[發明專利]電動汽車用永磁容錯電機驅動系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201811504658.0
• 申請日: 2018-12-10
• 公開（公告）號: CN109672389A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 蔣雪峰;王紹帥;李運之
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02P23/14
• 分類號: H02P23/14;H02P23/00;H02P25/18;H02P25/22;H02P29/024;H02P29/028
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發明公開了一種電動汽車用永磁容錯電機驅動系統及其控制方法。該系統包括永磁容錯電機、功率開關管、制動電阻、兩個雙向晶閘管、獨立直流電源和兩個電解電容。方法為：采集電機繞組的電流和轉子位置角，求出轉子機械角速度；將電流送入故障診斷器進行故障診斷，診斷出的故障信號送入故障處理器進行處理，并將相應的雙向晶閘管變為閉合狀態；將給定轉子機械角速度和實際轉子機械角速度分別通過PI調節器輸出給定轉矩，然后將給定轉矩、轉子位置角和故障結果送入直接電流控制器，處理后輸出各相電流給定值，得出逆變器驅動信號，驅動電機容錯運行。本發明可靠性高、容錯能力強、電機輸出性能高，能夠實現不同電氣故障單獨或同時出現的容錯運行。

技術領域

本發明涉及永磁容錯電機驅動系統及其控制方法領域，特別是一種電動汽車用永磁容錯電機驅動系統及其控制方法。

背景技術

電動汽車電驅動系統是整車系統的心臟，主要由驅動電機、驅動拓撲以及控制技術構成，其相關研發一直受到整車企業、專業廠家、科研院所和高等院校的關注，各項新技術層出不窮，甚至在部分核心技術上取得了重大突破。

但是，由于電動汽車目前存在當電動汽車工作于雨雪、高低溫等惡劣環境下適應能力差的問題，以及當電動汽車電驅動系統發生故障，將危及人身安全的問題。尤其是在高速公路場景中，一旦汽車的驅動系統發生故障，在慣性的作用下，汽車將陷入不可預測的非人為控制狀態，引發嚴重的交通事故。因此，針對電動汽車電驅動系統，除了要滿足特定功能外，還必須具備高可靠性和強容錯性。

在電動汽車電驅動系統中，永磁同步電機具有高轉矩密度、高控制精度、低噪聲以及良好的轉矩平穩性的特點，是一種比較理想的驅動電機，廣泛應用于電動汽車中。與傳統的三相永磁同步電機相比，永磁容錯電機除了具有永磁電機的優點外，還具備高可靠性和強容錯性，是電動汽車用高可靠性電驅動系統的理想選擇。然而，當前的永磁容錯電機驅動系統所需獨立電源數較多，功率開關管數量多，整體容量功率比不夠大，可靠性和容錯能力上還待進一步提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單、整體容量功率大、可靠性高、容錯能力強的電動汽車用永磁容錯電機驅動系統及其控制方法。

實現本發明目的的技術方案為：一種電動汽車用永磁容錯電機驅動系統，其中永磁容錯電機的定子中包括兩套電樞繞組，該兩套電樞繞組分別通過三相全橋驅動電路控制；

該系統還包括：功率開關管與制動電阻組成的制動電路，以及兩個串聯后接入系統電源兩端的電解電容；

所述兩套電樞繞組的中性點分別通過一個雙向晶閘管接入兩個電解電容的中點，實現系統容錯運行。

進一步地，所述永磁容錯電機，為外轉子輪轂式永磁容錯電機，其定子中包括兩套相互獨立且對稱的三相單層集中式隔齒繞制的電樞繞組，分別為ABC繞組和 XYZ繞組。

進一步地，所述兩套電樞繞組分別通過三相全橋驅動電路控制，具體為：

所述第一～第十二功率開關管，組成兩套三相全橋驅動電路，由第一～第六功率開關管組成的三相全橋驅動電路控制永磁容錯電機的ABC繞組，由第七～第十二功率開關管組成的三相全橋驅動電路控制永磁容錯電機的XYZ繞組；

所述第一、三、五、七、九、十一功率開關管的集電極接入系統電源的正極，所述第二、四、六、八、十、十二功率開關管的發射極接入系統電源的負極，第一、三、五、七、九、十一功率開關管的發射極分別與第二、四、六、八、十、十二功率開關管的集電極連接；永磁容錯電機的ABC繞組的A、B、C繞組接線端分別接入第一～二功率開關管的中點、第三～四功率開關管的中點、第五～六功率開關管的中點；永磁容錯電機的XYZ繞組的X、Y、Z繞組接線端分別接入第七～八功率開關管的中點、第九～十功率開關管的中點、第十一～十二功率開關管的中點。

進一步地，所述功率開關管與制動電阻組成的制動電路，具體為：