【正文】 。盡管永磁同步電機(jī)有多種多樣的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，但無(wú)論是并聯(lián)永磁路轉(zhuǎn)子還是串聯(lián)永磁路轉(zhuǎn)子，永磁體總是串聯(lián)在直軸磁路中，并占去交軸磁路的部分空間。某轉(zhuǎn)速下輸入功率最大時(shí) 定子電流矢量的求解過(guò)程如下： 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于某轉(zhuǎn)速 ω 而輸入功率最大時(shí)應(yīng)為 1emT 2emT 恒轉(zhuǎn)矩軌跡 電流極限圓 電壓極限圓 最大轉(zhuǎn)矩 /電流軌跡 A B C O 1? 2? qi di 01 ?ddidP () 由電壓方程可把交軸電流分量表示為 qfddq LiLui 22l i m )()( ?? ??? () 把上式和式（ ）帶入式（ ）并忽略定子電阻，可得電動(dòng)機(jī)輸入最大功率時(shí)的定子直、交軸電壓 ??????????????qddqddfdLiLuiiLi22lim )()( ?? () 式中 ?????????? ?????）（）（101)1(4 )()1(8)(2l i m22??? ??????ddffdiLui () 永磁同步電動(dòng)機(jī)弱磁擴(kuò)速能力的提高 經(jīng)推導(dǎo)得轉(zhuǎn)折速度與凸極率、弱磁率之間的關(guān)系為 ??????????????????)1(11)1(]8)1[()1(161)(11*222???????? ffbCC () 式中， 22)1(811 ???????fC ，其對(duì)應(yīng)的曲線如圖 所示。這時(shí)電機(jī)在理論上可以在任意的高速下進(jìn)行弱磁運(yùn)行，并輸出基本恒定的功率。 要特別指出的是，盡管這一等效弱磁措施能夠擴(kuò)展電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍之外的調(diào)速范圍 (即弱磁范圍 )，但它以犧牲恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍和輸出轉(zhuǎn)矩為代價(jià)。根據(jù)電機(jī)學(xué)知識(shí)，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系方程如下： ????????????feaaeeICRIUCEnnCE???? () 式中， E——直流電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì) ； Ce——直流電動(dòng)機(jī)電勢(shì)系數(shù) ； Φ——直流電動(dòng)機(jī)每相磁通 ； U——直流電動(dòng)機(jī)定子電壓 ； Ia——直流電動(dòng)機(jī) 電樞電流 ； Ra——直流電動(dòng)機(jī)電樞電阻 ； If——直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流 。其主要缺點(diǎn)是隨著輸出轉(zhuǎn)矩的增大，功率因數(shù)下降較快。 采用最大轉(zhuǎn)矩 /電流控制時(shí)，電動(dòng)機(jī) 的電流矢量應(yīng)滿足 ?????????????0)(0)(qsemdsemiiTiiT () 把式（ ）和 22 qds iii ?? 帶入上式，可求得 dqdffqdqqdffd LLLLLiLLi)1(2)1(4)(2)(4 2222222????????????????? () 把上式表示為標(biāo)么值，并代入式（ ），可以得到交、直軸電流分量與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為 ???????????))1(412(2)1(*2**3***qqemddemiiTiiT? （ ） 反過(guò)來(lái)，此時(shí)的定子電流分量 id*和 iq*可表示為 ?????*)(**)(*21emqemd Tfi Tfi () 由式 ()繪出的永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩交、直軸電流間的關(guān)系曲線如圖)所示。 1cos ?? 控制 1cos ?? 控制方法是控制交、直軸電流分量，保持永磁同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)恒為 1 的控制方法。 永磁同步電動(dòng)電流控制策略 永磁同步電動(dòng)機(jī)用途不同，電動(dòng)機(jī)電流矢量控制策略也各不相同。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩軌跡在 *di 、 *qi 平面上不僅關(guān)于 d 軸對(duì)稱，而且在第二象限為正 (運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài) )，在第三象限為負(fù) (運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài) )。將式 ()表示在圖 的 idiq 平面上，即可得到電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電壓極限軌跡 ——電壓極限橢圓。從式 ()可以看出，當(dāng)永磁體的勵(lì)磁磁鏈 和交、直軸電感確定以后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩便取決于定子電流的空間矢量 is，而 is 的大小和相位又決定于 id 和 iq，也就是說(shuō)控制 id 和 iq 便可以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。而且，當(dāng)轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，僅是一組常系數(shù)的線性微分方程。 對(duì)絕大多數(shù)正弦波調(diào)速永磁電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)子上不存在阻尼繞組，因而，電動(dòng)機(jī)的電壓、磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩方程可簡(jiǎn)化為 ?????????????????????????????????])([)(11qdqdqfmddqqdemqqqfmddddqdqqdqddiiLLiiLpiipTiLiLiLiRdtduiRdtdu?? () a) 空間矢量圖 b) 向量圖 圖 PMSM 空間矢量圖和向量圖 如果把上式中的有關(guān)量表示成空間向量的形式，則 d、 q 坐標(biāo)系下永磁同步電動(dòng)機(jī)的空間向量圖如圖 )所示。 Rs ——電子繞組的電阻 。 針對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)弱磁運(yùn)行難的特點(diǎn)，本論文將以弱磁率和凸極率為參數(shù)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的弱磁原理進(jìn)行深入的研究，并找出影響其擴(kuò)速能力的因素。電流調(diào)節(jié)器包括前饋解耦環(huán)節(jié)和電壓補(bǔ)償環(huán)節(jié)。 六步電壓法。此時(shí)，要設(shè)法減小永磁同步電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，即采用弱磁控制以達(dá)到擴(kuò)速的目的。 電動(dòng)機(jī)的使用尚無(wú)定論 ，有待今后在使用中考驗(yàn)。 