纯电动汽车三相异步电动机矢量控制
三相永磁同步电机(PMSM)矢量控制建模与仿真
目录1 引言 (1)1.1 课题的背景与意义 (1)1.1.1 课题背景 (1)1.1.2 课题意义 (1)1.2 永磁电机发展概况 (1)2 机电能量转换和拉格朗日方程 (2)2.1 机电能量转换 (2)2.2 三相同步电机电磁转矩 (7)2.3 拉格朗日方程 (9)3 三相永磁同步电机的数学模型 (11)3.1 三相PMSM的基本数学模型 (11)3.2 三相PMSM的坐标变换 (13)3.2.1 Clark变换 (13)3.2.2 Park变换 (14)3.3 同步旋转坐标系下PMSM的数学模型 (14)4 三相永磁同步电机的矢量控制 (16)4.1 转速环PI调节器的参数整定 (16)4.2 电流环PI调节器的参数整定 (17)4.3 三相PMSM矢量控制系统的仿真 (19)4.3.1 仿真建模 (19)4.3.2 仿真结果分析 (22)总结 (23)参考文献 (23)三相永磁同步电机矢量控制建模与仿真摘要：永磁同步电机具有体积小、效率和功率因数高等优点，因此越来越多的应用在各种功率等级的场合。
永磁同步电机的控制是永磁同步电机应用的关键技术，永磁同步电机的结构特点使得采用矢量控制系统有很大的优势。
本文首先分析了永磁同步电机矢量控制的发展概况，然后从机电能量转换的角度出发，解释三相永磁同步电机的机电能量转换原理，推导拉格朗日运动方程。
此外，列写出永磁同步电机在三相静止坐标系和dq坐标系下的数学模型。
基于Simulink建立了转速电流双闭环矢量控制系统的仿真模型，通过对仿真结果分析，验证了永磁同步电机矢量控制系统性能的优越性。
关键词：永磁同步电机，矢量控制，Simulink1 引言1.1 课题的背景与意义1.1.1 课题背景交流电机的控制性能在磁场定向矢量控制技术提出后才有了质的飞跃。
磁场定向矢量控制技术采用的是励磁电流和转矩电流的解稱控制，兼顾磁场和转矩的控制，克服了交流电机自身耦合的缺点。
基于矢量控制的电动汽车用异步电动机弱磁控制方法
基于矢量控制的电动汽车用异步电动机弱磁控制方法窦汝振,辛明华,杜智明(中国汽车技术研究中心,天津300162)摘要:对需要异步电动机恒功率运行的应用领域,特别是电动汽车这种需要大范围扩速运行的情形,弱磁控制是一个非常重要的方法。
基于矢量控制提出一种恒交轴电压弱磁控制方法,该方法与电机参数无关,稳定性强,实现简单,试验结果验证了该方法的正确性和有效性。
关键词:矢量控制;弱磁控制;异步电动机中图分类号:TM301.2B TM343文献标识码:A文章编号:1673-6540(2009)05-0025-03F iel dW eakening Control of A synchronousM otors Based on V ector ControlDOU Ru-zhen,X I N M i n g-hua,DU Zhi-m ing(Ch i n a A uto m otive Technology&Research C enter,T i a nji n300162,Ch i n a)Abstract:The field w eaken i ng contro l is i m portan t for the i nducti on mo tor.s constant pow er ope ration that i s re-qu ired by t he e l ec tric veh icle.Based on the detail ed theo retical analysis,usi ng t he vector contro,l a constant q-ax i s sta t o r vo ltage fi e l d weaken i ng controlm e t hod t hat is stab l e,i ndependent o fm otor para m ete rs is presented.Its vali d it y is prov ed by experi m ental resu lts.K ey word s:vector con tro;l field weaken i ng con tro;l asynchronou sm otors0引言异步电动机结实耐用,在矿山机械、航空航天、轨道交通、电动汽车等领域有着广泛应用。
