一种无刷直流电机升压集成驱动系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种无刷直流电机升压集成驱动系统及控制方法，通过对开关器件耦合使用，组成前级Boost DC‑DC变换器拓扑电路，实现对输入源的电压调节作用；同时组成后级三相全桥功率变换器拓扑电路，前级Boost DC‑DC变换器调节的输出电压作为后级三相全桥功率变换器拓扑电路的输入源，对无刷直流电机驱动进行供电，达到电机调速的效果；本发明专利技术不仅在硬件电路上实现集成拓扑，同时在系统控制方法上实现集成控制方式，本发明专利技术集成拓扑电路简单、体积小、对输入源电池电压适应性较高，适合应用于纯电动汽车领域，既可以驱动电动车运行，又可以在电动车发生制动情况下对制动能量的收集，节约能源，提高电动车行驶距离。

【技术实现步骤摘要】
一种无刷直流电机升压集成驱动系统及控制方法
本专利技术涉及一种无刷直流电机升压集成驱动系统及控制方法，属于电机驱动控制

技术介绍
无刷直流电机属于永磁同步电机中一种，具有无电刷、低干扰、运行噪声低、运转流畅、寿命长、低维护成本等优势。传统无刷直流电机调速电路主要使用三相全桥功率变换器，对功率变换器电路的研究，有助于改善电路驱动控制方式，使电机驱动系统集成化。三相全桥功率变换器每一桥臂使用两个二极管、两个开关管。无刷直流电机的三相全桥功率变换器驱动电路，在电机发生制动的情况下，反馈的能量不利于进行回收采集，在能源使用效率上较差。双向DC-DC变换器作为电力储能技术的一种，在能源双向流动上具有明显优势，且其控制技术较为成熟。使用DC-DC变换器级联三相全桥功率变换器级联控制无刷直流电机，由于桥臂个数的增加，导致功率器件个数成对增加，成本不容易控制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种无刷直流电机升压集成驱动系统及控制方法，不仅具有良好的DC-DC变换器母线升压功能，实现能量双向流通，而且具有良好的无刷直流电机调速性能，有效降低变换器开关损耗和系统平台的成本，提升电源利用率和系统综合效率。本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种无刷直流电机升压集成驱动系统，包括电源U1、第一电解电容C1、第二电解电容C2、电感L、第一MOS开关管K1、第一二极管D1、第二MOS开关管K2、第二二极管D2、第三MOS开关管K3、第三二极管D3、第四MOS开关管K4、第四二极管D4、第五MOS开关管K5、第五二极管D5、第六MOS开关管K6、第六二极管D6、第七MOS开关管K7、第七二极管D7、以及三相电机中的A相绕组、B相绕组、C相绕组；其中，第一MOS开关管K1的源极与第一二极管D1的阳极相对接，第一MOS开关管K1的漏极与第一二极管D1的阴极相对接，第二MOS开关管K2的源极与第二二极管D2的阳极相对接，第二MOS开关管K2的漏极与第二二极管D2的阴极相对接，第三MOS开关管K3的源极与第三二极管D3的阳极相对接，第三MOS开关管K3的漏极与第三二极管D3的阴极相对接，第四MOS开关管K4的源极与第四二极管D4的阳极相对接，第四MOS开关管K4的漏极与第四二极管D4的阴极相对接，第五MOS开关管K5的源极与第五二极管D5的阳极相对接，第五MOS开关管K5的漏极与第五二极管D5的阴极相对接，第六MOS开关管K6的源极与第六二极管D6的阳极相对接，第六MOS开关管K6的漏极与第六二极管D6的阴极相对接，第七MOS开关管K7的源极与第七二极管D7的阳极相对接，第七MOS开关管K7的漏极与第七二极管D7的阴极相对接；电源U1的正极分别对接第一电解电容C1的正极、电感L的其中一端，电感L的另一端分别对接第三MOS开关管K3的漏极、第二MOS开关管K2的源极，第二MOS开关管K2的漏极对接第一MOS开关管K1的源极；第四MOS开关管K4的源极对接第五MOS开关管K5的漏极，第六MOS开关管K6的源极对接第七MOS开关管K7的漏极；第一MOS开关管K1的漏极、第二电解电容C2的正极、第四MOS开关管K4的漏极、第六MOS开关管K6的漏极四者相连接；电源U1的负极分别对接第一电解电容C1的负极、第三MOS开关管K3的源极、第二电解电容C2的负极、第五MOS开关管K5的源极、第七MOS开关管K7的源极；三相电机中的A相绕组对接第一MOS开关管K1的源极，三相电机中的B相绕组对接第四MOS开关管K4的源极，三相电机中的C相绕组对接第六MOS开关管K6的源极。