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电动车辆驱动系统技术方案

技术编号:16042005 阅读:39 留言:0更新日期:2017-08-20 00:18
本发明专利技术公开了一种电动车辆驱动系统,包括DC/DC变换单元、逆变器、永磁同步电机、Cark变换模块、Park变换模块、转子位置传感器、分数阶PID调节器、电流调节器、Park逆变换模块、和脉冲宽度调制模块;所述转子位置传感器的输入端连接永磁同步电机的转子参数输出端,转子位置传感器的转子位置输出端连接Park变换模块的转子位置数据输入端;转子位置传感器的转子角速度数据输出端连接第一比较器的反向输入端,第一比较器的正向输入端与转速给定信号相连;第一比较器的输出端与分数阶PID调节器的输入端连接。本发明专利技术提高了系统控制效果。

【技术实现步骤摘要】
电动车辆驱动系统
总的而言本专利技术涉及车辆,特别涉及一种电动车辆驱动系统。
技术介绍
电动车辆,例如电动汽车,越来越受到人们的青睐。目前电动汽车的驱动一般采用蓄电池+永磁电机的模式,控制系统采用开环/闭环控制。对于开环控制而言,车辆(车速)不能精确的跟随给定,已逐步淘汰。在闭环控制中,当前一般采用速度闭环控制方式,其采用传统的PID调节器对给定速度与实际速度的偏差进行调节,根据调整结果控制逆变器的输出。这种控制方式,系统响应速度慢,调整过程中易出现超调,实际速度围绕设定值长时间振动,这样就造成在车辆提速过程中驾驶者感觉车速不稳定。除此之外,目前电动车辆一般采用斩波升压(boost)的方式对蓄电池的输出电压进行升压,这种方式开关管损耗大,功率因数低。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷,本专利技术提供了一种电动车辆驱动系统。一种电动车辆驱动系统,包括DC/DC变换单元、逆变器、永磁同步电机、Cark变换模块、Park变换模块、转子位置传感器、分数阶PID调节器、电流调节器、Park逆变换模块、和脉冲宽度调制模块;所述转子位置传感器的输入端连接永磁同步电机的转子参数输出端,转子位置传感器的转子位置输出端连接Park变换模块的转子位置数据输入端;转子位置传感器的转子角速度数据输出端连接第一比较器的反向输入端,第一比较器的正向输入端与转速给定信号相连;第一比较器的输出端与分数阶PID调节器的输入端连接,分数阶PID调节器的输出端连接第二比较器的正向输入端,第二比较器的反向输入端与Park变换模块的q轴电流输出端相连;即d轴电流给定值恒为零,d轴电流给定值与第三比较器的正向输入端相连,第三比较器的反向输入端与Park变换模块的d轴电流输出端相连;第二比较器和第三比较器的输出端与电流调节器相连,电流调节器的输出端通过Park逆变换模块与脉冲宽度调制模块相连,脉冲宽度调制模块输出调制信号至逆变器,逆变器接收DC/DC变换单元的输出电压Vo,根据调制信号打开/关闭逆变器中的IGBT,从而输出可变频率的电压信号至永磁电机;通过转子位置传感器采集永磁同步电机的转子位置θ、实际转速ωm,通过电流传感器采集逆变器输出的其中两相ia、ib,ia、ib经过Clark变换和Park变换,得到永磁同步电机在dq轴坐标系下的等效电流id和iq;第一比较器将转速给定值与实际转速ωm进行比较,偏差信号经过分数阶PID调节器调节,分数阶PID调节器的输出值作为q轴的电流给定值d轴电流给定值第二比较器对iq与进行比较,第三比较器对id与进行比较,第二比较器和第三比较器的比较结果送入电流调节器,通过电流调节器调节后得到dq轴坐标系下的q轴电压给定值和d轴电压给定值Park逆变换模块对和进行Park逆变换后,依次输出给脉冲宽度调制模块和逆变器,从而得到永磁同步电机的三相输入电压,驱动永磁同步电机运行;所述DC/DC变换单元包括电感L、串联连接的晶体管Q1与Q2,晶体管Q1与Q2分别反并联有二极管D1与D2;电感L一端经由开关SR1连接到电池的正极,另一端连接到晶体管Q1与晶体管Q2之间的中间点;电容C1的一端连接于开关SR1与电感L之间,另一端接电池负极,电容器C1对电池电压进行平滑;晶体管Q1与Q2串联后与电容C2并联,电容C2作为DC/DC变换单元的输出电容,逆变器连接于电容C2的两端;电压传感器V1检测电池的电压Vin,并将检测得到的电压Vin提供给MCU;MCU控制开关SR1的开/闭;MCU以PWM的方式分别向晶体管Q1与Q2提供触发信号G11、G12;电压传感器V2检测DC/DC变换单元的输出电压Vo,并将检测得到的电压Vo提供给MCU。