[发明专利]双方向升降压型逆变器装置的控制方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种双方向升降压型逆变器装置的控制方法，特别适合于电动自行车、电动汽车、混合动力汽车、铁道用电力机车等应用领域中的升降压型逆变器装置的控制。

背景技术

在电动自行车、电动汽车、混合动力汽车、铁道用电力机车等应用领域中，由于蓄电池使用环境和安全方面的限制，或者受供电电源电压的限制，供电直流电源电压一般相对较低。为了减小电机尺寸和提高电机效率和利用率，需要将电压较低的直流电源提升到较高的直流电压后，再由逆变装置将直流变成交流驱动电机。同时，从节能环保的角度，当电动汽车和电力机车在下坡或减速运行时，希望将车辆的势能或动能回收为电能至蓄电池等供电电源。

一般该系统的控制，如电动自行车的应用中，当车辆需要驱动力加速时，控制系统采用驱动模式，此时升压单元采用供电方式将电源电压升压供应直流母线，逆变器单元采用V/F法(异步电机时)或两相通电法(直流无刷电机时)以驱动电动机提供车辆动力。当车辆需要减速时，直接利用机械刹车系统，这样就浪费了车辆本身的动势能。

本发明利用图1所提供的双方向升降压型逆变器装置的电路，通过将控制系统划分成和上位控制单元、双方向升降压控制单元部分和逆变器控制单元部分等三个部分的方法。上位控制单元作为司令部，负责检测驾驶者的操作动作，并收集外部传感器如防撞系统、GPS系统等信息综合处理，最终向下位控制器发出系统的起动/停止、输出电磁转矩指令或电机旋转速度指令、紧急直流制动 等一系列命令。而双方向升降压控制单元和逆变器控制单元作为执行部分，相互独立，相互配合，实现了高精度驱动电机和车辆能量回收的目的，同时对系统的硬件有着极强的保护功能。

发明内容

本发明旨在提供一种简单实用的双方向升降压型逆变器装置的控制方法，其特征在于包含如下技术内容：

(1)针对如图1所示双方向升降压型逆变器装置，控制系统划分成双方向升降压控制单元13和逆变器控制单元14以及上位控制单元15等三个部分，上位控制单元作为司令部，负责检测驾驶者的操作动作，并收集外部传感器如防撞系统、GPS系统等信息综合处理，最终向下位控制器发出系统的起动/停止、输出电磁转矩指令或电机旋转速度指令、紧急直流制动等一系列命令。而双方向升降压控制单元13和逆变器控制单元14作为执行部分，两个控制单元相互独立，相互配合，实现了高精度驱动和能量回收的目的，同时对系统的硬件有着极强的保护功能。

(2)直流双方向升降压装置由直流电源1、稳压蓄能电容2、直流电源电压检测器3、直流电感5、输出电流传感器4、升降压IGBT半桥电路6、直流母线稳压电容7和分流器8组成，其上下管开关控制由图1所示的直流双方向升降压控制单元13完成，该控制器分别利用分流器3、电流传感器5和分流器8测量采样直流电源1电压V_b、直流电源1输出电流i_b和直流母线电压V_dc，通过如图3所示的控制逻辑完成直流双方向升降压装置的上下管开关的PWM信号计算和控制。

(3)直流双方向升降压装置的目的为稳定直流母线电压至预先设定的工作 电压。当整个系统正常动作时，直流双方向升降压控制器13独立工作，不受逆变器控制器14的干扰和影响。

(4)如图3所示，首先直流双方向升降压控制单元13读入上位控制器15传来的直流母线工作电压指令值该直流母线工作电压指令值也可预先以表格的方式设置在直流双方向升降压控制单元13内部，其数值可固定为某一常数，也可根据动作要求随时调整。同时，直流双方向升降压控制单元13通过分流器8采样得出实时的直流母线电压V_dc；通过电流传感器4采样得到蓄电池等直流电源电流i_b；通过直流电源电压检测器3采样得到蓄电池等直流电源电压V_b，并将这些信息存贮在RAM等记忆单元中。

(5)然后直流双方向升降压控制单元13通过一个直流电压控制单元计算出此时的蓄电池等直流电源的输出电流指令值i^*_b。该直流电压控制单元可以简单地以电压比例积分PI演算实现，按下式计算：