)約的方法和策略的發(fā)展。國家投入大量資金用于電動汽車技術(shù)和產(chǎn)品的研究和產(chǎn)業(yè)化。推動純電動汽車技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。純電動汽車由電動機(jī)驅(qū)動，可分為3個子系統(tǒng)：電驅(qū)動子系統(tǒng)、主能源子系統(tǒng)和輔助控制子系統(tǒng)。純電動汽車在技術(shù)優(yōu)勢方面比傳統(tǒng)汽車有許多優(yōu)勢。由于純電動汽車電池的使用和顯示的優(yōu)勢，在能源市場競爭能力強、環(huán)境保護(hù)和降低噪音等都受到廣泛好評?，F(xiàn)代電動汽車是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它是汽車技術(shù)的理論基礎(chǔ)、汽車技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動技術(shù)、電力電子技術(shù)理論、儲能技術(shù)與現(xiàn)代控制有機(jī)結(jié)合的優(yōu)化系統(tǒng)。綜述了純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)，主要有以下三點：電池技術(shù)、電機(jī)及其控制技術(shù)和能量管理技術(shù)，重點介紹了電機(jī)及其控制技術(shù)的驅(qū)動控制系統(tǒng)。希望提出寶貴意見。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀中國的電動汽車技術(shù)是從上世紀(jì)70年代，在90年代進(jìn)入發(fā)展期，主要汽車制造企業(yè)的共同推動下，85年后通過“十五”三年計劃，取得了一系列科研成果，得到了快速的發(fā)展。特別是，863計劃和2008屆奧運會開出了20億元的電動汽車訂單，奧運會的規(guī)定只能在國內(nèi)的電動車生產(chǎn)，導(dǎo)致中國的電動汽車發(fā)展熱潮再次加熱。在現(xiàn)階段，純電動汽車的電池和馬達(dá)的開發(fā)，在中國和世界的先進(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)動能力的開發(fā)300公里，達(dá)到120公里的最高速度，單一車輛電池經(jīng)費40萬元以上。鋰離子電池的開發(fā)使電動車?yán)锍掏黄?00公里以上，最大達(dá)到了120公里的速度。超級納米碳纖維的開發(fā)深圳中興的汽車制造公司，電池容量的鉛蓄電池的11倍，能源電力比1千克每1萬千瓦小時，然而充電完成僅僅只需要10分鐘的時間，壽命可達(dá)到10年以上。鋰電池的價格在市場上不但不昂貴，而且發(fā)動機(jī)有明顯的優(yōu)點，新的進(jìn)步和馬達(dá)驅(qū)動系統(tǒng)的研究。我們的政府，集中了稀土永久磁鐵馬達(dá)的開發(fā)，我們的國家，在上述的基本材料的領(lǐng)域有資源的優(yōu)勢，將來的產(chǎn)業(yè)化可以降低車輛成本。在經(jīng)濟(jì)上達(dá)到了商業(yè)性的駕駛條件。中國電力投資電池電容混合動力電動汽車運行，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?。電動汽車充電時間小于3小時，最大行駛距離為100至300公里，最高時速為每小時80公里至每小時116公里。目前，該技術(shù)已率先推廣電力工程車輛和電力營銷車輛，正在逐步推進(jìn)公共交通，衛(wèi)生等領(lǐng)域。1.2.2國外研究現(xiàn)狀美國是世界上一個大國，在電動汽車的發(fā)展中具有很強的技術(shù)優(yōu)勢，在世界上取得了顯著成績。1900年，美國總公司在洛杉磯提供電動汽車“震撼”牌，速度128公里/小時，0-96公里/小時加速時間小于9S，單程200公里收費公路里程，電池剩余容量為15％，車載充電器充電時間為15h，使用固定充電時間為3h。福特汽車公司推出使用etx-2電動車，先進(jìn)的鈉硫電池和交流永磁電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，速度可達(dá)105公里/小時，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電動車。該車使用的質(zhì)量僅為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。動力電池是鈷離子電池。最高車速為120km/h，行車周期為192km。Priua豐田公司開發(fā)的四缸發(fā)動機(jī)與其永磁同步電動機(jī)驅(qū)動一起使用，是采用混合電動汽車發(fā)動機(jī)，行星齒輪組配電。最高時速160公里/小時德國奔馳公司2000Neckar5發(fā)布。內(nèi)部電動汽車改進(jìn)了3項技術(shù)。它將減小傳動系統(tǒng)的尺寸，車輛質(zhì)量降低300kg，最大輸出功率從原來的50KW上升到現(xiàn)在的75kW系統(tǒng)，最大速度超過150km/h印度2001年推出REVA電動車鉛酸蓄電池，采用管狀直流電機(jī)和48V驅(qū)動器，使用板載充電器（220V，202kW）可在3小時100％充電80％小時。重量650公斤，最高車速km/h，里程65公里。2純電動汽車發(fā)展?fàn)顩r2.1純電動汽車的發(fā)展背景電動車行業(yè)發(fā)展迅速的原因，主要是因為生活