DC/DC变换单元来自电容器C1的电压进行升压,并将升压后的电压提供给电容器C2;电容器C2对输出电压进行平滑,并将平滑后的电压提供给逆变器;MCU将电压Vo与设定值Vdc相比较,根据二者的差值调节G11、G12的占空比,从而使得Vo=Vdc。本专利技术的有益效果是:采用转速外环、电流内环的双闭环控制结构,转速可以快速跟随给定,提高了系统响应速度;DC/DC变换单元结构简单,成本低;通过采用分数阶PID使得系统具有了更大的调节范围,获得了比传统PID更好的控制品质及更强的鲁棒性;电流环中加入了限幅与闭环反馈环节,保证了电机平稳运行,避免电机出现过调制。附图说明图1为本专利技术系统整体结构示意图;图2为本专利技术驱动系统的结构示意图;图3为DC/DC变换单元的结构示意图;图4为分数阶PID的结构示意图;图5为分数阶PID整定流程图;图6为电流调节单元的结构示意图;图7为本专利技术控制结果比较图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明,使本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图,重点在于示出本专利技术的主旨。首先结合附图1对本专利技术的系统结构做说明。本专利技术提供了一种电动车辆驱动系统,系统包括:DC/DC变换单元、逆变器、永磁电机、MCU(主控单元),以及位置检测电路、电流检测电路等。DC/DC变换单元与电池相连,DC/DC变换单元的输出端连接逆变器,逆变器与永磁电机相连,通过永磁电机驱动车辆运行。通过电压传感器分别检测DC/DC变换单元的输入电压Vin和输出电压Vo,通过电流传感器检测逆变器的输出电压ia、ib,通过霍尔元件检测永磁电机的实际转速ωm和转子位置,这些检测信号被送入MCU,MCU根据这些检测信号分别向DC/DC变换单元和逆变器输出驱动信号G1、G2,从而调节DC/DC变换单元和逆变器的输出。整个系统由一块MCU处理器控制运行,各个部分协调运行,人机交换部分可采用LCD和按键实现(图中未示出)。MCU控制逆变器中IGBT的导通频率,从而实现永磁同步电机线圈磁场顺序变化驱动电机运转;霍尔位置检测电路检测不导通线圈反电动势的零点变化判断电机转子的磁极位置,控制电机按照设定的转速运行;电流检测电路通过实时检测电机线圈的相电流,并与MCU处理器中电机理论模型进行比较,实现电机的闭环控制,以及实现电机的过压、过流保护。下面对本专利技术中驱动系统的控制结构做详细介绍,请参阅图2。驱动系统采用转速外环、电流内环的双闭环结构,它包括Cark变换模块、Park变换模块、转子位置传感器、分数阶PID调节器、电流调节器、Park逆变换模块、脉冲宽度调制模块和逆变器。其中,转子位置传感器的输入端连接永磁同步电机的转子参数输出端,转子位置传感器的转子位置输出端连接Park变换模块的转子位置数据输入端;转子位置传感器的转子角速度数据输出端连接第一比较器的反向输入端,第一比较器的正向输入端与转速给定信号相连,转速给定信号可以由油门踏板给出。第一比较器的输出端与分数阶PID调节器的输入端连接。分数阶PID调节器的输出端连接第二比较器的正向输入端,第二比较器的反向输入端与Park变换模块的q轴电流输出端相连。本专利技术中采用d轴电流恒零控制,即d轴电流给定值恒为零,这一给定值与第三比较器的正向输入端相连,第三比较器的反向输入端与Park变换模块的d轴电流输出端相连。第二比较器和第三比较器的输出端与电流调节器相连,电流调本文档来自技高网...
电动车辆驱动系统

