[发明专利]一种电机驱动控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种电机驱动控制系统，该系统包括直流‑直流变换器控制部以及逆变器控制部，逆变器控制部包括顺序相连的速度控制器、电流控制器以及逆变器PWM，逆变器控制部还包括开关频率计算模块，开关频率计算模块计算出开关频率信息传输于逆变器PWM，逆变器PWM输出PWM信号用于控制逆变器，直流‑直流变换器部包括顺序相连的直流电压计算模块及直流电压控制器。按照本发明实现的电机驱动控制系统，低速下开关损耗为传统系统的1/4，而系统的其他功率损耗基本维持不变，相加之后，系统总损耗能减小20％～40％。

技术领域

本发明属于逆变器驱动交流电机领域，更具体地，涉及一种可变直流母线电压和开关频率的逆变器控制系统及其控制方法。

背景技术

随着电力电子与控制技术的发展，逆变器驱动变频调速交流电机成为交通牵引中的主要方式。在混合动力和全电动汽车中，储能电池一般通过升压型直流-直流变换器升到固定直流电压，再通过固定开关频率的脉宽调制下的三相逆变器驱动负载电机。由于电机运行在不同速度下的反电动势不同，逆变器的调制比也会不同。低调制比下电力电子器件仍然要承受全母线电压的应力和对应的开关损耗，并且全速度范围内固定开关频率也会在低调制比时带来不必要的开关损耗。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种可变直流母线电压和开关频率的逆变器控制系统及其控制方法，其目的在于使逆变器随电机转速控制直流母线电压和开关频率，降低低转速下电力电子器件的电压应力和开关损耗，由此解决降低低转速下电力电子器件的电压应力和开关损耗的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种电机驱动控制系统，其特征在于，该系统包括直流-直流变换器控制部以及逆变器控制部，所述逆变器控制部包括顺序相连的速度控制器、电流控制器以及逆变器PWM，所述速度控制器通过比较上位机指令的参考速度和所述转速传感器采集的反馈速度输出参考电流，所述参考电流通过所述电流控制器变换为输出参考电压输入所述逆变器PWM，所述逆变器控制部还包括开关频率计算模块，所述开关频率计算模块计算出开关频率信息传输于所述逆变器PWM，所述逆变器PWM输出PWM信号用于控制逆变器，所述直流-直流变换器控制部包括顺序相连的直流电压计算模块及直流电压控制器，其中所述直流电压计算模块用于同步接收所述参考速度，并计算出直流电压参考值，并与实时采集的直流电压相减后输送与所述直流电压控制器，所述直流电压控制器输出直流-直流变换器PWM信号。

进一步地，所述直流电压计算模块计算出所述直流电压参考值的过程为：当所述电机处于额定转速时，所述直流电压参考值为额定电压，当所述电机的额定转速下降时，所述直流电压参考值随所述额定转速下降而线性下降；当所述电机转速下降到低速拐点，所述直流电压参考值维持在电池电压。

本发明还提出了一种可变直流母线电压的电机驱动控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

通过检测电机转速，调节直流-直流变换器的占空比来调节直流母线电压：当所述电机处于额定转速时，直流母线电压维持在额定电压；当所述电机转速下降时，电机端电压随转速线性下降，控制所述直流母线电压同步线性下降，当所述电机转速下降到低速拐点，控制所述直流母线电压下降到和电池端电压相同。

进一步地，所述直流母线电压下降到和电池端电压相同后，控制所述直流-直流变换器停止开关，由电池直接驱动逆变器，所述直流母线电压维持在电池电压。

本发明还提出了一种可变开关频率的逆变器的电机驱动控制方法，其特征在于，该控制方法包括如下步骤：直流母线电压维持在额定电压，则所述逆变器开关频率也维持在相应的额定值，当所述直流母线电压随所述电机转速线性下降，所述开关频率随所述直流母线电压线性下降，当所述开关频率线性下降直到低速拐点，之后所述开关频率维持在所述低速拐点值。