专利名称：一种电动车通用电机驱动控制器的设计方法
技术领域：
本发明属于电动车电机控制技术领域，更为具体地讲，涉及一种电动车通用电机驱动控制器的设计方法。
背景技术：
随着社会的发展以及能源、环保等问题的日益突出，纯电动车以其零排放、噪声低等优点越来越受到世界各国的重视，电动车已成为21世纪汽车产业的发展方向，是绿色车辆最主要的发展方向之一。在电动车的研究过程中，关键的技术内容包括驱动电池技术，电机技术，驱动系统控制与集成技术，电池监视与管理系统技术，充电系统技术，电动车整车布置及匹配技术。其中，电动车驱动控制器的设计作为电动车研发过程中最重要的内容之一，对于设计方法的通用性以及便捷性等方面的要求越来越高。 通常，电机驱动控制器的设计方法是技术人员针对某一固定型号的电机，设计专门的电机驱动控制器，驱动控制器中的PI (比例积分)控制器参数以及相关参数的标幺化增益都是由技术人员计算所得。但是，这种电机驱动控制器的设计方法通常依靠技术人员的经验，通用性不强；对于多台不同型号的电机，技术人员需要设计多次才能得到对应不同电机的驱动控制器，工作量较大。因此，电动车电机驱动的设计方法需要加以改进，本发明将提供一种利用上位机电机驱动设计软件的标么设计方法。该方法通过上位机电机驱动设计软件仿真并计算电机驱动控制器的相关参数，再通过参数配置的方式把设计好的参数下载到电机驱动控制器，使设计方法变得通用性强，工作量小，方便快捷。
发明内容
本发明为克服上述技术问题，提供了一种电动车通用电机驱动控制器的设计方法，通过上位机电机驱动设计软件仿真并计算电机驱动控制器的相关参数，再通过参数配置的方式把设计好的参数下载到电机驱动控制器，使设计方法变得通用性强，工作量小，方便快捷。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一种电动车通用电机驱动控制器的设计方法，其特征在于在上位机电机驱动设计软件中输入电机参数，由上位机电机驱动设计软件自动设计PI控制器的参数，并自动计算矢量控制中相应参数所需的标么化增益以及逆标么化增益，经过电机矢量控制仿真后，再通过所述上位机电机驱动设计软件将PI控制器参数和所述相应参数所需的标么化增益以及逆标么化增益下载到未初始化的电机驱动控制器，存储于铁电存储器中，将电机驱动控制器设计成电动车电机驱动控制器；所述电动车电机驱动控制器读取铁电存储器中的PI控制器参数和矢量控制中相应参数所需的标么化增益以及逆标么化增益，并采集与电动车电机驱动控制器下端连接的的电机的数字信号和模拟信号，接收与电动车电机驱动控制器连接的总成控制器的总成控制信号，然后根据所采集的电机的数字信号和模拟信号、总成控制器的总成控制信号进行电动车驱动系统的工况处理和故障处理，接着进行矢量控制，最后进行空间矢量脉宽调制，如此循环，完成电机驱动控制器的电机控制流程。所述上位机电机驱动设计软件是为设计控制器所服务的一款自制上位机软件；电机矢量控制是一种通用的电机控制方法，通过上位机通用仿真软件把该方法运用于电机仿真控制。所述上位机电机驱动设计软件中输入的电机参数包括额定相电流、额定转子转速、极对数、转动惯量、定子相电阻；当电机为永磁同步电机时，则还需输入d轴电感、q轴电感以及永磁磁链；当电机为异步电机时，则还需要输入定子漏感、转子漏感以及定子转子之间的互感。所述上位机电机驱动设计软件自动计算矢量控制中相应参数所需的标么化增益以及逆标么化增益的计算公式如下所示 相电流Ia标么值计算公式
Ia
Ia^ = y-(I)
相电流标幺值计算公式让、=丁(2)
1M
电机转子转速标么值计算公式 =——(3)
&
设定转速m标么值计算公式③(4)
设定〃标幺值计算公式 Idvp = ^(5)
控制电压标么值计算公式(6)
控制电压标幺值计算公式=(7)
其中，4和aW为额定相电流和额定转子转速。學和由额定相电流、额定转子转速以及电机数学模型推导得出
I 1 1 Ir/ I
r/ ,1 2 2 -飞 m
-IZ ^J(o\
L0 T -xN
Icosd sin8 ^ad
^lq—sin 0 cos&_
权利要求