异步电机矢量控制可以转子磁链定向
在M-T坐标系上，磁链方程为
Ψms=Lsims+Lmimr Ψts=Lsits+Lmitr Ψmr=Lmims+Lrimr=Ψr Ψtr=Lmits+Lritr=0
（3） （4）
对于笼型转子异步电动机，其转子短路，端
对于矢量控制来说,i*ds类似于直流电动机的励磁 电流If，i*qs类似于直流电动机的电枢电流Ia。相 应地,我们希望类似地写出异步电动机的转矩表
达式为
Te CT r iqs
(1)
Te CT' idsiqs
(2)
式中 Ψr:正弦分布转子磁链空间矢量的峰值。
Ia
解耦
If
Ψa
Ia
Te CT f a CT' I f Ia If
正比关系,如果Ψr保持不变的话。
2.2 转子磁链模型
为了实现转子磁链定向矢量控制，关键是获
得实际转子磁链Ψr的幅值和相位角，坐标变换 需要磁链相位角（φ），转矩计算、转差计算等
需要磁链的幅值。但是转子磁链是电机内部的物 理量，直接测量在技术上困难很多。
在磁链计算模型中，根据所用实测信号的不 同，可以分为电压模型和电流模型两种。
2) 计算转子磁链的电流模型 根据磁链与电流的关系，由电流推算磁链，
称其为电流模型。
电流模型需要实测的电流与转速信号，优 点是：无论转速高低都能适用；但缺点是 都受电动机参数变化的影响。除了转子电 阻受温度和频率的影响有较大的变化外，
磁路的饱和程度也将影响电感Lm、Lr和Ls，
这些影响最终将导致计算出的转子磁链的 幅值和相位角偏离正确值，使磁场定向不 准，使磁链闭环控制性能降低。
异步电动机矢量控制
6
1、三相交流电产生旋转磁场
i
iA
0
iB
iC
C ωt
y
A · z x · B C
y
A z · B x· C ·
y
A
z · B x ·
60 0 900
wt=0
w t = 60
w t = 90
由此可见，交流电动机三相对称的静止绕组ABC，通以三相平衡的正 弦电流iA、iB、iC时，能够产生合成磁通势，这个合成磁通势以同步转 速沿A—B—C相序旋转。 2、两相交流电产生旋转磁场 这样的旋转磁通势也可以由两相空间上相差900的静止绕组 、 ，通 以时间上互差900的交流电来产生。
* i* * * i * 2/3相变换 iA iα B iC β
A1
-1
变频器
iT iM
反馈通道
旋转变换 A2
iα iβ 3/2相变换
A1
iA i B i C
M
以下任务是，从交流电机三相绕组中分离产生磁通势的直流分量和产生 电磁转矩的直流分量，以实现电磁解耦。解耦的有效方法是坐标变换。
13
8.2 坐标变换
异步电动机，也是两个磁场相互作用产生电磁转矩。不同的是，定 子磁势、转子磁势以及二者合成的气隙磁势都是以同步角速度在空 间旋转的矢量，且存在强耦合关系。——关系复杂，难以控制。
然而，交、直流电动机产生电磁转矩的规律有着共同的基础，电磁转矩 控制在本质上是一种矢量控制（直流电动机是特例），也就是对矢量的 幅值和空间位置的控制。
4
从电机学理论讲，任何电动机产生电磁转矩的原理，在本质上都是电动 机内部两个磁场相互作用的结果。
直流电动机，主极磁场在空间固定不变，与电枢的磁势方向总是互 相垂直（正交）、各自独立、互不影响（标量）。 例如他励电动机，励磁和电枢是两个独立的回路，可以对励磁电流 和电枢电流分别控制和调节，就能达到控制转矩的目的，实现转速 的调节。——控制灵活，容易实现。
车用变频器中的异步电机传动控制技术
中国电工技术学会科学技术奖车用变频器中的异步电机传动控制技术聂子玲1，2马伟明1李卫超1李振3(1．海军工程大学电力电子技术研究所，武汉430033；2．华中科技大学电气学院，武汉430074；3．驻北京地区武备配套军事代表室，北京)摘要本文介绍了采用矢量控制和效率优化控制相结合的电动汽车／混合动力汽车异步电机驱动系统、工矿用窄轨电机车驱动系统。