天津清源電動(dòng)車輛有限公司等單位研發(fā)的純電動(dòng)轎車，其整車的動(dòng)力性 、 經(jīng)濟(jì)性 、 續(xù)駛里程 、 噪聲等指標(biāo)已超過(guò)法國(guó)雪鐵龍公司贈(zèng)送的純電動(dòng)轎車和箱式貨車，初步形成了關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)能力。 混合動(dòng)力汽車?！?十五 ” 期間，國(guó)家從維護(hù)我國(guó)能源安全 、 改善大氣環(huán)境 、 提高汽車工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力 、實(shí)現(xiàn)我國(guó)汽車工業(yè)的跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略高度考慮 ， 設(shè)立 “ 電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng) ” ，通過(guò)組織企業(yè) 、 高等院校和科研機(jī)構(gòu) ， 集中國(guó)家 、 地方 、 企業(yè) 、 高校 、科研院所等方面的力量進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。此外 ， 本田汽車公司開(kāi)發(fā)的 Insight 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車也已投放市場(chǎng) ， 供不應(yīng)求。該轎車于 20xx 年 7 月開(kāi)始出口北美，同年 9 月開(kāi)始出口歐洲 ，到 20xx年 已經(jīng)在全世界 2 0 多個(gè)國(guó)家上市銷售。其中永磁電機(jī)具有高效、高控制精度、高轉(zhuǎn)矩密度、低噪聲的特點(diǎn)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)磁路結(jié)構(gòu)能夠獲得較高的弱磁性能，在電動(dòng)汽車特別是高檔電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)方面具有很高的應(yīng)用價(jià)值，作為電動(dòng)汽車用永磁電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化和集成化，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、可 實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間短、轉(zhuǎn)矩控制準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，改善了車輛的性能。 主要有 :高性能動(dòng)力電池系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 。 開(kāi)發(fā)高性能、無(wú)污染的電動(dòng)汽車得到各國(guó)政府、汽車制造商、科研院所的高度重視，紛紛制定電動(dòng)汽車研制計(jì)劃，掀起全球范圍內(nèi)的電動(dòng)汽車開(kāi)發(fā)熱潮。汽車帶給人們方便、快捷和舒適的現(xiàn)代生活的同時(shí)，也帶來(lái)了日益增多的交通安全問(wèn)題、日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染和潛在的能源危機(jī)。 47 轉(zhuǎn)子速度檢測(cè) 42 位置檢測(cè)接口電路 32 永磁同步電動(dòng)機(jī)弱磁擴(kuò)速能力的提高 21 最大轉(zhuǎn)矩 /電流軌跡 9 永磁同步電動(dòng)機(jī)弱磁控制研究現(xiàn)狀 關(guān)鍵詞 ： 永磁同步電動(dòng)機(jī)； 矢量控制；弱磁控制 ；控制器 Abstract This dissertation is devoted to the study on Permanent mag synchronous motor (PMSM) drive system for electric vehicle (EV) application. It is mainly to improve the control of motors, then expand the scope of the motor speed. PMSM has the advantage of small volume, high efficiency and power density, especially inner permanent mag synchronous motor have the ability of wide fieldweakened operation. Therefore there search on PMSM has entered a new stage since the 1980’s with the improvement of ratio between the performance and the price of the rare earths PM material and the development of the power electronics devices. Vector control (VC) theory is a great breakthrough in the AC speed control field. Also details of the VC of PMSM is presented in the paper， and the analysis of several circuit control strategies of VC theory applied to the PMSM control， which include the id=0 control， cosφ =1 control and the max torque/current control. The paper discusses the theory of weaking flux speed control of PMSM which is a new development direction. Then it brings out three new weaking flux plans， which have special rotor structures. This dissertation is devoted to the study of hardware on PMSM drive system for EV application. Based on TI pany DSP specialdesigned for motor control on TMS320LF2407A designs and develops a fulldigital PMSM vector control system, and hardware of the system is acplished. Finally, the experiment has been done for the drive which design in the paper. Result of the experiment indicate validity of the fieldweakening method which introduced in the paper. Key word : PMSM Vector control fieldweakened operation controller 目 錄 1 緒論 上個(gè)世紀(jì)80 年代 以來(lái) ，隨著 稀土 永磁材料性價(jià)比的不斷提高，以及電力電子器件的 快速發(fā)展，永磁同步電動(dòng)機(jī)的研究也進(jìn)入了一個(gè)新的階段。弱磁控制是永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制 的前