专利名称：脉冲宽度调制逆变器的电流调节器的抗积分饱和控制的制作方法
技术领域：
本发明的实施例一般而言涉及用于电动机的控制器，更具体而言 涉及适用于电动机的脉冲宽度调制逆变器的电流调节器的抗积分饱和
(and - windup)控制方案.
背景技术：
例如可以用于电力或混合车辆的电力牵引驱动，需要使用高电压 以在有限的体积和重量内尽可能高效地产生扭矩.对于这种高电压应 用，电力驱动系统可以使用用于脉冲宽度调制(PWM)的过调制处理 器来工作，该过调制处理器包括六阶梯(six-step)模式(下述).图 1为用于多相AC电动机102的已知电流调节器和控制架构100的示意 图，
架构100包括在连接布置106上驱动AC电动机102的PWM逆 变器104,该连接布置106可包括任意数目的连接线.连接布置106所 提供的连接的数目是由AC电动机102中使用的相位的数目决定.例如， 三相位AC电动机102将具有三个连接线.连接布置106可包括或者被 耦合到电流传感器108，电流传感器108的数目也由AC电动机102中 使用的相位的数目决定.电流传感器108的输出利用连接线112耦合到 变换处理器110.连接线112的数目仍由AC电动机102中使用的相位 的数目决定，在该例子中为3，
当在与AC电动机102的定子同步的参考坐标系即静止坐标系中 观察时，由电流传感器108测量的三相电流(L、 ^和^)通常承栽正 弦电流波形.在变换处理器110中，这些三相电流利用下述方程(1) 变换成同步的d-q坐标系
<formula>formula see original document page 6</formula>(1)
在方程(1 )，转子角度《为根据机械转子位置和电动机极数(motor pole number)计算得到的电学转子位置.转子角度《由传感器(未示出)测量.在笛卡尔坐标系中，d-q参考坐标系与电学转子位置《的旋 转同步.
如此处使用，下标和上标的含义如下.
下标a、 6和"相位"6和c的量
下标rf和《d-q坐标系内的量
下标s:定子绕线的量
上标j:静止坐标系内的量
上标r:旋转(同步)坐标系内的量
上标*: 命令(command)的量
当信号通过同步坐标系电流调节器114并通过命令电压限制器 116/118被处理时，信号使用d-q坐标系，且处理的信号在旋转变换处 理器120内再次变换到定子参考坐标系.
变换处理器110的输出为测量的d-q电流4和/"如图l所示，所 测量的d-q电流(4和。)耦合到同步坐标系电流调节器114,具体而 言，测量的d电流(& )耦合到d比例积分(PI)调节器122，且测量 的q电流(C )辆合到q PI调节器124.此外，命令的d-q电流(C和 。 )从更高水平控制器(例如，扭矩或速度控制器)通过各个连接线 126/128耦合到相应d和q PI调节器122/124.从相应命令电压限制器 116/118输出的箝位电压命令(^;和C )被反馈到相应的d和qPI 调节器122/124。
前馈电压(C和^，)通过相应连接线130/132提供到相应d 和qPI调节器122/124.通常是由电流控制器、速度控制器或者扭矩控 制器基于电动机速度、电动机参数以及电动机汲取的电流来提供这些 前馈电压.d和q PI调节器122/124的命令输出电压耦合到命令电压限 制器116/118，如下文结合困3所讨论.