需求擴(kuò)大，能源的缺乏問題，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車數(shù)量增加飛快，汽油的使用可想而知，能源在快速消耗，這個問題必須重視起來，能源不斷減少，竟而環(huán)境問題遭到很大程度的破壞，我們必須高度關(guān)注。汽車業(yè)的發(fā)展，是以環(huán)境為代價的。那么，緊接著，石油危機(jī)來了，節(jié)能遏止了，汽車運輸行業(yè)不斷壯大，汽油每天在不停歇的運行，能源每天都在大量消耗，關(guān)鍵是它的消耗非常大，它還會危害人類的健康，對環(huán)境更是造成巨大的影響，人類將會去面臨更大的挑戰(zhàn)。汽車排放出來的二氧化碳量，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。如果通過柴油來解決，是很難根本上解決的，電動車的使用對于環(huán)境起到了很好的解決作用。2.2純電動汽車的特點污染低:現(xiàn)代社會在不斷進(jìn)步，各種需求也在油然而生，電動車的使用逐漸增多，它是一種普通的交通工具，但是不產(chǎn)生有毒氣體，對環(huán)境人體不造成危害，影響，電動車的發(fā)電是由石油燃料產(chǎn)生的，不會排放污染物，這樣對環(huán)境而言，是個不錯的選擇。我們可以使用多種能源，電動車可以二次發(fā)電，不受到石油資源的控制，我們可以選擇天然氣，水力，太陽能等，這樣可以節(jié)省石油資源，從而實現(xiàn)最大利益的石油充分利用。效率高:純電動車的電瓶大部分都是可以回收的，不會被遺棄掉，可以實現(xiàn)再利用，進(jìn)而電池量的存儲很大，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:電動車不像其他摩托車，踏板車，他們的噪音比較大，遠(yuǎn)處車輛來臨，就可以聽到他們的聲音，他們的振動大，自然噪音也就大了很多，電動機(jī)的噪音要小的多，振動更是不夠明顯，所以，相對起來，這個是非常合適的，對環(huán)境的噪音污染有很大的好處。智能化程度好:現(xiàn)在的電動車已經(jīng)可以達(dá)到電氣化，我們采用先進(jìn)的電子信息技術(shù)，從而可以提高車子的智能化性質(zhì)，達(dá)到一定的程度。他們的各個系統(tǒng)還是比較完善的，無級變速，ABS，能量回收系統(tǒng)，安全氣囊系統(tǒng)，自動空調(diào)系統(tǒng)之間的相互協(xié)調(diào)，在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行計算，智能化控制。能源的多樣性，效率高:電動汽車我們研究顯示出，電動車的能源效率現(xiàn)在已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了汽油車，他們的行走速度雖然不是太高，但是汽車坐起來，可能更加舒適，但是在城市上班族，學(xué)生接送，電動車還是居多，他們的使用量還是很大的，電動車可以自動轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)，可以實現(xiàn)能量的最大化，再利用。在另外一方面，我們可以減少對石油的使用與開采，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，太陽能，潮汐能，充分利用，進(jìn)行轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)多方面能源利用，減少的開銷，與多余的費用。2.3純電動汽車的組成純電動汽車的外形和內(nèi)部空間與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)幾乎相同。這是不可能區(qū)分純電動汽車和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)。純電動汽車不同于傳統(tǒng)電動汽車。純電動汽車動力系統(tǒng)由動力控制單元、電機(jī)、蓄電池和儲能裝置。2.4純電動汽車動力驅(qū)動系統(tǒng)布置形式純電動汽車配備了唯一的電源一般由多個12V或24V電池連接到一系列動力電池組，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)，并且不會損壞汽車上的一些電子元件，動力電池和DC/DC轉(zhuǎn)換器。一般動力電池采用并聯(lián)或串聯(lián)方式組合在電動汽車中占據(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，無論是在產(chǎn)品技術(shù)還是市場發(fā)展方面，電動汽車的商業(yè)化運作還存在許多亟待解決的問題。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)保汽車稅減免和補貼，以方便提供基礎(chǔ)設(shè)施等。3異步電機(jī)矢量控制原理3.1三相異步電動機(jī)的多變量非線性數(shù)學(xué)模型由于異步電動機(jī)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個高階、非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)，故在研究異步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型時，常常做出如下假設(shè)：（1）忽略鐵耗對電機(jī)的影響；（2）在頻率和溫度變化，忽略其對繞組電阻的影響；（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)三相繞組對稱，在空間中互差1200電角度，產(chǎn)生的磁動勢沿氣隙按正弦分布，忽略空間諧波[3]。三相異步電動機(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機(jī)的物理模型如圖3-1所示。