CN103647498A - 一种电动车驱动仿真系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种电动车驱动仿真系统，包括驱动系统仿真设备和控制电路系统仿真设备，所述的驱动系统仿真设备和控制电路系统仿真设备之间通过接口器件连接通信。本发明利用不同软件之间兼容的技术，采用两种有着共同连接接口.、但侧重点不同的仿真软件进行联合仿真，将驱动系统的主电路、控制电路来分开建模，并采用节点的形式进行信号上的连接，进而加快仿真速度并提高仿真精度。

Description

一种电动车驱动仿真系统及其方法

技术领域

本发明涉及电动汽车控制系统，尤其涉及一种电动车用驱动系统的仿真方法。

背景技术

近年来，随着能源和环境问题的日益严峻，大家对节能环保理念的理解更深了一步，随着汽车及电子技术的发展，这种理念也体现在了人们对电动汽车的认可，电动汽车的向前发展是一个趋势。电动汽车中的电机驱动系统是其最为关键的部件之一，此系统主要包括电源、逆变电路及电机，其性能的优劣直接决定了电动汽车的性能，对其进行仿真是评价并提高驱动系统性能的一个重要手段。

汽车用的产品本来对性能的要求就比较严格，如果对器件或控制算法选用不当，则会造成一系列的问题。如果一味的追求器件的大余量，这样对器件来说是比较安全了，但是会造成浪费，成本也会增加；如果选择的不足，则会带来烧毁器件等不安全因素。所以当设计一款汽车产品的时候，一定需要综合考虑各方面的因素来对器件选型，并选择合适的控制算法使电驱动系统及整车达到安全、稳定的效果。

目前在单一软件中进行的仿真准确度不高，对实际设计的指导性不太强，所以就要求我们选用其他的建模方法，建立更能真实反映电驱动系统的模型，进而较好地指导设计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种相对准确可靠的电动车驱动仿真系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种电动车驱动仿真系统，包括驱动系统仿真设备和控制电路系统仿真设备，所述的驱动系统仿真设备和控制电路系统仿真设备之间通过接口器件连接通信。

一种电动车驱动仿真方法，驱动系统仿真设备经接口器件输出主电路电流、转速信号至控制电路系统仿真设备，控制电路系统仿真设备经接口器件输出控制信号至驱动系统仿真设备，控制逆变电路中开关管的占空比。

进一步的，所述的驱动系统仿真设备包括电源系统、逆变电路、电机、三相电流检测、转速检测，电源系统经逆变电路为电机供电，电机的转速检测以及设置在逆变电路输出端的三相电流检测输出检测信号至控制电路系统仿真设备，所述的控制电路系统仿真设备输出的控制信号输送至逆变电路。

进一步的，所述的控制电路系统仿真设备输出的控制信号Va、Vb、Vc分别与锯齿波信号比较，得到3路PWM波控制信号，之后利用互锁电路得到6路PWM波信号输送至逆变电路，进而控制三相逆变电路中开关管的占空比。

进一步的，所述的控制电路系统仿真设备将收到的三相电流和转速信号与转速给定值信号进行比较，并通过PID调节器算法来控制驱动系统仿真设备的逆变电路中开关管的占空比。

进一步的，所述的控制电路系统仿真设备将三相电流信号Ia、Ib、Ic经过数学变换转化为DQ轴坐标系中的值id和iq，然后对id和iq进行调节变换，进而得到Vd和Vq信号，并通过dq-abc的转换将其变到原来的3相坐标系中，得到所需要的信号Va、Vb、Vc。

进一步的，所述的控制电路系统仿真设备收到三相电流信号Ia、Ib、Ic和转速信号W，同时会给定一个期望的转速参考值。

本发明利用不同软件之间兼容的技术，采用两种有着共同连接接口.、但侧重点不同的仿真软件进行联合仿真，将驱动系统的主电路、控制电路来分开建模，并采用节点的形式进行信号上的连接，进而加快仿真速度并提高仿真精度。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为种电动车驱动仿真系统仿真示意图；

图2为驱动系统仿真设备仿真示意图；

图3为控制电路系统仿真设备仿真示意图。

具体实施方式

参见图1可知，本发明是一种联合仿真系统，在符合电动汽车驱动系统要求的前提下，将驱动系统仿真设备和控制电路系统仿真设备通过接口器件连接，接口器件就是它们互相通信的一个共同通道，可实现两仿真系统中不同的信号传递，进而可以更好的解决电动车驱动系统的仿真。

