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引言
電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心部分[1-2]。按所使用電機(jī)的類型可以分為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)[3]，而交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，感應(yīng)電機(jī)容易被接受，使用較廣泛，永磁同步電機(jī)由于其本身的高能量密度與高效率，具有比較大的競爭優(yōu)勢，應(yīng)用范圍日益增多。
為了滿足整車動(dòng)力性能要求，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要有較高的動(dòng)態(tài)性能，目前比較成功的控制策略包括：基于穩(wěn)態(tài)模型的變頻變壓控制（VVVF）、基于動(dòng)態(tài)模型的磁場定向控制（FOC）以及直接轉(zhuǎn)矩控制（Direct Torque Control——DTC）。其中直接轉(zhuǎn)矩控制是在矢量控制基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，其主要優(yōu)點(diǎn)是：摒棄了矢量控制中的解耦思想，直接控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，并利用定子磁鏈定向代替了矢量控制中的轉(zhuǎn)子磁鏈定向，避開了電動(dòng)機(jī)中不易確定的參數(shù)(轉(zhuǎn)子電阻等)識別。目前國內(nèi)外的永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型只是基于中線不接出三相對稱繞組條件下，引入轉(zhuǎn)子磁鏈、定子漏抗、及各繞組的互感而建立的，忽略了軸承及其他雜散損耗以及PWM波等因素對電機(jī)的影響，因此基于該電機(jī)模型建立的控制策略在電機(jī)的低速脈動(dòng)、高速弱磁、穩(wěn)定性和輸出轉(zhuǎn)矩一致性等方面還存在諸多問題[5]。為了能更好的解決直接轉(zhuǎn)矩控制下電機(jī)的低速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的問題，本文建立了引入逆變器死區(qū)時(shí)間的電機(jī)模型，通過對死區(qū)時(shí)間的產(chǎn)生和作用機(jī)理進(jìn)行分析，得出引起輸出電壓波形畸變以及相位變化的關(guān)鍵影響因子，針對仿真結(jié)果提出一種減小死區(qū)時(shí)間引起電壓波形畸變的方法，通過應(yīng)用PCI-9846H、電流傳感器、電壓傳感器、轉(zhuǎn)矩儀、電機(jī)及其控制器、測功機(jī)等設(shè)備完成車用電機(jī)試驗(yàn)平臺的搭建，上位機(jī)通過LABVIEW編寫數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過對電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速信息的采集與分析，對本文提出的減小死區(qū)時(shí)間對輸出電壓波形畸變的方法進(jìn)行了驗(yàn)證。
1.逆變器死區(qū)時(shí)間的研究
1.1逆變器死區(qū)時(shí)間產(chǎn)生機(jī)理
對于永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)而言，在IGBT正常工作時(shí)，上下橋臂是交替互補(bǔ)導(dǎo)通的。在交替過程中必須存在上下橋臂同時(shí)關(guān)閉的狀態(tài)，確保在上/下橋臂導(dǎo)通前，對應(yīng)的互補(bǔ)下/上橋臂可靠關(guān)斷，這段上下兩個(gè)橋臂同時(shí)關(guān)斷的時(shí)間稱為死區(qū)時(shí)間。針對目前市場上IGBT的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，逆變器死區(qū)時(shí)間一般為3～7μs[6]。在電機(jī)工作在一定轉(zhuǎn)速以上時(shí)，由于基波電壓足夠大，死區(qū)效應(yīng)對基波電壓影響較小，所以不為人們所重視；但電機(jī)工作在低速時(shí)，基波電壓很小，死區(qū)效應(yīng)對基波電壓影響相對較大，死區(qū)時(shí)間越長，逆變器輸出電壓的損耗越大，電壓波形的畸變程度也會(huì)變大，除此之外死區(qū)時(shí)間還會(huì)影響輸出電壓的相位，使PWM波形不再對稱于中心，造成電機(jī)損耗增加，效率降低，輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等。圖1所示為死區(qū)時(shí)間產(chǎn)生的機(jī)理以及對輸出電壓的影響，其中V為理想的PWM電壓輸出波形，Ua-為負(fù)母線電
壓，Ua+為正母線電壓，v為誤差電壓，Ia為輸出電流。
參考文獻(xiàn)
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[3]C.C.Chan，K.T.Chau. Modern Electric Vehicle Technology. UK:Oxford University Press, 2001
[4]宋強(qiáng).電動(dòng)車輛動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測試平臺設(shè)計(jì)開發(fā)及試驗(yàn)研究[D].北京理工大學(xué):2004.
[5]董玉剛.電傳動(dòng)履帶車輛永磁同步電機(jī)控制技術(shù)研究[D].北京理工大學(xué):2010
[6]Choi.J.W, "Inverter output voltage synthesis using novel dead time compensation",IEEE
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[8]章建鋒.死區(qū)時(shí)間對輸出電壓的影響分析[J].電力電子技術(shù),2007.8:31-33.
[9]顧進(jìn)超.車輛電傳動(dòng)試驗(yàn)臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)[D].北京理工大學(xué):2004研究[D].北京理工大學(xué):2010
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