一种无刷直流电机的制动转速控制系统及低速电动车技术方案

本发明专利技术涉及一种无刷直流电机的制动转速控制系统及低速电动车。该系统通过电机实时转速和预设转速调节制动控制占空比，PWM调制模块根据该制动控制占空比对三相桥式电路进行PWM调制，从而对无刷直流电机制动过程中的电机实时转速或实时加速度进行控制，并将制动过程中的电机能量回馈给蓄电池；该系统还对制动过程中的直流电压和蓄电池的直流充电电流进行保护控制，抑制了该电压和该电流的过冲，并具有过压保护和过流保护及其告警功能。本发明专利技术在保证较快制动响应速度的同时，提高了制动驾驶体验和低速电动车的续航里程；能有效保护驾驶员和低速电动车的安全。驶员和低速电动车的安全。驶员和低速电动车的安全。

【技术实现步骤摘要】
一种无刷直流电机的制动转速控制系统及低速电动车


[0001]本专利技术涉及电机控制
，更具体地说，涉及一种无刷直流电机的制动转速控制系统及低速电动车。

技术介绍

[0002]低速电动车一般指最高时速小于70公里/小时，车身体积和重量都较小，运行距离相对较短的电动车；主要包括电动高尔夫球车、电动割草车，电动洗地车、电动摩托车、电动自行车、电动滑板车、电动摆渡车、电动巡逻车、电动三轮车、电动旅游观光车、电动老年代步车、电动沙滩车等。电动车较之于燃油车，具有噪音小、效率高、成本低、更加环保节能等优点。低速电动车主要采用无刷直流电机、永磁同步电机等作为行进电机，通过蓄电池和三相桥式电路对其进行驱动。低速电动车适用范围广，种类多，市场巨大，是当前低速车辆的主要发展方向。
[0003]低速电动车通过踩/松油门的方式来实现整车的启动/停机，只有在要求紧急停车的场合才进行机械刹车。当油门松开时，低速电动车进入无刷直流电机的制动控制系统。当前，该制动控制系统主要采用短接制动和回馈制动两种方式。短接制动是指将三相绕组以恒定速度进行逐步短接直至完全短接或直接进行完全短接；该制动控制形式简单，但由于是开环控制，无法根据工况进行调节，制动体验较差。回馈制动采用能量回馈(将电机的机械能转化为电能回馈给蓄电池)的方式来实现电机的制动控制。当前，无刷直流电机的回馈制动主要有最大回馈功率控制、最大回馈效率控制、最大制动电流控制和制动电流恒定控制等方式。博士论文《电动汽车用大功率无刷直流电机控制关键技术研究》和硕士论文《无刷直流电机回馈制动控制系统的研究与设计》对上述回馈制动的控制现状进行了说明，上述控制方式分别使能量回馈过程中的回馈功率最大、回馈效率最高、制动时间最短、制动转矩恒定等。回馈制动主要从能量回馈的角度来设计，有助于提高整车的续航里程，但对制动过程中驾驶体验考虑不够，且当回馈能量过大过快时，容易造成蓄电池和三相桥式电路等的损坏，对驾驶员和设备的安全构成了隐患。
[0004]综上所述，当前无刷直流电机的制动控制研究主要集中在能量回馈和降低系统损耗等方面，对制动过程中的驾驶体验和安全稳定性等问题关注的不够。而欲提高制动过程的驾驶体验，必须对制动过程的电机转速或加速度进行控制；对于回馈能量过大、过快所导致的过流、过压等问题也应进行保护控制。鉴于此，提出了一种低速电动车的无刷直流电机的制动转速控制系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种无刷直流电机的制动转速控制系统及低速电动车。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种无刷直流电机的制动转速控制系统，包括制动控制模块、PWM调制模块、转子位置检测模块和三相桥式电路，所述三相
桥式电路的直流输入端接蓄电池，所述三相桥式电路的三相桥臂输出端接无刷直流电机，所述制动控制模块通过所述PWM调制模块连接所述三相桥式电路，所述制动控制模块连接所述转子位置检测模块，所述转子位置检测模块用于对所述无刷直流电机的转子位置进行检测；所述制动控制模块接收到制动信号后，根据所述转子位置检测模块得到的转子位置信息计算出实时转速，并根据所述实时转速和预设转速得到制动控制占空比D
b
；所述PWM调制模块根据所述制动控制占空比D
b
对所述三相桥式电路的开关管进行PWM调制，对制动过程中所述无刷直流电机的实时转速或实时加速度进行控制，并将所述无刷直流电机的能量通过所述三相桥式电路回馈给所述蓄电池。
[0007]进一步，在本专利技术所述的无刷直流电机的制动转速控制系统中，所述三相桥式电路包括第一开关管Q11、第二开关管Q12、第三开关管Q13、第四开关管Q14、第五开关管Q15和第六开关管Q16；所述第一开关管Q11、第三开关管Q13、第五开关管Q15位于所述三相桥式电路的三相桥臂的上端，所述第二开关管Q12、第四开关管Q14和第六开关管Q16位于所述三相桥式电路的三相桥臂的下端；
[0008]所述PWM调制模块控制所述第一开关管Q11、第三开关管Q13和第五开关管Q15断开，以所述制动控制占空比D
b
对所述第二开关管Q12、第四开关管Q14和第六开关管Q16进行PWM调制。
[0009]进一步，在本专利技术所述的无刷直流电机的制动转速控制系统中，所述制动控制模块包括前馈控制单元和制动转速控制单元；所述前馈控制单元根据制动初始时刻的实时转速得到前馈控制占空比D
f
，所述制动转速控制单元根据所述实时转速和预设转速得到制动转速控制占空比D
s
，所述制动控制占空比D
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为所述前馈控制占空比D
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和所述制动转速控制占空比D
s
之和。
[0010]进一步，在本专利技术所述的无刷直流电机的制动转速控制系统中，所述前馈控制单元输出的前馈控制占空比D
f
与制动初始时刻的实时转速反相关。
[0011]进一步，在本专利技术所述的无刷直流电机的制动转速控制系统中，若所述预设转速为0，则所述制动转速控制单元根据所述实时转速和预设转速得到制动转速控制占空比D