从命令电压限制器116/118输出的箝位电压命令(FX;,和C) 耦合到旋转变换处理器120，以按下述方程将同步坐标系内的电压变换 为静止坐标系内的电压，其中该命令电压在该静止坐标系内旋转
旋转变换处理器120的d和q输出耦合到过调制处理器134(该处
血 owf
<formula>formula see original document page 7</formula>理器包括六阶梯模式).在静止参考坐标系内旋转的旋转电压命令
(OC )由过调制处理器134处理.如果命令电压(C和C ) 的幅值小于;K。，则该电压不被过调制处理器134调整，其中该+^
为线性空间矢量PWM的最大电压，如果幅值大于;^，由于逆变器
的物理限制，该逆变器无法实现该电压的命令相位和幅值.这种情况 下，过调制处理器134将箝位输出电压的相位和/或幅值调整为调整电 压(《w和K;)，其基波分量幅值和相位与稳态下的命令电压(^;,
和^t。uf)的幅值和相位相匹配.当电压幅值大于^^时，PWM逆变
器104由于其物理限制而无法合成该命令电压的瞬时相位和幅值.然 而，由于过调制处理的作用，PWM输出电压的基波分量将与命令电压 相同.存在许多种过调制方法，这些过调制方法实现了命令电压的基 波分量直至六阶梯PWM.
过调制处理器134的输出辆合到逆变换处理器136.逆变换处理器 136将旋转电压命令的静止坐标系表示从过调制处理器134如下所述地 转换为电压命令的三相位正弦表示.
(3)
逆变换处理器136的输出耦合到PWM逆变器104, PWM逆变器 104驱动AC电动机102.
图2描述d轴PI调节器122的示例.q轴PI调节器124按相同方 式工作.在图2, PI调节器122包括四个求和点(参考数字152、 154、 156和158)、三个乘法器常数(参考数字162、 164和166)以及积分 器168.求和点152形成d轴电流误差(4,),其为命令d电流(4') 和测量d电流(4)之间的差值.来自求和点152差值输出的d轴电流<formula>formula see original document page 8</formula>误差(4，)在166乘以比例增益常数(Kpd),且倍乘值为在求和点 156被求和的三个值之一，从求和点156输出的电压命令(G )将使 电流误差(4，)最小化，并被输入到命令电压限制器116.在图1中 示出的命令电压限制器116的d轴输出在求和点158减去电压命令 (FT )。求和点158的电压差值输出在元件162乘以抗积分饱和增益 (Kad),且倍乘值在求和点154减去d轴电流误差(w ).求和点154 的差值输出在元件164乘以积分增益(Kid)，倍乘值被积分器168积分， 且积分器168的积分值输出为在求和点156被求和的三个值中的另一 个.电流调节器的输出(即，积分器168的积分值输出，以及在元件 166被比例增益常数(Kpd)缩放的求和点152的输出)在求和点156 加到前馈电压(^ )以产生电压命令().
图3为命令电压限制器116/118的示意图。在图3，命令电压限制 器116/118为两个分离但相同的电压限制器，用于限制相应的输入电压 (「r和《).每个限制器116/118的命令电压输出(c和c)被分 别限制在± r:之间和± r;之间.
在已知系统中，当逆变器使用在线性PWM范围之外的过调制处 理器工作时，如上所述，电流调制性能退化.这种退化是因此，电流 调节器的瞬时输出电压被过调制处理器调整为约束在逆变器的物理限 制之内。当这种电压约束导致电流误差时，PI调节器的积分器饱和， 且这种饱和产生大的过冲或下冲.这称为PI调节器的积分饱和现象. 抗积分饱和控制的作用是防止电压箝位过程中的积分饱和现象.当输 出电压频繁被箝位时，为了防止PI调节器的积分饱和并维持电流控制 性能，这种抗积分饱和控制是非常重要的.
发明内容
此处所述的方法和技术提供了一种驱动AC电动机的脉冲宽度调 制逆变器的同步坐标系电流调节器的抗积分饱和处理.该抗积分饱和 处理结合圃形电压限制器来实施，该圃形电压限制器将命令电压d-q 坐标系的电压幅值分量限制在该逆变器的最大基波电压.