圖3-1三相異步電動機(jī)的物理模型3.2坐標(biāo)變換對于坐標(biāo)的變換，站在異步電動機(jī)的角度來分析，我們可以得到異步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜性是因為其內(nèi)部存在一個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變換處理。大多數(shù)情況來說，一般都是會采用變換坐標(biāo)的方法來進(jìn)行處理的，使得處理過后的數(shù)學(xué)模型變得更加簡單和更有利于異步電動機(jī)的控制作用。綜上所述，要想實現(xiàn)完美的矢量控制，變換坐標(biāo)是一個關(guān)鍵因素。最后我們根據(jù)在異步電動機(jī)的坐標(biāo)系可以獲得，異步電動機(jī)在坐標(biāo)變換上面所需要進(jìn)行的運算公式是:3s/2s變換和s/2r旋轉(zhuǎn)變換，又稱克拉克(Clark)變換和2s/2r變換即派克(Park)變換。通過坐標(biāo)變換的方法，使得變化后的數(shù)學(xué)模型得到簡化。（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)三相對稱的靜止繞組A、B、C上，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢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)軸逆時針超前坐標(biāo)軸)。將時間上相差的兩相平衡交流電流、施加在該兩相固定繞組、時，可以產(chǎn)生與三相定子合成磁動勢相同的空間矢量F，且同步角頻率為。三相異步電動機(jī)的定子三相繞組和與之等效的兩相異步電動機(jī)定子繞組、，各相磁勢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機(jī)的數(shù)學(xué)模型簡化很多，因此在對異步電動機(jī)分析常將其變換在兩相坐標(biāo)中分析。（1）異步電動機(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.運動方程如式（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.運動方程如式（3-3）所示。在坐標(biāo)系中繞組都落在兩根相互垂直的軸上，兩組繞組間沒有耦合，矩陣中所有元素均為常系數(shù)，消除了異步電動機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型中的一個非線性的根源。上述方程是矢量控制中的重要方程。3.4異步電機(jī)的矢量控制由美國學(xué)者提出的矢量控制方法理論，經(jīng)過了無數(shù)次的實驗與證實，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)磁場的原則，然后進(jìn)行坐標(biāo)的變換，可以設(shè)定保持磁場分量不變，控制轉(zhuǎn)矩分量，以此來進(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，運轉(zhuǎn)速度加快，還解決了電動機(jī)體積大的問題，得到了很好的提升與改善。矢量控制方法的運用極其誕生，得到了很大的提高，經(jīng)過了幾十年的挑戰(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。有實踐就會有理論，同樣通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料我們得知異步電動機(jī)的矢量控制理論是以產(chǎn)生相同的旋轉(zhuǎn)磁動勢作為基本的原則，然后通過三相坐標(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)過一系列的坐標(biāo)轉(zhuǎn)動變換，這樣一作用就將我們?nèi)粘＝佑|到的電動機(jī)固定子的電流分割成勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，這兩種電流有著互相垂直的物理特性?，F(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，我們會發(fā)現(xiàn)鐵芯與他所在的坐標(biāo)系同時旋轉(zhuǎn)的時候，這個時候我們就可以探究出屬于交流種類的電機(jī)與直流類的電機(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)的勵磁繞組，相當(dāng)于勵磁電流，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異步電動機(jī)的坐標(biāo)變換結(jié)構(gòu)圖通過上圖我們可以發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過一系列的處理變換后，我們所談及到的異步電動機(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，要想實現(xiàn)對異步電動機(jī)的直流控制，我們可以通過模仿直流電機(jī)的控制方式，先求出控制量，然后精計算，最后我們通過其對應(yīng)的坐標(biāo)進(jìn)行表換，這樣一來我們就實現(xiàn)了對異步電機(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)計矢量變換控制系統(tǒng)時，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，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磁分量產(chǎn)生，與轉(zhuǎn)矩分量無關(guān)，因此，定子電流的勵磁分量與轉(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，要使磁場定向控制具有和直流調(diào)速系統(tǒng)一樣的動態(tài)性能，在調(diào)速過程中保持轉(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，磁場定向控制可分為直接磁場定向控制和間接磁場定向控制(又稱轉(zhuǎn)差頻率控制)。