專利名稱：一種電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本新型涉及一種基于數(shù)字信號處理器(DSP)實現(xiàn)的電動汽車驅(qū)動控 制系統(tǒng)，適用于電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)及其它永磁同步電機(PMSM)變頻 驅(qū)動控制系統(tǒng)中，屬于電機控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電動汽車以其節(jié)能、少污染成為各國竟相發(fā)展的方向。電動汽車的價 格比內(nèi)燃機汽車高，在開發(fā)初期，電動汽車的投入大、費用支出多，但是 電動汽車的維修保養(yǎng)費用低，隨著使用年限的延長，其使用費用會逐漸降 低，甚至?xí)陀趦?nèi)燃機汽車使用成本。高密度、高效率、寬調(diào)速的車輛牽 引電機及其控制系統(tǒng)，既是電動汽車的心臟又是電動汽車研制的關(guān)鍵技術(shù) 之一，是提高電動汽車的驅(qū)動性能、行駛里程及可靠性的根本保證。
永磁同步電動機以其體積小，質(zhì)量輕、效率高、調(diào)速范圍廣等優(yōu)點尤 其適合用于電動汽車和電動車組等轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，成為現(xiàn)在的研究與應(yīng)用的熱 點。
目前國際上先進(jìn)的電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)，多采用矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控 制，基于DTC方式的諸多優(yōu)點決定了在電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)中有著非常 實用的價值，將DTC (直接轉(zhuǎn)矩控制)應(yīng)用于電動汽車用PMSM (永磁同步 電動機)系統(tǒng)中是全面提高電動汽車性能的又一途徑。
PMSM (永磁同步電動機)的DTC (直接轉(zhuǎn)矩控制)研究一直比較滯后。 近年來，英國、意大利、芬蘭、美國、日本、澳大利亞、加拿大等國的學(xué) 者在PMSM的DTC方式下的系統(tǒng)實現(xiàn)、弱磁、磁鏈選擇、無傳感器控制、 降低轉(zhuǎn)矩脈動、定子電阻辨識等方面進(jìn)行了初步研究?？偟膩碚f，該方向 的研究不多。國內(nèi)在該方面的研究很少，目前只有南京航天大學(xué)、浙江大學(xué)、天津大學(xué)等幾家單位剛剛開始相關(guān)的研究。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目在于提供了一種電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)，在滿足電動
汽車驅(qū)動系統(tǒng)的要求下，將PMSM (永磁同步電動機)的DTC (直接轉(zhuǎn)矩控 制)技術(shù)應(yīng)用于電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)中，并利用DSP (數(shù)字信號處理器) 進(jìn)行實現(xiàn)的系統(tǒng)。
為達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是，控制系統(tǒng)包括PMSMDSP 控制模塊，逆變驅(qū)動模塊，穩(wěn)壓電源，母線電壓采樣模塊，兩相電流采樣 模塊；其中逆變器驅(qū)動模塊還包含電池組供電，濾波逆變，電流和電壓反 饋，過流保護(hù)。逆變器采用智能功率模塊IPM(或IGBT等其它功率模塊， 在此以IPM為例進(jìn)行說明)，其輸出驅(qū)動PMSM (永磁同步電動機)。IPM 的觸發(fā)信號由DSP控制器給出，再經(jīng)過驅(qū)動提供。強電和弱電之間通過傳
