一种电动车用电机低速异步调制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及数字控制技术、功率器件和微电子技术领域，尤其涉及一种电动车用电机低速异步调制装置。
【背景技术】
[0002]三相异步电动机SPffM变频调速系统中，通常在低速时采用异步调制，在高速时采用同步调制。在异步调制模式中，当定子电压的频率低于4Hz时，为了提高直流电压利用率同时减小在异步调制时的启动电流，通常极低速时异步调制的载波比很大，此时如果采用查表法计算将需要很大的变量存储空间；当频率高于某一数值时进入同步调制模式，在异步调制模式和同步调制模式过渡过程中容易产生震荡。
[0003]随着数字控制技术、功率器件和微电子技术的发展，交流调速系统已应用于诸多领域。特别是具有恒功率调速能力，可在一定速度范围内稳定运行的交流调速系统，在主轴驱动、电力牵引和电动车等领域占据重要地位。
[0004]变频调速技术因其调速和起制动性能优异、功率因数高、应用范围广泛等许多优点被国内外公认为最有发展前途的调速方式。由于交流异步电动机主磁极的磁通是按照正弦规律来设计和运行的，为了使电动机的运行性能优良，通常使用正弦脉宽调制(SPffM)和空间矢量脉宽调制(SVPffM)的方式来实现调速。SVPffM调制方式于上世纪90年代提出，时至今日，在国内SPffM调制方式仍广泛应用于交流变频调速系统中。目前开关器件的开关频率已经可以做到很高，在中小功率应用场合SPffM调制一般采用异步调制模式，但在大功率应用场合，开关器件的工作频率受到限制，采用异步调制会导致逆变器三相输出电压波形不对称，谐波分量增加。为了克服这些弱点，可以采用分段同步调制模式，但在分段同步调制模式中，存在因载波比切换而导致电压相位发生跳变的问题。
[0005]在异步电机宽范围调速时，特别是在异步电机的低速运行场合，其定子电压频率低至1Hz，此时采用同步调制时要想获得较大的启动转矩，其载波比将非常大，进行查表法计算时变量数量大，仅仅这一项普通单片机无法满足其要求，因此为了满足电机在低速时的控制特性，通常异步电机在低速时采用异步调制，在高速时采用同步调制。
【发明内容】
[0006]针对以上问题，本实用新型提出了一种结构设计简单、合理，执行效率高、转矩脉动小、直流电压利用率高，能够满足异步电机控制中异步调制的技术要求的电动车用电机低速异步调制装置。
[0007]本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0008]上述的电动车用电机低速异步调制装置，包括模式分析与判断单元、占空比计算单元、载波比计算单元、扭矩调节单元及脉冲输出与控制单元；所述载波比计算单元的两端分别连接所述占空比计算单元和所述扭矩调节单元，且所述占空比计算单元、载波比计算单元和扭矩调节单元集成为一体；所述占空比计算单元、载波比计算单元和扭矩调节单元集成为一体后分别连接所述模式分析与判断单元和所述脉冲输出与控制单元；所述占空比计算单元是由电阻R1~R8、电容C1~C6、共模抑制电感T、电压比较器Ql、光电耦合器Ul和施密特触发器U2连接组成；所述模式分析与判断单元是由电阻R9~R17、瞬态抑制二极管TVS1、运算放大器Q2和Q3、电容C7~C9以及接线端子Jl连接组成；所述接线端子Jl具有引脚TIAO 1、引脚VIN和引脚KI。
[0009]所述电动车用电机低速异步调制装置，其中:所述接线端子Jl具有引脚TIAO 1、引脚VIN和引脚KI ;所述瞬态抑制二极管TVSl的阳极端接地，阴极端连接有端子ADCINA4 ;所述电阻R9 —端连接所述瞬态抑制二极管TVSl的阴极端，另一端连接所述运算放大器Q2的输出端；所述运算放大器Q2的反相输入端连接至输出端，同相输入端依次通过串接所述电阻R10、R12连接至所述运算放大器Q3的输出端；所述电阻Rll —端接地，另一端连接于所述电阻RlO与电阻R12的连接点；所述电容C7并联于所述电阻Rll两端；所述运算放大器Q3的电源正极端连接+5V电源，负极端接地，同相输入端通过所述电阻R16连接至所述接线端子Jl的引脚TIAO 1，反相输入端通过所述电阻R15接地；所述电阻R17 —端接地，另一端连接于所述接线端子Jl的引脚TIAO I ;所述电阻R13 —端连接于所述运算放大器Q3的输出端，另一端连接所述电容CS并通过所述电容CS连接至所述运算放大器Q3的反相输入端；所述电阻R14 —端连接所述运算放大器Q3的输出端，另一端连接所述运算放大器Q3的反相输入端。
