一种电动车用电机控制中spwm的过调制控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及交流异步电机的控制技术领域，尤其涉及一种电动车用电机控制中SPWM的过调制控制系统。
【背景技术】
[0002]交流异步电机在采用SPWM控制技术时，其直流电压利用率理论上的最大值为
0.866，而电机的转矩与定子电压的平方成正比，该数值极大的影响电机的外特性，特别是最大扭矩。
[0003]对高性能交流传动系统来说，充分利用直流电压，是获得最大输出电磁转矩的一个很重要的因素，尤其是在弱磁调速阶段。两电平电压型逆变器采用传统的SPWM控制时输出电压只能达到方波工况的78.54 %(线性工作区)。为了获得更大的输出电压，逆变器必须工作在过调制区，直至达到方波工况。进入过调制区后，输出电压将出现严重畸变，影响电机输出转矩，因此需要特殊的控制方法，保证在提高调制系数的同时，使电机在整个运行过程中有较好的控制特性，实现控制规律的线性化和转矩脉动的减少。
[0004]上述可知，有必要对现有技术作进一步完善。
【发明内容】
[0005]针对以上问题，本实用新型提出了一种结构简单、合理，运行稳定可靠，能够极大的提高直流电压利用率，过调制区能够跟随负载转矩的变化而变化，效率高，多数工作区谐波含量小，能够满足电机控制SPWM的技术要求的电动车用电机控制中SPWM的过调制控制系统。
[0006]本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0007]上述的电动车用电机控制中SPWM的过调制控制系统，其包括正弦表初始化单元、电流取样单元、过调制系数控制单元、比较控制单元、采样点控制单元、正弦表更新单元、移相控制单元、脉冲输出与控制单元、占空比计算单元和载波比计算单元；所述的正弦表初始化单元和电流取样单元连接，并集成为一体，构成所述正弦表初始化单元和电流取样单元集成体；所述电流取样单元包括电流检测硬件处理电路；所述电流检测硬件处理电路是由芯片A1、瞬态抑制二极管TVS2和TVS3、电容C10~C20、电阻R18~R28、芯片U4、运算放大器Q4和Q5连接组成；所述的过调制系数控制单元和比较控制单元连接，并集成为一体，构成所述过调制系数控制单元和比较控制单元集成体；所述正弦表初始化单元和电流取样单元集成体连接所述过调制系数控制单元和比较控制单元集成体；所述正弦表更新单元分别连接所述正弦表初始化单元和电流取样单元集成体、所述过调制系数控制单元和比较控制单元集成体以及所述载波比计算单元；所述采样点控制单元分别连接所述载波比计算单元和所述移相控制单元；所述移相控制单元一端连接于所述占空比计算单元；所述占空比计算单元一端连接所述脉冲输出与控制单元。
[0008]所述电动车用电机控制中SPWM的过调制控制系统，其中:所述比较控制单元是用于产生脉冲。
[0009]所述电动车用电机控制中SPWM的过调制控制系统，其中:所述载波比计算单元在异步调制时的载波比为6的整数倍。
[0010]所述电动车用电机控制中SPWM的过调制控制系统，其中:所述芯片A1的1号引脚连接+5V电源，2号引脚接地；所述瞬态抑制二极管TVS2的阳极端接地，阴极端连接所述芯片A1的3号引脚；所述电容C10 —端接地，另一端连接+5V电源；所述电容C11 一端连接所述芯片A1的3号引脚，另一端接地；所述电容C12 —端连接所述芯片A1的3号引脚，另一端连接所述电阻R20并通过所述电阻R20连接至所述芯片U3的引脚IN1 ;所述电阻R18 —端接地，另一端连接于所述芯片A1的3号引脚与所述电容C12的连接点；所述电阻R19—端接地，另一端连接于所述电容C12与电阻R20的连接点；所述芯片U4通过引脚IN2接地，通过引脚V+连接+5V电源；所述电容C13 —端连接+5V电源，另一端接地；所述电容C14为极性电容，其正极端连接所述芯片U3的引脚Vout，负极端分别连接所述芯片U3的引脚0UTRIN、引脚EN和引脚GND ;所述电阻R21 —端连接所述芯片U3的引脚Vout，另一端连接所述电阻R23并通过所述电阻R23连接所述运算放大器Q4的同相输入端；所述电容C15 —端连接所述电阻R21与电阻R23的连接点，另一端接地；所述电阻R22 —端连接所述电阻R21与电阻R23的连接点，另一端接地；所述运算放大器Q4的正极端连接+5V电源，负极端接地，反相输入端连接所述电阻R24并通过所述电阻R24接地；所述电容C16 —端连接于所述运算放大器Q4的同相输入端与反相输入端之间；所述电阻R25连接于所述运算放大器Q4的反相输入端与输出端之间；所述电容C17并联于所述电阻R25两端；所述电容C18—端连接于所述运算放大器Q4的输出端，另一端接地；所述电阻R26并联于所述电容C18两端；所述电阻R27 —端连接于所述运算放大器Q4的输出端，另一端连接于所述运算放大器Q5的同相输入端；所述运算放大器Q4的反相输入端与输出端相连；所述电阻R28 —端连接所述运算放大器Q4的输出端，另一端连接有端子ADCIN5 ;所述电容C19 一端连接所述端子ADCIN5，另一端接地；所述瞬态抑制二极管TVS3的阳极端接地，阴极端连接所述端子ADCIN5 ;所述电容C20 —端连接+5V电源，另一端接地。
[0011]有益效果:
[0012]本实用新型电动车用电机控制中SPWM的过调制控制系统结构简单、合理，运行稳定可靠，在传统的调制方法基础上，采用改进的控制算法，能够极大的提高直流电压利用率，同时该数值能够根据负载转矩的变化进行同步变化；电机控制用SPWM过调制控制系统对直流电压利用率高，过调制区能够跟随负载转矩的变化而变化，效率高，多数工作区谐波含量小，能够满足电机控制SPWM的技术要求。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型电动车用电机控制中SPWM的过调制控制系统的结构示意图；
[0014]图2为本实用新型电动车用电机控制中SPWM的过调制控制系统的电流取样单元的电流检测硬件处理电路图；
[0015]图3为本实用新型电动车用电机控制中SPWM的过调制控制系统的移相控制单元的三个半桥对应的电路原理图。
【具体实施方式】
[0016]如图1至3所示，本实用新型电动车用电机控制中SPWM的过调制控制系统，包括正弦表初始化单元1、电流取样单元2、过调制系数控制单元3、比较控制单元4、正弦表更新单元5、载波比计算单元6、采样点控制单元7、移相控制单元8、占空比计算单元9和脉冲输出与控制单元10。
[0017]其中，该正弦表初始化单元1和电流取样单元2集成为一体，该过调制系数控制单元3和比较控制单元4也集成为一体。
[0018]该正弦表初始化单元1是根据同步调制的载波比(根据电机的转速运行范围，将其整个频率分成多段，每一段的载波比是事先设定好的。)的大小来计算正弦表，得到在不同采样点对应的正弦值；其中，该正弦表初始化单元1 一端连接于电流取样单元2。
[0019]该电流取样单元2是实时计算两相定子绕组的电流，并且形成在不同转矩和转速下的电流表；其中，如图2所示，该电流取样单元2包括电流检测硬件处理电路，该电流检测硬件处理电路是由芯片A1、瞬态抑制二极管TVS2和TVS3、电容C10~C20、电阻R18~R28、芯片U4、运算放大器Q4和Q5连接组成；其中，该芯片A1的1号引脚连接+5V电源，2号引脚接地；该瞬态抑制二极管TVS2的阳极端接地，阴极端连接芯片A1的3号引脚；该电容C10一端接地，另一端连接+5V电源；该电容C11 一端连接芯片A1的3号引脚，另一端接地；该电容C12 —端连接芯片A1的3号引脚，另一端连接电阻R20并通过电阻R20连接至芯片U3的引脚IN1 ;该电阻R18 —端接地，另一端连接于芯片A1的3号引脚与电容C12的连接点；该电阻R19 —端接地，另一端连接于电容C12与电阻R20的连接点；该芯片U4通过引脚IN2接地，通过引脚V+连接+5V电源；电容C13 —端连接+5V电源，另一端接地；该电容C14为极性电容，其正极端连接芯片U3的引脚Vout，负极端分别连接芯片U3的引脚0UTRIN、引脚EN和引脚GND ;电阻R21 —端连接芯片U3的引脚Vout，另一端连接电阻R23并通过电阻R23连接运算放大器Q4的同相输入端；电容C15 —端连接电阻R21与电阻R23的连接点，另一端接地；电阻R22 —端连接电阻R21与电阻R23的连接点，另一端接地；该运算放大器Q4的正极端连接+5V电源，负极端接地，反相输入端连接电阻R24并通过电阻R24接地；该电容C16 一端连接于运算放大器Q4的同相输入端与反相输入端之间；该电阻R25连接于运算放大器Q4的反相输入端与输出端之间；该电容C17并联于电阻R25两端；电容C18 —端连接于运算放大器Q4的输出端，另一端接地；该电阻R26并联于该电容C18两端；该电阻R27 —端连接于运算放大器Q4的输出端，另一端连接于运算放大器Q5的同相输入端；该运算放大器Q4的反相输入端与输出端相连；该电阻R28 —端连接运算放大器Q4的输出端，另一端连