一种新型电动车驱动系统技术方案

本发明专利技术公开了一种新型电动车驱动系统，包括依次连接的电压闭环PID调节器、Z源逆变器和三相电机，所述电压闭环PID调节器用于在直流电压源供电电压过低的时候，通过加入直通零矢量，提升Z源逆变器的输入电压，控制逆变器的输出电压；所述Z源逆变器用于将直流电转换成三相电机需要的交流电。本发明专利技术在引入Z源网络的同时，并在电动汽车的驱动系统中加入了一个电压闭环,其作用是当蓄电池供电电压过低的时候，通过向逆变网络中加入直通零矢量，提升逆变器的输入电压,控制逆变器的输出电压，使电机驱动系统获得更好的输出性能。本发明专利技术不但可以有效改善电动汽车的加速性能和动力性能，提升驱动系统的效率，且成本较低。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种新型电动车驱动系统，包括依次连接的电压闭环PID调节器、Z源逆变器和三相电机，所述电压闭环PID调节器用于在直流电压源供电电压过低的时候，通过加入直通零矢量，提升Z源逆变器的输入电压，控制逆变器的输出电压；所述Z源逆变器用于将直流电转换成三相电机需要的交流电。本专利技术在引入Z源网络的同时，并在电动汽车的驱动系统中加入了一个电压闭环,其作用是当蓄电池供电电压过低的时候，通过向逆变网络中加入直通零矢量，提升逆变器的输入电压,控制逆变器的输出电压，使电机驱动系统获得更好的输出性能。本专利技术不但可以有效改善电动汽车的加速性能和动力性能，提升驱动系统的效率，且成本较低。【专利说明】—种新型电动车驱动系统
本明涉及一种电力电子变换器，特别涉及一种电动车驱动系统。
技术介绍
随着节能环保概念的普及，电动车的研发进入了高速发展的阶段。我国新能源政策的出台，对于我国电动汽车的发展提供了政策支持。目前电动汽车驱动系统普遍采用直接供电逆变的驱动方案，这种方案已经不能满足电动汽车动力性能的需要。当电动汽车在启动、加速等工况下，蓄电池的电压会由于瞬间大电流放电而急剧下降，逆变器的供电电压随之下降，电动汽车的驱动转矩下降，导致加速缓慢，使得动力性能变差。传统的逆变器有电压源、电流源逆变器，但是传统的逆变器存在很多不足的地方，电压源逆变器存在的主要缺陷如下:1)同一桥臂上下两个开关管加入的死区时间导致了输出电压的畸变；2)同一桥臂上下两个开关管不能直通，否则会造成输入侧的短路，烧毁线路:3)输出电压始终低于输入电压，这实际就是一个BUCK电路，为了达到驱动电机的驱动电压往往需要在输出侧加入一个升压变压器，这就增大了工程的复杂度。电流源逆变器存在如下缺陷:I)开关管换流的重叠时间导致了输出电流的畸变；2)任何时刻电路的开关模式导致了电路很容易被损坏；3)输出交流电压高于直流侧的母线电压，因此这就相当于一个BOOST电路，这导致不能灵和的调节输出电压。为了解决以上矛盾文献(F.Z.Peng, “Z-source inverter” IEEETrans, on industry Applicat1ns, vol.39, n0.2, pp.504-510, March/April, 2003.)提出了 Z源逆变器的概念，通过引入一个Z源网络，将逆变器主电路与电源耦合起来。传统Z源逆变器主电路如附图四所示。其与电压源、电流源型逆变器相比，具有以下如下优点:1)同一桥臂上下两个开关管之间不需加入死区电压，因此不会带来输出波形的畸变；2)同一桥臂上下两个开关管可以直通，因此由电池干扰造成的勿导通不会损坏电路；3)能够提供升降压的功能。但传统的Z源逆变器由于自身结果的原因也存在如下缺点:1)Z源网络中的电容电压大于或者等于输入电压，这导致其电压应力大，需选用高压电容，变压器体积偏大和成本偏高；2)变换器启动的时候网络中的冲击电流很大，同时电感与电容之间发生谐振，这些都可能随时损坏逆变器。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供了提出一种能够改善电动车性能的电动车驱动系统。 本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的，一种新型电动车驱动系统，包括依次连接的电压闭环PID调节器、Z源逆变器和三相电机，所述电压闭环PID调节器用于在直流电压源供电电压过低的时候，通过加入直通零矢量，提升Z源逆变器的输入电压，控制逆变器的输出电压；所述Z源逆变器用于将直流电转换成三相电机需要的交流电。 