【正文】 矩受限等缺點(diǎn)。 矢量控制是以電動(dòng)機(jī)在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，將原來(lái)數(shù)學(xué)模型經(jīng)過(guò)一系列矢量變換 (3/2 變換、 2S/2R 變換 )，變換到與同步坐標(biāo)系統(tǒng)等效的正交兩相坐標(biāo)系中，通過(guò)對(duì)相關(guān)矢量 (電流、磁鏈 )在該坐標(biāo)系統(tǒng)中各分量的獨(dú)立控制，得出此時(shí)的控制指令值，再經(jīng)逆換計(jì)算得到系統(tǒng)控制量 (電流、電壓 ) 在三相坐標(biāo)系中的大小，實(shí)現(xiàn)快速高效的調(diào)速控制。 由于在坐標(biāo)變換的過(guò)程中，磁動(dòng)勢(shì)保持不變，所以?xún)蓚€(gè)坐標(biāo)系中各自的磁動(dòng)勢(shì)在α、β軸上的分量對(duì)應(yīng)相等，所以有式子（ ）和（ ），將它們寫(xiě)成矩陣形式，得到式子（ ) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 頁(yè) 第 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線(xiàn) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 三相和兩相坐標(biāo)系與繞組磁動(dòng)勢(shì)的空間矢量 )2121(60c o s60c o s 33332 CBAocoBA iiiNiNiNiNiN ??????? （ ） )(2 360s i n60s i n 33032 CBoCB iiNiNiNiN ????? （ ） ????????????????????????????????CBAiiiNNii232302121123?? （ ） 兩相電動(dòng)機(jī)的相電壓、相電流有效值為三相電動(dòng)機(jī)相電壓、相電流有效值的 3 /2倍，因此兩相電動(dòng)機(jī)沒(méi)想功率增加為三相電動(dòng)機(jī)每相功率的 3/2 倍，但相數(shù)由三相變?yōu)閮上啵妱?dòng)機(jī)功率不變同時(shí)，可以證明： 3223 ?NN （ ） 代入式子（ ）中可以得到式子（ ）： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 頁(yè) 第 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線(xiàn) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ????????????????????????????????CBAiiiii232302121132?? （ ） 設(shè) 23C 表示從三相靜止坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系的變換矩陣，所以有式子（ ）： ????????????????23230212113223C （ ） 反之如果是兩相靜止坐標(biāo)系向三相靜止左邊系的變換過(guò)程稱(chēng)為 2/3 變換，可以求 32C 的逆矩陣，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得到從兩相靜止坐標(biāo)系向三相靜止坐標(biāo)系變換矩陣32C 如式子（ ）所示 : ????????????????????23212321013232C () 這里應(yīng)該指出的是，三相 ABC 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到兩相 ɑ β 坐標(biāo)系后，雖然相數(shù)減少了，但 ɑ β 坐標(biāo)系中的電流 ai ， bi 仍為交流，與直流電動(dòng)機(jī)相比還有很大的差別，因此仍需繼續(xù)轉(zhuǎn)換。由轉(zhuǎn)矩表達(dá)式可知，磁通 ? 和電樞電流 i 分別由勵(lì)磁繞組和電樞繞組控制，兩者相互獨(dú)立。 m2） ,dtd?為轉(zhuǎn)子角加速度（ rad/s2）， LT 為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（ N為了簡(jiǎn)化模型便于分析，在不影響分析結(jié)果的前提下，特做出下面的假定條件： （ 1）假定氣隙磁場(chǎng)是理想狀態(tài)下按照平頂部分為 120176。 這種傳感器輸出的信號(hào)比較強(qiáng)、工作性能相對(duì)可靠、具有較長(zhǎng)的使用壽命長(zhǎng)、 對(duì)于應(yīng)用環(huán)境場(chǎng)合要求不高、具有較強(qiáng)的適應(yīng)性、物理結(jié)構(gòu)緊湊可承受較大的振動(dòng)沖擊等；但是，這種傳感器信噪比較低、體積較大，同時(shí)其輸出波形為交流，一般需經(jīng)整流、濾波后才可以使用，因而限制該傳感器的使用范圍。 第六章為全文的總結(jié)與展望。控制系統(tǒng)按照這些分量值進(jìn)行實(shí)時(shí)地控制，就能使交流電動(dòng)機(jī)得到像直流電動(dòng)機(jī)一樣的控制性能。 電動(dòng)車(chē)的大量使用極大帶動(dòng)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的發(fā)展，同時(shí)，也對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)提出了更高的要求。