与上述相对应，本专利技术还设计了一种无刷直流电机升压集成驱动系统的控制方法，包括如下步骤：步骤A.采集第二电解电容C2两端的实际电压值U2，获得其与第二电解电容C2两端参考电压值U2_ref的差值，并针对该差值进行PI调节，获得电感电流参考值IL_ref，然后进入步骤B；步骤B.采集经过电感L的实际电感电流IL，获得其与电感电流参考值IL_ref的差值，并针对该差值依次经过PI调节与限幅操作，获得限幅结果信号，然后进入步骤C；步骤C.将限幅结果信号与预设高频三角载波进行比较，选取小于预设高频三角载波的信号，作为第三MOS开关管K3的控制信号然后进入步骤D；步骤D.执行方波控制方法或者正弦波SVPWM调节方式，获得第一MOS开关管K1的控制信号第四MOS开关管K4的控制信号第五MOS开关管K5的控制信号第六MOS开关管K6的控制信号第七MOS开关管K7的控制信号然后进入步骤E；步骤E.针对第一MOS开关管K1的控制信号与第三MOS开关管K3的控制信号应用逻辑与非运算，获得第二MOS开关管K2的控制信号然后进入步骤F；步骤F.应用第一MOS开关管K1的控制信号第二MOS开关管K2的控制信号第三MOS开关管K3的控制信号第四MOS开关管K4的控制信号第五MOS开关管K5的控制信号第六MOS开关管K6的控制信号第七MOS开关管K7的控制信号分别针对第一MOS开关管K1、第二MOS开关管K2、第三MOS开关管K3、第四MOS开关管K4、第五MOS开关管K5、第六MOS开关管K6、第七MOS开关管K7进行控制。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤D中，按如下步骤Di-1至步骤Di-4，执行方波控制方法；步骤Di-1.采集三相电机的实际转速n，获得其与参考转速nref的差值，并针对该差值依次经过PI调节与限幅操作，获得限幅结果信号，然后进入步骤Di-2；步骤Di-2.将限幅结果信号与预设高频三角载波进行比较，选取小于预设高频三角载波的信号，作为调节控制信号，然后进入步骤Di-3；步骤Di-3.采集三相电机的三相霍尔信号，经过方波控制获得各相的导通区间，进而获得第一MOS开关管K1、第四MOS开关管K4、第五MOS开关管K5、第六MOS开关管K6、第七MOS开关管K7分别所对应的基础控制信号，然后进入步骤Di-4；步骤Di-4.针对第一MOS开关管K1、第四MOS开关管K4、第五MOS开关管K5、第六MOS开关管K6、第七MOS开关管K7分别所对应的基础控制信号，分别结合调节控制信号经过逻辑与运算，即获得第一MOS开关管K1的控制信号第四MOS开关管K4的控制信号第五MOS开关管K5的控制信号第六MOS开关管K6的控制信号第七MOS开关管K7的控制信号作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤D中，按如下步骤Dii-1至步骤Dii-4，执行正弦波SVPWM调节方式；步骤Dii-1.采集三相电机的各相电流Ia、Ib、Ic，并执行Clark变化，获得电流Ialpha与电流Ibeta，然后进入步骤Dii-2；步骤Dii-2.针对电流Ialpha与电流Ibeta执行Park变换，获得电流ID与电流IQ，然后进入步骤Dii-3；步骤Dii-3.采集三相电机的实际转速n，获得其与参考转速nref的差值，并针对该差值进行PI调节，获得电流IQ的参考电流值IQre本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无刷直流电机升压集成驱动系统，其特征在于：包括电源U

【技术特征摘要】
