[发明专利]一种电动汽车电机控制器能量变换系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种电动汽车电机控制器能量变换系统及控制方法，该系统包括DC/DC变换器和逆变器，在DC/DC变换器和逆变器之间是直流母线，所述DC/DC变换器配置有DC/DC变换器控制系统；该控制系统包括直流母线给定发生器和直流母线给定电压限幅模块，用于控制产生直流母线电压给定值；具体是将采集的电机实时工作转速与高、低门限值进行比较，根据比较结果，DC/DC变换器对直流母线给定电压值进行调整，在调整过程中，有利于减小电机控制器系统损耗，提升系统效率。因此，本发明可实现电池电压的提升并稳定直流母线电压，能够解决电池电压偏低和不稳定的问题，有利于提升电机转矩输出能力，提升电动汽车的动力性能。

技术领域

本发明涉及电动汽车和电力电子变换领域，具体的是一种电动汽车电机控制器能量变换系统及其控制方法。

背景技术

电动汽车采用电能作为动力，相比传统燃油车具有节能、环保等优点。目前国内外都正在大力发展和推广电动汽车。电动汽车电的驱动系统中包含电池、电机和电机控制器三大核心部件，其中电池用于储存电能，电机控制器通过电能变换控制电机将电池输出的电能转换为机械能，从而驱动汽车行驶。

电机控制器一般采用功率电力电子器件作为功率开关，实现将电池直流电变换为交流电驱动电机。目前电机控制器主要采用三相逆变器单级能量变换拓扑结构，该拓扑方案成本较低、控制简单，但是当电池电压较低并且电机转速较高时，电机控制器需要输出非常大的弱磁电流控制电机弱磁，这不但会导致电机控制器效率降低，还会使电机动力输出减弱，严重影响汽车动力性能。对于燃料电池电动汽车，由于燃料电池输出电压随输出功率的增大显著降低，如果电机控制器采用单级三相逆变器拓扑，在电动汽车需要大动力输出时由于电池电压过低限制了电机的转矩输出，电动汽车将不能实现高速运行。

发明内容

为了解决电池电压偏低和电机转速较高导致的动力系统动力减弱和效率降低的问题，本发明提出一种电动汽车电机控制器能量变换系统及其控制方法，通过在逆变器前增加一级DC/DC变换器实现电池电压的提升与稳定，为了进一步提升系统效率，提出了一种根据电机转速改变直流电压的控制策略。

为实现上述技术效果，本申请的技术方案如下：

一种电动汽车电机控制器能量变换系统，其特征在于，包括DC/DC变换器和逆变器，在DC/DC变换器和逆变器之间是直流母线，所述DC/DC变换器配置有DC/DC变换器控制系统；所述DC/DC变换器控制系统包括直流母线给定发生器和直流母线给定电压限幅模块，用于控制产生直流母线电压给定值；

所述直流母线给定电压发生器用于根据电机转速ω_r计算直流母线给定电压初始值；

所述直流母线给定电压限幅模块用于对输出直流母线给定电压值进行限幅。

适用于该系统的DC/DC变换器和逆变器可以根据电动汽车系统参数选择不同的拓扑结构。

进一步的，所述DC/DC变换器可以是Buck-Boost拓扑结构，其中可以是单相Buck-Boost拓扑结构、两相或两相以上交错并联Buck-Boost拓扑结构、单相或多相三电平Buck-Boost拓扑结构或其他双向DC/DC拓扑结构。

进一步的，所述逆变器根据电机相数可以是三相，也可以是六相或其他相数。逆变器的拓扑结构可以是两电平全桥逆变器也可以是三电平逆变器或者五电平拓扑结构。

针对上述电动汽车电机控制器能量变换系统的控制方法，具体的控制步骤为：

(1)初始化：将电机实时工作转速ω_r作为直流母线给定电压发生器的输入，直流母线给定电压发生器根据电机实时工作转速ω_r计算直流母线给定电压初始值，直流母线给定电压初始值作为直流母线给定电压发生器的输出，直流母线给定电压发生器的输出经过直流母线给定电压限幅模块得到直流母线给定电压值U_{dc_ref}。