[发明专利]一种电动汽车驱动系统单相绕组断路容错控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车控制技术领域，具体涉及电动汽车驱动系统单相绕组断路容错控制系统和方法。

背景技术

随着石油等化石燃料的枯竭以及环境污染问题日趋严重，研究开发节能、环保和安全的汽车以取代以内燃机提供动力的汽车，是实现可持续发展的必由之路。其中，电动汽车以其高效率低排放的显著优点受到推崇，得到加速发展。电机驱动系统是电动汽车核心技术之一，而轮毂驱动更是未来电动汽车驱动方式的主要发展方向。当驱动系统电机绕组出现单相断路故障后，转矩输出脉动极大，导致电动汽车运行不稳定，从而直接到威胁到人身安全。

传统上一些驱动系统单相绕组断路容错控制方法主要有：

1.两相四开关控制策略：两相四开关策略主要是当单相绕组断路后，绕组中点引出到电源中点处，形成中线，为零序电流提供回路，实现容错运行。

2.两相三桥臂控制策略：当出现单相绕组断路后，绕组中点引出到备用桥臂上，通过三个桥臂驱动电机故障下容错运行。

3.两相全桥控制策略：当出现单相绕组断路后，故障相桥臂的开关管全部打开，正常相实现两相全桥控制，实现容错运行。

然而以上几种传统的控制方法由于本身拓扑结构以及容错运行后的三相电流，影响着其容错控制系统整体性能。例如方法1中需要一个电源中点，容错控制后由于零序电流的影响，会造成中点电压偏移，进而影响电机控制及电机运行，此外方法1与方法2都需要绕组引出中线，因此这两种方法的应用受到局限；方法2与方法3都需要额为开关器件，增大系统的体积以及造价；三种方法同样都具有中性线，中性电流与剩余相电流不是三相对称正弦电流，并且容错运行后逆变器输出的电流随着断开绕组相的不同而不同。

发明内容

本发明的目的是针对传统电动汽车驱动系统单相绕组断路容错控制系统存在的问题，提出一种新的电动汽车驱动系统单相绕组断路容错控制系统及方法，减少设备投资，精简容错控制算法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种电动汽车驱动系统单相绕组断路容错控制系统，包括：PWM产生模块、逆变器、三相永磁轮毂电机、开关模块、切换控制模块、电流采样模块和旋转编码器；

所述旋转编码器与所述电机连接，用于测量电机的实际转速，并输出转速信号至所述PWM产生模块；

所述电流采样模块与所述电机连接，用于测量电机的三相电流，并输出电流信号至所述PWM产生模块和切换控制模块；

所述开关模块，与所述电机的三相绕组连接，至少包括两组开关，第一组开关使三相绕组成星型连接方式，第二组开关使三相绕组成三角形连接方式；

所述PWM产生模块，包括：

转速PI调节器，用于根据参考转速和实际转速的差值得到参考电流幅值；

电流计算模块，用于根据参考电流幅值通过与星型连接方式对应的第一电流形状函数或与三角形连接方式对应的第二电流形状函数计算得到逆变器输出三相电流的参考值；

以及，滞环比较器，用于结合三相电流的参考值和实际值，输出用于控制逆变器的开关的PWM序列；

所述切换控制模块，用于根据所述电流采样模块输出的电流信号判断是否出现单相绕组断路，若出现断路则输出切换信号至所述开关模块和所述PWM产生模块。

进一步地，正常运行时，所述第一组开关常开，所述第二组开关常闭，三相绕组的连接方式为星型连接，所述开关模块接收到切换信号后，所述第二组开关常开，所述第一组开关常闭，三相绕组的连接方式为三角形连接。

进一步地，