一种电机驱动系统及其能量回馈制动控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电机驱动系统及其能量回馈制动控制方法，所述电机驱动系统包括：蓄电池、电机控制器和永磁无刷直流电机，所述电机控制器包括控制模块和三相全桥逆变电路；所述控制模块包括电动控制单元和制动控制单元；其中，所述制动控制单元用于在制动时确定当前的转子位置信号在电动控制时对应的发波序列导通的第一上半桥开关管和第二下半桥开关管，并发送PWM信号控制所述第一上半桥开关管所在支路对应的第一下半桥开关管通断以形成回路在电机线圈中产生制动电流，并对蓄电池进行充电。本发明专利技术能够在永磁无刷直流电机制动过程中，根据电机具有可逆性原理，进行半桥调制能量回馈，进而能够延长蓄电池使用时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机
，更具体地说，涉及。
技术介绍
随着经济的发展，汽车、摩托车等交通工具已经成为人类生活中必不可少的代步工具之一。传统的燃油汽车或摩托车采用内燃机作为其驱动动力源，但随着全球石油能源紧缺问题和环境污染问题的日益严峻，寻求新的能源作为摩托车的动力源已成为必然。电动汽车或摩托车具有无污染、无噪音、节约能源等优点，已日益成为大众化的交通工具。区别于传统内燃机，电动汽车或摩托车采用电动机作为其驱动动力源，而永磁无刷直流电机(BLDC)具有控制简单、功率密度大、效率高、启动转矩大、过载能力强、调速性·能好等一系列优点被广泛用作电动汽车或摩托车的动力源。相比起燃油汽车或摩托车，电动汽车或摩托车采用蓄电池作为其能量源，但由于目前电池技术没有取得突破性的进展，电池容量较小，导致电动汽车或摩托车一次充电的续驶里程远远小于传统的燃油汽车或摩托车，从而制约了电动汽车或摩托车的进一步发展，因此如何节省能量并提高电动汽车或摩托车的续驶里程已成为其进一步发展的关键。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有电动汽车或摩托车的蓄电池续驶里程较小的缺陷，提供。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种电机驱动系统，包括蓄电池、电机控制器和永磁无刷直流电机，所述电机控制器包括逆变电路和控制模块，所述逆变电路为三相全桥逆变电路；所述控制模块包括电动控制单元和制动控制单元；所述电动控制单元用于接收所述永磁无刷直流电机的转子位置信号确定发波序列，驱动所述逆变电路将所述蓄电池的直流电逆变为三相交流电为所述永磁无刷直流电机供电；所述制动控制单元用于在制动时确定当前的转子位置信号在电动控制时对应的发波序列导通的第一上半桥开关管和第二下半桥开关管；所述制动控制单元发送PWM信号控制所述第一上半桥开关管所在支路对应的第一下半桥开关管通断；其中，所述第一下半桥开关管导通时，上电的两个电机线圈通过该第一下半桥开关管、以及反向并联在所述第二下半桥开关管两端的续流二极管依次构成回路进行电机线圈储电；所述第一下半桥开关管关断时，上电的两个电机线圈依次通过反向并联在所述第一上半桥开关管两端的续流二极管、所述蓄电池、以及反向并联在所述第二下半桥开关管两端的续流二极管构成回路进行蓄电池充电。在根据本专利技术所述的电机驱动系统中，所述电机驱动系统还包括连接在所述蓄电池和所述逆变电路之间通路上的主开关单元。在根据本专利技术所述的电机驱动系统中，所述制动控制单元在所述制动过程保持所述主开关单元导通，且在检测所述蓄电池的电压达到充电饱和电压时关断所述主开关单元停止给所述蓄电池充电。在根据本专利技术所述的电机驱动系统中，所述主开关单元至少包括串联在所述主开关单元的输入端和输出端之间的一个或多个开关管，所述制动控制单元在检测所述蓄电池电压达到充电饱和电压时关断所述一个或多个开关管停止给所述蓄电池充电。 在根据本专利技术所述的电机驱动系统中，所述制动控制单元还在恢复上电时控制所述逆变电路输出一调整转矩为所述逆变电路的母线电容放电，在所述母线电容的电压低于安全电压时，发送信号导通所述一个或多个开关管恢复上电。在根据本专利技术所述的电机驱动系统中，所述串联在所述主开关单元的输入端和输出端之间的一个或多个开关管为第一开关管和第二开关管；所述主开关单元还包括第三开关管、二极管和电阻；所述第三开关管与所述电阻串联后并联在所述第一开关管两端，所述二极管正向并联在所述第二开关管两端；所述制动控制单元在恢复上电时控制所述逆变电路输出一调整转矩为所述逆变电路的母线电容放电，并检测所述母线电容的电压，在所述母线电容电压低于下限电压时，停止输出所述调整转矩并发送信号导通所述第三开关管对所述母线电容进行上电缓冲，在所述母线电容电压高于下限电压且低于安全电压时，发送信号导通所述第一开关管和第二开关管。