CN103368473A - 一种电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器 - Google Patents

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Abstract

一种电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器，包括控制电路，所述控制电路的信号输出端连接电压型逆变电路，所述电压型逆变电路的电源输入端连接直流电源的输出端，所述的直流电源的输出端还并联有电容C，所述的电压型逆变电路的三相输出端与电机的三相输入端子之间分别各串接一个电感，所述的控制电路的信号输入端通过电流传感器连接电机的电源输入端，所述的控制电路的信号输入端还通过旋转变压器连接电机的输出轴。本发明重量轻、体积小、具有扁平结构的特点，能短时输出很大的峰值转矩，使盘式无铁心电机的输出转矩保持恒定，转矩特性好。

Description

一种电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器
技术领域
本发明涉及一种同步电机控制器。特别是涉及一种控制回路串入电感的电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器。
背景技术
电能作为一种新型清洁能源，将成为未来能源发展的必然趋势，电动汽车也将必然取代传统的燃油汽车成为新时代的交通方式。目前电动汽车领域的相关技术是研究和开发的热门，而汽车轮毂电机也是近期研究的重点。电机驱动控制系统作为整车动力总成系统的一个核心组成部分，必须保证其高效性、快速响应性。目前普通电动汽车的驱动系统多采用集中驱动，电机产生的旋转动力经过齿轮组等传动系统驱动车轮旋转，在这个过程中必然会有一部分的能量损耗，采用轮毂电机可以直接驱动车轮旋转，从而使能量损耗降到最低。
盘式无铁心永磁同步电机，没有齿槽转矩、过载能力极强、轴向尺寸短、重量轻、结构紧凑，特别适合用于电动汽车的轮毂电机。但是由于电机本身没有铁心，定子绕组电感很小，使得基于电压型的控制器驱动此类电机时，定子绕组电流不能连续，导致电机会产生转矩波动，所以传统的电机控制方法不能满足盘式无铁心永磁同步电机的控制要求。
由于盘式无铁心电机的电感很小，导致电流上升速度很快，即电气时间常数τ=L/R很小，而现有的控制策略基本上都是采用PWM调制技术，基于电机绕组存在电感这一出发点的。当开关管的开关频率较低时，使得定子绕组的电流不能连续，这样本来没有齿槽的电机反而由于电流的不连续而产生转矩波动。当调制解调的频率足够高，理论上PWM调制技术可以应用到此类电机，这样对IGBT的开关频率要求也就非常高，现在的大功率开关管的开关频率并不能满足要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种将盘式无铁心电机应用于低速性能好、响应速度快、过载能力强且不需要弱磁扩速的驱动应用场合的电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器。
本发明所采用的技术方案是：一种电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器，包括控制电路，所述控制电路的信号输出端连接电压型逆变电路，所述电压型逆变电路的电源输入端连接直流电源的输出端，所述的直流电源的输出端还并联有电容C，所述的电压型逆变电路的三相输出端与电机的三相输入端子之间分别各串接一个电感，所述的控制电路的信号输入端通过电流传感器连接电机的电源输入端，所述的控制电路的信号输入端还通过旋转变压器连接电机的输出轴。
本发明的一种电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器，具有如下有益效果：
1）盘式无铁心永磁同步电机重量轻、体积小、具有扁平结构的特点，特别适合对电机体积有特殊要求的场合。
2）盘式无铁心永磁同步电机过载倍数很高，能短时输出很大的峰值转矩，提高了系统的动态性能。
3）控制器采用矢量控制策略，保证了电机定子电流的正弦性，使盘式无铁心电机的输出转矩保持恒定。相对于传统的永磁电机驱动系统来说，转矩脉动大为减小。
4）从零到额定转速的范围内，电机电磁转矩随定子电流线性变化，转矩特性好。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
图中
1：直流电源      2：电压型逆变电路
3：电感器组      4：电机
5：旋转变压器    6：控制电路
7：电流传感器
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器做出详细说明。
本发明的一种电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器，控制系统采用电压型逆变电路，在控制系统的三相输出端与电机的三相输入端子之间分别串接一个电感，以增大绕组回路的电感值，使得电机定子绕组内的电流得以连续。根据当电压型逆变电路的开关频率，计算满足电机定子电流连续条件时的电感值，得出所串接电感的参数。控制电路采用现有的电路，包括有采集电机转速信号电路、电机定子电流采集电路、功率模块控制电路,采用双闭环控制策略，外环为转速闭环，内环为电流闭环，并且控制电路采用矢量控制算法，将永磁同步电机定子中的三相电流变换成转子坐标系下的d轴和q轴电流，通过PI调节器对id、iq分别进行控制，经电流环调节后得出d、q轴上的电压分量ud、uq，根据SVPWM空间矢量合成方法实现矢量控制量输出，对逆变器进行PWM脉宽调制以驱动电机运行。
如图1所示，本发明的一种电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器，包括控制电路6，所述控制电路6的信号输出端连接电压型逆变电路2，所述电压型逆变电路2的电源输入端连接直流电源1的输出端，所述的直流电源1的输出端还并联有为母线电压提供滤波功能的电容C，保持母线电压恒定，所述的电压型逆变电路2的三相输出端U、V、W与电机的三相输入端子u、v、w之间分别各串接一个电感3，所述的控制电路6的信号输入端通过电流传感器7连接电机4的电源输入端，所述的控制电路6的信号输入端还通过旋转变压器5连接电机4的输出轴，将转子位置信号反馈给控制电路6。电压型逆变电路2采用大功率IGBT，能够满足电机经常工作在过载状态的需要。
所述的电压型逆变电路2的三相输出端U、V、W与电机的三相输入端子u、v、w之间所串接的电感3具体是，串接在电压型逆变电路2的U相电流输出端和电机4的u相电流输入端子之间的电感器3、串接在电压型逆变电路2的V相电流输出端和电机4的v相电流输入端子之间的电感器3，以及串接在电压型逆变电路2的W相电流输出端和电机4的w相电流输入端子之间的电感器3。
在电压型逆变电路2的三相输出端和电机的三相端子之间各串入一电感，增加电压型逆变电路输出的回路的电感值，使得电机定子绕组内的电流连续。
本发明的一种电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器，根据当前电压型逆变电路所用IGBT的开关频率，计算满足定子绕组电流连续条件时的电感值，得出所串电感的参数。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器，包括控制电路（6），所述控制电路（6）的信号输出端连接电压型逆变电路（2），所述电压型逆变电路（2）的电源输入端连接直流电源（1）的输出端，所述的直流电源（1）的输出端还并联有电容C，其特征在于，所述的电压型逆变电路（2）的三相输出端（U、V、W）与电机的三相输入端子（u、v、w）之间分别各串接一个电感（3），所述的控制电路（6）的信号输入端通过电流传感器（7）连接电机（4）的电源输入端，所述的控制电路（6）的信号输入端还通过旋转变压器（5）连接电机（4）的输出轴。
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