[0010]所述电动车用电机低速异步调制装置，其中:所述电阻Rl —端连接+12V电源，另一端通过所述电阻R2连接所述共模抑制电感T其中一个输入端，所述电阻Rl与R2的连接点还连接有端子BM B并通过所述端子BM B连接在电机的正交编码器的转速脉冲输出端；所述电容Cl并联于所述共模抑制电感T的两个输入端之间且一端还接地；所述电容C2并联于所述共模抑制电感T的两个输出端之间且一端还接地；所述电压比较器Ql的电源正极端连接+12V电源，电源负极端接地，同相输入端连接所述共模抑制电感T其中一个输出端，反相输入端连接所述电阻R3并通过所述电阻R3连接VCC(+6V)电源；所述电阻R4 —端连接+12V电源，另一端连接所述电压比较器Ql的输出端；所述光电耦合器Ul的阴极端接地，阳极端通过所述电阻R5连接至所述电压比较器Ql的输出端，基极连接+3.3V电源，发射极接地，集电极通过所述电阻R7连接至所述施密特触发器U2的端口 A ;所述电阻R6 —端连接+3.3V电源，另一端连接所述光电耦合器Ul的集电极；所述电容C3 —端连接于所述光电耦合器Ul的集电极与所述电阻R6、R7的连接点，另一端接地；所述电容C4 一端接地，另一端连接于所述电阻R6、光电耦合器Ul的基极与+3.3V电源的连接点；所述施密特触发器U2通过端子GND接地，通过端子VCC连接+3.3V电源；所述电容C5 —端连接+3.3V电源，另一端接地；所述电容C6 —端连接所述施密特触发器U2的端子Y，另一端接地；所述电阻R8 —端连接于所述电容C6与施密特触发器U2的端子Y之间的连接点，另一端连接有输出端子CAP2并通过所述输出端子CAP2连接到DSP的速度捕捉口。
[0011]所述电动车用电机低速异步调制装置，其中:所述载波比计算单元在异步调制时频率过渡平滑的同时载波比为6的整数倍。
[0012]有益效果:
[0013]本实用新型电动车用电机低速异步调制装置结构设计简单、合理，执行效率高、转矩脉动小、直流电压利用率高，能够满足异步电机控制中异步调制的技术要求；其中，在异步调制与同步调制切换的过渡阶段，能保证在过渡阶段不会出现震荡过程；在异步调制模式下，能够在PWM中断周期中更新PffM的占空比和频率，从而输出PWM波形，控制异步电机的定子电压。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型电动车用电机低速异步调制装置的结构原理图
[0015]图2为本实用新型电动车用电机低速异步调制装置的模式分析与判断单元的电路图；
[0016]图3为本实用新型电动车用电机低速异步调制装置的占空比计算单元的电路图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，本实用新型电动车用电机低速异步调制装置，包括模式分析与判断单元1、占空比计算单元2、载波比计算单元3、扭矩调节单元4及脉冲输出与控制单元5。其中，该占空比计算单元2、载波比计算单元3和扭矩调节单元4集成为一体。
[0018]该模式分析与判断单元I 一端连接于该占空比计算单元2、载波比计算单元3和扭矩调节单元4的集成体，其是根据电机的转速和工况判断是否工作在异步调制工作模式，同时为了防止在异步调制向同步调制过渡时出现抖动，在过渡过程中进行平滑处理。如图2所示，该模式分析与判断单元I是由电阻R9~R17、瞬态抑制二极管TVS1、运算放大器Q2和Q3、电容C7~C9以及接线端子Jl连接组成，该接线端子Jl具有引脚TIAOl、引脚VIN和引脚KI ;瞬态抑制二极管TVSl的阳极端接地，阴极端连接有端子ADCINA4 ;该电阻R9 —端连接瞬态抑制二极管TVSl的阴极端，另一端连接运算放大器Q2的输出端；运算放大器Q2的反相输入端连接至输出端，同相输入端依次通过串接电阻R10、R12连接至运算放大器Q3的输出端；电阻RlI —端接地，另一端连接于电阻RlO与电阻R12的连接点；电容C7并联于该电阻Rll两端；运算放大器Q3的电源正极端连接+5V电源，负极端接地，同相输入端通过电阻R16连接至接线端子Jl的引脚TIAOl，反相输入端通过电阻R15接地；电阻R17 —端接地，另一端连接于接线端子Jl的引脚TI