一種電動車用電機低速異步調(diào)制裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及數(shù)字控制技術(shù)、功率器件和微電子技術(shù)領域，尤其涉及一種電動車用電機低速異步調(diào)制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]三相異步電動機SPffM變頻調(diào)速系統(tǒng)中，通常在低速時采用異步調(diào)制，在高速時采用同步調(diào)制。在異步調(diào)制模式中，當定子電壓的頻率低于4Hz時，為了提高直流電壓利用率同時減小在異步調(diào)制時的啟動電流，通常極低速時異步調(diào)制的載波比很大，此時如果采用查表法計算將需要很大的變量存儲空間；當頻率高于某一數(shù)值時進入同步調(diào)制模式，在異步調(diào)制模式和同步調(diào)制模式過渡過程中容易產(chǎn)生震蕩。
[0003]隨著數(shù)字控制技術(shù)、功率器件和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速系統(tǒng)已應用于諸多領域。特別是具有恒功率調(diào)速能力，可在一定速度范圍內(nèi)穩(wěn)定運行的交流調(diào)速系統(tǒng)，在主軸驅(qū)動、電力牽引和電動車等領域占據(jù)重要地位。
[0004]變頻調(diào)速技術(shù)因其調(diào)速和起制動性能優(yōu)異、功率因數(shù)高、應用范圍廣泛等許多優(yōu)點被國內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。由于交流異步電動機主磁極的磁通是按照正弦規(guī)律來設計和運行的，為了使電動機的運行性能優(yōu)良，通常使用正弦脈寬調(diào)制(SPffM)和空間矢量脈寬調(diào)制(SVPffM)的方式來實現(xiàn)調(diào)速。SVPffM調(diào)制方式于上世紀90年代提出，時至今日，在國內(nèi)SPffM調(diào)制方式仍廣泛應用于交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中。目前開關器件的開關頻率已經(jīng)可以做到很高，在中小功率應用場合SPffM調(diào)制一般采用異步調(diào)制模式，但在大功率應用場合，開關器件的工作頻率受到限制，采用異步調(diào)制會導致逆變器三相輸出電壓波形不對稱，諧波分量增加。為了克服這些弱點，可以采用分段同步調(diào)制模式，但在分段同步調(diào)制模式中，存在因載波比切換而導致電壓相位發(fā)生跳變的問題。
[0005]在異步電機寬范圍調(diào)速時，特別是在異步電機的低速運行場合，其定子電壓頻率低至1Hz，此時采用同步調(diào)制時要想獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩，其載波比將非常大，進行查表法計算時變量數(shù)量大，僅僅這一項普通單片機無法滿足其要求，因此為了滿足電機在低速時的控制特性，通常異步電機在低速時采用異步調(diào)制，在高速時采用同步調(diào)制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對以上問題，本實用新型提出了一種結(jié)構(gòu)設計簡單、合理，執(zhí)行效率高、轉(zhuǎn)矩脈動小、直流電壓利用率高，能夠滿足異步電機控制中異步調(diào)制的技術(shù)要求的電動車用電機低速異步調(diào)制裝置。
[0007]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]上述的電動車用電機低速異步調(diào)制裝置，包括模式分析與判斷單元、占空比計算單元、載波比計算單元、扭矩調(diào)節(jié)單元及脈沖輸出與控制單元；所述載波比計算單元的兩端分別連接所述占空比計算單元和所述扭矩調(diào)節(jié)單元，且所述占空比計算單元、載波比計算單元和扭矩調(diào)節(jié)單元集成為一體；所述占空比計算單元、載波比計算單元和扭矩調(diào)節(jié)單元集成為一體后分別連接所述模式分析與判斷單元和所述脈沖輸出與控制單元；所述占空比計算單元是由電阻R1~R8、電容C1~C6、共模抑制電感T、電壓比較器Ql、光電耦合器Ul和施密特觸發(fā)器U2連接組成；所述模式分析與判斷單元是由電阻R9~R17、瞬態(tài)抑制二極管TVS1、運算放大器Q2和Q3、電容C7~C9以及接線端子Jl連接組成；所述接線端子Jl具有引腳TIAO 1、引腳VIN和引腳KI。
