电气工程及其自动化毕业论文范文Word格式.doc
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矢量控制通过坐标变换将定子电流矢量分解为转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制，从而实现异步电动机磁通和转矩的解耦控制，已达到直流电动机的控制效果。
最后，在Matlab环境中建立了仿真系统，验证了无速度传感器矢量控制系统原理应用于电动汽车驱动系统的可行性。
关键词：
电动汽车；
驱动系统；
异步电动机；
无速度传感器矢量控制
ABSTRACT
DrivingsystemistheheartofEVandoneofthekeypartsofthevehiclethatdeterminestheperformanceoftheEVdirectly.Accordingtothecontroltechnique、themethodofinductionmotordrivesystemandbasedonthefactualrequirementofEV,thespeedsensorlessvectorcontrolwasdesignedinthisarticle.Bytransformingcoordinate,thestatorcurrentisdecomposingtwoDCpartswhichorientatedastherotatormagneticfieldandcontrolledrespectively,Somagneticfluxandtorquearedecoupled.Itcontrolstheasynchronousmotorasasynchronousway.Finally,intimationsystemisestablishedintheenvironmentofMatlabtovalidatethesecontrolarithmetic.Thesystemproveditsenormouspracticalvalueofapplication.
Keywords:
EV;
Drivesystem;
Inductionmotor;
speedsensorlessvectorcontrol
II
李春晓：
目录
摘要 I
ABSTRACT II
第1章绪论 1
1.1引言 1
1.2燃料汽车和电动汽车的对比 1
1.3电动汽车的发展现况 3
1.3.1国外电动汽车的发展 3
1.3.2我国电动汽车的发展概述 4
第2章常用的几种驱动系统 6
2.1驱动系统电机的选择 6
2.1.1直流电动机 6
2.1.2交流电动机 11
2.1.3永磁电动机 14
2.1.4磁阻电动机 15
2.2常见的几种驱动系统 15
2.2.1直流电动机系统 16
2.2.2交流感应电动机系统 17
2.2.3开关磁阻电动机系统 18
2.2.4永磁无刷电动机系统 18
第3章异步电机矢量控制原理 20
3.1三相异步电动机的多变量非线性数学模型 20
3.2坐标变换 23
3.3三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型 25
3.4异步电机的矢量控制 26
3.5按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦作用 27
3.6无速度传感器矢量控制系统 30
第4章基于MATLAB的电动汽车矢量控制系统仿真 32
4.1基于电流模型磁链估计的控制系统仿真 32
4.2基于电压模型的无速度传感器矢量控制系统 34
4.3仿真结果分析 35
第5章结束语 41
致谢 42
参考文献 43
第1章绪论
1.1引言
电动汽车是一种电力驱动的道路交通工具，其包括了电池电动汽车，混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车等。
在第一辆电池电动汽车问世至今以来，电动汽车的发展几经沉浮，并随着科技和社会的进步跨越了不同的时代。
而作为一种重要的交通工具，电动汽车在人类文明史上始终占据真不可忽视的地位，同时也对高科技的发展、工业的兴起以及经济的发展起到了重要的作用。
至人类社会进入20世纪以来，能源危机和环境污染问题成了世界各国面临的两大难题。
如何缓解并最终解决能源供需矛盾，如何改善日益严峻的环境状况，各国从不同角度为此不辞辛劳。
据联合国统计，目前世界拥有8亿辆汽车，因此，能源紧张与汽车行业发展的关系十分密切，每年汽车消耗250亿桶石油，占世界石油消耗的75%，同时排出大量有害气体，严重污染了人类赖以生存的自然环境。
同时，内燃机汽车使用的燃料均为一次性能源，开发使用后便不可再生。
伴随着全球能源消耗的增加，地球的矿物能源已面临枯竭，迫使人们重新考虑未来汽车的问题，而低环境污染、低噪声的电动汽车再次进入了人们的视野。
1.2燃料汽车和电动汽车的对比
电动汽车以蓄电池的电能为动力，在行驶时几乎没有废气排出，比燃油汽车减少92%-98%，是最被看好的“零污染”汽车。