1.一种无刷直流电机升压集成驱动系统，其特征在于：包括电源U1、第一电解电容C1、第二电解电容C2、电感L、第一MOS开关管K1、第一二极管D1、第二MOS开关管K2、第二二极管D2、第三MOS开关管K3、第三二极管D3、第四MOS开关管K4、第四二极管D4、第五MOS开关管K5、第五二极管D5、第六MOS开关管K6、第六二极管D6、第七MOS开关管K7、第七二极管D7、以及三相电机中的A相绕组、B相绕组、C相绕组；其中，第一MOS开关管K1的源极与第一二极管D1的阳极相对接，第一MOS开关管K1的漏极与第一二极管D1的阴极相对接，第二MOS开关管K2的源极与第二二极管D2的阳极相对接，第二MOS开关管K2的漏极与第二二极管D2的阴极相对接，第三MOS开关管K3的源极与第三二极管D3的阳极相对接，第三MOS开关管K3的漏极与第三二极管D3的阴极相对接，第四MOS开关管K4的源极与第四二极管D4的阳极相对接，第四MOS开关管K4的漏极与第四二极管D4的阴极相对接，第五MOS开关管K5的源极与第五二极管D5的阳极相对接，第五MOS开关管K5的漏极与第五二极管D5的阴极相对接，第六MOS开关管K6的源极与第六二极管D6的阳极相对接，第六MOS开关管K6的漏极与第六二极管D6的阴极相对接，第七MOS开关管K7的源极与第七二极管D7的阳极相对接，第七MOS开关管K7的漏极与第七二极管D7的阴极相对接；
电源U1的正极分别对接第一电解电容C1的正极、电感L的其中一端，电感L的另一端分别对接第三MOS开关管K3的漏极、第二MOS开关管K2的源极，第二MOS开关管K2的漏极对接第一MOS开关管K1的源极；第四MOS开关管K4的源极对接第五MOS开关管K5的漏极，第六MOS开关管K6的源极对接第七MOS开关管K7的漏极；第一MOS开关管K1的漏极、第二电解电容C2的正极、第四MOS开关管K4的漏极、第六MOS开关管K6的漏极四者相连接；电源U1的负极分别对接第一电解电容C1的负极、第三MOS开关管K3的源极、第二电解电容C2的负极、第五MOS开关管K5的源极、第七MOS开关管K7的源极；三相电机中的A相绕组对接第一MOS开关管K1的源极，三相电机中的B相绕组对接第四MOS开关管K4的源极，三相电机中的C相绕组对接第六MOS开关管K6的源极。


2.一种针对权利要求1所述一种无刷直流电机升压集成驱动系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A.采集第二电解电容C2两端的实际电压值U2，获得其与第二电解电容C2两端参考电压值U2_ref的差值，并针对该差值进行PI调节，获得电感电流参考值IL_ref，然后进入步骤B；
步骤B.采集经过电感L的实际电感电流IL，获得其与电感电流参考值IL_ref的差值，并针对该差值依次经过PI调节与限幅操作，获得限幅结果信号，然后进入步骤C；
步骤C.将限幅结果信号与预设高频三角载波进行比较，选取小于预设高频三角载波的信号，作为第三MOS开关管K3的控制信号然后进入步骤D；
步骤D.执行方波控制方法或者正弦波SVPWM调节方式，获得第一MOS开关管K1的控制信号第四MOS开关管K4的控制信号第五MOS开关管K5的控制信号第六MOS开关管K6的控制信号第七MOS开关管K7的控制信号然后进入步骤E；
步骤E.针对第一MOS开关管K1的控制信号与第三MOS开关管K3的控制信号应用逻辑与非运算，获得第二MOS开关管K2的控制信号然后进入步骤F；
步骤F.应用第一MOS开关管K1的控制信号第二MOS开关管K2的控制信号第三MOS开关管K3的控制信号第四MOS开关管K4的控制信号第五MOS开关管K5的控制信号第六MOS开关管K6的控制信号第七MOS开关管K7的控制信号分别针对第一MOS开关管K1、第二MOS开关管K2、第三MOS开关管K3、第四MOS开关管K4、第五MOS开关管K5、第六MOS开关管K6...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡骏，马二昆，庞浩，张菀，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32