本专利技术还提供了一种如上所述的电机驱动系统的能量回馈制动控制方法，包括在制动时确定当前的转子位置信号在电动控制时对应的发波序列导通的第一上半桥开关管和第二下半桥开关管，并发送PWM信号控制所述第一上半桥开关管所在支路对应的第一下半桥开关管通断；其中，所述第一下半桥开关管导通时，上电的两个电机线圈通过该第一下半桥开关管、以及反向并联在第二下半桥开关管两端的续流二极管依次构成回路进行电机线圈储电；所述第一下半桥开关管关断时，上电的两个电机线圈依次通过反向并联在所述第一上半桥开关管两端的续流二极管、所述蓄电池、以及反向并联在所述第二下半桥开关管两端的续流二极管构成回路进行蓄电池充电。在根据本专利技术所述的电机驱动系统的能量回馈制动控制方法中，所述方法还包括在检测所述蓄电池的电压达到充电饱和电压时断开所述蓄电池与所述逆变电路的通路，停止给所述蓄电池充电。在根据本专利技术所述的电机驱动系统的能量回馈制动控制方法中，所述方法还包括在恢复上电时控制所述逆变电路输出一调整转矩为所述逆变电路的母线电容放电，并在所述母线电容电压低于安全电压时，发送信号接通所述蓄电池与所述逆变电路的通路恢复上电。在根据本专利技术所述的电机驱动系统的能量回馈制动控制方法中，所述方法还包括在恢复上电时控制所述逆变电路输出一调整转矩为所述逆变电路的母线电容放电，并检测所述母线电容的电压，在母线电容电压低于下限电压时，停止输出所述调整转矩并发送信号在所述蓄电池与所述逆变电路的通路上接通一电阻对所述母线电容进行上电缓冲，在母线电容电压高于下限电压且低于安全电压时，发送信号接通所述蓄电池与所述逆变电路的通路恢复上电。实施本专利技术的电机驱动系统及其能量回馈制动控制方法，具有以下有益效果本专利技术的电机驱动系统及其能量回馈制动控制方法，能够在永磁无刷直流电机制动过程中，根据电机具有可逆性原理，进行半桥调制能量回馈，由电机线圈进行储能再对蓄电池进行充电，进而能够延长蓄电池使用时间，提高续驶里程。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中图I为根据本专利技术的电机驱动系统的优选实施例的模块示意图；图2为根据本专利技术的电机驱动系统的优选实施例的具体电路图；图3a_3f为根据本专利技术的电机驱动系统的优选实施例的电机线圈反电动势和相电流图；·图4a_4c分别为根据本专利技术的电机驱动系统在第一霍尔状态时制动前、制动后电机线圈储电和制动后蓄电池充电的电路图；图5为根据本专利技术的电机驱动系统的主开关单元的实施例的电路图；图6为根据本专利技术的电机驱动系统的优选实施例的能量回馈制动保护处理的软件控制流程图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。由于电动汽车或者摩托车在行驶过程中，会频繁的进行制动，根据直流电机具有可逆性原理，本文提出一种基于永磁无刷直流电机的电机驱动系统及其能量回馈制动控制方法，该技术既能将制动时产生的回馈电流充到电池中，用于电机驱动，从而提高续驶里程，同时，出于对安全驾驶方面的考虑，该系统和方法还能进一步对能量回馈过程做特殊处理，防止电池过充导致对人车安全造成危害。请参阅图1，为根据本专利技术的电机驱动系统的优选实施例的模块示意图。如图I所示，本专利技术提供的电机驱动系统包括蓄电池10、电机控制器和永磁无刷直流电机30，电机控制器包括逆变电路21和控制模块22，逆变电路21采用三相全桥逆变电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机驱动系统，包括：蓄电池、电机控制器和永磁无刷直流电机，所述电机控制器包括逆变电路和控制模块，所述逆变电路为三相全桥逆变电路；其特征在于，所述控制模块包括电动控制单元和制动控制单元；所述电动控制单元用于接收所述永磁无刷直流电机的转子位置信号确定发波序列，驱动所述逆变电路将所述蓄电池的直流电逆变为三相交流电为所述永磁无刷直流电机供电；所述制动控制单元用于在制动时确定当前的转子位置信号在电动控制时对应的发波序列导通的第一上半桥开关管和第二下半桥开关管；所述制动控制单元发送PWM信号控制所述第一上半桥开关管所在支路对应的第一下半桥开关管通断；其中，所述第一下半桥开关管导通时，上电的两个电机线圈通过该第一下半桥开关管、以及反向并联在所述第二下半桥开关管两端的续流二极管依次构成回路进行电机线圈储电；所述第一下半桥开关管关断时，上电的两个电机线圈依次通过反向并联在所述第一上半桥开关管两端的续流二极管、所述蓄电池、以及反向并联在所述第二下半桥开关管两端的续流二极管构成回路进行蓄电池充电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢亮，
申请(专利权)人：苏州汇川技术有限公司，苏州默纳克控制技术有限公司，深圳市汇川技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：