[发明专利]多电机集成控制器用支撑电容容量计算方法

说明书

本发明公开了一种多电机集成控制器用支撑电容容量计算方法，方法包括：利用支撑电容提供的额定无功功率与电机额定线电流的频率的关系，得到以支撑电容容量为参数的表示电机频率倍频次数的电压波动峰峰值ΔU₁的表达式；利用支撑电容提供的有功功率与多电机集成控制器的开关频率的关系，得到以支撑电容容量为参数的表示开关频率倍频的电压波动峰峰值ΔU₂的表达式；根据母线电压峰峰值与ΔU₁和ΔU₂的关系以及母线电压峰峰值的限定值，计算支撑电容容量。本发明能够优化电容的关键参数计算，降低电容参数对系统的负面影响，准确计算电机驱动系统对电容容量、电容寄生电感和电容额定电压的需求。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种多电机集成控制器用支撑电容容量计算方法。

背景技术

控制单电机的控制器在国内已经得到大量的应用，相应的支撑电容选型技术已经相对发展成熟。而针对多电机集成控制器的支撑电容选型技术还有待发展，下面以双电机集成控制器为例，说明针对此种多电机集成控制器的现有技术。

双电机集成控制器是由一台控制器同时控制两台电机进行工作，每台电机都具有制动和牵引两种工况，所以双电机控制系统共有4种工况，可以匹配各种整车控制策略。现在的新能源客车一般至少匹配两个电机，需要两套控制系统。如果把两套控制系统集成为一个控制系统，则可以把多个部件整合为一个部件，从而减少体积。由于电机控制器中，支撑电容的体积比较大，将两个电机控制器的支撑电容合并为一个并进行定制化设计，可以提高系统的功率密度，避免双电容并联谐振，减小损耗。

因受车辆空间限制和使用环境的约束，车用电机驱动系统比普通电传动系统要求更高。电动汽车的车用电机驱动系统需要具有工作在高开关频率、高温和复杂工况下的能力。除此之外该驱动系统还需要满足高功率密度、高效、高可靠性和低成本的要求。支撑电容的选型成功与否直接关系到驱动系统的这些指标能否实现。电动汽车三相逆变器中的支撑电容提供负载电机电感所需要的瞬时电流，补偿电机无功功率，从而稳定直流侧电压，保护直流电源免受高幅值脉冲电流的影响。支撑电容的容量选择是支撑电容选型中的关键问题之一，容量的大小会直接影响成本、母线电压波动、电池承受的纹波电流幅值、控制器体积等。支撑电容的热设计是支撑电容选型中的重要环节，直接关系到电容的失效风险。如图1的双电机集成控制系统主电路所示，双电机集成控制系统集成了两套两电平三相桥式逆变电路，两套逆变电路公用支撑电容和储能设备。

目前主要有以下两种，第一种方法是根据现场测试得到的流过电容的电流有效值或理论计算得到的电流有效值，根据欧姆定律得到容量，C＝I/(2πfU)，其中I为流过电容的纹波电流有效值，f为电容纹波的频率，U为纹波电流所产生纹波电压的有效值。第二种方法是根据系统的无功功率来计算，计算公式为C＝0.5QT/[0.5(U_max²-U_min²)]，其中Q为无功功率，T为电机线电流周期，U_max为母线电压最大值，U_min为母线电压最小值。

针对两电平三相桥式电路支撑电容的容量计算，现有技术中多采用简单的公式直接得出电容容量计算，且其中部分参数的选取不准确，缺乏足够的理论支撑。而且，针对双电机控制系统的电容容量计算，一般采用先单独计算每个电机系统需要的电容容量，考虑裕量，然后将容量直接相加，这种的裕量的叠加，严重浪费了电容的容量，增加了成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种多电机集成控制器用支撑电容容量计算方法，该方法能够优化电容的关键参数计算，降低电容参数对系统的负面影响，准确计算电机驱动系统对电容容量、电容寄生电感和电容额定电压的需求，最终提高系统的寿命和可靠性，降低系统的成本，另外，裕量较小的电容还能减小控制器的体积和重量，使电机驱动系统能够适配更多车型，方便又节能。