[發明專利]一種基于Z源的直流無刷電機驅動器及其控制方法

有效

• 申請號: 201210544227.3
• 申請日: 2012-12-15
• 公開（公告）號: CN103066899A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 高文根;王俊杰;許鋼;江娟娟;袁一鳴;張海艷;鮑學禮;閻延
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: H02P6/00
• 分類號: H02P6/00;H02P6/08;H02P27/06
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 周光

技術領域

本發明屬于直流電機控制的技術領域，涉及直流無刷電機的控制技術，更具體地說，本發明涉及一種基于Z源的直流無刷電機驅動器。另外，本發明還涉及該直流無刷電機驅動器的控制方法。

背景技術

直流無刷電機因為其高效率、長壽命、低噪音以及較好的轉速轉矩等特性優點，已經廣泛應用在汽車空調、雨刮器、電動車門、安全氣囊、電動座椅等驅動上。特別是在純電動汽車領域，作為電動汽車的動力系統組成，有著極其廣闊的發展空間。

但是，傳統的直流無刷驅動器將升壓電路與電機驅動電路分開，不能實現既升壓、又驅動直流無刷電機的目的。現有技術將升壓系統和驅動系統分開，使其成為兩級系統，降低了整個系統的工作效率。

發明內容

本發明提供一種基于Z源的直流無刷電機驅動器，其目的是將傳統直流無刷驅動器的兩級系統用一級系統替換，并且減少硬件電路，允許橋路直通，提高系統的安全性和效率。

為了實現上述目的采取的技術方案為：

本發明提供的基于Z源的直流無刷電機驅動器，所述的直流無刷電機驅動器包括Z源功率變換驅動模塊、電壓電流檢測模塊、控制器、過壓過流保護模塊、直流無刷電機和電機霍爾信號檢測模塊；所述的Z源功率變換驅動模塊分別與直流輸入電源、直流無刷電機連接；所述的Z源功率變換驅動模塊還分別與所述的控制器、過壓過流保護模塊連接；所述的電機霍爾信號檢測模塊分別與所述的直流無刷電機和控制器連接；所述的電壓電流檢測模塊與所述的控制器連接。

所述的Z源功率變換驅動模塊設有Z源網絡和三相全橋；所述的Z源網絡的結構為：直流輸入電源的兩相各串聯一個電感；兩個電感的兩端交叉各并聯一個電容；所述的三相全橋由六個功率開關構成。

所述的Z源網絡的前端串聯一個二極管，其導通方向與直流輸入電源的電流方向相同。

為了實現與上述技術方案相同的發明目的，本發明還提供了以上所述的控制方法，該控制方法的主程序流程為：

主程序開始；

步驟1、系統初始化；

步驟2、設置Z源升壓標志和電機啟動標志位；

步驟3、檢測標志位，如果符合，進入步驟4；如果不符合，則返回步驟2；

步驟4、調用Z源升壓和電機啟動子程序；

步驟5、檢測是否達到升壓要求以及電機轉速是否達到要求；如果是，則進入步驟6；如果否，則返回步驟4；

步驟6、主程序結束，返回。

以上步驟4中所述的調用Z源升壓和電機啟動子程序的流程為：

進入Z源升壓和電機啟動子程序；

步驟1、Z源功率變換PWM控制子程序；

步驟2、設置A/D標志位

步驟3、判斷是否有A/D轉換標志，如果是，則進入步驟4；如果否，則返回步驟2；

步驟4、判斷是否是第一次A/D，如果是，則進入步驟5；如果否，則進入步驟7；

步驟5、檢測輸出電壓是否滿足升壓要求，如果是，則進入步驟6，如果否，則返回步驟1；

步驟6、將輸出電壓數值存入A/D數組，設置第一次A/D結束標志，設置第二次A/D標志；

步驟7、判斷是否第二次A/D，如果是，則進入步驟8；如果否，則返回步驟4；

步驟8、檢測電路電流和U、V、W三相電壓是否滿足要求，如果是，則進入步驟9，如果否，則進行過流過壓保護，然后進入步驟10；

步驟9、將相應數值存入A/D數組，設置第二次A/D結束標志；

步驟10、Z源升壓和電機啟動子程序結束，返回。

以上步驟1中所述的Z源功率變換PWM控制子程序的流程為：

進入Z源功率變換PWM控制子程序；

步驟1、Z源網絡是否工作在升壓狀態，如果是，則進入步驟2；如果否，則不插入直通量，只采用雙極性PWM控制電機，然后進入步驟3；

步驟2、插入直通量，使上、下橋臂直通；

步驟3、Z源功率變換PWM控制子程序結束，返回。

本發明采用上述技術方案，省去了電動汽車蓄電池前端DC/DC變換器，使整個驅動系統成為一級裝置，提高了能量轉換效率，降低了整個裝置的體積和成本，大大提高了有源器件的安全性，增強了系統抗干擾能力；高效利用汽車內部空間，減輕了重量；也為純電動汽車的發展提供思路，節約能源，有利于低碳生活。

附圖說明

下面對本說明書各幅附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明：

圖1是本發明的系統結構框圖；

圖2是本發明的拓撲結構圖；

圖3是本發明的功率開關管觸發信號圖；