以下内容发表在「SysPro系统工程智库」知识星球
– 关于电驱动系统性能解读：三相电流不平衡 v2.0
– 「SysPro|动力系统功能解读」专栏内容，全文9600字
– 本篇为节选，完整内容会在知识星球发布，详细分布见目录页
导语：新能源汽车驱动系统的设计开发过程中，常常出现三相电流不平衡的问题，将直接引发转矩脉动、转子热集聚和轴承磨损，轻则降低续航里程，重则削减寿命，甚至永久性损坏。近期知识星球中小伙伴们遇到了这个问题，我计划结合项目实践经验，从系统的视角，剖析其根源并提出系统性解决方案。
本文是2.0版本首发，除了对第2章节’三相电流不平衡的潜在原因’进行补充说明外，重点是增加了第3章节内容：’三相电流不平衡’的系统解决措施。这部分内容是在过去工作经验中陆续补充、记录的，给大家提供个方向性参考。实际工作中，可以以此为线索进行切入，通过台架测试、实车标定等手段验证措施有效性，并持续优化参数配置，以排除或确认问题的Root Cause。
目录
1. 三相电流不平衡 vs. 三相电压不平衡
1.1 相不平衡的基本概念
1.2 三相电流不平衡、三相电压不平衡具体表现是什么？
1.3 三相电流不平衡=三相电压不平衡吗?(知识星球中发布)
1.4 举一个例子：电流不平衡+电压平衡(知识星球中发布)
2. ‘三相电流不平衡’的潜在原因(知识星球中发布)
2.1 电机本体设计与工艺缺陷
2.2 转子位置传感器(Resolver)干扰与信号失真
2.3 逆变器硬件缺陷
2.4 软件与控制策略缺陷
2.5 系统集成与EMC问题
3. ‘三相电流不平衡’的系统解决措施(知识星球中发布) ->2.0版本
3.1 结构设计的优化
3.2 工艺质量的优化
3.3 逆变器硬件的优化
3.4 传感器的优化
3.5 控制策略的升级
3.6 系统EMC的优化
3.7 故障诊断与维护
注：以上内容节选，完整内容知识星球发布(点击文末’阅读原文’了解)
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幅值相等（如380V三相电压）
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相位角依次相差120°
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波形完全对称（正弦波）
一旦这种平衡被打破，则称为相不平衡。例如，一个相位（如U相）的电压或电流幅值可能大于其他两个相位。所以，相位不平衡可能发生在电压上，也可能发生在电流上，或者更常见的是，两者同时发生。那么，三相电流不平衡、三相电压不平衡具体表现是什么？
图片来源：网络
其中，Imax为三相电流中的最大幅值，Imin为三相电流中的最小幅值，Iavg为三相电流的平均值。当计算结果超过设计标准时，即判定为存在电流不平衡问题。从波形上看，三相电流不平衡时，各相电流的正弦波形幅值差异明显，相位间隔不再均匀。下图是三相电流不平衡波形曲线：
其中，∣ΔVab∣、∣ΔVbc∣、∣ΔVca∣ 分别表示线电压 Vab 、Vbc 、Vca 与三相平均线电压偏差的绝对值，Vavg 为三相线电压的平均值。从波形对比角度而言，平衡的三相电压具有波形对称、幅值相同且相位间隔均匀的特点；而不平衡时，各相电压波形的幅值不相等，相位差偏离 120°。下图分别是三相平衡与三相不平衡电压波形曲线：
2.2 转子位置传感器(Resolver)干扰与信号失真…
2.3 逆变器硬件缺陷…
2.4 软件与控制策略缺陷…
2.5 系统集成与EMC问题…
因此，针对上述成因，需构建“结构优化-工艺管控-算法升级-监测维护”的全流程解决方案。在2.0中，我们系统性讨论下‘三相电流不平衡’的系统性解决措施都有哪些？
针对上述成因，需构建“结构优化-工艺管控-算法升级-监测维护”的全流程解决方案，具体从以下七大维度实施：
3.1 结构设计的优化
这里表面是结构设计，其本质是想通过一系列结构的优化，尽可能降低设计参数的畸变，核心点在于一致性和对称性。下面我们从磁路、热管理、机械动力学分别概述下：
3.1.1. 磁路的设计优化(知识星球发布)
3.1.2. 热管理均温设计(知识星球发布)
3.1.3. 机械动力学优化(知识星球发布)
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3.2 工艺质量的优化
工艺方面，这里更多指的是电机制造的工艺，其核心目标和上面同理：消除制造偏差，确保三相参数一致性。
3.2.1. 绕组工艺控制(知识星球发布)
3.2.2. 连接工艺升级(知识星球发布)
3.2.3. 转子制造管控(知识星球发布)
图片来源：网络
3.3 逆变器硬件的优化
下面我们看看控制器。想输出理想的电流，本质是要把电压控制得好。为了确保电压输出不产生偏差，那就需要我们提升功率器件动态均流能力。我们从这个角度入手：
3.3.1. 功率器件匹配(知识星球发布)
3.3.2. 驱动电路优化(知识星球发布)
3.3.3. 直流母线设计(知识星球发布)
图片来源：网络
3.4 传感器的优化
传感器方面，我们特别聊聊旋转变压器/RPS和电流传感器，这些是电机三阶控制系统的关键。目标：提升信号精度，降低控制环路误补偿风险。
3.4.1. 旋转变压器抗干扰(知识星球发布)
3.4.2. 电流传感器升级(知识星球发布)
3.5 控制策略的升级
控制策略其本质是是通过算法创新动态补偿硬件偏差。主要有下面几点：
3.5.1…(知识星球发布)
3.5.2…(知识星球发布)
3.5.3…(知识星球发布)
4.5.4…(知识星球发布)
3.6 系统EMC的优化
系统EMC优化，上面我们也有提及，其目的是还是：降低电磁干扰，提升信号完整性。
3.6.1…(知识星球发布)
3.6.2…(知识星球发布)
3.7 故障诊断与维护
故障诊断和维护对三相不平衡的抑制与上述视角不一致，更多是为了建立一种全生命周期监测与维护体系。
3.7.1…(知识星球发布)
3.7.2…(知识星球发布)
05 结束语
OK，在2.0中上面我们讲了很多改善系统电流不平衡的手段，这些内容是在过去工作经验中陆续补充、记录的，这里仅给大家提供个方向性参考。
实际工作中，可以以此为线索进行切入，通过台架测试、实车标定等手段验证措施有效性，并持续优化参数配置，以排除或确认问题的Root Cause。
感谢大家的阅读，希望有所帮助！
以上内容发表在「SysPro系统工程智库」知识星球
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