[6..4]中进行数字滤波和倍频再输入到单片机中实现角度细分这样可以实现开关磁阻电机高速时候的改变开通关断角进而更可靠高效的控制电机。
[0021]如图3所示，dsPIC引脚RE[9..0]用于磁链积分电路的三相电容复位信号，利用硬件积分电路解决漂移等造成的误差再利用三相电容的复位信号防止电流变零时，积分电路因零漂导致输出不为O。
[0022]如图3所示，dsPIC和CPLD引脚SDI1、SDOl、SCKl分别为SPI的串行数据输入、串行数据输出、移位时钟输入或输出端口，SPI为一种串行外围接口。SPI是全双工工作，速度很快，适用于高速通信的场合，可以利用SPI通信方式与车载系统的MCU、液晶驱动芯片等的通信。
[0023]如图3所示，dsPIC和CPLD引脚U2TX、U2RX分别为UART模块的数据发送接口和数据接收接口。UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收，用来与车载PC机通信包括与监控调试器和其它器件。
[0024]如图3所示，dsPIC和CPLD引脚CN12、CN21为斩单管与斩双管的选择。斩单管时相电流变化小，转矩脉动小，斩单管开关频率频率低，损耗小；斩双管的时候相电流变化大，负压续流导致转矩转矩脉动更大，PWM控制时可能会出去占空比极小导致断流情况，同时当汽车制动时，斩双管的情况下可以实现电能回馈。
[0025]A/D采样可以采集三相电流和三相电压，实现行车过程中对电机的运行情况实时监控。通过采集电流可以实现低速运行时的电流斩波控制。通过dsPIC对位置信号定时器的延时或者角度细分处理，可以实现高速运行的角度位置控制。另外，结合电流斩波控制和角度位置控制策略，通过采样给定转速及实现转速的算法处理，可以实现平稳的转速闭环控制。采集的三相电流和电压经过磁链积分电路后可以实现实时观测磁链进而实现电机的无位置传感器的运行。利用转矩估计器可以实现对转矩的实时监测，从而实现电动汽车的转矩闭环控制。
【主权项】
1.一种电动汽车用开关磁阻电机控制器，包括与电机相连的功率变换器电路、数字信号控制器dsPIC控制板和可编程逻辑器件CPLD控制板，功率变换器采用三相不对称半桥型主电路。
2.dsPIC与CPLD协同工作，其引脚联接情况为:dsPIC引脚IC[3..1]联接CPLD引脚IC[3..I], dsPIC 引脚 IC[6..4]联接 CPLD 引脚 IC[6..4]，dsPIC 引脚 RE[9..0]联接 CPLD引脚 RE [9..0]，dsPIC 引脚 RD [3..I]联接 CPLD 引脚 RD [3..I]，dsPIC 引脚 RD [6..4]联接CPLD引脚RD [6..4]，dsPIC引脚IC7联接CPLD引脚IC7，dsPIC引脚SDIl联接CPLD引脚SDI1, dsPIC 引脚 SDOl 联接 CPLD 引脚 SDOl，dsPIC 引脚 SCKl 联接 CPLD 引脚 SCKl，dsPIC引脚U2RX联接CPLD引脚U2RX，dsPIC引脚U2TX联接CPLD引脚U2TX，dsPIC引脚CN22联接CPLD引脚CN22，dsPIC引脚CNl2联接CPLD引脚CNl2, dsPIC引脚SCL、SDA分别为I2C模块的时钟线与数据线，I2C总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车用开关磁阻电机控制器，其特征在于:功率变换器电路包括直流电源G、电容G、三对续流二极管A和4、爲和4、岛和^，功率开关管5；和$、^3和5^分别构成三对上下桥臂，电机三相绕组儿从6分别置于所述三对上下桥臂之间。
4.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车用开关磁阻电机控制器，其特征在于:控制器主控电路采用数字信号控制器dsPIC和可编程逻辑器件CPLD协同工作，其中，所述dsPIC控制板包括电机绕组电压和电流的A/D模数转换、磁链检测、转矩估计、转矩调节、电流调节、速度计算和转换角度优化，dsPIC与CPLD相连接进行数据通信，实现对位置信号的控制和所需PWM波的输出。
5.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车用开关磁阻电机控制器，其特征在于:dsPIC引脚RD[3..1]为功率变换器A、B、C相上管的开关信号，位置的相控信号。
6.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车用开关磁阻电机控制器，其特征在于:dsPIC引脚RD [6..4]为功率变换器A、B、C相下管的开关信号，CCC、PWM等的控制信号。
7.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车用开关磁阻电机控制器，其特征在于:dsPIC引脚IC[3..1]用来将位置信号输入到CPLD引脚IC[3..1]中进行数字滤波滤除毛刺得到更可靠的信号再输入dsPIC中。
8.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车用开关磁阻电机控制器，其特征在于:dsPIC引脚IC [6..4]用来将位置信号输入到CPLD引脚IC [6..4]中进行数字滤波和倍频再输入到单片机中实现角度细分这样可以实现开关磁阻电机高速时候的改变开通关断角进而更可靠高效的控制电机。
9.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车用开关磁阻电机控制器，其特征在于:dsPIC引脚RE[9..0]用于磁链积分电路的三相电容复位信号，利用硬件积分电路解决漂移等造成的误差再利用三相电容的复位信号防止电流变零时，积分电路因零漂导致输出不为O。
10.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车用开关磁阻电机控制器，其特征在于:dsPIC和CPLD引脚SDI1、SDOl、SCKl分别为SPI的串行数据输入、串行数据输出、移位时钟输入或输出端口，SPI为一种串行外围接口。
11.根据权利要求1或9所述的一种电动汽车用开关磁阻电机控制器，其特征在于:SPI是全双工工作，速度很快，适用于高速通信的场合，可以利用SPI通信方式与车载系统的MCU、液晶驱动芯片等的通信。
12.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车用开关磁阻电机控制器，其特征在于:dsPIC和CPLD引脚U2TX、U2RX分别为UART模块的数据发送接口和数据接收接口，UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信，该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收，用来与车载PC机通信包括与监控调试器和其它器件。
13.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车用开关磁阻电机控制器，其特征在于:dsPIC和CPLD引脚CN12、CN21为斩单管与斩双管的选择。
14.斩单管时相电流变化小，转矩脉动小，斩单管开关频率频率低，损耗小；斩双管的时候相电流变化大，负压续流导致转矩转矩脉动更大，PWM控制时可能会出去占空比极小导致断流情况，同时当汽车制动时，斩双管的情况下可以实现电能回馈。
【专利摘要】本发明公开了一种电动汽车用开关磁阻电机控制器，该控制器主要包括与电机相连的功率变换器电路、数字信号控制器dsPIC控制板和可编程逻辑器件CPLD控制板，所述电机为三相12/8开关磁阻电机，与所述电机相连的功率变换器采用三相不对称半桥型主电路，dsPIC实现了电机绕组电压和电流的A/D模数转换、磁链检测、转矩估计、转矩调节、电流调节、速度计算和转换角度优化，dsPIC与CPLD协同工作，实现对位置信号的控制和所需PWM波的输出。本发明能够满足电动汽车不同运行工况，实现电机动态转矩闭环控制，减小转矩脉动，提高转矩精度，使得电机在不同运行工况能够平滑切换，提高电机运行效率。
【IPC分类】H02P6-16, H02P6-08
【公开号】CN104852641
【申请号】CN201510245629
【发明人】程鹤, 陈昊, 徐彤, 黄为龙, 杨军一, 张繁斌, 梁琨, 王孙清
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月15日