【技术保护点】
一种电动车辆驱动系统,其特征在于,包括DC/DC变换单元、逆变器、永磁同步电机、Cark变换模块、Park变换模块、转子位置传感器、分数阶PID调节器、电流调节器、Park逆变换模块、和脉冲宽度调制模块;所述转子位置传感器的输入端连接永磁同步电机的转子参数输出端,转子位置传感器的转子位置输出端连接Park变换模块的转子位置数据输入端;转子位置传感器的转子角速度数据输出端连接第一比较器的反向输入端,第一比较器的正向输入端与转速给定信号相连;第一比较器的输出端与分数阶PID调节器的输入端连接,分数阶PID调节器的输出端连接第二比较器的正向输入端,第二比较器的反向输入端与Park变换模块的q轴电流输出端相连;即d轴电流给定值恒为零,d轴电流给定值与第三比较器的正向输入端相连,第三比较器的反向输入端与Park变换模块的d轴电流输出端相连;第二比较器和第三比较器的输出端与电流调节器相连,电流调节器的输出端通过Park逆变换模块与脉冲宽度调制模块相连,脉冲宽度调制模块输出调制信号至逆变器,逆变器接收DC/DC变换单元的输出电压Vo,根据调制信号打开/关闭逆变器中的IGBT,从而输出可变频率的电压信号至永磁电机;通过转子位置传感器采集永磁同步电机的转子位置θ、实际转速ωm,通过电流传感器采集逆变器输出的其中两相ia、ib,ia、ib经过Clark变换和Park变换,得到永磁同步电机在dq轴坐标系下的等效电流id和iq;第一比较器将转速给定值...

【技术特征摘要】
1.一种电动车辆驱动系统,其特征在于,包括DC/DC变换单元、逆变器、永磁同步电机、Cark变换模块、Park变换模块、转子位置传感器、分数阶PID调节器、电流调节器、Park逆变换模块、和脉冲宽度调制模块;所述转子位置传感器的输入端连接永磁同步电机的转子参数输出端,转子位置传感器的转子位置输出端连接Park变换模块的转子位置数据输入端;转子位置传感器的转子角速度数据输出端连接第一比较器的反向输入端,第一比较器的正向输入端与转速给定信号相连;第一比较器的输出端与分数阶PID调节器的输入端连接,分数阶PID调节器的输出端连接第二比较器的正向输入端,第二比较器的反向输入端与Park变换模块的q轴电流输出端相连;即d轴电流给定值恒为零,d轴电流给定值与第三比较器的正向输入端相连,第三比较器的反向输入端与Park变换模块的d轴电流输出端相连;第二比较器和第三比较器的输出端与电流调节器相连,电流调节器的输出端通过Park逆变换模块与脉冲宽度调制模块相连,脉冲宽度调制模块输出调制信号至逆变器,逆变器接收DC/DC变换单元的输出电压Vo,根据调制信号打开/关闭逆变器中的IGBT,从而输出可变频率的电压信号至永磁电机;通过转子位置传感器采集永磁同步电机的转子位置θ、实际转速ωm,通过电流传感器采集逆变器输出的其中两相ia、ib,ia、ib经过Clark变换和Park变换,得到永磁同步电机在dq轴坐标系下的等效电流id和iq;第一比较器将转速给定值与实际转速ωm进行比较,偏差信号经过分数阶PID调节器调节,分数阶PID调节器的输出值作为q轴的电流给定值d轴电流给定值第二比较器对iq与进行比较,第三比较器对id与进行比较,第二比较器和第三比较器的比较结果送入电流调节器,通过电流调节器调节后得到dq轴坐标系下的q轴电压给定值和d轴电压给定值Park逆变换模块对和进行Park逆变换后,依次输出给脉冲宽度调制模块和逆变器,从而得到永磁同步电机的三相输入电压,驱动永磁同步电机运行;所述DC/DC变换单元包括电感L、串联连接的晶体管Q1与Q2,晶体管Q1与Q2分别反并联有二极管D1与D2;电感L一端经由开关SR1连接到电池的正极,另一端连接到晶体管Q1与晶体管Q2之间的中间点;电容C1的一端连接于开关SR1与电感L之间,另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员:不公告发明人
申请(专利权)人:吴乐诗
类型:发明
国别省市:上海,31

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