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电气自动化控制技术研究

磁同步电机中得到了更为广泛的应用。直接转矩控制理论尚需进一步完善，它在低速性能、

转矩脉动、电机启动等方面存在的问题有待进一步解决。
二、电动汽车需求及永磁同步电机的基本控制策略

（一）电动汽车需求
电动汽车复杂的运行工况要求其驱动电机具备一些特殊的性能。它期望的电机调速范
围较宽，而且在恶劣的工况下，电机依然能保持自身稳定性，为电动汽车提供行驶动力。

电动汽车频繁启停、加减速和爬坡要求驱动电机具有较大的启动转矩；高速行驶要求驱动
电机具有较宽的调速范围；故对于电动汽车用永磁同步电机控制系统，需要研究其在低速

恒转矩区和高速恒功率区的控制方法，并实现两种控制方法的平滑过渡。电动汽车基速以
下，拟采用最大转矩电流比控制；基速以上，拟采用弱磁控制。此外，电动汽车对电机的
负载能力要求较高，对能达到的最高转速也有规定。电动汽车因其特殊的能量来源需要电

机具有高效率和节约能源的特性，这对延长汽车续驶里程有很大帮助。由于电动汽车本身
的特殊性，对电机也提出了特殊的要求，需满足频繁起停、快速动态响应、低速恒转矩运

行且过载能力强、转速范围宽等要求，下面具体列出电动汽车对电机的特殊要求：电机具
有较宽的调速范围，最高转速是基速的两倍以上，电机要能在四象限工作；在整个运行区

间内效率高；过载能力强、转矩响应快、脉动小、稳定性好；可靠性高，鲁棒性好，可以
在各种工况下运行；适应能力强，可以适应外界复杂的环境温度；噪声低、振动小以及稳
定性好；价格适中。开关磁阻电机、永磁同步电机、感应电机、直流电机都属于驱动电机，

并且这些电机都有应用在电动汽车上。其中直流电机是最早出现在电动汽车上的，它具有
优秀的控制性能，且制造成本较低。但随着自动控制技术、机械制造技术和电力电子技术

的逐渐发展，如今的开关磁阻电机、永磁同步电机、感应电机得到了飞快地发展，有逐渐
要淘汰掉传统的直流电机的趋势。
（二）永磁同步电机的基本控制策略

1. 恒压频比控制方法
恒压频比控制（Constant V/F Control）就是在改变供电频率实现交流电机调速的同时，

为维持电机磁链轨迹工作点按要求变化，必须同时按一定规律调节电机端电压。在基频以
下，为了维持气隙磁通不变，定子端电压和定子供电频率始终保持协调控制，二者之比为

常数。在基频以上运行时，随着频率的升高，但电压只能维持在额定电压，这就迫使磁通
与频率成反比降低，实现弱磁控制。该控制方法简单，控制系统价格低廉。但由于该方法
属于静态控制方法，无法实现动态转矩控制，因此动态性能较差。主要用于空气压缩机、

大功率离心式风机、水泵、水泥轮转窑等对调速性能要求不高的场合。
2. 矢量控制方法

1971 年，德国西门子公司 F.Blaschke 等提出的“感应电机磁场定向的控制原理”和美
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