一種電機驅動系統及其能量回饋制動控制方法技術方案

本發明專利技術涉及一種電機驅動系統及其能量回饋制動控制方法，所述電機驅動系統包括：蓄電池、電機控制器和永磁無刷直流電機，所述電機控制器包括控制模塊和三相全橋逆變電路；所述控制模塊包括電動控制單元和制動控制單元；其中，所述制動控制單元用于在制動時確定當前的轉子位置信號在電動控制時對應的發波序列導通的第一上半橋開關管和第二下半橋開關管，并發送PWM信號控制所述第一上半橋開關管所在支路對應的第一下半橋開關管通斷以形成回路在電機線圈中產生制動電流，并對蓄電池進行充電。本發明專利技術能夠在永磁無刷直流電機制動過程中，根據電機具有可逆性原理，進行半橋調制能量回饋，進而能夠延長蓄電池使用時間。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電機
，更具體地說，涉及。
技術介紹
隨著經濟的發展，汽車、摩托車等交通工具已經成為人類生活中必不可少的代步工具之一。傳統的燃油汽車或摩托車采用內燃機作為其驅動動力源，但隨著全球石油能源緊缺問題和環境污染問題的日益嚴峻，尋求新的能源作為摩托車的動力源已成為必然。電動汽車或摩托車具有無污染、無噪音、節約能源等優點，已日益成為大眾化的交通工具。區別于傳統內燃機，電動汽車或摩托車采用電動機作為其驅動動力源，而永磁無刷直流電機(BLDC)具有控制簡單、功率密度大、效率高、啟動轉矩大、過載能力強、調速性·能好等一系列優點被廣泛用作電動汽車或摩托車的動力源。相比起燃油汽車或摩托車，電動汽車或摩托車采用蓄電池作為其能量源，但由于目前電池技術沒有取得突破性的進展，電池容量較小，導致電動汽車或摩托車一次充電的續駛里程遠遠小于傳統的燃油汽車或摩托車，從而制約了電動汽車或摩托車的進一步發展，因此如何節省能量并提高電動汽車或摩托車的續駛里程已成為其進一步發展的關鍵。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題在于，針對現有電動汽車或摩托車的蓄電池續駛里程較小的缺陷，提供。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種電機驅動系統，包括蓄電池、電機控制器和永磁無刷直流電機，所述電機控制器包括逆變電路和控制模塊，所述逆變電路為三相全橋逆變電路；所述控制模塊包括電動控制單元和制動控制單元；所述電動控制單元用于接收所述永磁無刷直流電機的轉子位置信號確定發波序列，驅動所述逆變電路將所述蓄電池的直流電逆變為三相交流電為所述永磁無刷直流電機供電；所述制動控制單元用于在制動時確定當前的轉子位置信號在電動控制時對應的發波序列導通的第一上半橋開關管和第二下半橋開關管；所述制動控制單元發送PWM信號控制所述第一上半橋開關管所在支路對應的第一下半橋開關管通斷；其中，所述第一下半橋開關管導通時，上電的兩個電機線圈通過該第一下半橋開關管、以及反向并聯在所述第二下半橋開關管兩端的續流二極管依次構成回路進行電機線圈儲電；所述第一下半橋開關管關斷時，上電的兩個電機線圈依次通過反向并聯在所述第一上半橋開關管兩端的續流二極管、所述蓄電池、以及反向并聯在所述第二下半橋開關管兩端的續流二極管構成回路進行蓄電池充電。在根據本專利技術所述的電機驅動系統中，所述電機驅動系統還包括連接在所述蓄電池和所述逆變電路之間通路上的主開關單元。在根據本專利技術所述的電機驅動系統中，所述制動控制單元在所述制動過程保持所述主開關單元導通，且在檢測所述蓄電池的電壓達到充電飽和電壓時關斷所述主開關單元停止給所述蓄電池充電。在根據本專利技術所述的電機驅動系統中，所述主開關單元至少包括串聯在所述主開關單元的輸入端和輸出端之間的一個或多個開關管，所述制動控制單元在檢測所述蓄電池電壓達到充電飽和電壓時關斷所述一個或多個開關管停止給所述蓄電池充電。 在根據本專利技術所述的電機驅動系統中，所述制動控制單元還在恢復上電時控制所述逆變電路輸出一調整轉矩為所述逆變電路的母線電容放電，在所述母線電容的電壓低于安全電壓時，發送信號導通所述一個或多個開關管恢復上電。在根據本專利技術所述的電機驅動系統中，所述串聯在所述主開關單元的輸入端和輸出端之間的一個或多個開關管為第一開關管和第二開關管；所述主開關單元還包括第三開關管、二極管和電阻；所述第三開關管與所述電阻串聯后并聯在所述第一開關管兩端，所述二極管正向并聯在所述第二開關管兩端；所述制動控制單元在恢復上電時控制所述逆變電路輸出一調整轉矩為所述逆變電路的母線電容放電，并檢測所述母線電容的電壓，在所述母線電容電壓低于下限電壓時，停止輸出所述調整轉矩并發送信號導通所述第三開關管對所述母線電容進行上電緩沖，在所述母線電容電壓高于下限電壓且低于安全電壓時，發送信號導通所述第一開關管和第二開關管。