CN210806736U - 一种电动汽车电机控制器主动放电闭环控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电动汽车电机控制器主动放电闭环控制电路，包括设置在直流母线正极和负极间的母线电容以及并联在母线电容两端串联连接的放电电阻器和开关管，该控制电路还包括控制开关管的PWM占空比的采样比较控制组件，该采样比较控制组件依次包括电压采样比较单元、电流采样比较单元和PWM占空比控制单元。与现有技术相比，本实用新型具有双闭环控制、放电功率稳定等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车电机控制领域，尤其是涉及一种电动汽车电机控制器主动放电闭环控制电路。
背景技术
电机控制器内母线电容器的能量耗散需要通过放电电阻器连接放电，放电电流成对数函数递减，越来越小，最后低于要求的安全设定值。如图3和4所示，本领域现有的方案通过控制开关管打开，电阻器就开始放电。当为避免放电电流过大选用较大阻值电阻器放电，但是放电时间长。若为了缩小放电时间选用较小阻值电阻器放电，则前段放电电流过大且电阻器功率也需要很大，后段随母线电压下降放电电流减小电阻器功率也减小。这种方法无法满足：以最小阻值电阻器在较高母线电压能限制在额定放电功率放电，且在较低母线电压仍然能满足额定放电功率的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电动汽车电机控制器主动放电闭环控制电路。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种电动汽车电机控制器主动放电闭环控制电路，包括设置在直流母线正极和负极间的母线电容以及并联在母线电容两端串联连接的放电电阻器和开关管，该控制电路还包括控制开关管的PWM占空比的采样比较控制组件，该采样比较控制组件依次包括电压采样比较单元、电流采样比较单元和PWM占空比控制单元。
所述的电压采样比较单元包括第二误差放大器，该第二误差放大器的第一输入端通过电压采样电阻获取直流母线正极的电压信号，第二输入端输入参考电压，输出端与电流采样比较单元连接。
所述的电流采样比较单元包括第一误差放大器，该第一误差放大器的第一输入端与第二误差放大器的输出端连接，第二输入端通过电流采样电阻获取放电电阻器的放电电流，输出端与PWM占空比控制单元连接。
所述的PWM占空比控制单元包括比较器，该比较器的第一输入端与第一误差放大器的输出端连接，第二输入端与三角波发生器连接，输出端与开关管的控制端连接。
所述的第一误差放大器的第二输入端与输出端之间设有补偿网络。
所述的开关管为晶体管。
所述的补偿网络由补偿电阻和补偿电容组成。
在母线电容开始放电之后，通过电压采样电阻获取母线电压信号负反馈到第二误差放大器中，并且与参考电压的差值生成电压反馈信号，该电压反馈信号作为第一误差放大器的输入，再与通过电流采样电阻的放电电流反馈信号做差，然后将该差值与时钟三角波电压发生器比较后输出开关管的PWM控制信号。
本控制电路通过闭环自动调节PWM的占空比使放电电阻器(R1)工作在额定功率范围内，并且使放电功率在整个放电时间段保持较均衡，具体为：
在放电前端时，母线电压高，放电电流大，负反馈到误差放大器输出电压减少，与比较器比较后PWM占空比减少，周期内放电时间减小从而使放电电流平均值稳定；
在放电后端时，母线电压降低，放电电流减小，负反馈到误差放大器输出电压升高，与比较器比较后PWM占空比增加，周期内放电时间增加，使得放电电阻器放电电流平均值稳定。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型结构简单易于控制，采用双闭环控制使得放电功率在额定功率范围内，当放电前端母线电压高放电电流大，负反馈到误差放大器输出电压减少，与比较器比较后PWM占空比减少，放电电流减小，当放电后端，母线电压低放电电流小，负反馈到误差放大器输出电压高，与比较器比较后PWM占空比增加，放电电流增加，能够使放电电阻器的放电电流稳定。
附图说明
图1为电动汽车电机控制器主动放电闭环控制系统的电路图。
图2为电动汽车电机控制器主动放电闭环控制系统的运行放电电流电压图。
图3为现有的电机控制器内母线电容器放电的电路图。
图4为现有的电机控制器内母线电容器放电的运行放电电流电压图。
图中标记说明：
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例1：
本控制电路采用母线电压反馈控制外环和放电电流控制内环的双闭环控制回路使放电电阻器工作在额定放电功率范围，解决了在前端放电电流过大和后端放电电流小，放电功率不均衡的情况。
如图1和2所示，本实用新型提供一种电动汽车电机控制器主动放电闭环控制电路，包括设置在直流母线正极和负极间的母线电容C以及并联在母线电容C两端串联连接的放电电阻器R1和开关管T1，该控制电路还包括控制开关管T1的PWM占空比的采样比较控制组件，该采样比较控制组件依次包括电压采样比较单元、电流采样比较单元和PWM占空比控制单元，开关管T1为晶体管。