一个实施例包括电动机控制器的控制架构.该控制架构包括笛 卡尔坐标至极坐标转换器，配置成接收同步坐标系d轴命令电压(FT )
和同步坐标系q轴命令电压(c),并配置成响应于^r及《来提供幅值坐标和相坐标；幅值限制器，配置成处理该幅值坐标以在该幅值坐 标超过阈值时产生受限幅值，并提供该幅值坐标或该受限幅值作为输 出幅值；以及极坐标至笛卡尔坐标转换器，配置成处理该输出幅值和 该相坐标，并基于该输出幅值和该相坐标产生箝位同步坐标系d轴命 令电压(《。w )和箝位同步坐标系q轴命令电压(C )
另一实施例执行电动机的逆变器的命令控制方法.该方法包括 获得与该逆变器的命令条件相对应的同步坐标系d轴命令电压(g)
和同步坐标系q轴命令电压(《 )；响应于g和c应用圃形电压极限， 该圃形电压极限代表该逆变器的最大基波电压；如果FT和《的基波电
压分量超过该逆变器的该最大基波电压，执行抗积分饱和控制；以及
如果g和F;'的基波电压分量不超过该逆变器的该最大基波电压，忽略
瞬时电压饱和，
另一实施例涉及电动机的逆变器的控制架构.该控制架构包括变 换处理器，配置成从该逆变器的多相电流产生同步d-q坐标系；以及同 步坐标系电流调节器，耦合到该变换处理器，该同步坐标系电流调节 器配置成从该同步d-q坐标系并响应于该逆变器的命令条件而产生第 一命令电压(g )和第二命令电压(c ).该控制架构还包括辆合到 该同步坐标系电流调节器的圃形电压限制器.该圃形电压限制器配置 成处理^t和^;限制g和c的电压幅值分量，使得该电压幅值分 量不超过该逆变器的最大基波电压；以及产生第一箝位命令电压
(C)和笫二箝位命令电压(C,)作为输出，该控制架构还包括 抗积分饱和反馈布置，辆合于该圃形电压限制器和该同步坐标系电流 调节器之间.
提供此发明内容用于通过简单的形式介绍概念的选择，这些概念 在下文的发明详述中被进一步描述。该发明内容并非旨在确定所要求 保护的主趙的关鍵特征或基本特征，也非用于辅助确定所要求保护的 主题的范围.
下面结合附图描迷本发明，附图中相同的参考数字表示相同元件. 图1为使用传统命令限制器的已知抗积分饱和架构的示意图； 图2为具有抗积分饱和特征的已知同步坐标系调节器的示意图；图3为已知命令限制器布置的方框困；
图4为多相AC电动机的电流调节器和控制架构的示意图5为说明适用于图4架构的圃形电压限制器的功能的图示；以
及
图6为适用于图4架构的命令限制器的示意图.
具体实施例方式
下文的发明详述在本质上纯粹是示例性的，并非旨在限制本发明 的应用和用途.此外，不应受在开篇的技术领域、背景技术、发明内 容或者下文的具体实施方式
中明示或暗示的理论所限制.
本发明的实施例在此通过功能和/或逻辑块分量以及各种处理步 骤来描述.应理解，这些块元件可以通过配置成执行特定功能的任意 数目的硬件、软件和/或固件元件来实现.例如，本发明实施例可采用 例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等的各种集 成电路元件，这些集成电路元件可以在一个或多个微处理器或其它控 制装置的控制下实施各种功能.此外，本领域技术人员将理解，本发 明的实施例可以与任意数目的电动机应用结合实施，且此处所述系统 仅仅是本发明的一个示例性实施例.
为了简明，此处不详细描述与AC电动机、AC电动机控制方案、 以及系统的其它功能方面(及系统的各个操作部件)相关的传统技术. 此外，此处包含的各附图中示出的连接线旨在表示各种元件之间的示 例性功能关系和/或物理耦合.应注意，本发明的实施例存在许多备选 或附加的功能关系或物理连接.