s
，包括：
[0012]所述制动转速控制单元根据所述实时转速得到制动转速控制占空比D
s
，且所述制动转速控制占空比D
s
的增加速度与所述实时转速正相关。
[0013]进一步，在本专利技术所述的无刷直流电机的制动转速控制系统中，所述制动转速控制占空比D
s
的增加速度与所述实时转速正相关，包括：
[0014]制动转速控制占空比D
s
每次增加的步长保持不变，每次增加的时间间隔与所述实时转速反相关；或
[0015]制动转速控制占空比D
s
每次增加的时间间隔保持不变，每次增加的步长与所述实时转速正相关；或
[0016]制动转速控制占空比D
s
每次增加的时间间隔与实时转速反相关，每次增加的步长与所述实时转速正相关；或
[0017]将所述实时转速作为PI控制器的输入量，经过PI控制器调节后得到制动转速控制占空比D
s
。
[0018]进一步，在本专利技术所述的无刷直流电机的制动转速控制系统中，所述制动转速控
制单元包括PI控制器，若所述预设转速为一根随时间变化的直线，则所述直线随时间的增大而降低，所述直线的初始时刻值为制动初始时刻的实时转速，所述直线对应低速电动车行进速度直线的斜率的绝对值小于10m/s2；则所述制动转速控制单元根据所述实时转速和预设转速得到制动转速控制占空比D
s
，包括：
[0019]获取所述直线与时间对应的预设转速值，将所述实时转速和所述预设转速值的差值作为所述PI控制器的输入值，经过所述PI控制器的调节后得到制动转速控制占空比D
s
；或
[0020]设计所述直线的斜率，所述直线的斜率为预设加速度，由所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无刷直流电机的制动转速控制系统，其特征在于，包括制动控制模块、PWM调制模块、转子位置检测模块和三相桥式电路，所述三相桥式电路的直流输入端接蓄电池，所述三相桥式电路的三相桥臂输出端接无刷直流电机，所述制动控制模块通过所述PWM调制模块连接所述三相桥式电路，所述制动控制模块连接所述转子位置检测模块，所述转子位置检测模块用于对所述无刷直流电机的转子位置进行检测；所述制动控制模块接收到制动信号后，根据所述转子位置检测模块得到的转子位置信息计算出实时转速，并根据所述实时转速和预设转速得到制动控制占空比D
b
；所述PWM调制模块根据所述制动控制占空比D
b
对所述三相桥式电路的开关管进行PWM调制，对制动过程中所述无刷直流电机的实时转速或实时加速度进行控制，并将所述无刷直流电机的能量通过所述三相桥式电路回馈给所述蓄电池。2.根据权利要求1所述的无刷直流电机的制动转速控制系统，其特征在于，所述三相桥式电路包括第一开关管Q11、第二开关管Q12、第三开关管Q13、第四开关管Q14、第五开关管Q15和第六开关管Q16；所述第一开关管Q11、第三开关管Q13、第五开关管Q15位于所述三相桥式电路的三相桥臂的上端，所述第二开关管Q12、第四开关管Q14和第六开关管Q16位于所述三相桥式电路的三相桥臂的下端；所述PWM调制模块控制所述第一开关管Q11、第三开关管Q13和第五开关管Q15断开，以所述制动控制占空比D
b
对所述第二开关管Q12、第四开关管Q14和第六开关管Q16进行PWM调制。3.根据权利要求1所述的无刷直流电机的制动转速控制系统，其特征在于，所述制动控制模块包括前馈控制单元和制动转速控制单元；所述前馈控制单元根据制动初始时刻的实时转速得到前馈控制占空比D
f
，所述制动转速控制单元根据所述实时转速和预设转速得到制动转速控制占空比D
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，所述制动控制占空比D
b
为所述前馈控制占空比D
f
和所述制动转速控制占空比D
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之和。4.根据权利要求3所述的无刷直流电机的制动转速控制系统，其特征在于，所述前馈控制单元输出的前馈控制占空比D
f
与制动初始时刻的实时转速反相关。5.根据权利要求3所述的无刷直流电机的制动转速控制系统，其特征在于，若所述预设转速为0，则所述制动转速控制单元根据所述实时转速和预设转速得到制动转速控制占空比D
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，包括：所述制动转速控制单元根据所述实时转速得到制动转速控制占空比D
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，且所述制动转速控制占空比D
s
的增加速度与所述实时转速正相关。6.根据权利要求5所述的无刷直流电机的制动转速控制系统，其特征在于，所述制动转速控制占空比D
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的增加速度与所述实时转速正相关，包括：制动转速控制占空比D
s
每次增加的步长保持不变，每次增加的时间间隔与所述实时转速反相关；或制动转速控制占空比D
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每次增加的时间间隔保持不变，每次增加的步长与所述实时转速正相关；或制动转速控制占空比D
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每次增加的时间间隔与实时转速反相关，每次增加的步长与所述实时转速正相关；或将所述实时转速作为PI控制器的输入量，经过PI控制器调节后得到制动转速控制占空
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。7.根据权利要求3所述的无刷直流电机的制动转速控制系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：章波，陈建，李云旭，
申请(专利权)人：深圳拓邦股份有限公司，
类型：发明
国别省市：