3.2電路延時(shí)分析

　　3.2.1延時(shí)環(huán)節(jié)

       式中 ：t—時(shí)間常數(shù)。

　　圖4是慣性環(huán)節(jié)的bode圖，分別顯示了慣性環(huán)節(jié)的幅頻特性和相頻特性。

　　因此可以知道慣性環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié)具有低通特性，對(duì)低頻輸入能精確地復(fù)現(xiàn)，而對(duì)高頻輸入要衰減，但會(huì)產(chǎn)生相位滯后。因此它會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生延時(shí)，延時(shí)時(shí)間由時(shí)間常數(shù)t決定。

　　當(dāng)系統(tǒng)有多個(gè)小慣性環(huán)節(jié)時(shí)，在一定的條件下，可以將它們近似地看成是一個(gè)小慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)等于原系統(tǒng)各小時(shí)間常數(shù)之和：

　　3.2.2電路延時(shí)

　　通過前面對(duì)電流檢測和過流故障執(zhí)行電路的分析可知電路延時(shí)主要包括以下幾部分：

　?。?）電流采集電路的信號(hào)輸入端是電流傳感器，通過運(yùn)放電路對(duì)電壓的變換，這兩部分可以等效為慣性環(huán)節(jié)，設(shè)時(shí)間常數(shù)為t1，因此可以表示為：

　?。?）電流采樣信號(hào)經(jīng)過rc濾波器的延時(shí)，可以等效為信號(hào)經(jīng)過一個(gè)慣性環(huán)節(jié)。可知時(shí)間常數(shù)t2= r5·c4，可以表示為：

　?。?）電流信號(hào)通過a/d變換器給控制芯片進(jìn)行處理的延時(shí)等效于一個(gè)純延時(shí)環(huán)節(jié)，設(shè)延時(shí)時(shí)間為t3，可以表示為：

　　（4）當(dāng)檢測到過流故障處理時(shí)，控制芯片給出故障信號(hào)切斷主接觸器。可以知道輸出電路主要延時(shí)包括光耦隔離芯片的延時(shí)和信號(hào)繼電器relay-spst的動(dòng)作延時(shí)。同樣這個(gè)部分延時(shí)可以等效為一個(gè)純延時(shí)環(huán)節(jié)，設(shè)時(shí)間常數(shù)為t4，則可以表示為：

　　針對(duì)以上分析建立了如圖5的電路延時(shí)仿真模型。

       4 仿真分析

　　根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)的電路及查看相關(guān)資料可以知道電流傳感器選用內(nèi)部集成有相位補(bǔ)償功能的互感器和制造工藝精湛的變壓器，同時(shí)采用高速的運(yùn)算放大器，因此取t1=10μs；rc濾波電路的參數(shù)選取根據(jù)實(shí)際情況而定，首先采樣延時(shí)時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于控制芯片的處理周期200μs，其次由于采樣信號(hào)是電機(jī)的電流信號(hào)，是低頻的正弦信號(hào)，因此濾波電路要起到濾波的作用截止頻率不能太高，因此綜合考慮，取濾波截止頻率f=7.96khz此時(shí)時(shí)間常數(shù)t2=20μs；而控制芯片若選用快速數(shù)據(jù)處理芯片，則也可大大降低數(shù)據(jù)處理階段的延時(shí)，t3在20μs~30μs左右；故障輸出電路通過查看datasheet可以知道光偶的延時(shí)和relay-spst的斷開時(shí)間約是0.35ms。

　　按照以上模型的建立和對(duì)相關(guān)參數(shù)的分析進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖6所示。實(shí)線表示在主接觸器流過的實(shí)際電流。我們控制器設(shè)定在電流300a時(shí)進(jìn)行過流保護(hù)，斷開主接觸。但由于采集電流電路和過流故障執(zhí)行電路的延時(shí)原因?qū)е略陔娏?00a時(shí)不能及時(shí)的斷開主接觸器，而是在電流大概420a時(shí)才切斷高壓電路。這就在對(duì)主接觸器的選型時(shí)必須要考慮延時(shí)帶來的影響。

       5 器件選型

　　在20kw的電機(jī)控制器中電機(jī)額定功率/峰值功率是20kw/60kw，額定電壓是180vac。選用主接觸器的型號(hào)是kilovac公司的ev250-2a-400amps［10］，該接觸器在純電動(dòng)汽車上應(yīng)用廣泛，它的主要電氣特性如下：

　　（1）ev250主要應(yīng)用于電池開關(guān)，直流電路控制，保護(hù)和安全斷開。

　?。?）在320v下可長期工作電流400a，500a電流持續(xù)時(shí)間為6.5min，可斷開2500a電流，經(jīng)過28~1800vdc試驗(yàn)。

　?。?）內(nèi)部帶有線圈節(jié)能器：在不同溫度、電壓下只需4w保持功率；通過emi頻譜試驗(yàn)和認(rèn)證；內(nèi)裝線圈抑制器。

　?。?）旋轉(zhuǎn)式觸點(diǎn)，使得電阻小，功耗低。

　?。?）“超級(jí)氣密封”專利，保護(hù)所有運(yùn)動(dòng)部件，可在危險(xiǎn)環(huán)境下運(yùn)行。

　　ev250在額定線圈電壓下，高壓接觸器線圈的閉合響應(yīng)即接觸器完全閉合的時(shí)間約是135ms，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求的高壓電氣安全控制系統(tǒng)工作至少大于100ms才允許高壓供電回路閉合接通，并且接通時(shí)需有預(yù)充電過程，以避免接通時(shí)瞬態(tài)的高壓電沖擊。接觸器斷開的時(shí)間大約為18ms，可重復(fù)性非常好，對(duì)于國標(biāo)gb/t18384.1――2001中切斷高壓要于20ms內(nèi)完成的響應(yīng)要求提高了10%。

　　同時(shí)主接觸器在500a電流持續(xù)時(shí)間為6.5min，根據(jù)仿真結(jié)果，在考慮延時(shí)的影響下，主接觸器仍然能夠滿足電路的要求。

       6 結(jié)束語

　　本文針對(duì)純電動(dòng)汽車高壓電系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了在純電動(dòng)汽車上的高壓電路，為高壓電路絕緣等效電阻、等效電容的測量、高壓電路泄壓過程的放電時(shí)間及剩余電量的計(jì)算提供了解決方法。設(shè)計(jì)了高壓電系統(tǒng)的電流，電壓，溫度監(jiān)測電路，并對(duì)電路進(jìn)行分析，建立了電路的延時(shí)模型。通過仿真分析，結(jié)果表明，在我們選擇了一定的時(shí)間常數(shù)t時(shí)高壓電系統(tǒng)中的主接觸器滿足電路的要求并有一定的余量，對(duì)電動(dòng)汽車的安全性，可靠性都有重要的意義。本文研究的分析方法，為電動(dòng)汽車的器件選型提出了一個(gè)新的方法。