[0009]所述電動車用電機低速異步調(diào)制裝置，其中:所述接線端子Jl具有引腳TIAO 1、引腳VIN和引腳KI ;所述瞬態(tài)抑制二極管TVSl的陽極端接地，陰極端連接有端子ADCINA4 ;所述電阻R9 —端連接所述瞬態(tài)抑制二極管TVSl的陰極端，另一端連接所述運算放大器Q2的輸出端；所述運算放大器Q2的反相輸入端連接至輸出端，同相輸入端依次通過串接所述電阻R10、R12連接至所述運算放大器Q3的輸出端；所述電阻Rll —端接地，另一端連接于所述電阻RlO與電阻R12的連接點；所述電容C7并聯(lián)于所述電阻Rll兩端；所述運算放大器Q3的電源正極端連接+5V電源，負極端接地，同相輸入端通過所述電阻R16連接至所述接線端子Jl的引腳TIAO 1，反相輸入端通過所述電阻R15接地；所述電阻R17 —端接地，另一端連接于所述接線端子Jl的引腳TIAO I ;所述電阻R13 —端連接于所述運算放大器Q3的輸出端，另一端連接所述電容CS并通過所述電容CS連接至所述運算放大器Q3的反相輸入端；所述電阻R14 —端連接所述運算放大器Q3的輸出端，另一端連接所述運算放大器Q3的反相輸入端。
[0010]所述電動車用電機低速異步調(diào)制裝置，其中:所述電阻Rl —端連接+12V電源，另一端通過所述電阻R2連接所述共模抑制電感T其中一個輸入端，所述電阻Rl與R2的連接點還連接有端子BM B并通過所述端子BM B連接在電機的正交編碼器的轉(zhuǎn)速脈沖輸出端；所述電容Cl并聯(lián)于所述共模抑制電感T的兩個輸入端之間且一端還接地；所述電容C2并聯(lián)于所述共模抑制電感T的兩個輸出端之間且一端還接地；所述電壓比較器Ql的電源正極端連接+12V電源，電源負極端接地，同相輸入端連接所述共模抑制電感T其中一個輸出端，反相輸入端連接所述電阻R3并通過所述電阻R3連接VCC(+6V)電源；所述電阻R4 —端連接+12V電源，另一端連接所述電壓比較器Ql的輸出端；所述光電耦合器Ul的陰極端接地，陽極端通過所述電阻R5連接至所述電壓比較器Ql的輸出端，基極連接+3.3V電源，發(fā)射極接地，集電極通過所述電阻R7連接至所述施密特觸發(fā)器U2的端口 A ;所述電阻R6 —端連接+3.3V電源，另一端連接所述光電耦合器Ul的集電極；所述電容C3 —端連接于所述光電耦合器Ul的集電極與所述電阻R6、R7的連接點，另一端接地；所述電容C4 一端接地，另一端連接于所述電阻R6、光電耦合器Ul的基極與+3.3V電源的連接點；所述施密特觸發(fā)器U2通過端子GND接地，通過端子VCC連接+3.3V電源；所述電容C5 —端連接+3.3V電源，另一端接地；所述電容C6 —端連接所述施密特觸發(fā)器U2的端子Y，另一端接地；所述電阻R8 —端連接于所述電容C6與施密特觸發(fā)器U2的端子Y之間的連接點，另一端連接有輸出端子CAP2并通過所述輸出端子CAP2連接到DSP的速度捕捉口。
[0011]所述電動車用電機低速異步調(diào)制裝置，其中:所述載波比計算單元在異步調(diào)制時頻率過渡平滑的同時載波比為6的整數(shù)倍。
[0012]有益效果:
[0013]本實用新型電動車用電機低速異步調(diào)制裝置結(jié)構(gòu)設計簡單、合理，執(zhí)行效率高、轉(zhuǎn)矩脈動小、直流電壓利用率高，能夠滿足異步電機控制中異步調(diào)制的技術(shù)要求；其中，在異步調(diào)制與同步調(diào)制切換的過渡階段，能保證在過渡階段不會出現(xiàn)震蕩過程；在異步調(diào)制模式下，能夠在PWM中斷周期中更新PffM的占空比和頻率，從而輸出PWM波形，控制異步電機的定子電壓。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型電動車用電機低速異步調(diào)制裝置的結(jié)構(gòu)原理圖
[0015]圖2為本實用新型電動車用電機低速異步調(diào)制裝置的模式分析與判斷單元的電路圖；
[0016]圖3為本實用新型電動車用電機低速異步調(diào)制裝置的占空比計算單元的電路圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，本實用新型電動車用電機低速異步調(diào)制裝置，包括模式分析與判斷單元1、占空比計算單元2、載波比計算單元3、扭矩調(diào)節(jié)單元4及脈沖輸出與控制單元5。其中，該占空比計算單元2、載波比計算單元3和扭矩調(diào)節(jié)單元4集成為一體。
[0018]該模式分析與判斷單元I 一端連接于該占空比計算單元2、載波比計算單元3和扭矩調(diào)節(jié)單元4的集成體，其是根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速和工況判斷是否工作在異步調(diào)制工作模式，同時為了防止在異步調(diào)制向同步調(diào)制過渡時出現(xiàn)抖動，在過渡過程中進行平滑處理。如圖2所示，該模式分析與判斷單元I是由電阻R9~R17、瞬態(tài)抑制二極管TVS1、運算放大器Q2和Q3、電容C7~C9以及接線端子Jl連接組成，該接線端子Jl具有引腳TIAOl、引腳VIN和引腳KI ;瞬態(tài)抑制二極管TVSl的陽極端接地，陰極端連接有端子ADCINA4 ;該電阻R9 —端連接瞬態(tài)抑制二極管TVSl的陰極端，另一端連接運算放大器Q2的輸出端；運算放大器Q2的反相輸入端連接至輸出端，同相輸入端依次通過串接電阻R10、R12連接至運算放大器Q3的輸出端；電阻RlI —端接地，另一端連接于電阻RlO與電阻R12的連接點；電容C7并聯(lián)于該電阻Rll兩端；運算放大器Q3的電源正極端連接+5V電源，負極端接地，同相輸入端通過電阻R16連接至接線端子Jl的引腳TIAOl，反相輸入端通過電阻R15接地；電阻R17 —端接地，另一端連接于接線端子Jl的引腳TI