进一步，所述Z源逆变器包括直流电压源101、三相逆变桥102、X型阻抗网络103和功率二极管105，所述三相逆变桥102的三个桥臂均由两个开关管组成，每个开关管并联一个二极管，三个桥臂的上桥臂开关管的集电极并联在一起形成三相逆变桥的正端，三个桥臂的下桥臂开关管的发射极并联在一起形成三相逆变桥的负端；三相逆变桥102的正端与直流电压源101正极相连，所述X型阻抗网络103包括第一电感L1、第二电感L2、第一阻抗电容Cl和第二阻抗电容C2，第一阻抗电容的正端与第二阻抗电容的正端之间连接第一电感LI，第一阻抗电容的负端与第二阻抗电容的负端之间连接第二电感L2，功率二极管的阳极与第二阻抗电容和第一电感的公共端连接，功率二极管的阴极与第二电感和第一阻抗电容的公共端连接，所述第二阻抗电容的负端连接于直流电压源的负端。 进一步，所述电压闭环PID调节器包括电压检测模块106、PID算法模块107、直通矢量PWM模块108、速度设定模块109 ;所述电压监测模块用于检测系统电压变化，当直流电压源供电电压过低的时候，系统通过直通矢量PWM模块108加入直通零矢量，提升Z源逆变器的输入电压，控制逆变器的输出电压；所述PID算法模块用于检测系统是否有加速度输入，当检测到系统有加速度输入，PID算法模块根据加速度并结合输出的电池电压，加入适量的直通零矢量，来控制驱动系统中的Z源逆变器的升压，使最终的输出电压保持在一个合适的水平；所述速度设定模块用于设定电动车的速度。 由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点: 本专利技术在引入改进型Z源逆变器同时，在电动汽车的驱动系统中加入了一个电压闭环，其作用是当蓄电池供电电压过低的时候，通过加入直通零矢量，提升逆变器的输入电压，控制逆变器的输出电压，使电机驱动系统获得更好的输出性能，并以此来达到有效改善电动汽车的加速性能和动力性能，提升驱动系统的效率。本专利技术改进后的逆变电路是主电路中加入了一个电压闭环，当系统检测到逆变器主电路电压大幅下降的时候，通过闭环调节器算法，输出一定的直通矢量信号，加入到电机控制算法输出的PWM逆变桥开关驱动信号中，提高输出电压，改善电动汽车的加速性能。 【专利附图】【附图说明】 为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中: 图1为加入Z源网络后的新型电动车驱动系统主电路。 图2为传统电压源逆变器主电路。 图3为传统电流源逆变器主电路。 图4为传统的Z源逆变器主电路。 图5为新型的Z源逆变器主电路。 图6为加入Z源网络后的系统框图。 【具体实施方式】 以下将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。 如图1所示，一种新型电动车驱动系统，包括依次连接的电压闭环PID调节器、Z源逆变器和三相电机，所述电压闭环PID调节器用于在直流电压源供电电压过低的时候，通过加入直通零矢量，提升Z源逆变器的输入电压，控制逆变器的输出电压；所述Z源逆变器用于将直流电转换成三相电机需要的交流电。 其中，所述的Z源逆变器包括直流电压源101、三相逆变桥102、X型阻抗网络103和功率二极管105，所述三相逆变桥102的三个桥臂均由两个开关管组成，每个开关管并联一个二极管，三个桥臂的上桥臂开关管的集电极并联在一起形成三相逆变桥的正端，三个桥臂的下桥臂开关管的发射极并联在一起形成三相逆变桥的负端；三相逆变桥102的正端与直流电压源101正极相连，所述X型阻抗网络103包括第一电感L1、第二电感L2、第一阻抗电容Cl和第二阻抗电容C2，第一阻抗电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型电动车驱动系统，其特征在于：包括依次连接的电压闭环PID调节器、Z源逆变器和三相电机，所述电压闭环PID调节器用于在直流电压源供电电压过低的时候，通过加入直通零矢量，提升Z源逆变器的输入电压，控制逆变器的输出电压；所述Z源逆变器用于将直流电转换成三相电机需要的交流电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄智宇，杜尚川，陈志方，彭熙，夏天骏，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85