[發明專利]電動車輛驅動系統

在審

• 申請號: 201710241599.1
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107070339A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 吳樂詩
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P27/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

總的而言本發明涉及車輛，特別涉及一種電動車輛驅動系統。

背景技術

電動車輛，例如電動汽車，越來越受到人們的青睞。目前電動汽車的驅動一般采用蓄電池+永磁電機的模式，控制系統采用開環/閉環控制。對于開環控制而言，車輛(車速)不能精確的跟隨給定，已逐步淘汰。在閉環控制中，當前一般采用速度閉環控制方式，其采用傳統的PID調節器對給定速度與實際速度的偏差進行調節，根據調整結果控制逆變器的輸出。這種控制方式，系統響應速度慢，調整過程中易出現超調，實際速度圍繞設定值長時間振動，這樣就造成在車輛提速過程中駕駛者感覺車速不穩定。除此之外，目前電動車輛一般采用斬波升壓(boost)的方式對蓄電池的輸出電壓進行升壓，這種方式開關管損耗大，功率因數低。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種電動車輛驅動系統。

一種電動車輛驅動系統，包括DC/DC變換單元、逆變器、永磁同步電機、Cark變換模塊、Park變換模塊、轉子位置傳感器、分數階PID調節器、電流調節器、Park逆變換模塊、和脈沖寬度調制模塊；所述轉子位置傳感器的輸入端連接永磁同步電機的轉子參數輸出端，轉子位置傳感器的轉子位置輸出端連接Park變換模塊的轉子位置數據輸入端；轉子位置傳感器的轉子角速度數據輸出端連接第一比較器的反向輸入端，第一比較器的正向輸入端與轉速給定信號相連；第一比較器的輸出端與分數階PID調節器的輸入端連接，分數階PID調節器的輸出端連接第二比較器的正向輸入端，第二比較器的反向輸入端與Park變換模塊的q軸電流輸出端相連；即d軸電流給定值恒為零，d軸電流給定值與第三比較器的正向輸入端相連，第三比較器的反向輸入端與Park變換模塊的d軸電流輸出端相連；第二比較器和第三比較器的輸出端與電流調節器相連，電流調節器的輸出端通過Park逆變換模塊與脈沖寬度調制模塊相連，脈沖寬度調制模塊輸出調制信號至逆變器，逆變器接收DC/DC變換單元的輸出電壓Vo，根據調制信號打開/關閉逆變器中的IGBT，從而輸出可變頻率的電壓信號至永磁電機；通過轉子位置傳感器采集永磁同步電機的轉子位置θ、實際轉速ωm，通過電流傳感器采集逆變器輸出的其中兩相ia、ib，ia、ib經過Clark變換和Park變換，得到永磁同步電機在dq軸坐標系下的等效電流id和iq；第一比較器將轉速給定值與實際轉速ωm進行比較，偏差信號經過分數階PID調節器調節，分數階PID調節器的輸出值作為q軸的電流給定值d軸電流給定值第二比較器對iq與進行比較，第三比較器對id與進行比較，第二比較器和第三比較器的比較結果送入電流調節器，通過電流調節器調節后得到dq軸坐標系下的q軸電壓給定值和d軸電壓給定值Park逆變換模塊對和進行Park逆變換后，依次輸出給脈沖寬度調制模塊和逆變器，從而得到永磁同步電機的三相輸入電壓，驅動永磁同步電機運行；所述DC/DC變換單元包括電感L、串聯連接的晶體管Q1與Q2，晶體管Q1與Q2分別反并聯有二極管D1與D2；電感L一端經由開關SR1連接到電池的正極，另一端連接到晶體管Q1與晶體管Q2之間的中間點；電容C1的一端連接于開關SR1與電感L之間，另一端接電池負極，電容器C1對電池電壓進行平滑；晶體管Q1與Q2串聯后與電容C2并聯，電容C2作為DC/DC變換單元的輸出電容，逆變器連接于電容C2的兩端；電壓傳感器V1檢測電池的電壓Vin，并將檢測得到的電壓Vin提供給MCU；MCU控制開關SR1的開/閉；MCU以PWM的方式分別向晶體管Q1與Q2提供觸發信號G11、G12；電壓傳感器V2檢測DC/DC變換單元的輸出電壓Vo，并將檢測得到的電壓Vo提供給MCU。DC/DC變換單元來自電容器C1的電壓進行升壓，并將升壓后的電壓提供給電容器C2；電容器C2對輸出電壓進行平滑，并將平滑后的電壓提供給逆變器；MCU將電壓Vo與設定值Vdc相比較，根據二者的差值調節G11、G12的占空比，從而使得Vo＝Vdc。

本發明的有益效果是：采用轉速外環、電流內環的雙閉環控制結構，轉速可以快速跟隨給定，提高了系統響應速度；DC/DC變換單元結構簡單，成本低；通過采用分數階PID使得系統具有了更大的調節范圍，獲得了比傳統PID更好的控制品質及更強的魯棒性；電流環中加入了限幅與閉環反饋環節，保證了電機平穩運行，避免電機出現過調制。

附圖說明

圖1為本發明系統整體結構示意圖；

圖2為本發明驅動系統的結構示意圖；

圖3為DC/DC變換單元的結構示意圖；

圖4為分數階PID的結構示意圖；

圖5為分數階PID整定流程圖；