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，