1.一种电动车通用电机驱动控制器的设计方法，其特征在于在上位机电机驱动设计软件中输入电机参数，由上位机电机驱动设计软件自动设计PI控制器的参数，并自动计算矢量控制中相应参数所需的标么化增益以及逆标么化增益，经过电机矢量控制仿真后，再通过所述上位机电机驱动设计软件将PI控制器参数和所述相应参数所需的标么化增益以及逆标么化增益下载到未初始化的电机驱动控制器，存储于铁电存储器中，将电机驱动控制器设计成电动车电机驱动控制器；所述电动车电机驱动控制器读取铁电存储器中的PI控制器参数和矢量控制中相应参数所需的标么化增益以及逆标么化增益，并采集与电动车电机驱动控制器下端连接的的电机的数字信号和模拟信号，接收与电动车电机驱动控制器连接的总成控制器的总成控制信号，然后根据所采集的电机的数字信号和模拟信号、总成控制器的总成控制信号进行电动车驱动系统的工况处理和故障处理，接着进行矢量控制，最后进行空间矢量脉宽调制，如此循环，完成电机驱动控制器的电机控制流程。
2.根据权利要求I所述的设计方法，其特征在于所述上位机电机驱动设计软件中输入的电机参数包括额定相电流、额定转子转速、极对数、转动惯量、定子相电阻；当电机为永磁同步电机时，则还需输入d轴电感、q轴电感以及永磁磁链；当电机为异步电机时，则还需要输入定子漏感、转子漏感以及定子转子之间的互感。
3.根据权利要求I或2所述的设计方法，其特征在于所述上位机电机驱动设计软件自动计算矢量控制中相应参数所需的标么化增益以及逆标么化增益的计算公式如下 相电流
4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于所述电机驱动设计软件与电机驱动控制器之间采用CAN通信；通信介质采用双绞线，或者同轴电缆，或者光导纤维，通信速率可达IMBPS。
5.根据权利要求4所述的设计方法，其特征在于所述参数相电流I行么化增益、相电流标么化增益、电机转子转速@标么化增益、设定转速％标么化增益、设定标幺化增益、控制电压&逆标么化增益、控制电压％逆标么化增益以及六个PI控制器参数，在通信中均为四个字节，通信时每贞数据包含两个参数，上位机电机驱动设计软件依次把十三个参数发送给电机驱动控制器；这十三个参数的存储类型均为float型，每个参数占四个字节，按照上面参数列出的顺序，从首地址开始，依次存储在控制板的铁电存储器中。
6.根据权利要求6所述的设计方法，其特征在于所述电动车电机驱动控制器采用双闭环矢量控制标么模型，该模型包括两相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换模块(I)、两相旋转坐标系到两相静止坐标系的变换模块(2)、三相坐标系到两相静止坐标系的变换模块(3)、三项逆变器模块(4)、SVPWM模块(5)、磁链观测模块(6)、相电流办标么化增益(7)、相电流Jh标么化增益(8)、电机转子转速 标么化增益(9)、设定转速气f标么化增益(10 )、设定M耐标么化增益(11)、控制电压\逆标么化增益(12 )、控制电压i逆标么化增益(13)、PI控制器(14)。
7.根据权利要求I所述的设计方法，其特征在于所述与电动车电机驱动控制器功率相匹配的电机的相关数字信号和模拟信号包括电流、转速以及温度信号。
全文摘要
本发明属于电动车电机控制技术，涉及一种电动车通用电机驱动控制器的设计方法，在上位机电机驱动设计软件中输入电机参数并自动设计PI控制器参数和计算矢量控制中相应参数所需的标幺化增益以及逆标幺化增益，经仿真后再将上述参数配置到电机驱动控制器；所述控制器读取相应下载的值，采集与控制器连接的电机的数字信号和模拟信号，接收与控制器连接的总成控制器的总成控制信号，根据上述信号进行系统工况处理和故障处理，接着进行矢量控制，最后进行空间矢量脉宽调制，如此循环，完成电机控制流程；本发明只需在上位机电机驱动设计软件中输入相应的参数，并且把计算好的参数配置到电机驱动控制器，就能设计出针对不同型号电机的驱动控制器。
文档编号H02P21/14GK102684593SQ20121007600
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者任亚辉, 蒲晓珉, 袁炀, 郑刚 申请人:中国东方电气集团有限公司