本專利技術還提供了一種如上所述的電機驅動系統的能量回饋制動控制方法，包括在制動時確定當前的轉子位置信號在電動控制時對應的發波序列導通的第一上半橋開關管和第二下半橋開關管，并發送PWM信號控制所述第一上半橋開關管所在支路對應的第一下半橋開關管通斷；其中，所述第一下半橋開關管導通時，上電的兩個電機線圈通過該第一下半橋開關管、以及反向并聯在第二下半橋開關管兩端的續流二極管依次構成回路進行電機線圈儲電；所述第一下半橋開關管關斷時，上電的兩個電機線圈依次通過反向并聯在所述第一上半橋開關管兩端的續流二極管、所述蓄電池、以及反向并聯在所述第二下半橋開關管兩端的續流二極管構成回路進行蓄電池充電。在根據本專利技術所述的電機驅動系統的能量回饋制動控制方法中，所述方法還包括在檢測所述蓄電池的電壓達到充電飽和電壓時斷開所述蓄電池與所述逆變電路的通路，停止給所述蓄電池充電。在根據本專利技術所述的電機驅動系統的能量回饋制動控制方法中，所述方法還包括在恢復上電時控制所述逆變電路輸出一調整轉矩為所述逆變電路的母線電容放電，并在所述母線電容電壓低于安全電壓時，發送信號接通所述蓄電池與所述逆變電路的通路恢復上電。在根據本專利技術所述的電機驅動系統的能量回饋制動控制方法中，所述方法還包括在恢復上電時控制所述逆變電路輸出一調整轉矩為所述逆變電路的母線電容放電，并檢測所述母線電容的電壓，在母線電容電壓低于下限電壓時，停止輸出所述調整轉矩并發送信號在所述蓄電池與所述逆變電路的通路上接通一電阻對所述母線電容進行上電緩沖，在母線電容電壓高于下限電壓且低于安全電壓時，發送信號接通所述蓄電池與所述逆變電路的通路恢復上電。實施本專利技術的電機驅動系統及其能量回饋制動控制方法，具有以下有益效果本專利技術的電機驅動系統及其能量回饋制動控制方法，能夠在永磁無刷直流電機制動過程中，根據電機具有可逆性原理，進行半橋調制能量回饋，由電機線圈進行儲能再對蓄電池進行充電，進而能夠延長蓄電池使用時間，提高續駛里程。附圖說明下面將結合附圖及實施例對本專利技術作進一步說明，附圖中圖I為根據本專利技術的電機驅動系統的優選實施例的模塊示意圖；圖2為根據本專利技術的電機驅動系統的優選實施例的具體電路圖；圖3a_3f為根據本專利技術的電機驅動系統的優選實施例的電機線圈反電動勢和相電流圖；·圖4a_4c分別為根據本專利技術的電機驅動系統在第一霍爾狀態時制動前、制動后電機線圈儲電和制動后蓄電池充電的電路圖；圖5為根據本專利技術的電機驅動系統的主開關單元的實施例的電路圖；圖6為根據本專利技術的電機驅動系統的優選實施例的能量回饋制動保護處理的軟件控制流程圖。具體實施例方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。由于電動汽車或者摩托車在行駛過程中，會頻繁的進行制動，根據直流電機具有可逆性原理，本文提出一種基于永磁無刷直流電機的電機驅動系統及其能量回饋制動控制方法，該技術既能將制動時產生的回饋電流充到電池中，用于電機驅動，從而提高續駛里程，同時，出于對安全駕駛方面的考慮，該系統和方法還能進一步對能量回饋過程做特殊處理，防止電池過充導致對人車安全造成危害。請參閱圖1，為根據本專利技術的電機驅動系統的優選實施例的模塊示意圖。如圖I所示，本專利技術提供的電機驅動系統包括蓄電池10、電機控制器和永磁無刷直流電機30，電機控制器包括逆變電路21和控制模塊22，逆變電路21采用三相全橋逆變電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電機驅動系統，包括：蓄電池、電機控制器和永磁無刷直流電機，所述電機控制器包括逆變電路和控制模塊，所述逆變電路為三相全橋逆變電路；其特征在于，所述控制模塊包括電動控制單元和制動控制單元；所述電動控制單元用于接收所述永磁無刷直流電機的轉子位置信號確定發波序列，驅動所述逆變電路將所述蓄電池的直流電逆變為三相交流電為所述永磁無刷直流電機供電；所述制動控制單元用于在制動時確定當前的轉子位置信號在電動控制時對應的發波序列導通的第一上半橋開關管和第二下半橋開關管；所述制動控制單元發送PWM信號控制所述第一上半橋開關管所在支路對應的第一下半橋開關管通斷；其中，所述第一下半橋開關管導通時，上電的兩個電機線圈通過該第一下半橋開關管、以及反向并聯在所述第二下半橋開關管兩端的續流二極管依次構成回路進行電機線圈儲電；所述第一下半橋開關管關斷時，上電的兩個電機線圈依次通過反向并聯在所述第一上半橋開關管兩端的續流二極管、所述蓄電池、以及反向并聯在所述第二下半橋開關管兩端的續流二極管構成回路進行蓄電池充電。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝亮，
申請(專利權)人：蘇州匯川技術有限公司，蘇州默納克控制技術有限公司，深圳市匯川技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：