下述说明提到元件或节点或特征是"连接，，或"耦合"在一起.如此 处所使用，除非另外明确指出，"连接"是指一个元件/节点/特征直接结 合到(或者直接与......通信)另一元件/节点/特征，且不一定是机械地
连接.类似地，除非另外明确指出，"耦合"是指一个元件/节点/特征直 接或间接结合到(或者直接或间接与......通信)另一元件/节点/特征，
且不一定是机械地连接。因此，尽管图4所示示意图描述了元件的一 种示例性布置，但在本发明的实施例中可存在附加的中间元件、装置、 特征或部件.
在瞬态条件期间当短时间内电压被箝位时，传统抗积分饱和系统运行良好、，其中在输出电压被箝位时该抗积分饱和系统被瞬时地激励. 然而已经发现，当电流控制器工作于最大极限附近时，控制器持续在
过调制范围内(包括六阶梯PWM)，且电流调节器的输出电压长时间 被该过调制处理器调整和箝位.因此，传统抗积分饱和系统未提供良 好的性能.
在下述实施例中， 一种新的抗积分饱和处理通过过调制方法来工 作，其中这些过调制方法设计成实现命令电压的基波分量.与传统方 法相反，该新的抗积分饱和控制技术忽略瞬时电压饱和，只要基波分 量被实现即可.仅当基波电压命令超过逆变器的可实现限制时，该抗
积分饱和系统才被激励.当电流控制器输出电压的幅值大于^^时，
传统技术与该新的技术之间的差异显著.这种情况下，输出电压被(理 论的)六角电压极限所箝位，该六角电压极限为逆变器的物理限制， 每个周期的六倍，每次电压被过调制调整时，传统抗积分饱和控制将 被激励.抗积分饱和回路的频繁工作使电流调节器的性能退化.然而， 只要基波分量由过调制处理器合成且基波电压幅值小于预定值，则所 提出的抗积分饱和技术不被激励.
图4为用于多相AC电动机202的电流调节器和控制架构200的 示意图，控制架构200合适地配置成控制逆变器204 (例如，PWM逆 变器)的命令，该逆变器204驱动AC电动机202.实践中，控制架构 200可用于耦合到AC电动机202的电动机控制器.控制架构200通常 包括但不限于同步坐标系电流调节器206;圃形电压限制器208,耦 合到同步坐标系电流调节器206的输出；旋转变换处理器210，耦合到 圆形电压限制器208的输出；过调制处理器212，耦合到旋转变换处理 器210的输出；逆变换处理器214，耦合到过调制处理器212的输出； 以及变换处理器216，耦合到PWM逆变器204的输出.在本实施例中， PWM逆变器204耦合到变换处理器216的输出，且同步坐标系电流调 节器206耦合到变换处理器216的输出，控制架构200可包括一些结合 图1所讨论的元件、部件和特征，且这些共同的元件、部件和特征将不在此详细地重复描述.特别地，控制架构200采用圆形电压限制器 208代替图1所示的分离的命令电压限制器116/118.再者，圃形电压
限制器208输出的箝位命令电压(rr声和^'—加)是通过完全不同的处
理来产生.
在工作中，变换处理器216接收PWM逆变器204的多相电流(I 、 4,和/ )，并产生与该多相电流相对应的同步d-q坐标系，变换处理器 216输出的该同步d-q坐标系用测量的d轴电流(,l)和测重的q轴电 流(。)表示.变换处理器216产生的同步d-q坐标系输出作为同步坐 标系电流调节器206的输入，同步坐标系电流调节器206还接收d轴 和q轴命令电流(C和C )作为输入.这些命令电流代表PWM逆变器 204的命令条件，且这些命令电流可以实现为同步d-q命令坐标系.在
本实施例中，同步坐标系电流调节器206还接收前馈电压(rx^和
C )作为输入.
同步坐标系电流调节器206合适地配置成从同步d-q坐标系并响
应于PWM逆变器204的命令条件，产生第一命令电压(例如，d轴命 令电压FT )和第二命令电压(例如，q轴命令电压C).就此而言，同 步坐标系电流调节器206可用作产生G和C的命令源。实践中，响应 于由变换处理器216输出的d-q电流坐标系并响应于代表PWM逆变器
204的期望命令条件的d-q命令坐标系，执行同步坐标系电流调节.如 此处更详细所述，同步坐标系电流调节器206也可以被圓形电压限制 器208的输出影响；这些输出被反馈到同步坐标系电流调节器206.
