[发明专利]一种应用单电流传感器的无刷直流电机回馈制动系统

摘要

一种应用单电流传感器的无刷直流电机回馈制动系统，由于电动车辆在实际道路行驶时会频繁的进行制动，因而采取回馈制动的方式能有效地节约这部分能量，然而通常情况下蓄电池有着最大充电电流的限制，传统的制动能量回收一般采用简单开环控制、单一的电压闭环控制或电机相电流闭环控制,无法最大可能的回收制动能量。本发明主要解决的技术问题是，通过制动能量回馈的方式，采用电机电枢电流与回送蓄电池电流双闭环控制,尽可能多地将车辆动能转化为电能回送给蓄电池，以最大限度地提高电动车辆的续航里程。

主权项

一种应用单电流传感器的无刷直流电机回馈制动系统，其特征在于：该系统包括RC低通滤波器(1)、直流母线电流调节器(2)、直流母线过压保护模块(3)、电枢电流调节器(4)、PWM调制器(5)、母线电流传感器(6)、永磁无刷直流电机(7)、蓄电池(8)、母线电容(9)和三相全桥逆变器(10)；永磁无刷直流电机(7)的三相绕组与三相全桥逆变器(10)的三个半桥臂相连；三相全桥逆变器(10)与母线电容(9)和蓄电池(8)的正负母线并联在一起；母线电流传感器(6)放置在正母线或负母线上，用于检测三相全桥逆变器(10)中流过的母线电流；直流母线过压保护模块(3)的输入是母线电压信号UDC，其输出到直流母线电流调节器(4)；PWM调制器(5)输出的PWM信号到三相全桥逆变器(10)，其输入分别来自永磁无刷直流电机(7)输出转子位置Hall信号及电枢电流调节器(4)；母线电流传感器(6)的输出信号Iph同时输入给电枢电流调节器(4)和RC低通滤波器(1)；RC低通滤波器(1)输出信号Idc到直流母线电流调节器(2)；来自外部的刹车给定信号输入到直流母线电流调节器(2)；直流母线电流调节器(2)输出信号Iphref到电枢电流调节器(4)；电枢电流调节器(4)输出信号至PWM调制器(5)；三相全桥逆变器(10)包含六个开关管V1‑V6，每个开关管内各有一个二极管，分别为D1‑D6；开关管V1、V3、V5的正极性端相连，并与母线电流传感器(6)连接；开关管V4、V6、V2的负极性端相连，并与母线电容(9)和蓄电池(8)的负母线连接；V1、V3、V5的负极性端分别与V2、V4、V6的正极性端连接，构成三个半桥；回馈制动系统中，电枢电流调节器(4)对脉冲电流信号Iph的峰值进行采样，获得永磁无刷直流电机(7)的电枢电流Ia；脉冲电流信号Iph通过RC低通滤波器(1)的滤波，获得直流母线电流信号Idc；在制动回馈过程中，电枢电流调节器(4)对永磁无刷直流电机(7)电枢电流进行闭环控制，其反馈量为电枢电流Ia，其给定量为直流母线电流调节器(2)输出信号Iphref；同时，直流母线电流调节器(4)对直流母线电流进行闭环控制，其反馈量为直流母线电流信号Idc，其给定值根据所述蓄电池(8)的充放电特性所决定；电枢电流闭环作为内环，直流母线电流闭环作为外环，构成双闭环控制结构；另外，母线电压信号UDC超过三相全桥逆变器(10)开关器件所能承受的限额电压时，清零外环的电流给定，即把刹车给定信号置零；母线电压信号UDC低于设定下限时，恢复刹车给定信号；母线电压信号UDC检测是实时的。