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引言
電機驅動系統是電動汽車的核心部分[1-2]。按所使用電機的類型可以分為直流電機驅動系統和交流電機驅動系統[3]，而交流電機驅動系統中，感應電機容易被接受，使用較廣泛，永磁同步電機由于其本身的高能量密度與高效率，具有比較大的競爭優勢，應用范圍日益增多。
為了滿足整車動力性能要求，電機驅動系統要有較高的動態性能，目前比較成功的控制策略包括：基于穩態模型的變頻變壓控制（VVVF）、基于動態模型的磁場定向控制（FOC）以及直接轉矩控制（Direct Torque Control——DTC）。其中直接轉矩控制是在矢量控制基礎之上發展起來的，其主要優點是：摒棄了矢量控制中的解耦思想，直接控制電動機的磁鏈和轉矩，并利用定子磁鏈定向代替了矢量控制中的轉子磁鏈定向，避開了電動機中不易確定的參數(轉子電阻等)識別。目前國內外的永磁同步電機的數學模型只是基于中線不接出三相對稱繞組條件下，引入轉子磁鏈、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波等因素對電機的影響，因此基于該電機模型建立的控制策略在電機的低速脈動、高速弱磁、穩定性和輸出轉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矩控制下電機的低速轉矩脈動的問題，本文建立了引入逆變器死區時間的電機模型，通過對死區時間的產生和作用機理進行分析，得出引起輸出電壓波形畸變以及相位變化的關鍵影響因子，針對仿真結果提出一種減小死區時間引起電壓波形畸變的方法，通過應用PCI-9846H、電流傳感器、電壓傳感器、轉矩儀、電機及其控制器、測功機等設備完成車用電機試驗平臺的搭建，上位機通過LABVIEW編寫數據采集系統，通過對電壓、電流、轉矩、轉速信息的采集與分析，對本文提出的減小死區時間對輸出電壓波形畸變的方法進行了驗證。
1.逆變器死區時間的研究
1.1逆變器死區時間產生機理
對于永磁同步電機驅動而言，在IGBT正常工作時，上下橋臂是交替互補導通的。在交替過程中必須存在上下橋臂同時關閉的狀態，確保在上/下橋臂導通前，對應的互補下/上橋臂可靠關斷，這段上下兩個橋臂同時關斷的時間稱為死區時間。針對目前市場上IGBT的調研發現，逆變器死區時間一般為3～7μs[6]。在電機工作在一定轉速以上時，由于基波電壓足夠大，死區效應對基波電壓影響較小，所以不為人們所重視；但電機工作在低速時，基波電壓很小，死區效應對基波電壓影響相對較大，死區時間越長，逆變器輸出電壓的損耗越大，電壓波形的畸變程度也會變大，除此之外死區時間還會影響輸出電壓的相位，使PWM波形不再對稱于中心，造成電機損耗增加，效率降低，輸出轉矩脈動等。圖1所示為死區時間產生的機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
[1]孫逢春，程夕明.電動汽車動力驅動系統現狀及發展[J].汽車工程，2000．022(004)．220～224，229.
[2]翟麗.電動汽車交流感應電機驅動控制系統及其特性研究[D].北京理工大學:2004
[3]C.C.Chan，K.T.Chau. Modern Electric Vehicle Technology. UK:Oxford University Press, 2001
[4]宋強.電動車輛動力驅動系統測試平臺設計開發及試驗研究[D].北京理工大學:2004.
[5]董玉剛.電傳動履帶車輛永磁同步電機控制技術研究[D].北京理工大學:2010
[6]Choi.J.W, "Inverter output voltage synthesis using novel dead time compensation",IEEE
Transaction on Power Electronics, Vol.11:221-227, 1996.
[7]劉明基等.逆變器死區時間對永磁同步電動機系統的影響[J].微特電機,2001.3:12-15.
[8]章建鋒.死區時間對輸出電壓的影響分析[J].電力電子技術,2007.8:31-33.
[9]顧進超.車輛電傳動試驗臺數據采集系統的開發[D].北京理工大學:2004研究[D].北京理工大學:2010
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