Page 199 - 电气自动化控制技术研究

第七章 现代电机控制技术研究

第三节 电动汽车的永磁电机控制技术研究

一、电动汽车用永磁同步电机的相关概述

（一）优势
电动汽车驱动电机不但需要频繁起动和停车，承受较大的冲击力和制动力，还需要满

足低速大转矩爬坡、高速小转矩运行和调速范围宽的要求。为减小额外损耗，驱动电机须
有较高的功率密度，以节省整车布置空间。同时为了尽可能实现车载电源的最大利用率，
要求电机的全工作范围运行效率要高。在电动汽车驱动电机的发展过程中，随着人们对驱

动电机的要求不断提高，在各类驱动电机中，永磁同步电机以其高效率、高控制精度、高
转矩密度、良好的转矩平稳性、低振动及低噪声等优势，被广泛地应用于电动汽车中。各
种先进控制的技术不断涌出，使得永磁同步电机在电动汽车中出现的频率越来越高，这种

电机可以得到几乎与车辆所需动力相似的特性，所以电动汽车可以省去变速装置，使其在
结构上更加简单，同时也减少了产生的机械能力等损失。在同样的设计要求之下，永磁同

步电机的材料用量可以大幅节省。除此之外，我国拥有全球 70% 的稀土资源，永磁同步
电机的制造成本也大幅低于其他国家。在轻载运行情况下，永磁同步电机仍能保持较高效
率和功率因素。由于其转子无绕组，没有电阻损耗，电机效率也得以提高。

（二）控制方法
1. 直接转矩控制

直接转矩控制最先是在 1985 年由德国学者 M.Depenbrock 教授提出来的，随后日本学
者也提出类似的控制方案，其基本原理是通过查找表的方法选择适当的空间电压矢量，从
而直接控制电机的转矩和磁链。其根本不需要非常复杂的坐标变换，这一点与矢量控制技

术是存在差异的。改估计转子磁通为估计定子磁通，由于定子磁通的估计只涉及定子电阻，
因而对电机参数的依赖性有所减弱。直接转矩控制具有结构简单、对参数依赖性小、动态
响应速度快等优点，但其转矩脉动大，另外低速时由于磁链观测不准确导致转矩脉动更大，

在电动汽车中应用不多。
2. 矢量控制
矢量控制最先是在 1971 年由德国西门子公司的 F.Blaschke 等人提出来的。矢量控制

以实现转矩和磁链解耦为目标，将定子电流分解为励磁分量和转矩分量两部分，从而达到
独立控制电机转矩和磁链的目的。矢量控制具有优良的动态和静态特性，但是控制算法的

实现十分依赖电机的参数，鲁棒性不强。但总的来说，永磁同步电机的矢量控制方法依然
是目前使用最多的一种控制方法。矢量控制是一种较直接转矩控制成熟的控制技术，在永

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