【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能电动自行车，特别涉及电动车用开绕组永磁同步电机控制系统及其控制方法。
技术介绍
1、近年来，随着城市化的不断推进，城市交通拥堵现象加剧，郊区公共交通不便，电动自行车作为一种轻便、环保、成本低廉的短途通勤方式被越来越多的人接受，随着科技的发展，智能电动自行车已经成为人们出行的重要工具，在满足了出行的基本需求后，电动自行车的行驶性能，也成为客户最急切的需求。
2、目前电动两轮车对于速度和动力的需求越来越高，电动两轮车一般都采用永磁同步电机，对永磁同步电机来说提升转速有两种方法，一是提升直流母线的供电电压，但会增加电池成本，同时对电力电子器件的耐压等级也提出了更高的要求。二是提高电机的额定转速，但会影响电机的转矩特性。为解决这一问题，传统方法有以下两种：
3、1、永磁同步电机采用星形绕组连接转三角形绕组连接的切换，但绕组切换机构相对比较复杂，同时可靠性不高。
4、2、永磁同步电机设计高速、低速双绕组形式，但存在绕组利用率低，在高速模式下只有部分绕组工作的模式。
技术实现思路
1、针对上述技术弊端的问题，本专利技术提供电动车用开绕组永磁同步电机控制系统及其控制方法，提高电机转速和效率：通过特定的电压矢量合成和控制策略，电机转速可达到传统星形接法永磁同步电机的约1.7倍。结合弱磁控制技术，可实现约2倍的速度提升，从而拓宽了电机的转速范围并提高了运行效率。
2、一种电动车用开绕组永磁同步电机控制系统，包括：
3、微控
4、开绕组电机：线圈的两端设置为开放；
5、三相电源vdc:提供电机电源；
6、第一逆变器和第二逆变器:用于将直流电转换为交流电，驱动电机；
7、三相电流采集：用于检测和监控流经电机的电流；
8、霍尔位置信号检测：用于检测电机转子的位置和速度；
9、第一驱动和第二驱动:用于放大功率，提供电流驱动电机；
10、开绕组电机设置有abc三相绕组，第一逆变器连接abc三相绕组的起始端，第二逆变器连接abc三相绕组的末尾端，第一逆变器和第二逆变器各自设置有八种开关状态，霍尔位置信号检测安装在开绕组电机上，第一逆变器和第二逆变器接收连接微控制器单元mcu，三相电流采集和霍尔位置信号检测接入微控制器单元mcu，微控制器单元mcu内置svpwm调制器和比例积分调节器，svpwm调制器接收来自比例积分调节器的电压矢量信号，选择开关状态来合成所需的电压矢量。
11、进一步的，第一逆变器和第二逆变器是双电平逆变器，各自设置有八种开关状态，两个逆变器共同作用时，会有六十四种不同的组合状态。
12、一种电动车用开绕组永磁同步电机控制系统的控制方法，包括以下步骤：
13、s1：获取三相电流：通过三相电流采集测量并获取开绕组电机的三相电流数据；
14、s2:坐标变换与pi调节：三相电流采集将采集到的三相电流数据传输到微控制器单元mcu，微控制器单元mcu进行坐标变换，在dq旋转坐标系下进行控制，微控制器单元mcu利用比例积分调节器对电流进行闭环控制，计算出所需的电压矢量；
15、s3：svpwm调制：svpwm调制器根据比例积分调节器输出的电压矢量选择合适的开关状态，合成必要的电压矢量；
16、s4双逆变器连接：开绕组电机设置有abc三相绕组，第一逆变器连接abc三相绕组的起始端，第二逆变器连接abc三相绕组的末尾端，两个逆变器都是两电平逆变器，每个可以提供8种不同的开关状态，共同作用时能够实现64种不同的组合状态；
17、s5：霍尔位置信号检测：霍尔位置信号检测为安装在开绕组电机上的霍尔位置传感器，实时检测电机转子的位置信息，并上传到微控制器单元mcu；
18、s6:电压矢量合成：微控制器单元mcu根据电机转子的具体位置，选择相应的基本电压矢量进行合成；
19、s7:驱动模式切换：提出了三种驱动模式以适应不同的运行条件：
20、模式一：在低转速时，第二逆变器输出固定占空比以提供较大的扭矩。
21、模式二：在高转速时，利用中六边形矢量和双逆变器配合工作，实现更高的转速。
22、模式三：在转速变化时，在模式一和模式二之间无缝切换，避免由于开关延迟引起的抖动现象。
23、进一步的，步骤s2中通过clark变换或park变换将采集到的三相电流进行坐标变换。
24、进一步的，步骤s3中应用空间矢量脉宽调制技术，采用中六边形矢量集来实现，避免产生零序电压，增加系统的稳定性和效率。
25、本专利技术具有的优点和积极效果：
26、1、提高电机转速和效率：通过特定的电压矢量合成和控制策略，电机转速可达到传统星形接法永磁同步电机的约1.7倍。结合弱磁控制技术，可实现约2倍的速度提升，从而拓宽了电机的转速范围并提高了运行效率。
27、2、增强电机可靠性：开绕组结构消除了绕组之间的影响，提升了电机自身的可靠性。由于绕组独立控制，可以实现端电压的提升，进一步提高了电机的性能。
28、3、实现多种驱动模式：根据不同的运行条件，提出了三种驱动模式——低转速大扭矩模式、高转速模式以及无缝切换模式。这种灵活的控制方式使得电机能够适应更广泛的应用场景。
29、4、提高系统稳定性：采用中六边形矢量集的空间矢量脉宽调制(svpwm)不会产生零序电压，这样可以增加系统的稳定性并减少电机运行时的损耗。
30、5、精确的电流和位置控制：通过坐标变换和比例积分调节器(pi)对电流进行闭环控制，确保了电流控制的精确性。同时，霍尔位置传感器的安装使得对电机转子的位置和速度检测更为准确，为精确控制提供了必要条件。
31、6、优化开关状态组合：两个双电平逆变器的运用提供了64种不同的开关状态组合，这允许电机在不同工作状态下选择最优的开关状态以提高效率和性能。
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1.一种电动车用开绕组永磁同步电机控制系统，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的电动车用开绕组永磁同步电机控制系统，其特征在于：第一逆变器和第二逆变器是双电平逆变器，各自设置有八种开关状态，两个逆变器共同作用时，会有六十四种不同的组合状态。
3.一种使用权利要求1或2任一项所述控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的电动车用开绕组永磁同步电机控制系统的控制方法，其特征在于：步骤S2中通过Clark变换或Park变换将采集到的三相电流进行坐标变换。
5.根据权利要求3所述的电动车用开绕组永磁同步电机控制系统的控制方法，其特征在于：步骤S3中应用空间矢量脉宽调制技术，采用中六边形矢量集来实现，避免产生零序电压，增加系统的稳定性和效率。
【技术特征摘要】
1.一种电动车用开绕组永磁同步电机控制系统，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的电动车用开绕组永磁同步电机控制系统，其特征在于：第一逆变器和第二逆变器是双电平逆变器，各自设置有八种开关状态，两个逆变器共同作用时，会有六十四种不同的组合状态。
3.一种使用权利要求1或2任一项所述控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【专利技术属性】
技术研发人员：魏强，唐纯东，史红伟，胡惠丰，孙袁金，张先翡，
申请(专利权)人：小刀新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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