[發(fā)明專利]電機驅(qū)動系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710241601.5
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN106817057A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 喬政
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P21/24;H02P25/026;H02P27/08;H02M3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

總的而言本發(fā)明涉及電機，特別涉及一種電機驅(qū)動系統(tǒng)。

背景技術(shù)

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(qū)動一般采用蓄電池+永磁電機的模式，控制系統(tǒng)采用開環(huán)/閉環(huán)控制。對于開環(huán)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(huán)控制中，當(dāng)前一般采用速度閉環(huán)控制方式，其采用傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器對給定速度與實際速度的偏差進行調(diào)節(jié)，根據(jù)調(diào)整結(jié)果控制逆變器的輸出。這種控制方式，系統(tǒng)響應(yīng)速度慢，調(diào)整過程中易出現(xiàn)超調(diào)，實際速度圍繞設(shè)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(wěn)定。永磁同步電機通常采用矢量控制，精確的轉(zhuǎn)子位置必不可少。機械位置傳感器能實現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置的高精度檢測，但通常價格高昂，易受環(huán)境條件限制，而且存在增加電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量、增大系統(tǒng)體積及系統(tǒng)可靠性降低等缺點。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(guān)管損耗大，功率因數(shù)低。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種電機驅(qū)動系統(tǒng)。

一種電機驅(qū)動系統(tǒng)，包括：DC/DC變換單元、逆變器、永磁電機、MCU，角生成器以及滑模觀測器；所述DC/DC變換單元與電池相連，DC/DC變換單元的輸出端連接逆變器，逆變器與永磁電機相連；通過電壓傳感器分別檢測DC/DC變換單元的輸入電壓Vin和輸出電壓Vo，通過電流傳感器檢測逆變器的輸出電壓ia、ib，通過滑模觀測器對永磁電機的轉(zhuǎn)速ω_m和轉(zhuǎn)子位置進行觀測，通過角生成器在電機啟動階段生成特定角度，以使得電機能順利啟動；驅(qū)動系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，它包括Cark變換模塊、Park變換模塊、滑模觀測器、角生成器、分數(shù)階PID調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、Park逆變換模塊、脈沖寬度調(diào)制模塊和逆變器；滑模觀測器通過開關(guān)S2與過渡器相連，角生成器也與過渡器相連，過渡器輸出轉(zhuǎn)子位置θ和實際轉(zhuǎn)速ωm；轉(zhuǎn)子位置θ發(fā)送給Park逆變換模塊的轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)輸入端；轉(zhuǎn)速ωm發(fā)送至第一比較器的反向輸入端，第一比較器的正向輸入端與轉(zhuǎn)速給定信號相連，轉(zhuǎn)速給定信號可以由油門踏板給出；第一比較器的輸出端與分數(shù)階PID調(diào)節(jié)器的輸入端連接；分數(shù)階PID調(diào)節(jié)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；采用d軸電流恒零控制，即d軸電流給定值恒為零，這一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(diào)節(jié)器相連，電流調(diào)節(jié)器的輸出端通過Park逆變換模塊與脈沖寬度調(diào)制模塊相連，脈沖寬度調(diào)制模塊輸出調(diào)制信號至逆變器，逆變器接收DC/DC變換單元的輸出電壓Vo；通過電流傳感器采集逆變器輸出的其中兩相ia、ib，ia、ib經(jīng)過Clark變換和Park變換，得到永磁同步電機在dq軸坐標(biāo)系下的等效電流id和iq；第一比較器將轉(zhuǎn)速給定值與實際轉(zhuǎn)速ωm進行比較，偏差信號經(jīng)過分數(shù)階PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，分數(shù)階PID調(diào)節(jié)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(jié)果送入電流調(diào)節(jié)器，通過電流調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后得到dq軸坐標(biāo)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(diào)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(qū)動永磁同步電機運行；所述DC/DC變換單元包括DC/AC變換模塊、AC/DC變換模塊和高頻變壓器，DC/AC變換模塊與高頻變壓器的原邊相連，AC/DC變換模塊與高頻變壓器的副邊相連；DC/AC變換模塊包括原邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路和原邊高頻諧振電路，電池通過原邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路和原邊高頻諧振電路與高頻變壓器的原邊相連；AC/DC變換模塊包括副邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路和副邊高頻諧振電路，高頻變壓器的副邊通過副邊高頻諧振電路和副邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路與逆變器相連；所述電流調(diào)節(jié)器用于計算q軸電壓給定值和d軸電壓給定值第二比較器與第三比較器輸出的偏差信號分別送入d軸PI調(diào)節(jié)器與q軸PI調(diào)節(jié)器，d軸PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓為U_d，q軸PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓為U_q，U_d、U_q、V_o送入電壓極限環(huán)，得到和通過第四比較器對U_q與進行比較，得到偏差△U_q，△U_q經(jīng)比例模塊1/Kqp被送入q軸PI調(diào)節(jié)器中的積分模塊，對△U_q進行PI調(diào)節(jié)，使得通過第五比較模塊對U_d與進行比較，得到偏差△U_d，△U_d經(jīng)比例模塊1/Kdp被送入d軸PI調(diào)節(jié)器中的積分模塊,對△U_d進行PI調(diào)節(jié)，使得