圖3-16是一個典型的轉(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，是因為磁鏈對控制對象的影響相當(dāng)于一種擾動，轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)可以抑止這個擾動，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(恒功率)，給定磁鏈與實測或計算的反饋磁鏈進(jìn)行比較，再經(jīng)過磁鏈PI調(diào)節(jié)器，產(chǎn)生相應(yīng)的定子電流。定子電流的兩個分量經(jīng)過旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，得到靜止的分量和再經(jīng)過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，使三相實際電流跟蹤給定電流信號。圖3-16直接型矢量控制方框圖間接磁場定向控制采用磁鏈開環(huán)控制，在磁通運行過程中不檢測轉(zhuǎn)子磁鏈信號，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。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于電機(jī)參數(shù)的準(zhǔn)確檢測，當(dāng)參數(shù)時變或不確定時，系統(tǒng)動態(tài)性能大受影響。且磁鏈開環(huán)在動態(tài)過程中存在偏差，其性能不及磁鏈閉環(huán)控制系統(tǒng)。3.6無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)無論是直接矢量控制還是間接矢量控制，都具有動態(tài)性能好、調(diào)速范圍寬的優(yōu)點，但動態(tài)性能受電機(jī)參數(shù)變化的影響是其主要的不足之處。電動汽車在實際工況中，由于路況而會產(chǎn)生或大或小的震動，其驅(qū)動系統(tǒng)中灰塵多，這些條件對速度傳感器有很大的危害，電機(jī)參數(shù)會隨著實際情況發(fā)生變化，而基于磁場定向控制理論而來的無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)的動態(tài)變化，倒行等諸多問題。通過所說的，無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)實質(zhì)上就是為了取消變壓調(diào)速裝置，把計算轉(zhuǎn)速實際值轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速推算器。通過數(shù)據(jù)計算出電動汽車牽引的實際速度，然后將它進(jìn)行轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換，得出它的真實值。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，通過檢測三相電壓，，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)的實際轉(zhuǎn)速，并結(jié)合矢量控制來控制系統(tǒng)的牽引電機(jī)。4常用的幾種驅(qū)動系統(tǒng)4.1驅(qū)動系統(tǒng)電機(jī)的選擇4.1.1直流電動機(jī)時代在改變，社會在改變，生活方式有了不一樣，電動車也在一個階段又一個階段的發(fā)生變化，有了一定程度上的創(chuàng)新，電動車的類型多種多樣。當(dāng)時用的是直流電發(fā)動機(jī)，這種電動車在控制性能上占有了一定的優(yōu)勢，生產(chǎn)使用中得到了一定的認(rèn)可。在那時候，直流電是一種時髦的象征，同時，也是科學(xué)時代的象征，日本的各大系列轎車也風(fēng)靡全球。直流電的電動機(jī)控制操作相對簡單，并且在牽引起步上有優(yōu)勢，金無足赤，人無完人，發(fā)電機(jī)也有它的缺點存在，直流電發(fā)動機(jī)的致命之處在于它的轉(zhuǎn)換器會產(chǎn)生大量的火花，會影響它的轉(zhuǎn)動速度。直流電的功能也會受到一些方面的制約，過載能力，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，大型車輛早已不適合。直流電動機(jī)最大的優(yōu)點是控制技術(shù)成熟，控制方法簡單，通過調(diào)節(jié)氣隙磁通和電樞電流，可以獨立控制電動機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。4.1.2交流電動機(jī)在上世紀(jì)90年代，交流電開始有了新的方向，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)點所在，它的體積小，質(zhì)量輕巧，效率還高，價格相對便宜，維修方便，等多個方面的優(yōu)點，交流電更加的方便，快捷，當(dāng)電動車啟動時，它是一個恒速的運行，不會突然加速，能夠很好的進(jìn)行操作，當(dāng)處于制動狀態(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)磁場構(gòu)成，轉(zhuǎn)子包括電流和短路，在感應(yīng)過程中，電動機(jī)輸出電流的發(fā)展，這是三相電的基本原理。