该驱动系统不仅用D s P实现了异步电机四象限矢量控制，还采用效率优化算法提高了系统效率。
试验结果表明，异步电机电机驱动系统具有较大的高效率工作区。
关键词：矢量控制；效率优化；电动汽车；混合动力；工矿用窄轨电机车I m pl i cat i on of I nduct i on M ot or dr i V e For H ybr i d E l ect r i c V bhi cl eⅣf P zf f嘲12^妃姚泐f H91Lf耽f c．}l口D1“劢P疗3(1．N aV a l U ni V ers i t y of E ngi neer ing，、Ⅳ曲an430033；2．H ua zhong U ni V er s i t y of Sci ence and T echn ol ogyW uhan430074)A bs t m ct T he ve啪D r．Con仃ol of3．p hase A C i nduct i on m ot or dr i ve s ys细n w hi ch is appl i e d i nt o E．v／H EV (E l e ct r i c V el l i cl e／Hyb栅E l ect ri c ve Il i c l e)锄d el ect r i c l ocom嘶ve is i n昀duced．T he s yst emdes i gned t o oper at ei n禾qua蛔l t w i m r e ge ner at i on and br a：虹ng．E f f i c i ency of i nduc廿on m ot or嘶V e has been opt i r ni ze d i Il t llew hol e0pe谢on rc百on．E xpe—m ent aI r esul t s sh ow t he V al i di t y of m e pr叩osed m e nl od．K ey w or ds：i nduct i on m ot or；V ec t o r con t r ol；r egener at i on br aki ng；ef nci ency opt i m i zat i on；H E V(H ybr i d E l ect r i c V bhi cl e)1引言混合动力电动汽车是集光、电、化各学科领域的最新技术于一体，是车辆、电力拖动、功率电子、智能控制、化学电源、计算机、新能源、新材料等工程技术中最新成果的集成产物。
电动轿车用异步电动机矢量控制系统研究
０引 言
电动汽 车具有 无污染 、 噪声低 等特 点。２ 世 １ 纪， 发展电动汽车是人类解决能源 度 、 效率 、 ｌ Ｊ 高 宽调 速 的 车
辆牵 引 电机 及其 控制 系统是 电动 汽车 的心脏 。异 步 电动 机 以其 结构 简单 、 运行 可靠 、 经久耐 用在 电动 汽 车上 得到 了广泛 的应 用 Ｊ 电动 汽 车运 行 对驱 动 。
ｆｒ ｌ ｓ ｏ ｄｒ ｃ ｅ ｔｒｃ ｎ ｒｌｗ ｒ ｎ ｌｚ ｄ Ｉ ｅＭＡＴ Ａ ／ ｉ ｌ ｋ ｐ ａｆｒ ， ｄ ｌ ｇ ａ ｄ ｓｍｕ ａｉ ｇ ｏ ｅ ｔｒｃ ｎ ｏ ｍｕ ａ ｆ ｎ ｉ ｔ ｃｏ ｏ ｔ ｅ ｅａ ａｙ ｅ ． ｎ ｔ ｉ ｅ ｖ ｏ ｈ Ｌ Ｂ Ｓ ｍｕ ｉ ｌｔ ｍ ｍｏ ｅ ｉ ｎ ｉ ｌ ｔ ｆｖ ｃ ｏ ｏ — ｎ ｏ ｎ ｎ ｔ ｌｓ ｓｅ ｏ ｎ ｕ ｔ ｎ ｍｏｏ ｓ ｐ ｒ ｒ ｅ ． Ｉ Ｓ Ｔ ３ ０ ２ ０ ｓｕ ｅ ｓｔ ｅ ｓ ｓ ｍ ｏ ｔ ｌｃ ｒ ｏ ｄ ｓ ｎ ｔ ｅ ｍｏ ｏ ｒ ｙ ｔｍ ｆｉ ｄ ｃｉ ｔｒｗａ ｅ ｆｍ ｄ Ｔ ’ ＭＳ ２ Ｆ ８ ８ ｗａ ｓ ｄ ａ ｈ ｙ ｔ ｃ ｎ ｒ ｏｅ ｔ ｅ ｉ ｈ ｔｒ ｏ ｏ ｏ ｅ ｏ ｇ ｄ ｖ ｒａ ｄ ｖ ｃ ｏ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ｕ ｅ ｌ ｃｒ ｅ ｉｌ ． ｈ ｒ ｂ ｅ ａ ｐ ａ ｅ ｈ ｉ ｌｔ ｇ ａ ｄ ｄ ｂ ｇ ｉ ｇ ｅ ｐ ｒ ｎ ｓ ｉ ｒ ｅ ｎ ｅ ｔｒｃ ｎｒ ｙ ｔｍ ｓ ｄ ｉ ｅｅ ｔ ｃ ｖ ｈｃ ｅ Ｔ ｅ ｐ ｏ ｌ ｍ ｐ ｅ ｒ ｄ ｉ ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｅ ｕ ｇｎ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｏ ｎ ｉ ｎ ｎ ｉ ｏ ｈ ｅ ｉｌ ｅ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔｄ ａ ｅｌａ ｈ ｔ ｏ ｓ ｔ ｏｖ ｈ ｍ． ｎ ｔ ｅ ｖ ｈ ｃｅ ｗ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ｓ ｗ ｌ ｓｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｏ ｓ ｌ ｅ ｔ ｅ Ｋｅ ｒ ｓ：ｌ ｃｒ ｅ ｉｌ ；ｎ ｕ ｔ ｎ ｍｏｏ ｔ ｏ ａｅ ｏｔ ｇ ； ｙ ｗｏ ｄ ｅｅ ｔ ｃ ｖ ｈ ｃｅ ｉ ｄ ｃｉ ｔｒｗｉ ｌｗ ｒｔ ｄ ｖ ｌ ｅ ＭＡＴ ＡＢ； ｅ ｔｒｃ ｎｒ ｌ ｉ ｏ ｈ ａ Ｌ ｖ ｃｏ ｏ ｔ ｏ
矢量控制的控制方法
矢量控制的控制方法矢量控制是一种电机控制方法，通过改变电机中的磁场分量来实现对电机的精确控制。
相比于传统的传递函数控制方法，矢量控制在动态响应、调节性能和鲁棒性等方面有明显的优势。
本文将详细介绍矢量控制的原理、实现方法和应用领域。
矢量控制的基本原理是利用一个与转子磁场同步而不依赖于电机等效电路的转子位置估计器来控制电机。
这样，控制器便可以通过调节定子和转子电压的频率和幅值来控制转子磁场和电流。
通过控制定子电压，可以使得电机既能产生高转矩，又能产生高转速。
矢量控制的关键是对电机进行准确的磁场定位，并根据所需的运行状态对电机进行调节。
矢量控制的实现方法主要包括电压矢量控制和电流矢量控制两种。
电压矢量控制是通过向电机施加一个旋转磁场，使得电机产生一个旋转磁场和一个定子磁场，从而实现电机的准确控制。
电压矢量控制的核心是对电机进行磁场定位，即通过控制定子电压的频率和幅值，使电机的磁场始终与转子磁场同步。
通过控制定子电压的频率，可以控制电机的转速；通过控制定子电压的幅值，可以控制电机的转矩。
电压矢量控制的优点是动态响应快、调节性能好，适用于高性能和精确控制的应用场合。
电流矢量控制是通过控制电机的电流矢量来控制电机的转子位置和运行状态。
通过测量电机的电流，可以准确估计电机的磁场定位，并根据所需的运行状态调节电机的电流矢量。
电流矢量控制的优点是控制精度高、鲁棒性好，适用于扭矩和速度变化较大的应用场合。
矢量控制在工业控制领域有着广泛的应用。
它可以用于直流电机、感应电动机以及永磁同步电动机等各种类型的电机控制。
在工业生产中，矢量控制可以实现电机的精确控制和高效运行，提高生产效率和质量。
在交通运输领域，矢量控制可以实现汽车、火车和船舶等交通工具的精确控制和高效能耗。
在家庭和办公设备中，矢量控制可以实现空调、洗衣机和冰箱等设备的高效运行和舒适控制。
总之，矢量控制是一种先进的电机控制方法，具有很大的应用潜力。
它通过改变电机中的磁场分量来实现对电机的精确控制。
异步电动机矢量控制系统
采用自适应控制算法，自动调整系统的参数，提高系统的适应性 和鲁棒性。
故障诊断与容错控制
引入故障诊断与容错控制技术，提高系统的可靠性和安全性。
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控制算法实现
将控制算法程序化，实现 在微控制器或DSP上的运 行。
实时控制输出
根据控制算法计算结果， 实时输出控制信号，实现 对异步电动机的精确控制。
04
异步电动机矢量控制系 统的实验验证
实验平台的搭建
实验平台
为了验证异步电动机矢量控制系 统的性能，需要搭建一个实验平 台，包括异步电动机、变频器、 控制器、传感器等关键部件。
系统硬件的改进
电力电子器件