感器或光電耦合器隔離，而且光電耦合器的原邊和驅(qū)動邊采用獨立的電 源。電流傳感器可選用LEM公司的LTA 200 —S，電壓傳感器選用LV28-P。 同時可以通過CAN總線實現(xiàn)電機驅(qū)動系統(tǒng)與動力總成系統(tǒng)通訊?？刂破髦?回路的結(jié)構(gòu)，Rl為充電限流電阻。在主回路上電的時候，電源先要給濾波 電容C1充電，如果沒有限流電阻，充電電流會非常大，可能損壞濾波電 容。因此，需要在蓄電池和濾波電容之間串入一個限流電阻。C2為無感電 容，濾掉高頻干擾。F為熔斷器，使逆變器在發(fā)生短路和過流時及時斷開， 減少損失。C3 C5、 R2 R4、 D1 D3組成的吸收電路。
本實用新型的有益效果本實用新型采用PMSM的DTC控制，使系統(tǒng) 簡單可行，對電機參數(shù)依賴小，具有良好的動、靜態(tài)特性，并將零電壓矢 量應(yīng)用到系統(tǒng)中，使系統(tǒng)具有良好節(jié)能效果，并減少了轉(zhuǎn)矩脈動。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作比較詳細(xì)地說明。

圖1為本實用新型的電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)構(gòu)成框圖； 圖2為本實用新型的電動汽車驅(qū)動控制器的主回路結(jié)構(gòu)圖； 圖3為本實用新型的電動汽車IPM隔離驅(qū)動圖； 圖4為本實用新型的速度接口電路圖； 圖5為本實用新型的電流接口電路圖； 圖6為本實用新型的電壓接口電路圖； 圖7為本實用新型的保護(hù)信號接口電路圖； 圖8本使用新型的控制軟件框圖。
具體實施方式
參照圖l，這是本實用新型的電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)構(gòu)成框圖。 如圖所示，驅(qū)動控制系統(tǒng)包括PMSM (永磁同步電動機)，DSP (數(shù)字 信號處理器)控制模塊，逆變驅(qū)動模塊，穩(wěn)壓電源，母線電壓采樣模塊， 兩相電流采樣模塊；其中逆變器驅(qū)動模塊還包含電池組供電，濾波逆變， 電流和電壓反饋，過流保護(hù)。逆變器采用智能功率模塊IPM(或IGBT等其 它功率模塊)，其輸出驅(qū)動PMSM。 IPM的觸發(fā)信號由DSP控制器給出，再
經(jīng)過驅(qū)動提供。強電和弱電之間通過傳感器或光電耦合器隔離，而且光電 耦合器的原邊和驅(qū)動邊采用獨立的電源。電流傳感器選用LEM公司的LTA 200 —S，電壓傳感器選用LV28-P。同時可以通過CAN總線實現(xiàn)電機驅(qū)動系 統(tǒng)與動力總成系統(tǒng)通訊。
參照圖2，這是本實用新型的電動汽車驅(qū)動控制器的主回路結(jié)構(gòu)圖。 如圖所示，Rl為充電限流電阻，在主回路上電的時候，電源先要給濾 波電容C1充電，如果沒有限流電阻，充電電流會非常大，可能損壞濾波 電容。因此，需要在蓄電池和濾波電容之間串入一個限流電阻。C2為無感 電容，濾掉高頻干擾。F為熔斷器，使逆變器在發(fā)生短路和過流時及時斷 開，減少損失。C3 C5、 R2 R4、 D1 D3組成的吸收電路。參照圖3，這是本實用新型的電動汽車驅(qū)動IPM隔離驅(qū)動圖。 如圖所示，IPM的驅(qū)動隔離電路，盡管在LF2407A輸出的PWM中已經(jīng) 加入了死區(qū)時間，GEL器件22V10D在LF2407A之后，保證同一相的上、 下橋臂的互鎖。為了增強驅(qū)動信號的帶負(fù)載能力，在22V10D的輸出之后 串入一片緩沖器——MC1413。當(dāng)驅(qū)動信號發(fā)生錯誤，LF2407A發(fā)出一個錯 誤信號False,并點亮發(fā)光二極管LED INTPEND。緩沖器MC1413的輸出經(jīng) 過快速光耦HCPL4503隔離，驅(qū)動IPM。圖中只給出了 A相上橋臂的電路， 其他橋臂的電路與此相同。
參照圖4、圖5、圖6、這是本實用新型的速度接口、電流接口、電 壓接口電路圖。
如圖所示，為實現(xiàn)定子磁鏈及轉(zhuǎn)矩的觀測，檢測電源的電壓、電流。 對PMSMDTC而言，為起動電機需知轉(zhuǎn)子磁極的準(zhǔn)確位置以確定定子磁鏈初 始矢量，同時還需要用光電編碼信號計算電機的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)速度閉環(huán)控制， 提高電動汽車動力性，為此設(shè)置了電壓、電流、光電編碼等輸入信號的處 理電路。
