混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)系統電路解析 —電路圖天天讀（237）

　　近幾十年來(lái)，資源短缺和環(huán)境保護成為世界汽車(chē)工業(yè)面臨的兩大挑戰。石油資源短缺，汽車(chē)尾氣對大氣的污染日趨嚴重，因此，各國汽車(chē)工業(yè)都加大了研究和開(kāi)發(fā)其它燃料汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)的力度。

　　1 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)系統結構

　　圖1為串聯(lián)式混合動(dòng)力系統拓撲結構圖，整個(gè)混合動(dòng)力系統采用串聯(lián)式結構，主要由能源供給系統、電氣驅動(dòng)系統和機械傳動(dòng)系統三大部分構成。能源供給系統由動(dòng)力電池組、發(fā)動(dòng)機-發(fā)電機機組組成;電氣驅動(dòng)系統由逆變器和電動(dòng)機組成;機械傳動(dòng)系統將電動(dòng)機的機械輸出通過(guò)減速器送給驅動(dòng)橋。整車(chē)系統采用can總線(xiàn)傳輸信息和命令，通訊介質(zhì)采用屏蔽雙絞線(xiàn)。

　　圖1 串聯(lián)式混合動(dòng)力系統拓撲結構圖

　　2 電機驅動(dòng)系統主電路結構

　　2.1 主回路元件選擇

　　圖2 驅動(dòng)系統主回路電路圖

　　電機驅動(dòng)系統主回路原理如圖2所示，采用三相橋式逆變器，根據牽引電機的參數：額定功率50kw; 額定電流167a; 額定電壓240v;額定頻率200hz; 峰值頻率400hz。功率器件可選600v/600a，開(kāi)關(guān)頻率10khz。

　　直流側支撐電容采用4個(gè)3300μf的電解電容并聯(lián)而成，并聯(lián)在高壓直流母線(xiàn)兩端。由于直流側電壓udc=336v，所以支撐電容的耐壓等級應高于336v，取450v。

　　3 控制電路

　　3.1 驅動(dòng)系統控制部分設計

　　圖3 電機驅動(dòng)系統控制框圖

　　圖3為電機驅動(dòng)系統控制框圖，它由傳感器測量與信號處理電路、控制板以及驅動(dòng)板等組成。

　　電機控制電路分為電機電壓控制電路 （ 功率放大電路和 H 型雙極驅動(dòng)電路 ） 和 P W M 脈寬調制電路 ?？垢蓴_電路和過(guò) 、 欠電壓檢測與保護電路已分別嵌入到了電機電壓控制電路和 P W M 脈寬調制電路兩大模塊內 。

　　P WM脈寬調制電路

　　圖 4　P W M脈寬調制電路原理圖

　　設計依據如下 ： U C 3 637 的控制電壓 （ 16 端 ） 在± 5V 變化時(shí) ， 經(jīng) U C 3 637 內部比例放大器處理后的電壓（ 即引腳 9、1 1兩端 ） 在 2 ～ 8V 之間變化且線(xiàn)性較好 。

　　3. 2　H 型雙極功率電路

　　H 型雙極功率電路原理圖如圖 5 所示 。它由 4個(gè)大功率管 V T 1 ～ V T 4 和 2 個(gè)新型雙極續流二極管D V 1、D V 2 構成 。

　　圖 5 　H型雙極功率電路原理圖

　　3. 3　I R 21 10功率放大電路設計

　　依據大功率管 I R F 6 40容量較小 ， 承受反壓能力較低的優(yōu)點(diǎn) ， 采用 4 個(gè)大功率管作為功率驅動(dòng)電路開(kāi)關(guān)元件，同時(shí)用 2 個(gè) I R 21 10作為基極驅動(dòng)器對稱(chēng)地驅動(dòng)每側大功率管 I R F 6 40， 如圖 6 所示。圖 6 是左側 I R 2110 功率放大電路原理圖 。

　　圖 6　左側 I R 211 0 功率放大電路原理圖

　　I R 2110 功率放大電路主要由電容 C 205 和二極管 D 201 構成 的自舉 電路 來(lái)實(shí)現 功率 驅動(dòng) 。因此I R 2110 功率放大電路參數設計重點(diǎn)是自舉電容和自舉二極管的選取 。

　　4　 電機的工作原理

　　控制電路性能可通過(guò)檢測電機的性能好壞來(lái)評價(jià) 。電機的性能試驗通過(guò)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)系統來(lái)實(shí)現 ， 如圖 7中的虛線(xiàn)框所示 。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)系統控制方案為 ： 和電機控制電壓相對應的轉速 n 1與轉速傳感器反饋轉速 n 2 之差的電壓信號 ， 經(jīng) P I D外環(huán)控制器后與角位移傳感器反饋的角位移信號合成且經(jīng)內環(huán) P I 控制器后形成控制電壓 ， 來(lái)控制電機轉動(dòng)某個(gè)角度 θ ， 最后經(jīng)發(fā)動(dòng)機輸出轉速 n 。

　　圖 7 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)系統控制方案圖

　　編輯點(diǎn)評：本文設計了一種新型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的電機控制電路， 控制電路由電機電壓控制電路和 P W M脈寬調制電路構成 。利用所設計的電機控制電路 ， 進(jìn)行了電機的線(xiàn)性度和助動(dòng)轉矩等性能試驗 。
電子發(fā)燒友《無(wú)線(xiàn)通信特刊》，更多優(yōu)質(zhì)內容，馬上下載閱覽