因此，电动汽车的使用时为解决环境污染问题提供了很好的一条途径。
表1-1比较了燃料汽车和电动汽车的废气排放（主要成分）。
表格1-1资料来源：
《国家重大科技产业工程项目电动汽车实施方案》。
表1-1电动汽车与燃油汽车的废气排放比较（g/km）
废气组成
燃油汽车
电动汽车
CO
17.0
HC
2.7
NOX
0.74
1（0.023）
CO2
320
0（130）
注：
括号的数据考虑了电厂排放的废气
表格1-2列出了未安装防护设备汽车的排放系数，这些事汽车在产生区域以平均40.2336km/h时速为基础的平均排放系数。
资料来源：
《大气污染影响评价实用技术》。
表1-2未安装防护设备汽车的排放系数（g/车，km）
排放物质
燃油汽车排放系数
电动汽车排放系数
甲醛
0.87
一氧化碳
46.50
碳氢化合物
3.52
氮氧化合物
2.40
硫氧化合物
有机酸（醋酸）
0.224
在表格1-3中所示，重量为1000kg的传统汽车使用无铅汽油所排放的HC、CO、CO2、SO2分别为0.018、0.91、0.0771、0.0045—0.04536kg。
其中，电动汽车的尾气排放包含了发电厂气体排放量，分为火力发电厂和天然气发电厂两种情况，意义与燃油汽车相同。
表格1-3资料来源于美国通用汽车公司电动汽车技术报告。
表1-31000kg燃油汽车与电动汽车的排放比较
驱动系
统类型
质量
（无铅汽油）
1000kg
（火力发电）
1200kg
（天然气发电）
0.018
0.0008
0.0022
0.91
0.0091
0.0182
NO2
0.0771
0.2948
0.1814
83
91
41
SOX
0.0045-0.4536
0.1814-0.7711
0.0003
同时，噪声污染同样是当今社会中的一个环境问题，车辆在行驶时，发动机、轮胎、气流、排气管等不断的发出噪声，有资料表明，大型客车噪声为70—75dB，面包车为70dB左右，交通道上的车辆噪声平均为70dB以上。
噪声不仅影响车内的乘客，而且影响周围的环境，当环境噪声超过一定标准时，人们通常会出现头晕、烦躁、耳鸣、恶心等不良反应，同时，长时间持续受到过高噪声的刺激，人们会感到疲倦，造成记忆力衰退，产生神经功能障碍等疾病。
与燃油汽车相比，电动汽车的仅产生少量的电磁噪声和机械噪声，在正常运行时，通常比燃油汽车低10—15dB。
在表格1-4中比较了两种汽车在不同时速下的噪声情况。
表1-4燃油汽车和电动汽车在不同车速下的噪声（dB）
噪声
车内
车外
匀速
35
73
67
66
50
70
69
加速
81
75
72
76
71
注：
速度单位为：
km/h
从表中我们不难发现，电动汽车比燃油汽车在环境指标上具有明显的优势。
1.3电动汽车的发展现况
随着各种科学技术的高速发展和能源环境问题的双重压力下，电动汽车的研究开发再次进入了一个活跃期，许多技术难点逐渐得到了解决，世界各大汽车制造商纷纷推出各自的电动汽车产品。
1.3.1国外电动汽车的发展
美国是世界汽车大国，其凭借雄厚的资金和技术优势在电动汽车的研制方面取得了世人瞩目的成就。
1900年，美国通用公司在洛杉矶展出了“冲击”牌电动轿车，其时速达到了128km/h，0-96km/h加速时间小于9s,高速公路一次充电行驶里程达到200km，电池剩余容量为15%时，采用车载充电机充电时间约为15h，而采用固定充电机时间仅为3h。
福特公司推出的ETX-2电动汽车，采用先进的钠硫电池和交流永磁电机驱动系统，时速高达105km/h，一次充电可行驶160km。
日本尼桑公司1997年生产了尼桑的旗舰级产品的四座ALTRAEV电动汽车。
该车采用了质量仅为39Kg的62KW永磁同步电动机；
采用了高效率的控制器，使动力系统的总效率高达89%。
其动力电池为钴基离子电池。
最高车速为120km/h,市区循环工况续驶里程为192km。
丰田公司开发的Priua，是采用四缸发动机和永磁同步电动机共同驱动，是发动机主动型混合动力汽车，采用行星齿轮装置进行功率分配。
最高车速为160km/h。
德国奔驰公司2000年推出了NECAR5。
该电动汽车是由NECAR3技术改进发展而来的。
它将驱动系统的体积减少了一半，整车质量减少了300Kg，将系统最大输出功率由原来的50KW提高到75KW，最高车速超过了150km/h。
印度2001年推出的RevaEV是采用他励直流电动机和一个48V的管状铅酸蓄电池组驱动，利用车载充电器（220V，202KW）可以在3小时内充电80%，在6小时充电100%。
该车重量650Kg，最高车速65km/h，续驶里程为80km。
1.3.2我国电动汽车的发展概述
我国的电动汽车的研究开始于20世纪80年代。
全国一些大的高校及其研究所如清华大学、上海新联电动汽车车辆研究所、北京希望集团、华南理工大学等都相继生产和研制出了自己的电动汽车车样。
如清华大学设计、广东南海粤海汽车改装厂生产的6460NEV；
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