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机电技术运用及管理探究
Mechanical and Electrical Technology Application and Management Exploration

第四节 电机控制问题及故障管理探析

一、电机控制系统现状与不足

基于转子磁场定向的矢量控制技术是近 20 年来实际应用最为普遍的高性能
交流调速系统，在交流驱动系统中的应用也是最成熟的，其动态性能好、调速范
围宽，主要缺点是控制性能受电动机的参数变化影响。由于定子磁通定向只涉及

定子电阻，所以对电动机参数的依赖大大减弱，尤其是不受转子参数变化的影响。
直接转矩控制通过转矩偏差和定子磁通偏差来确定电压矢量，不需要像矢量控制
那样进行复杂的坐标变换，控制系统及计算过程大大简化，为实现转矩的快速响

应，直接转矩控制系统不采用传统的 PI 调节器，而用两点式（Bang-Bang）控制，
但由此会产生转矩脉动，限制系统的调速范围，这是其缺点之一；直接转矩控制
的另一缺点是低速性能差，这是由于系统未能摆脱电动机参数（主要是定子电阻）
所带来的影响。电动机高速运行时，电压很大，定子电阻的影响可以忽略不计，
但低速运行时，定子电压小，定子电阻的影响就不可忽略，且定子电阻随温度的

变化而发生变化。各种定子电阻观测器是比较有效解决该问题的方法。另外，利
用定子电压的三次谐波分量计算气隙磁通的直接转矩控制，完全摆脱了定子电阻
的影响，从根本上解决了电动机参数影响的问题，具有较好的低速性能。因此，

消除或减小转矩脉动，提高调速范围，加快动态响应，将是电动机控制系统的发
展方向，也是直接转矩控制与适量控制相竞争的关键点。目前国内外的研究方向
是将现有的直接转矩控制方式与适量控制相结合，取长补短，构成性能更加优越
的控制系统。
采用常规的适量控制方式的交流感应电动机，在低负荷区效率低、功率因数

低、不能较好地匹配电动汽车的驱动装置。提高驱动效率、实现节能、延长一次
充电行程，对电动汽车而言是至关重要的。相应地，最大效率控制是一种具有发
展前景的控制方式。新能源汽车驱动用感应电动机的最大效率控制技术的本质是

在整个运行过程中，在每一个工作点上都使系统效率最大，这是与传统控制方式
不同的。传统控制方式中被控变量不是效率的函数，致使效率只能在某一工作点
或一个极小区域内效率最高。但是，因为弱磁调速时转矩响应慢，控制装置复杂，
成本较高，实用性较低等缺点，最大效率控制技术还有待于发展和改进。

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