01
采用更先进的电力电子器件，如绝缘栅双极晶体管（IGBT）和
宽禁带半导体材料，提高系统效率。
电机本体
02
优化电机本体设计，降低电动机的损耗和温升，提高其运行效
率。
传感器
03
采用高精度、高可靠性的传感器，提高系统的测量精度和稳定
性。
系统软件的升级
实时操作系统
采用实时操作系统，提高系统的实时性和稳定性。
信号调理模块还需要具备抗干扰能力，以减小外部干扰对系统性能的影 响。
数字信号处理模块
数字信号处理模块是异步电动机矢量控制系统 的关键组成部分，负责对采集的信号进行数字 化处理和分析，以实现矢量控制算法。
数字信号处理模块通常采用高性能的微处理器 或数字信号处理器，具有高速、高精度、高稳 定性和可靠性等特点。
硬件配置
根据实验需求，选择合适的异步 电动机、变频器和传感器等硬件 设备，并确保它们能够满足矢量 控制的要求。
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行的要求。
（下转第６９页）｛６３
万方数据
丝壁皇塑…．婴１２主曼竺！曼三塑……～…………～……一…．．……．．一
。臣．Ｚ／万；菇驱瞥＆动∥４攀，％镧ｄｅ∥。‘…～：
由于孤极电压为交流电，所以孤极电压采集后
必须经整流滤波电路变成直流电后送至ＭＳＰ４３０，同
醚ＲＩ颦Ｄ时由于本驱动器采用推挽电路来驱动电机，所以孤
步旋转坐标系（ＭＴ）的变换方程式：
ｆｉ。１ Ⅳ２『ＣＯＳ ０
【ｉ。Ｊ ２瓦【“ｎ ｐ
ｒ．
１
１］厂；１
嵯划
式中：Ⅳ２、，ｖ，分别为两相系统和三相系统每相绕组 的有效匝数；０为转子磁链位置。 １．２电机控制芯片及空间矢量ＰＷＭ波形的生成
ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ是ＴＩ公司生产的１６位定点 数字信号处理器，有两个专为电动机控制而设计的 事件管理器ＥＶＡ和ＥＶＢ。它们都是由两个１６位通 用定时器、１个可快速封锁输出的外部引脚和８个 １６位的脉宽调制（ＰＷＭ）输出口组成；具有可编程 死区功能，用于防止上、下桥臂直通；另有３个捕捉 单元和１个光电位置编程器接口。
电动汽车由车体、电驱动装置（电动机）、可充 电电池、充电器和控制系统五大部分组成。其中控 制系统是电动车的重要组成部分，决定着整车的性 能。异步电动机具有价格低、维护容易、体积小的优 点，已经成为多数交流驱动电动汽车的首选。本文 基于交流异步电动机的上述优点，选用三相交流异 步电动机，运用矢量控制原理，对电动汽车控制系统 进行研究分析。
标系。在ＭＴ坐标系下，将定子电流矢量分解为控
制励磁电流分量的ｉ。和控制转矩电流分量的ｉ；。 这样就实现了像直流电动机的控制方式和效果。
定子电流信号经“Ｃｌａｒｋｅ变换”和“Ｐａｒｋ变换”，
并反馈到控制端，对给定的控制信号的励磁分量ｉ。
和转矩分量ｉ。进行修正，从而达到类似于直流电动 机的工作状况。其中由三相坐标系（ＡＢＣ）到两相同
关闭冷却风扇。
２．２．３油门采样电路
油门采样是通过油门踏板即一个滑动变阻器对
＋５ Ｖ电压进行分压，向控制器输入正值的电压信
号，经过滤波通过电压跟随器进入到
ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ的ＡＤ采样通道。其电路图与温 度采样电路相似。
２．３过压和欠压保护电路设计
过压和久压保护电路图如图４所示。眈、％为
二相采样电压，分别与Ｕ。。（０—１．６５ Ｖ之间）和％
码等），便于电机的调试和检测。 ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ事件管理模块ＥＶＢ产生六路
互补的触发脉冲，脉冲通过ＰＷＭ７—１２通道，进入驱 动电路和三相逆变电路得到所需要的波形，使得三 相异步电动机稳定工作。驱动电路反馈的电机运行
信号，经过ＰＤＰＩＮＴＢ通道回到ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ并
进行分析处理。例如反馈回电机运行故障的信号，
极电压采集时最好实现隔离，采用ＴＬ４３１加４Ｎ３５ 实现电压隔离采集，孤极电压反馈电路如图４所示。
