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　　摘 要：本文介紹了如何使用普傳PI7000矢量控制變頻器的主板端子功能、保護功能等實現混合動力電動汽車的低頻大轉矩及通過汽車油門信號的大小進行調速的工藝要求，同時實現了節能與環保;著重介紹了變頻器在混合動力電動汽車系統中的工作原理，變頻器矢量控制的功能參數設置及調試方法，變頻器常見故障及排除措施.

　　1 引言

　　混合動力電動汽車是指以蓄電池組作為動力源，用電動機和發動機驅動車輪行駛。電動機不排放有害氣體并且和發動機混合驅動可以大大減少有害氣體的排放量。自20世紀60年代起，日、美、歐等發達國家爭相開展混合動力電動汽車的研究開發工作。我國也已與20世紀80年代開始，以電力電子為基礎的電氣傳動技術的進步，為混合動力電動汽車的開展提供了先進的物質基礎;機電一體化技術的興起與發展，為燃油汽車這一典型的機械產品向機電一體化方向演變提供了十分豐富的技術經驗。混合動力電動汽車的機電一體化配置模式，控制方法，還處在百花齊放的階段，既不成熟，也未定型。為了保證混合動力電動汽車和諧有序發展，國家已創造了一個良好的政策環境、市場環境和消費環境,因為發展混合動力電動汽車對節約能源、緩解環境污染具有重要意義,并且汽車工業是耗油大戶，目前我國汽車工業的耗油量占石油消耗的1/4。2004年，我國產油1.7億噸，進口突破1億噸，石油消耗量占世界石油消耗量近20%，但GDP只占世界GDP的4%，在這種情況下，發展取代燃油型交通工具的混合動力電動汽車對我國經濟和社會的可持續發展至關重要。另外，汽車業的發展給環境保護帶來比較大的壓力，混合動力電動汽車廢氣排量少之又少，噪音污染很小，發展混合動力電動汽車可大大減輕環境污染方面的壓力。普傳PI7000矢量控制變頻器已成功應用到混合動力環保、節能型電動汽車系統中，已通過長期的各種試驗與檢驗，現已在澳門的公路上穩定行駛,達到了環保、節能的效果。

　　2 混合動力電動汽車的傳動系統

　　汽車是一種在陸地露天運行、結構緊湊、具有車載能源的走行機械，工礦復雜。既要能適應高速飛馳、又要能頻繁起制動、上下坡快速超車緊急剎車;既要能適應雪天、雨天、盛夏嚴冬、雪后灑鹽等惡劣天氣條件，又要能承受道路的顛簸振動，還要保證司乘人員的舒適與安全。混合動力電動汽車的核心，是要用變頻器控制電動機的系統取代其機械推進系統，用電池代替汽油作為車載能源，在實現零排放或少排放的前提下，滿足燃油汽車各項性能、價格指標的要求。據此可將混合動力電動汽車傳動系統歸納為以下幾點：

　　1） 基速以下大轉矩以適應快速起動、加速、負荷爬坡、頻繁起停等要求，基速以上小轉矩、恒功率、調速范圍寬以適應最高車速和公路飛馳超車等要求，上述要求可通過PI7000矢量變頻器功能參數的簡單設置即可實現.

　　2） 整個轉矩/轉速運行范圍內的效率最優化，以謀求電池一次充電后的續馳距離盡可能長。一輛燃油汽車帶50kg汽油約可行駛700km，如改裝為帶400kg鉛酸電池的混合動力電動汽車，則只能行駛100km。最近報導，采用最新研制的燃料電池可達到450km。開發比能量更高的新型電池是最根本的解決辦法，但降低電氣傳動系統的損耗也是重要的一環，使用PI7000矢量變頻器控制電動機，可達到高效節油、節能。