圃形电压限制器208从同步坐标系电流调节器206接收^和《， 并以合适的方式处理^和^。例如，圃形电压限制器208可以限制电 压幅值分量^和《，使得该电压幅值分量不超过PWM逆变器204的 最大基波电压.就此而言，圃形电压限制器208可以应用一圃形电压 极限，以有效地减小该电压幅值分量使其不超过预定阈值，其中该圆 形电压极限代表PWM逆变器204的最大基波电压.在一个实施例中， 圃形电压限制器208接近由与三个相位、两个电平的逆变器相关联的 切换状态矢量形成的六角形.
除了电压幅值分量之外，^r和^具有相位分量.在一个实施例中，
如果电压幅值分量超过PWM逆变器204的最大基波电压，圆形电压 限制器208减小该电压幅值分量并维持该相位分量，且如果电压幅值分量不超过PWM逆变器204的最大基波电压，则圃形电压限制器208 维持该电压幅值分量及该相位分量.
圃形电压限制器208产生笫 一箝位命令电压(例如，d轴电压C ) 和笫二箝位命令电压(例如，q轴电压C)作为输出.如图4所示， 这些输出被反馈到同步坐标系电流调节器206.同步坐标系电流调节器 206通常可以如上所述地配置，且可以利用图2所示的布置.
参考图2，圃形电压限制器208的输出可以为给控制架构200提供 抗积分饱和布置，其中该抗积分饱和布置耦合在圃形电压限制器208 和同步坐标系电流调节器206之间(该抗积分饱和布置可以视为同步 坐标系电流调节器206的一部分).对于此示例，求和点158和抗积分 饱和增益元件162代表用于d轴处理的抗积分饱和反馈布置部分；等
效部分用于q轴处理.该抗积分饱和反馈布置从FT和C导出一个误 差信号，并从^和^;,导出另一误差信号.例如，求和点158从^和 G;,产生误差信号作为输出，且该误差信号由抗积分饱和增益元件162 处理.在控制架构200中，如果电压幅值分量《和《超过PWM逆变 器204的最大基波电压，则该抗积分饱和反馈布置执行抗积分饱和控 制.另一方面，如果这些电压幅值分量不超过PWM逆变器204的最 大基波电压，则该抗积分饱和反馈布置忽视或忽略瞬时电压饱和.
耦合到圃形电压限制器208的旋转变换处理器210合适地配置成 将C旋转并变换成第一静止电压命令(例如，静止d轴命令电压 C),并将《。w旋转并变换成第二静止电压命令(例如，静止q轴命 令电压《,).过调制处理器212从旋转变换处理器210接收C和 ^;,.过调制处理器212合适地配置成响应于^;和C来实现^; 和C的基波分量.实践中，过调制处理器212可以执行对C和C, 的过调制以实现^r和K'的基波电压分量，直至PWM逆变器204的最 大基波电压.