ＲＪ
４Ｎ３５
Ｙ“。
图４孤极电压反馈电路图
３实验结果
实际制作的驱动器如
图５所示，用此驱动器驱动
ＴＲＵＭ６０型超声波电动机。
电机技术指标如下：驱动频
率４１．３ ｋＨｚ，输入电压１２
一 ～～
ｖ，输入电流】．０ Ａ，电机转图５超声波电动机小型
肘轴电流给定值与电流反馈值的偏差经过电流ＰＩ
调节器调节，分别得到旋转坐标系（Ｍ／Ｔ）下的相电
压分量，再经过直／交变换转换成静止坐标系统的定
制相电压分量，并利用ＳＶＰＷＭ技术，产生ＰＷＭ控
制信号来控制逆变器。
３．２程序流程图
系统程序流程图主要包括主程序、ＰＷＭ中断、
故障中断等。ＰＷＭ中断流程图如图６所示，详细地
ｕ—ＰＷＭ周期一
周期值
使用比较单元产生ＰＷＭ波，占空比的计算公
式：
。一正然童一周塑笪＝丝筮值＝延匡
ｕ—ＰＷＭ周期一
周期值
通过式子，确定占空比，就能得到所需要的波
形。
２系统硬件设计
２．１系统控制电路 硬件系统的控制电路由ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ为核
心构成，结构图如图１所示。
ｌ电子油门ｂ－ Ａ，Ｄ Ｅ、，Ｂ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ；ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ；ＤＳＰ
０引 言
随着汽车数量的急剧增加，能源和环境问题日 益严峻，迫切需求一种低碳和节能的交通工具。电 动车是一种安全、经济、清洁的绿色交通工具，在能 源、环保、节能和降噪方面有其独特的优越性和竞争 力，必将逐渐取代现在的燃油车辆而成为新的主要 交通工具。
讲诉了ＰＷＭ波形的产生步骤，及每个变化的过程。
翮ＡＤ鲨跑ｔ ●『 转换Ｉ
陲Ｖａｒｋ始：ｌ—————Ｌ——一
Ｉ匝—一
Ｉ．．．．．．．．．．．．．．．：［．．．．．．．．．一
ＩＩ丝 蓉曼 盖旦 群墨 譬
絮啤ｌ莲 霹南田
——ｒ— 计算转角增量｝
ｌ—Ｉ淼—，］一熟
ｌ厩雨凌颈
。．纠苎苎！！塑羔｝ｌ匪匦
型ｌ增量累计ｌ
电流采样电路如图２所示。图２采用的是ＬＥＭ 传感器，型号为ＨＡＳ４００一Ｓ／ＳＰＳ０，工作电压为±５ Ｖ。 传感器检测Ａ、Ｂ两相电流，电流信号转化为电压信 号。电压信号经过低通滤波电路、集成运放的电压 偏置电路，变为０—３．３ Ｖ之间，最后通过电压跟随器 进入ＴＭｓ３２０ＬＦ２４０７Ａ，ＡＤ模块把它变成相应的数 值，再对其进行分析处理。
１系统工作原理
１．１交流异步电动机的矢量控制原理 矢量控制的基本原理是将交流异步电动机经模
型转换模拟成直流电动机，再用类似于直流电动机 的控制方法来对它进行控制。通过坐标变换，将三 相静止轴ＡＢＣ坐标系转换成两相同步旋转轴ＭＴ坐
收稿日期：２０１ｌ—１２一１９ 项目资助：江西省科技厅产业项目（Ｓ００５５１）
接受到低电平信号后立即通知事件管理模块关闭 ＰＷＭ输出通道，停止工作。
３系统软件设计
３．１矢量控制软件实现 图５为矢量控制软件结构图，定子电流的以、ｉ。
由电流传感器测量检测，经过ＤＳＰ的Ａ／Ｄ转换器转 换成数字量，由ｉ。＝一（ｉ。＋ｉ。）计算出ｉｃ。通过“３／２ 变换”和“交／直变换”将电流ｉ。、ｉ曰、ｉ。转换成旋转坐 标系ＭＴ中的直流分量ｉ。、ｉ。，并反馈给电流控制环。 电动机的机械角位移由编码器测得，并将其转换成 转速凡后反馈给速度控制环，作为速度控制环的负 反馈量。在得到用于Ｐａｒｋ变换和Ｐａｒｋ逆变换计算 的磁链位置时，由于异步电动机的转子与转子磁链 存在转速差，必须通过电流一磁链位置计算求出。 转矩控制的电流７１轴给定值由转速给定值与实际 转速的偏差经过速度Ｐｌ调节器调节所得。丁轴及
于４０℃时，则输出低电平信号，关闭冷却风扇。
６２
ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ通过正交编码通道ＣＡＰ，对电
动机的角位移和转速等信息进行检测。 ２．２采样电路的设计
