電動汽車變頻空調(diào)設(shè)計(jì)

1、    電動汽車變頻空調(diào)設(shè)計(jì)    陳書生 韓軍良 仝飛飛摘   要：針對現(xiàn)有電動汽車空調(diào)的不足，本文設(shè)計(jì)了一款新穎的電動汽車變頻空調(diào)系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)采用兩電平逆變器驅(qū)動，空調(diào)壓縮機(jī)采用三電平逆變器驅(qū)動，主控單元采用dsp+fpga的電路架構(gòu)，系統(tǒng)控制采用基于luenberger觀測器的無傳感器磁場定向控制策略，提升了電動汽車空調(diào)的性能，提高了用戶舒適性。關(guān)鍵詞： 電動汽車;變頻空調(diào);三電平逆變器;磁場定向控制1 引言目前的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成比較簡單，存在效率較低、噪聲水平較高、電磁干擾大的不足，本文針對這一狀況，采用永磁同步電機(jī)作為空調(diào)

2、壓縮機(jī)的驅(qū)動電機(jī)，采用三電平逆變器驅(qū)動壓縮機(jī)，應(yīng)用無傳感器磁場定向控制策略，設(shè)計(jì)了一款綠色高效的電動汽車變頻空調(diào)系統(tǒng)。2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的電動汽車變頻空調(diào)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)包括空調(diào)人機(jī)接口單元、空調(diào)控制單元、車內(nèi)溫度檢測單元、二電平逆變器、風(fēng)機(jī)、三電平逆變器、壓縮機(jī)以及冷媒循環(huán)單元?？照{(diào)人機(jī)接口單元提供了用戶友好的接口界面，車內(nèi)溫度檢測單元實(shí)時(shí)檢測車內(nèi)溫度，反饋給空調(diào)控制單元，空調(diào)控制單元經(jīng)過溫度閉環(huán)控制后通過二電平逆變器驅(qū)動風(fēng)機(jī)運(yùn)行，通過三電平逆變器驅(qū)動壓縮機(jī)運(yùn)行，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對車內(nèi)空氣溫度的自動調(diào)節(jié)功能。3 三電平逆變器設(shè)計(jì)空調(diào)壓縮機(jī)是電動汽車變頻空調(diào)的關(guān)鍵

3、部件，空調(diào)壓縮機(jī)采用三電平逆變器驅(qū)動。本文設(shè)計(jì)的三電平逆變器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖2所示。三電平逆變器采用空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)（svpwm），本文采用一種將三電平逆變器電壓空間矢量轉(zhuǎn)換為兩電平逆變器電壓空間矢量控制的快速算法，根據(jù)負(fù)載電流方向和直流側(cè)兩個(gè)平衡電容電壓的大小，調(diào)整正、負(fù)小矢量的作用時(shí)間來控制中點(diǎn)電位平衡。本算法運(yùn)算速度快、精度高，易于用dsp編程實(shí)現(xiàn)。4 壓縮機(jī)控制策略設(shè)計(jì)電動汽車主控單元采用dsp+fpga的電路架構(gòu)，dsp作為系統(tǒng)控制核心，fpga作為pwm通道拓展以及邏輯控制單元。主控芯片dsp采用ti公司的tms320f28335，fpga采用altera公司cyclone

4、 系列的ep4c6e22c8n。在永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置狀態(tài)估計(jì)的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，采用基于luenberger觀測器的無傳感器矢量控制策略1-2。luenberger觀測器能有效避免滑模觀測器的抖振問題，而且動態(tài)響應(yīng)快，估算精度高，實(shí)現(xiàn)簡單3。本文設(shè)計(jì)的基于luenberger觀測器的無傳感器控制結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示?？照{(diào)壓縮機(jī)的三相電流經(jīng)過clark變換后，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電流 和 ，再經(jīng)過park變換得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流 和 ，通過q軸和d軸的電流閉環(huán)控制后，輸出量經(jīng)過park逆變換得到電壓信號 和 ，然后通過三電平svpwm運(yùn)算后，得到三電平逆變器的橋臂開關(guān)器件的控制信號。 、

5、、 、 送入luenberger觀測器，得到實(shí)時(shí)估算的位置信號和轉(zhuǎn)速信號。5 結(jié)論本文提出的電動汽車變頻空調(diào)設(shè)計(jì)方案，空調(diào)壓縮機(jī)采用三電平逆變器驅(qū)動，采用基于luenberger觀測器的無傳感器矢量控制策略。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)矩脈動小、電磁干擾小、噪聲低、整機(jī)效率高的優(yōu)點(diǎn)，對于提升電動汽車變頻空調(diào)的性能、提高用戶舒適性有重要意義。參考文獻(xiàn)1 周雙飛，黃海波，簡煒. luenberger觀測器在永磁同步電機(jī)無傳感器控制中的應(yīng)用研究j. 電機(jī)與控制應(yīng)用，2017，44（10）： 59-62.2  張國強(qiáng)，王高林，徐殿國等. 基于單觀測器誤差信息融合的永磁電機(jī)無傳感器復(fù)合控制策略j. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2017，37（20）： 6077-6082.3 andreas andersson， torbj?rn thiringer. motion sensorless ipmsm control using linear moving horizon estimation with luenberger observer state feedbac