有关介绍

未来的交通运输取决于电动汽车技术的发展，其中一个核心领域是设计、开发和实现合适的电机驱动系统，以使车辆平稳运行。由于电动汽车驾驶员驾驶模式的随机性，需要一种更精确、更实时的适用控制策略。本文的目的是提出一个比较常用的电动机驱动及其控制技术相关的电动汽车。采用正演异步电动机对全电池电动汽车模型进行了仿真。利用SVPWM控制逆变器的开关。最后，利用两个比例积分控制器实现矢量控制。分析了控制器参数整定对系统性能的影响。

具体内容

为了实现电动汽车电机驱动系统的平稳循环，控制直流电源即电池与交流电机之间的功率流动是非常必要的。这些电机需要快速和精确的电力电子转换器和控制器，以获得更好的电机响应。使用这些电力电子驱动器有两个主要目的为取代传统的机械和水纹驱动，提高效率。

目前控制电机的所有驱动系统都使用DC/AC电压源逆变器为AC电机供电，使用DC/DC转换器为低压电子单元供电[4]。一般来说，基于IGBT的电压源转换器用于电力推进应用。电动汽车逆变器最常用的拓扑结构是三相桥式逆变器。这些拓扑结构专门用于提高牵引系统的THD、效率和可靠性。用于逆变器的IGBT通常是硅基的，但其他半导体如SiC或GaN可能会提供更好的输出。

电动汽车电机驱动器的典型期望特性包括：高瞬时功率-瞬时加速、初始加速度的高初始扭矩、高功率输出，以最大速度加速、快速扭矩响应。如下图所示，在启动时需要很大的扭矩。由于转矩随速度的增加而下降，因此需要恒定的功率操作。

为了提高系统的可靠性，应及时对可能出现的故障进行分析，并研究采取措施减少故障的发生。扭矩精度决定了车辆的驾驶性能。转矩精度的驱动参数有相电流传感器精度、位置传感器精度、IGBT开关策略等。因此，所有系统的校准已完成，以实现扭矩精度。

电动汽车的行驶里程在很大程度上取决于电机驱动的效率。提高效率的方法有：IGBT的高开关频率和低开关损耗，更好的控制算法，如SVPWM，使用齿轮箱来扩大电机的高效率区域。较高的电机速度会在绕组中产生高电压，如果这个电压大于某个阈值，那么它可能会损坏一些功率模块，如IGBT。为了降低风险水平，设计了一些概念，如逆变器将产生一些负扭矩来制动车辆，如果速度达到危险值，则应启动一些机械制动。转矩脉动主要有齿槽转矩脉动和换向转矩脉动两种类型。斜槽法、分数槽法、磁槽法和闭合槽法可减小齿槽转矩波动。通过减缓断相电流与通相电流之间快速变化的相电流，可以消除换向转矩脉动;加速断开相电流与接通相电流之间缓慢变化的相电流。一些常用的电动汽车电机驱动器及其优缺点和常用的控制方案如下表所示。

智能控制方法正在被广泛研究，如支持向量机，滑动控制，模糊，神经网络等，一些广义和特殊的控制技术在如下图中分类。

下表列出了传统方法和即将出现的方法的主要特征，并列出了相应的研究文章。

驱动器模型可以使用一个或多个PI控制器来最小化实际速度和参考驱动周期速度之间的差异。前向建模的唯一问题是计算时间比后向模型长得多。下图显示了所考虑的电池电动汽车的向前和向后模型。

本文所考虑的锂离子电池模型以等效电路的形式表示，如下图所示。

得到的状态空间方程如下所示：

矢量控制用于变频驱动操作，其中定子电流被可视化为两个正交的矢量分量，一个分量定义电机的磁通，另一个定义转矩。驱动控制器的任务是从速度控制器中计算出相应的电流分量。如下图所示。

如下图所示，驱动周期定义的参考转矩紧随其后的是电机驱动。

电机转矩

得出结论

本文的主要贡献是提出了一个动态前向电动汽车模型，特别关注使用PI控制器的感应电机驱动器的矢量控制。感应电机连接到一个SVPWM控制的三相逆变器。最终目标是控制电机的转矩和速度。本文未来的研究范围将是模拟具有更多驱动循环的模型，并研究驱动循环动力学对电机和电池性能的影响。

文章来源：电动农机研究与应用实验室