由于ＤＳＰ只能处理数字量，所以必须经过采样 电路将要检测的各种信号，通过转换，变成ＤＳＰ可 识别的信号。采样电路由电流采样、温度采样、油门 采样、转速和电机位置采样组成。 ２．２．１电流采样电路
关键词：纯电动汽车；矢量控制；ＤＳＰ 中图分类号：ＴＭ３４３＋．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４－７０１８（２０１２）０１－００６１－０３
Ｔｈｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ＥＶ ＡＣ Ｍｏｔｏｒ
ＷＡＮ Ｘｉａｏ－ｆｅｎｇ，ＺＨＵ Ｊｕｎ一弘，ＸＩＡＯ Ｊｉｎｇ （Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｅｈａｎｇ ３３００３ １，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ ＡＣ ｍｏｔｏｒ ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｗｈｉｃｈ ｕｓｅｄ ｍｏｔｏｒ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｃｈｉｐ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ ＤＳＰ７Ｓ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｆｕｌｌｙ ｕｓｅｄ，ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌ ｄｅ－ ｓｉｇｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ。ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ Ｗａｓ ｍａｄｅ ｔｏ ｂｅ ｆｕｌｌｙ ｆｕｃｔｉｏｎａｌ，ｈｉｇｈｌｙ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｒｅ· ｓｕｉｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅａｌｉｓｔｉｃ ｒｕｎｎｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎ号Ｉ
ＩＩ＼
一网一厍石叫Ｉ ｎ）Ｐ口ｎＢ
邶３２０Ｉ Ｉ刹车信号Ｆ—
ＤＳＰ Ｐ２４０７Ａ
定子电流ｌ
Ｉ显示模块ｋ－－ Ｓａ
Ｉ风扇卜＿ Ｇ哟
～Ｄ 、广１电路ｒ叫传感器ｌ·Ｊ
速度和位置传感嚣 ＣＡＰ４．５
ｌ 堡缝皇垄
图１硬件系统控制电路结构框图
图１中系统利用ＳＣＩ串口与显示模块相连，定 时向ＳＣＩ上发送电机信息（电流、电压、转速、故障代
一
．
图２电流采样电路图
２．２．２温度采样电路
温度采样电路图如图
３所示，温度采样是通过 一个固定在控制器散热片 上的热电耦测温。温度信
图３温度采样电路图
号通过温度采样电路进入到ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ，再对
其进行分析处理。当温度值超过４５。Ｃ时，
ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ通过Ｉ／Ｏ输出高电平信号开启冷 却风扇；当温度值低于４０℃时，则输出低电平信号，
速１６１ ｒ／ｍｉｌｌ ｃＭＯＳＦＥＴ的栅
驱动电源外观
极波形及最终的输出电压波形如图６所示。由图可
见，栅极信号无毛刺，且占空比为４５％。施加孤极 电压反馈电路后，电机工作运行稳定，速度变化可稳
定在５％以内。测试了电机在固定频率下的调压涮
ＰＷＭ波是一种脉宽可调的脉冲波，用于交流电 纯电动汽车三相异步电动机矢量控制 动机的电压控制，它保持脉冲波的频率或周期不变， 通过调整脉冲的宽度来调整电压。ＰＷＭ波是由 ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ通过设定定时器周期寄存器的周