4.1.3永磁電動機(jī)現(xiàn)在越來越多的新型電動車，變得越來越多，日本本田系列的電動車，在這里也得到了，一定的應(yīng)用，他們的主要設(shè)計采用磁場，電動驅(qū)動發(fā)動機(jī)。而高性能永磁電機(jī)，功率，跟效率都是相當(dāng)高的，適合制動性能比較好的汽車電動機(jī)。受到永磁材料的影響，這個材料溫度降低，我們的功率就很難控制，電動式的直流電機(jī)同步永磁電機(jī)，我們無法把握好。永磁功率高，有一定的發(fā)展前景，國內(nèi)外競爭激烈，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)計結(jié)構(gòu)理論，我們設(shè)計很靈活，很方便，設(shè)計自由，適合驅(qū)動控制。汽車行業(yè)的朋友更是引起了關(guān)注，動力汽車得到了寬泛的應(yīng)用。4.1.4磁阻電動機(jī)還有一種開關(guān)磁阻電動機(jī)具有幾下優(yōu)點，簡單可靠，高校運行，制動相對靈活，速度快，成本相對低。極槽效應(yīng)非常嚴(yán)重，磁路精確度的控制，考慮到多個方面的缺點:它的波動大，噪音雜，使得位置傳感器存在問題。它的設(shè)計開關(guān)優(yōu)化設(shè)計，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。國內(nèi)外的電動汽車研究的一些發(fā)現(xiàn)，例如東風(fēng)汽車公司，武漢，天津各大大型公司都是去采用開關(guān)磁阻電機(jī)，這樣使用起來簡單方便。4.2常見的幾種驅(qū)動系統(tǒng)4.2.1直流電動機(jī)系統(tǒng)直流電機(jī)的驅(qū)動使用直流電，斬波器是在直流電機(jī)驅(qū)動系統(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)有無勵磁繞組又可以分為永磁以及勵磁繞組。后者可以直接由直流電進(jìn)行控制，而前者沒有勵磁繞組結(jié)構(gòu)，不可以用直流電進(jìn)行控制。這兩種方法操作起來方便，技術(shù)相對比較成熟化，在電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)當(dāng)中有著非常多的應(yīng)用。4.2.2交流感應(yīng)電動機(jī)系統(tǒng)逆變器控制器包括交流電動的，還有驅(qū)動的，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)波動形狀，磁通還有轉(zhuǎn)矩，開關(guān)的閉合，控制角度。轉(zhuǎn)換是有原因的，實現(xiàn)交流感應(yīng)和控制控制器，交流電跟驅(qū)動控制器之間可以很高的進(jìn)行協(xié)調(diào)，使得整個這樣的設(shè)計結(jié)合就會變得更加完美，這樣也在一定程度上增強了它的電動勢。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)出來了。4.2.3開關(guān)磁阻電動機(jī)系統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動也是電動車的電動機(jī)之一。開關(guān)磁阻電動機(jī)所用的電機(jī)是開關(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構(gòu)成它的整體系統(tǒng)。開關(guān)磁阻電動機(jī)適合大速度的旋轉(zhuǎn)，而且不需要經(jīng)常維護(hù)和修理，運行費用很低，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。開關(guān)磁阻電機(jī)最大的優(yōu)點是因為開關(guān)池阻電動機(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，開關(guān)磁阻電機(jī)他也也不會產(chǎn)生丟步，這是。而它的缺點就是電機(jī)是雙凸結(jié)構(gòu)，就會導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩脈動引起的振動以及噪聲太大。4.2.4永磁無刷電動機(jī)系統(tǒng)對于電動汽車而言，電動機(jī)是電動汽車的核心，電動機(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)動電動機(jī)可以依據(jù)波形，有兩種信號，分為永磁交流電跟永磁直流電，還可以根據(jù)永磁電動機(jī)有沒有安裝裝配電刷，換向器，滑環(huán)，它還有另外一個名字叫做永磁無刷驅(qū)動電動機(jī)。另一方面，可以根據(jù)輸入信號，分為永磁同步電動機(jī)，以及無刷直流電動機(jī)兩種類型，同步電動機(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)信號來進(jìn)行變動。另外一種輸入的信號，會進(jìn)行使用交流方波，如果根據(jù)功率密度來看，直流電機(jī)比同步電機(jī)要大的多，磁場跟電流也存在很大差異，更是要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正弦波。電機(jī)輸入的信號不同，波形不同，相應(yīng)的磁場也會有很大變化。結(jié)論電動汽車的發(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，資源的消耗也越來越多，化石燃料的到來是不難想象的，當(dāng)人們建立了一個長期的文明將被銷毀，因為礦物污染。為了避免各種不利情況的發(fā)生，我們應(yīng)該及早開始，以防止過度依賴石油，替代能源和燃料