電動(dòng)車(chē)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)良直 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 頁(yè) 第 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線(xiàn) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 接影響著整車(chē)的安全性、舒適性、環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性。 調(diào)查顯示，截止 2020 年底，我國(guó)年機(jī)動(dòng)車(chē)保有量接近 3億輛，與 1980 年相比增加了近 30 倍。控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了永磁無(wú)刷直流電機(jī)在不同負(fù)載下低轉(zhuǎn)矩紋波，運(yùn)動(dòng)平滑，噪音小，啟動(dòng)迅速，效率高的運(yùn)行效果。我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展與世界其他國(guó)家相距甚遠(yuǎn)， 電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)為我國(guó)在新的起點(diǎn)上趕上世界先進(jìn)水平提供了一個(gè)不可多得的大好 時(shí)機(jī)。自從上個(gè)世紀(jì) 80 年代初開(kāi)始，國(guó)家科研院所、企業(yè)研發(fā)部門(mén)及部分高校的科研工作者就開(kāi)始對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。矢量控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是有良好的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，精確的速度控制，零速時(shí)可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)載。根據(jù)不同的控制對(duì)象，采用不同的電流控制模式，但在本質(zhì)上存在著共同點(diǎn)：通過(guò)電流環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的間接控制。轉(zhuǎn)子位置傳感器主要是通過(guò)檢測(cè)實(shí)際的轉(zhuǎn)子磁極位置為控制器提供正確的換向 信息。電角度時(shí)，到達(dá)的位置如圖 23（ b）所示。以 A 相繞組磁鏈為例，其表達(dá)式為： )(?pmACBABAAA MiMiL ?????? （ ） 將式（ ）帶入式（ ）得 ))(( ?pmCABAAAA iMiLdtdRiu ????? ACACBABAAA eiMiMiLdtdRi ????? )( 則電機(jī)的電壓方程為： ???????????????????????????????????????????????????????????????cbacbaccbcabcbbaacabacbacbacbaeeeiiipLMMMLMMMLiiiRRRuuu000000 （ ） 式中 M 表示兩相繞組之間的互感（ x、 y 代表 A、 B、 C）， p 為微分算子 dtdp? 。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在 q 軸分量為零，在磁場(chǎng)恒定且 d軸電流分量為 0的情況下，電磁轉(zhuǎn)矩與 q 軸電流分量成正比，此時(shí)感 應(yīng)電機(jī)的機(jī)械特性與他勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性完全一樣，實(shí)現(xiàn)了磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩的解耦控制。那么圖 (c)和 (a)、 (b)兩個(gè)繞組就都等效了。 矢量控制的基本思路 正如前文所述的，在產(chǎn)生一樣的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的前提下，將無(wú)刷直流電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系上的三相電流 iA、 iB、 iC 經(jīng)過(guò) 3/2 變換可以等效成兩相靜止坐標(biāo)系上的交流電流 iα、 iβ，再經(jīng)過(guò) 2s/2r 變換得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的 id、 iq。而 id=0，時(shí)，定子電流分量就只有交軸分量 iq 了，而沒(méi)有 d 軸分量了。弱磁控制過(guò)程中消弱轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)的程度由直軸去磁磁鏈大小表示。 綜上所述的各種控制策略各有不同的應(yīng)用場(chǎng)合，本文所采用的控制方式為 id=0 控制。這種控制方法簡(jiǎn)單易行，轉(zhuǎn)矩性能良好、計(jì)算簡(jiǎn)單、調(diào)速性能好。 確定了 id、 iq 的控制策略后，只要進(jìn)行相應(yīng)的坐標(biāo)反變換就能得到三相 ABC 電流的控制方法，這樣就能像控制普通直流電動(dòng)機(jī)一樣控制無(wú)刷直流電機(jī)了。更進(jìn)一步如果磁通方向是固定在 d 軸上，那這個(gè)模型基本上就等效于直流電動(dòng)機(jī)物理模型。