在一个实施例中，过调制处理器212合适地配置成产生第一调整 电压(例如，d轴电压F(。J，该第一调整电压具有幅值及相位与稳态
下《。w的幅值及相位匹配的基波分量，此外，过调制处理器212合适 地配置成产生第二调整电压(例如，q轴电压^;),该第二调整电压 具有幅值及相位与稳态下C的幅值及相位匹配的基波分量.过调制 处理器212通过将受限电压命令保持在六角形矢量空间内，起着维持电动机控制器的电压线性的功能.这些调整d-q电压作为逆变换处理器
214的输入.在该实施例中，逆变换处理器214配置成将^T，和K;转 换成多相正弦表示(notation)用于PWM逆变器204.对于此处所述 的三相位实施例，逆变换处理器214产生三个命令电压输出G、 G和
图5为示出圃形电压限制器，例如图4的圃形电压限制器208的 功能的图示.该图示示意性示出了囷形电压限制器如何用于限制对应 于「X'和G的该电压幅值分量，图5中的水平轴对应于d轴分量，图5 中的垂直轴对应于q轴分量.图5中的圃的半径表示圆形电压限制器 所允许的最大电压幅值.如上所述，该最大幅值对应于PWM逆变器 的最大基波电压(r ，)
虚线箭头300表示超过最大可允许幅值的FT和^:的电压幅值分
量。这种条件下，圃形电压限制器将该幅值分量减小至一幅值，该幅
值不超过该最大可允许幅值.实线箭头302表示受限幅值.对于该示 例，该受限幅值302等于最大可允许幅值.如下文更详细所述，圆形 电压限制器合适地配置成处理该受限幅值302以产生。 ,和^;' *.
图6为适于与图4所示架构使用的圃形电压限制扭400的示意性
图示.如图6所示，圃形电压限制器400包括笛卡尔坐标至极坐标转
换器402、极坐标范围限制器(幅值限制器)404、以及极坐标至笛卡
尔坐标转换器406.最初用笛卡尔坐标d和q表示的同步坐标系电流调
节器206的命令输出电压C和《 在转换器402内被转换成极坐标P(幅
值)和^ (相位).接下来，如杲需要，仅^坐标在限制器404被限制 (即，箝位).限制器的值可以在0至丄^的范围内，其中i;为六阶
梯模式的最大基波分量。如上所述，如果幅值坐标超过该最大阈值， 则限制器404产生受限幅值，而且限制器404提供该幅值坐标或者该 受限幅值作为输出幅值(例如箝位P坐标)，最后，箝位的p坐标和未 处理的^坐标在转换器406内从极坐标再次变换到笛卡尔坐标.实践 中，转换器406合适地配置成基于该箝位的p坐标和維持的伊坐标，产生箝位同步坐标系d轴命令电压(C)和箝位同步坐标系q轴命令 电压(C ).
对于图4所示实施例，笛卡尔坐标至极坐标转换器402耦合到同 步坐标系电流调节器206，且极坐标至笛卡尔坐标转换器406耦合到旋 转变换处理器210.
参考图4， PWM逆变器204传统地使用物理元件形成，该物理元 件典型地包括IBGT开关或者任何合适的等效物，AC电动机202也是 物理元件.在本发明实施例中，变换处理器216和逆变换处理器214
在软件中实施.实践中，控制架构200可采用读取电流,w、 4,和L的硬 件接口元件(例如，模拟电路和模数转换器).类似地，控制架构200 可采用逆变换处理器214和PWM逆变器204之间的硬件接口元件(例 如，数字电路和计数器)，其中这些元件响应于^、 ^和fC产生脉冲序 列.图4所示的其它元件包含于处理器中，该处理器是由计算机可执 行的软件控制.该处理器执行软件，该软件具有指令(instruction)以 控制该处理器执行每个上述功能.尽管每秒10000迭代可视为用于执 行所述计算的典型周期速率，但该迭代速率可以大于或小于10000周 期每秒.处理器本身可以是微处理器，可以是另一处理器的一部分， 或者可以是任何等效物.等效物包括专用集成电路(ASIC)、可编程门 阵列(PGA)、配置成执行该功能的离散元件等.
在另一实施例中， 一种方法包括将命令从笛卡尔坐标转换到具有 幅值和角度的极坐标.该方法还包括将该幅值限制在预定值以提供受 限幅值，并将该受限幅值和该角度坐标转换成笛卡尔坐标.
在又一实施例中，处理器可读取介质包括用于处理器的指令，以 将命令从笛卡尔坐标转换到具有幅值和角度的极坐标.该处理器可读 取介质还包括用于该处理器的指令，以将该幅值限制在预定值并提供 受限幅值以及用于该处理器的指令，以将该受限幅值和该角度坐标转 换成笛卡尔坐标，
应理解，此处所述的方法和技术可以等同地实施于包括不同类型 的同步坐标系电流调节器的控制架构。例如，上述的圆形电压极限和 抗积分饱和技术可以用于采用复向量电流调节器的控制架构的情形.