电压采样比较单元包括第二误差放大器U2，该第二误差放大器U2的第一输入端通过电压采样电阻R3获取直流母线正极的电压信号，第二输入端输入参考电压Vref，输出端与电流采样比较单元连接。电流采样比较单元包括第一误差放大器U1，该第一误差放大器U1的第一输入端与第二误差放大器U2的输出端连接，第二输入端通过电流采样电阻R2获取放电电阻器R1的放电电流，输出端与PWM占空比控制单元连接。PWM占空比控制单元包括比较器P，该比较器P的第一输入端与第一误差放大器U1的输出端连接，第二输入端与三角波发生器连接，输出端与开关管T1的控制端连接。第一误差放大器U1的第二输入端与输出端之间设有补偿网络，该补偿网络由补偿电阻和补偿电容组成。
本实用新型的工作原理如下：
母线电压的采样信号负反馈到误差放大器与设定的参考电压的差值形成差值电压反馈信号，再与放电电流检测电阻反馈的放电电流反馈信号到误差放大器形成差值，鉴于母线电压与放电电流的波动会影响放电系统稳定性，添加了环路补偿网络以增强环路稳定性，然后与时钟三角波发生器比较输出开关管PWM控制信号。
当收到放电控制信号，放电电阻开始放电，放电电流随母线电压下降而减小。反馈到第一误差放大器U1反相端电压减小。与母线电压采样端与设定的参考电压的第二误差放大器U2输出值输出到第一误差放大器U1同相端，此同相端电压随母线电压下降而升高。两者做差值后第一误差放大器U1的输出增大。与三角波比较，因第一误差放大器U1输出电压值是向上抬升，故比较后的PWM占空比逐渐增大，一个周期内放电时间增加，此时放电电阻的放电功率平均值稳定。
当此时母线电压受外界影响升高，放电电流随母线电压升高而增大。反馈到第一误差放大器U1反相端电压增大。与母线电压采样端与设定的参考电压的第二误差放大器U2输出值输出到第一误差放大器U1同相端，此同相端电压随母线电压升高而降低。两者做差值后第一误差放大器U1的输出减小。与三角波比较，因误差放大器输出电压值是向下降低，故比较后的PWM占空比逐渐增小，一个周期内放电时间减小。此时放电电阻的放电功率平均值稳定，使发热量和温升保持均衡且在安全工作区。
实施例2：
本控制电路还可以采用微控制器MCU代替电流电压误差放大器和时钟三角波发生器。把母线电压和放电电流反馈信号输入到MCU的ADC数模转换器得到数字信号，MCU经过算法补偿运算后输出PWM信号控制开关管，从而使放电电流稳定，放电功率保持均衡，其余各部件与实施例1一致。
Claims (7)
1.一种电动汽车电机控制器主动放电闭环控制电路，包括设置在直流母线正极和负极间的母线电容(C)以及并联在母线电容(C)两端串联连接的放电电阻器(R1)和开关管(T1)，其特征在于，该控制电路还包括控制开关管(T1)的PWM占空比的采样比较控制组件，该采样比较控制组件依次包括电压采样比较单元、电流采样比较单元和PWM占空比控制单元。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车电机控制器主动放电闭环控制电路，其特征在于，所述的电压采样比较单元包括第二误差放大器(U2)，该第二误差放大器(U2)的第一输入端通过电压采样电阻(R3)获取直流母线正极的电压信号，第二输入端输入参考电压(Vref)，输出端与电流采样比较单元连接。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车电机控制器主动放电闭环控制电路，其特征在于，所述的电流采样比较单元包括第一误差放大器(U1)，该第一误差放大器(U1)的第一输入端与第二误差放大器(U2)的输出端连接，第二输入端通过电流采样电阻(R2)获取放电电阻器(R1)的放电电流，输出端与PWM占空比控制单元连接。
4.根据权利要求3所述的一种电动汽车电机控制器主动放电闭环控制电路，其特征在于，所述的PWM占空比控制单元包括比较器(P)，该比较器(P)的第一输入端与第一误差放大器(U1)的输出端连接，第二输入端与三角波发生器连接，输出端与开关管(T1)的控制端连接。
5.根据权利要求3所述的一种电动汽车电机控制器主动放电闭环控制电路，其特征在于，所述的第一误差放大器(U1)的第二输入端与输出端之间设有补偿网络。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车电机控制器主动放电闭环控制电路，其特征在于，所述的开关管(T1)为晶体管。
7.根据权利要求5所述的一种电动汽车电机控制器主动放电闭环控制电路，其特征在于，所述的补偿网络由补偿电阻和补偿电容组成。
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|---|---|---|---|---|
| CN111731102A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-10-02 | 德尔福科技(苏州)有限公司 | 一种基于直流电压反馈控制的电机绕组主动放电控制方法 |
| CN112332820A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-05 | 合肥科威尔电源系统股份有限公司 | 一种测试电源放电电阻控制电路及其控制方法 |
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