[发明专利]一种双开绕组永磁同步电机驱动系统集成化充电控制方法

说明书

本发明公开一种双开绕组永磁同步电机驱动系统集成化充电控制方法，属于电力电子与电力传动技术领域。本发明利用开绕组电机的结构特点，引出第一开绕组电机、第二开绕组电机的各相绕组的中心抽头，分别连接开关K1和开关K2，在充电状态下，将第一开绕组电机构成的充电状态下的电网侧并联型三相PWM整流系统，通过电流前馈解耦实现电网侧的单位功率因数控制，将零序环流抑制策略与转矩消除策略互相配合，通过占空比分配的方式将零矢量控制加入SVPWM控制模块中，将第二开绕组电机重构成电池侧的并联三相DC/DC变换器，采用恒压双闭环控制方式，并通过三相并联交错的占空比分配控制策略，减小输出电流纹波，实现均流控制。

技术领域

本发明涉及一种双开绕组永磁同步电机驱动系统集成化充电控制方法，属于电力电子与电力传动技术领域。

背景技术

近年来，电动汽车已成为世界各国破解日益突出的能源安全、环境污染等重要发展难题的有效解决途径和重点发展方向。随着电动汽车产业在全球范围内的持续快速发展，产业界和众多科研工作者都对电动汽车相关技术的研发投入了极大的关注，目前市面上在售的电动汽车产品在驱动性能方面取得了不可忽视的进步。但是，受制于电池技术，“里程焦虑”仍是困扰消费者及潜在消费者购置电动汽车的主要瓶颈。因此，在电池技术短时间内无法取得跨越式发展的今天，研发便捷可靠、大功率且低成本的电动汽车充电系统具有极大的现实和技术意义。

目前电动汽车充电机可分为车载充电机和非车载独立充电机。对于非车载独立充电机，公共大型充电站可以满足电动汽车大功率快充的需求，但普遍存在建设成本高、周期长等问题，在大中型城市还存在用地紧张等问题；因此，从便利和经济性的角度，车载充电机因其不依赖外界因素的特性更具优势。然而，传统的大功率车载充电系统存在负荷重，体积大，功率低等问题，会显著增加整车重量，抢占车内有限空间，与整车轻量化，提高车辆续航里程的目标相悖，限制了车载充电机在电动汽车产业的大规模发展和应用。

因此，研究发展集成式的电机驱动与车载充电系统收到业界持续的关注。该类系统普遍的思路为，通过重构电机绕组和对电机驱动逆变器的分时复用实现车内电机驱动和充电系统的一体化、集成化，从结构上极大减小了车内功率变换装置的整体体积和重量，为轻量化的大功率车载充电的实现提供了可行方案。但目前该方向的研究仍然一些关键问题亟待解决：

1、车载集成式驱动充电系统在切换工作模式(驱动模式、充电模式)时一般需要一些添加额外的功率器件，集成化程度不高，不仅提高了系统重量和成本，还会降低系统的可靠性。

2、在充电模式下，电机绕组流过电流必然会在电机气隙中产生磁场，即会在电机转子上产生一个持续的切向转矩，导致电机振动或转动，一方面不利于充电的稳定性，另一方面存在损耗和安全隐患。

3、电网电压与车载电池组电压可能无法完全匹配，一般的车载充电系统结构在网侧的变换器都是基于升压原理，因此，若车载电池组的电压小于某个特定值，变换器将无法输出满足电池要求的工作电压，因此需要增加额外的DC/DC变换器来解决问题。

4、而大功率集成车载充电系统普遍为三相整流器加DC/DC变换器的两级式变换器系统，受制于当下技术条件，一般需要多个变换器模块并联来满足大功率充电的要求。变换器模块间的并联虽然可以增强系统的可靠性和容量，减少单个模块各方面电应力，但由于软硬件不对称，运行状态不一致的环流问题也随之产生。并联模块间的环流将会产生不必要的损耗，缩短系统的寿命，严重的会导致交流测输入电流畸变，影响系统输出的稳定性。

发明内容

为了解决现有电动汽车车载驱动充电系统中存在集成化程度低、充电时电机产生电磁转矩、电池组与电网电压不匹配、并联系统间环流等问题，本发明提出了一种双开绕组永磁同步电机驱动系统集成化充电控制方法。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：