[發明專利]一種高效冗余并聯純電動汽車變頻器的控制方法

有效

• 申請號: 201710628504.1
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107565842B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 張云雷;王群京;胡存剛;李洋
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: H02M7/493
• 分類號: H02M7/493
• 代理公司: 南京源古知識產權代理事務所(普通合伙) 32300
• 代理人: 吳麗娜

本發明涉及一種高效冗余并聯純電動汽車變頻器及其控制方法，所述變頻器由多個并聯的變頻單元組成，所述變頻器連接純電動汽車的控制器；當變頻器負荷較低時，控制器根據負荷情況分配變頻器中的某幾個變頻單元工作，不僅能夠滿足系統的正常工作，同時也提高了整體的效率，降低了不必要的損耗，在一些特殊的情況下，多個變頻單元中的某一個發生故障，并不影響電動汽車的正常運行。

技術領域

本發明涉及電動汽車技術，尤其涉及一種高效冗余并聯純電動汽車變頻器及其控制方法。

背景技術

電動車是一種高新技術,它綜合了汽車、電機、電池、空氣動力學、計算機、自動控制、高分子材料以及人體工程各學科的最新研究成果。因此,電動車也成了各國進行高新技術競爭的一個重要領域之一。我國在八十年代,相繼在上海、鄭州、武漢、溫州、深圳等地不少單位開展了研究工作,并試制出樣車。進入21 世紀以來，我提出“節能和新能源汽車戰略”，政府高度重視新能源汽車的研發和產業化。在國家政策倡導和支持下，我國各地有關節能與新能源的汽車的產品研發以及示范推廣可謂風起云涌。2014年新能源汽車生產78499輛，銷量7476 輛，比上年增長3.5倍和3.2倍。2015年新能源汽車產量達340471輛，銷量331092 輛，其中純電動車型產銷量分別完成254633輛和247822輛；插電式混合電動車型產銷量分別完成85838輛和85630輛。僅2016年上半年，新能源汽車就生產了17.7萬輛，銷量17.0萬輛，同比分別增長125％和126.9％。其中純電動汽車產銷分別完成13.4萬輛和12.6萬輛；插電式混合電動車型產銷量分別完成4.4 萬輛和4.3萬輛。

電動汽車主要分幾個部件：蓄電池，變頻器，電機，電子控制單元(ECU)，整體結構框圖如圖1所示。電動汽車的核心部件之一是變頻器，對整車的性能及安全可靠性起著非常重要的作用。電動汽車是以電動機來驅動車輛前進的車輛。電動汽車的基本工作原理是由蓄電池或其他能夠產生電源或電能的裝置提供電流，通過變頻器將穩定的直流電源變成能夠驅動電動機轉動的三相交流電源，通過調節參數來實現電動機轉速扭矩等的變化，調節電動機轉動，再通過動力傳動系統驅動汽車前進行駛。但是根據變頻器負載率與效率曲線(如圖2) 可知，當在低負荷下，變頻器的效率比較低，降低了利用率，并且當變頻器發生故障的時候，系統將無法正常工作。

發明內容

為了解決上述技術問題，提供一種效率高、運行可靠性強、冗余率高的純電動汽車變頻器及其控制方法，本發明提供以下技術方案：

一種高效冗余并聯純電動汽車變頻器及其控制方法，所述變頻器由n個并聯的變頻單元組成，所述變頻單元均與純電動汽車的控制器連接，每個變頻單元的額定功率為Pm、變頻器實時總功率為Ps：

當Ps≤Pm時，控制器控制n個變頻單元輪流工作一段時間；

當Pm<Ps≤2*Pm,總功率Ps分配到兩個變頻單元，當[Ps-Pm]≤1/2*Pm時，總功率Ps均分到兩個工作的變頻單元；當[Ps-Pm]>1/2*Pm時，前1個變頻單元滿載工作，第2個變頻單元工作在Ps-Pm功率下，同時每兩個變頻單元輪流工作一段時間；

…

當(k-1)*Pm<Ps≤k*Pm，總功率Ps分配到k個變頻單元，當[Ps-(k-1)*Pm] ≤1/2*Pm時，總功率均分到k個工作的變頻單元；當[Ps-(k-1)*Pm]>1/2*Pm時，前(k-1)個變頻單元滿載工作，第k個變頻單元工作在[Ps-(k-1)*Pm]功率下；當k≤n/2時，每k個變頻單元輪流工作一段時間，當k>n/2時，k個變頻單元工作一段時間后，由第k+1個變頻單元代替第1個變頻單元工作，如此循環；

當滿載時,n個變頻單元同時工作。

本發明采用的是多子模塊協同工作的冗余控制，結構簡單、生產方便且制作成本低，運行可靠性強；在額定負荷區間內，效率提高了；可提供多組冗余，當某一組逆變器損壞時，可以保證系統仍可運行，提高了冗余率。