在纯电动汽车电机驱动系统的电机控制器制造商中,输出电流不仅与输入电压有关,还与系统负载有关,因此有必要采用闭环脉宽调制方法。电流脉宽调制方法采用闭环控制算法,根据传感器中电流的反馈信息对逆变器进行脉宽调制控制。当使用电流脉宽调制方法时,需要将传感器测量的三相电流与系统外环控制器产生的三个参考电流信号进行比较。脉宽调制算法根据测量信号和参考信号之间的误差,输出相应的选通信号。基于电流控制的脉宽调制方法有很多,其中有些简单,有些非常复杂。
这些方法包括滞环电流控制法、斜坡相交控制法和预测电流控制法。预测电流控制方法复杂,根据负载预测电流。下面简单介绍两种比较简单的电流控制方法,滞环电流控制法和斜率横切控制法。
迟滞电流控制方法
在滞环电流控制方法中,测量电流和参考电流之间的误差与滞环带进行比较,如图8-32a所示。如果电流误差在迟滞带内,脉宽调制输出保持不变。如果电流误差超过迟滞带,PWM会输出反向效应,随di/dt的梯度变化。从数学上讲,PWM的输出可以表示为
纯电动汽车电机驱动系统的电流控制方法
如果PWM输出信号为“0”,则表示切断控制相的电压源,衰减电流;如果PWM输出信号为“1”,说明控制相的电压源闭合,使电流增大。电压会迫使电流改变,使其保持滞后。
这种控制方法的优点是电流误差始终保持在一定的带宽内,这也是用户事先知道的。在滞环电流控制方法中,开关频率是未知的,这使得滤波器的设计变得困难。应仔细监控开关频率,以避免超过逆变器限值。在实际使用中,通常设置开关频率的上限,以避免超过逆变器开关频率的限值。迟滞的带宽通常根据功率器件的开关频率来设计。如果迟滞带宽选择得很窄,开关频率需要很高,不能超过功率器件的开关频率。另一方面,如果带宽很宽,电流误差会很大。
滞环电流控制方法可以应用于三相PWM逆变器,每相都有一个PWM控制器。如果实际电流比参考电流高迟滞带宽的一半,桥式逆变器的低压端将关闭,以减少相电流。三相滞环控制也有难度。根据滞后控制,对每相的开关状态可能有冲突的要求。三相系统的滞环控制与各相独立的滞环控制之间的关系更难考虑。由于这一困难,电流可能无法保持在迟滞带宽内。
比如有增加A相电流的指令,需要用B相或C相的低压端作为回路。如果此时B相或C相的高压端闭合,则A相电流无法按照指令增加电流。这种情况下,A相电流的误差可能会超过迟滞的带宽。利用dq变换理论,可以先将三相电流变换为两相dq电流,然后在dq参考系中使用滞环电流控制。
斜坡交叉口控制方法
还有另外一种控制定子电流的方法。该方法的控制器基于固定频率的斜坡信号,斜坡信号决定开关频率。电流误差首先被传输到线性控制器,典型的线性控制器是比例积分(PI)。将线性控制器的输出结果与高频锯齿三角波信号进行比较,然后输出PWM开关信号。如果误差信号高于三角波信号,则PWM输出信号为“1”,否则输出信号为“0”,控制过程如图B所示.(依法)有效的
斜坡横切控制法的开关频率是固定的,其频率由锯齿波的频率决定,因此很容易保证不超过逆变器的开关频率。斜坡交叉口控制方法中有许多参数可以调整,因此比滞环电流控制方法更灵活。斜坡横切控制方法的控制参数包括线性控制器的增益和锯齿波的频率和幅值,而滞环电流控制方法的控制参数只有滞环带宽。两种控制方法的功能差异如图所示。
坡道交叉口控制方法的主要缺点是由于传输延迟,响应时间变长。这种情况可以通过两种方法来改善。一种方法是用高增益比例控制器代替PI控制器。另一种方法是提高锯齿波信号的开关频率。
公司地址 : 上海市嘉定区宝安公路2999弄
公司邮箱 : 187-1797-6220@163.com
公司电话 : 021-6992-5088