驱动系统仿真设备为侧重于电力电子器件方面的仿真系统，其内包含了比较丰富的电力电子模块模型，适合用于建立电驱动系统的主电路模型，控制电路系统仿真设备为侧重于控制电路的系统，适合建立较为精确的控制电路模型。

参见图2可知，驱动系统仿真设备由电源系统、逆变电路、电机、三相电流检测、转速检测等组成。主要是将检测到的电流、转速信号通过接口器件送给控制电路系统仿真设备作为输入，并接收经控制电路系统仿真设备处理后的信号，进而在驱动系统仿真设备中改变开关器件的占空比，实现调速。具体的说，在逆变电路输出端加入电流检测装置和转速检测装置，将检测到的三相电流(Ia、Ib、Ic)和电机转速信号(W)提取出来经接口器件输送至控制电路系统仿真设备，同时驱动系统仿真设备接收经接口器件传递过来的3个模拟信号(Va、Vb、Vc)，在本设备内分别与锯齿波信号比较，得到3路PWM波控制信号，由于电机控制器中的逆变电路上下桥臂不能直通，所以利用互锁电路得到6路PWM波信号，进而达到控制三相逆变电路中开关管占空比的目的。

参见图3可知，控制电路系统仿真设备收到来自驱动系统仿真设备的三相电流和转速信号，与转速给定值信号进行比较，并通过PID调节器的算法来实现控制主电路的逆变电路中开关管的占空比的目的，进而使转速稳定，实现电驱动系统中电机的调速。具体的说，从接口器件传递过来的电流(Ia、Ib、Ic)、转速(W)信号，并给定一个期望的转速参考值(Wref)，将三相电流信号经过数学变换转化为DQ轴坐标系中的值id和iq，然后对id和iq进行调节变换，进而得到Vd和Vq信号，并通过dq-abc的转换将其变到原来的3相坐标系中，得到所需要的信号(Va、Vb、Vc)，并通过中间的接口器件传送给驱动系统仿真设备，进而对驱动系统仿真设备的器件特性进行控制，实现整个仿真系统的控制。

本仿真系统中的算法，KP、KI的值都可以方便的调整，进而找到优良效果的电路器件所用的参数，可以方便的了解电路中某个参数对整个系统的影响。由于采用了两种侧重点不同的软件，对各部分的仿真准确性有所改善，提高了仿真系统的真实性，并且分开进行各部分模型相关的计算，可加快仿真速度，进而可大大节约产品开发的时间。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电动车驱动仿真系统，其特征在于：包括驱动系统仿真设备和控制电路系统仿真设备，所述的驱动系统仿真设备和控制电路系统仿真设备之间通过接口器件连接通信。

2.一种电动车驱动仿真方法，其特征在于：驱动系统仿真设备经接口器件输出主电路电流、转速信号至控制电路系统仿真设备，控制电路系统仿真设备经接口器件输出控制信号至驱动系统仿真设备，控制逆变电路中开关管的占空比。

3.根据权利要求2所述的电动车驱动仿真方法，其特征在于：所述的驱动系统仿真设备包括电源系统、逆变电路、电机、三相电流检测、转速检测，电源系统经逆变电路为电机供电，电机的转速检测以及设置在逆变电路输出端的三相电流检测输出检测信号至控制电路系统仿真设备，所述的控制电路系统仿真设备输出的控制信号输送至逆变电路。

4.根据权利要求3所述的电动车驱动仿真方法，其特征在于：所述的控制电路系统仿真设备输出的控制信号Va、Vb、Vc分别与锯齿波信号比较，得到3路PWM波控制信号，之后利用互锁电路得到6路PWM波信号输送至逆变电路，进而控制三相逆变电路中开关管的占空比。

5.根据权利要求2所述的电动车驱动仿真方法，其特征在于：所述的控制电路系统仿真设备将收到的三相电流和转速信号与转速给定值信号进行比较，并通过PID调节器算法来控制驱动系统仿真设备的逆变电路中开关管的占空比。

6.根据权利要求5所述的电动车驱动仿真方法，其特征在于：所述的控制电路系统仿真设备将三相电流信号Ia、Ib、Ic经过数学变换转化为DQ轴坐标系中的值id和iq，然后对id和iq进行调节变换，进而得到Vd和Vq信号，并通过dq-abc的转换将其变到原来的3相坐标系中，得到所需要的信号Va、Vb、Vc。

7.根据权利要求6所述的电动车驱动仿真方法，其特征在于：所述的控制电路系统仿真设备收到三相电流信号Ia、Ib、Ic和转速信号W，同时会给定一个期望的转速参考值。

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