　　3） 電動機及電控裝置結構堅固、體積小、重量輕、免維修或少維修、抗顛簸振動.PI7000矢量變頻器將PLC及信號裝置等集成到一體。

　　4）操縱性能符合司機駕駛習慣,運行平穩、乘坐舒適，電氣系統換效保障措施完善。比如，當電壓命令信號線、電流反饋或速度傳感器線斷或短路時，可能引起振幅達正負最大輸出轉矩的振蕩。必須具備能及時發現此類事故的措施，并在一旦發現事故時，立刻切斷電動機的電源. PI7000矢量變頻器和PLC配合使用，具有快速的過流、過載、過壓、PG線斷等多種保護功能，一旦保護立即停止輸出電壓，司機按復位按鈕即可復位恢復正常工作狀態，司機可通過觸摸屏非常直觀地監視電池電量、運行轉速、工作電流等,司機也可通過觸摸屏查詢故障時的電流、頻率、電壓及故障時的狀態等，操作及排除故障方便快捷。

　　3 混合動力電動汽車的系統結構圖及其工作原理:

　　工作原理:混合動力系統主要有能源供給系統、電氣驅動系統和機械傳動系統三大部分組成：1）能源供給系統:由動力電池組、發動機-直流發電機機組組成.

　　2）電氣驅動系統:由變頻器和電動機組成.

　　3）機械傳動系統:將內燃機和電動機的機械輸出通過離合器和減速器送給輪軸.

　　如果電池組電量不足,則啟動發動機通過直流發電機給蓄電池組充電,以保證有足夠的能源供給.變頻器控制電動機通過減速器及差動齒輪驅動前（或后）輪軸,內燃發動機通過自動離合器與電動機同軸安裝（如上圖所示）.在車輛起動時或在市區內行駛時,只由蓄電池組通過變頻器向電動機供電,即純電動驅動;在公路上行駛時,離合器接通,由內燃發動機負責驅動輪軸,此時電動機作為發電機運行,通過變頻器給電池補充充電;高速重負載行駛時,電動機與內燃發動機同時驅動輪軸,即混合驅動,以提高驅動功率,實現了節能與環保.

　　4 電動機控制系統

　　4.1電動機控制系統的組成

　　1）蓄電池：給變頻器提供DC336V直流電。

　　2）變頻器及PLC：信號控制并且給三相異步電動機調速及保護電動機過流、過載、過壓等。

　　3）三相異步電動機及速度傳感器：實現矢量控制,通過減速器及差動齒輪驅動前或后輪軸。

　　4）減速器及輪軸、車輪：實現汽車前進、后退、停止等功能。

　　工作原理:蓄電池給電解電容充電,使直流母線電壓保持恒定336V左右,充電電阻R為限流電阻,限制剛上電瞬間的大的充電電流的沖擊;電源板工作后,通過延時電路使接觸器吸合,限流電阻被短接.IGBT并聯使用構成上下橋臂,即為逆變器部分,將直流電轉變為可變的三相交流電作為三相異步電動機的輸入工作電源.當有大的短路電流時,保險FU斷開起保護主元器件作用;當直流母線有高的尖峰電壓時,吸收電容C將尖峰電壓吸收,防止主元器件因過壓擊穿或頻繁跳保護.

　　元器件的選擇:根據三相異步電動機的功率為90KW,額定電流為340A,額定電壓為220V,額定頻率為37.5HZ,最高頻率140HZ,固選逆變器件IGBT為1200A/600V;儲能電解電容為6個4700UF/450V,并聯在高壓直流母線兩端;保險為600A;每個IGBT的PN端并聯兩個3UF/600V的吸收電容.

　　4.3 PI7000矢量變頻器控制板接線示意圖及其說明:

　　控制過程說明:司機腳踩油門、換檔、腳剎、倒車等的操作的狀態,其所對應的數

　　字或模擬信號傳送到PLC中,PLC通過程序處理,再將所需信號傳送到變頻器的控制板的接線端子,對變頻器進行自動控制,變頻器按照所設定的功能參數實現相應的功能.變頻器采用矢量轉矩控制,滿足汽車系統的低頻大轉矩輸出、高速動態特性,使三相異步電動機帶動輪軸快速、平滑的起動、運行、停止（沒有沖擊力）,半坡起動力矩可以達到200%,達到混合動力電動汽車的設計要求.