在三相靜止坐標(biāo)系上，永磁無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)多變量、非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合的復(fù)雜模型。 ；互感均相等為 M。定子磁勢(shì) Fa 與轉(zhuǎn)子磁勢(shì) Ff 的相互作用繼續(xù)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以順時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行旋轉(zhuǎn)。 霍爾位置傳感器體積較小、制造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性較高、價(jià)格相對(duì)比較低， 但是其抗干擾能力較差，受工作環(huán)境的溫度影響比較大，因此，該傳感器一般應(yīng) 用于對(duì)性能要求不高和環(huán)境適宜的場(chǎng)合。主要內(nèi)容及章節(jié)安排如下： 第一章為緒論。若電樞電流矢量的幅值也能控制，就可以獲得與直流電動(dòng)機(jī)同樣的調(diào)速性能。 永磁無(wú)刷直流電機(jī)采用永磁轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子磁鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的磁路設(shè)計(jì)，使電機(jī)可以獲得梯形波的氣隙磁場(chǎng)。因此，電動(dòng)汽車(chē)的研制對(duì)我國(guó)具有特別重要的意義。 ，首先分析 電動(dòng)汽車(chē)用永磁無(wú)刷直流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ，最后將 電動(dòng)汽車(chē)用永磁無(wú)刷直流電機(jī)矢量控制系統(tǒng) 用Matlab/Simulink 仿真 。日前， 全世界擁有各類(lèi)汽車(chē)約 5億輛，年消耗燃油約 7億噸，排放的有害物質(zhì)超過(guò) 2億噸，約占空氣污染總量的 61％。項(xiàng)目提出的目標(biāo)是：要提高我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)及相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新能力，培育一支具有汽車(chē)產(chǎn)品自主開(kāi)發(fā)能力的隊(duì)伍，并充分利用社會(huì)各方面的科技資源，在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中搶占新一代汽車(chē)技術(shù)制高點(diǎn)，促進(jìn)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，直接將方波電流輸入永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的定子中，控制永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于定子側(cè)的各個(gè)物理量（電流、電壓、磁動(dòng)勢(shì)、電動(dòng)勢(shì)等）都是交流量，其空間矢量以相同轉(zhuǎn)速同步旋轉(zhuǎn)，直接對(duì)其控制、調(diào)節(jié)和計(jì)算都很不方便，因此，要 借助坐標(biāo)變換將定子側(cè)的各個(gè)物理量從三相靜止坐標(biāo)系變換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中。 第三章為矢量控制坐標(biāo)變換，主要對(duì)矢量控制理論及其數(shù)學(xué)推導(dǎo)、坐標(biāo)變換進(jìn)行了分析和研究。 這種位置傳感器具有抗干擾能力強(qiáng)、輕巧便于安裝、調(diào)整更換較為方便等優(yōu) 點(diǎn)，其缺點(diǎn)為對(duì)環(huán)境要求高、輸出信號(hào)需處理。電角度時(shí)，逆變器 中 的 開(kāi) 關(guān) 器 件 要 輪 換 導(dǎo) 通 ， 其 導(dǎo) 通 的 邏 輯 為 V2V3 → V3V4→ V4V5→ V5V6→ V1V6→ V1V2??，依次循環(huán)。 無(wú)刷直流電機(jī)的逆變模塊采用兩兩導(dǎo)通的工作方式，任意時(shí)刻只有兩相繞組導(dǎo)通存在電流，其余繞組關(guān)斷，電流為零。 調(diào)速的關(guān)鍵問(wèn)題是轉(zhuǎn)矩控制，直流電動(dòng)機(jī)調(diào) 速性能好的根本原因就在于其轉(zhuǎn)矩易于控制。 （ a) (b) (c) 圖 等效電機(jī)模型 （ a)三相交流繞組（ b)兩相靜止交流繞組（ c)旋轉(zhuǎn)直流繞組 三相靜止坐標(biāo)系和兩相靜止坐標(biāo)系間變換 三相靜止 ABC 坐標(biāo)系向兩相靜止αβ坐標(biāo)系變換，稱(chēng)之為 3/2 變換。 由上述的分析，我們可以看出，矢量控制的基本想法是在普通交流電動(dòng)機(jī)上模擬出直流電動(dòng)機(jī)的控制方式。但無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)法調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁，所以當(dāng)電機(jī)負(fù)載變化時(shí)，電樞繞組的總磁鏈不能確定，轉(zhuǎn)矩和電樞電流不是線(xiàn)性關(guān)系，所以控制方式變得很復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用空間很有限。此時(shí)，電機(jī)定子電流綜