參照圖-7，這是本實用新型的電動汽車驅(qū)動的保護(hù)信號接U電路凼。
如圖所示，保護(hù)信號電路包括IPM故障(過熱、過流、短路、控制電 源欠壓)，四種中任一種保護(hù)電路動作，IGBT柵極驅(qū)動電路都會關(guān)斷電 流并輸出一個故障信號FO)、散熱片過熱、電機定子繞組過熱、母線過 流。其中IPM故障和母線過流要求控制器必須立即動作，關(guān)斷IPM，而電 機定子繞組過熱、散熱片過熱不要求動作的實時性，可以采取先向動力總 成系統(tǒng)報警，然后等待處理的方案。
參照圖8，這是本實用新型的電動汽車驅(qū)動的控制軟件框圖。
本實用新型給出軟件框圖，只作參考。
權(quán)利要求1 一種電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)，用于電動汽車驅(qū)動控制，其特征在于控制系統(tǒng)包括永磁同步電動機、數(shù)字信號處理器控制模塊、光電隔離模塊、逆變驅(qū)動模塊，穩(wěn)壓電源、母線電壓采樣模塊、兩相電流采樣模塊、主回路結(jié)構(gòu)電路；其中逆變器驅(qū)動模塊還包含電池組供電，濾波逆變，電流和電壓反饋，過流保護(hù)；母線電壓采樣模塊、兩相電流采樣模塊分別將信號傳遞給數(shù)字信號處理器(DSP)，經(jīng)過光電隔離模塊到逆變驅(qū)動模塊，逆變器采用智能功率模塊IPM或IGBT功率模塊，去驅(qū)動永磁同步電動機；IPM的觸發(fā)信號由DSP控制器給出，再經(jīng)過驅(qū)動提供；強電和弱電之間通過傳感器或光電耦合器隔離，而且光電耦合器的原邊和驅(qū)動邊采用獨立的電源。
2. 如權(quán)利要求l所述的電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)，其特征在于所述 的主回路結(jié)構(gòu)電路，包括電阻R1、電容C2、熔斷器F; Rl為充電限流電 阻，在主回路上電的時候，電源先要給濾波電容C1充電，如果沒有限流 電阻，充電電流會非常大，可能損壞濾波電容；C2為無感電容，濾掉高頻 干擾；F為熔斷器，使逆變器在發(fā)生短路和過流時及時斷開，減少損失。
3.如權(quán)利要求l所述的電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)，其特征在于所述 的光電隔離模塊，包括GEL器件22V10D在LF2407A、緩沖器MC1413、發(fā) 光二極管LED INTPEND、快速光耦HCPL4503;在22V10D的輸出之后串入 一片緩沖器——MC1413，并點亮發(fā)光二極管LEDINTPEND，緩沖器MC1413、 快速光耦HCPL4503，隔離的輸出經(jīng)過快速光耦HCPL4503隔離，驅(qū)動IPM。
專利摘要本實用新型涉及電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)，包括永磁同步電動機(PMSM)，DSP控制模塊，逆變驅(qū)動模塊，穩(wěn)壓電源，母線電壓采樣模塊，兩相電流采樣模塊；逆變器還包含電池組供電，濾波逆變，電流和電壓反饋，過流保護(hù)；逆變器用智能功率模塊IPM，其輸出驅(qū)動PMSM。IPM的觸發(fā)信號由DSP控制器給出，經(jīng)過驅(qū)動提供；強電和弱電之間通過傳感器或光電耦合器隔離，而且光電耦合器的原邊和驅(qū)動邊采用獨立的電源；電流傳感器選用LEM公司的LTA 200-S，電壓傳感器選用LV28-P；所述的主回路結(jié)構(gòu)，R1為充電限流電阻，C2為無感電容，F(xiàn)為熔斷器，C3～C5、R2～R4、D1～D3組成的吸收電路?？赏ㄟ^CAN總線實現(xiàn)電機驅(qū)動系統(tǒng)與動力總成系統(tǒng)通訊。
文檔編號B60L15/00GK201231692SQ20072007634
公開日2009年5月6日 申請日期2007年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日
發(fā)明者劉秀芹, 吳艷紅, 鵬 姚 申請人:上海電科電機科技有限公司;上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司