尽管已经在前述详细描述中给出了至少一个实施例，不过应理解，存在大量的变型.还可以理解，该一个或多个示例性实施例仅仅是示 例，而不是以任何方式限制本发明的范围、应用性或配置.相反，前 述详细描述向本领域技术人员提供了用于实施该一个或多个示例性实 施例的方便的路线图.应理解，可以在元件的功能和布置方面进行各 种改变，而不背离本发明所附权利要求书及其等同描述所限定的本发 明范围.
权利要求
1.一种电动机控制器的控制架构，该控制架构包括笛卡尔坐标至极坐标转换器，配置成接收同步坐标系d轴命令电压(Vdsr*)和同步坐标系q轴命令电压(Vqsr*)，并响应于Vdsr*及Vqsr*来提供幅值坐标和相坐标；幅值限制器，配置成处理该幅值坐标以在该幅值坐标超过阈值时产生受限幅值，并提供该幅值坐标或该受限幅值作为输出幅值；以及极坐标至笛卡尔坐标转换器，配置成处理该输出幅值和该相坐标，并基于该输出幅值和该相坐标产生箝位同步坐标系d轴命令电压(Vds_outr*)和箝位同步坐标系q轴命令电压(Vqs_outr*)。
2，如权利要求l所述的控制架构，还包括耦合到该极坐标至笛卡 尔坐标转换器的过调制处理器，该过调制处理器配置成实现FT和^'的 基波分量.
3. 如权利要求2所述的控制架构，还包括耦合在该极坐标至笛卡 尔坐标转换器和该过调制处理器之间的旋转变换处理器，该旋转变换 处理器配置成将C变换为静止坐标系命令电压(C);以及 将《挺变换为静止坐标系命令电压(C).
4. 如权利要求l所述的控制架构，还^括耦合到该笛卡尔坐标至 极坐标转换器的同步坐标系电流调节器，其中该同步坐标系电流调节 器作为命令源，该命令源为该笛卡尔坐标至极坐标转换器产生rr和 广*。
5. 如权利要求4所述的控制架构，还包括耦合到该同步坐标系电 流调节器的变换处理器，该变换处理器配置成将多相电流测量变换成 同步d-q坐标系测量.
6. —种电动机的逆变器的命令控制方法，该方法包括 获得与该逆变器的命令条件相对应的同步坐标系d轴命令电压(O和同步坐标系q轴命令电压(C);响应于^r和^;应用圃形电压极限，该圃形电压极限代表该逆变器的最大基波电压；如果G和^:的基波电压分量超过该逆变器的该最大基波电压，则执行抗积分饱和控制；以及如果FT和《的基波电压分量不超过该逆变器的该最大基波电压， 则忽略瞬时电压饱和.
7. 如权利要求6所述的方法，其中应用该圃形电压极限包括将rr和c从笛卡尔坐标转换到具有幅值坐标和相坐标的极坐标；限制该幅值坐标以产生受限幅值；以及将该受限幅值和该相坐标转换到笛卡尔坐标，该笛卡尔坐标代表 箝位同步坐标系d轴命令电压(《。u,)和箝位同步坐标系q轴命令电压(C )-
8. 如权利要求7所述的方法，还包括执行C和《^的旋转变换 以产生静止d轴命令电压(C )和静止q轴命令电压(C ).
9. 如权利要求8所述的方法，还包括对C和C执行过调制以 实现^和《的基波电压分量，直至该逆变器的最大基波电压.
10. 如权利要求7所述的方法，其中限制该幅值坐标包括减小该 幅值坐标，使得该幅值坐标不超过该逆变器的最大基波电压.
11. 如权利要求6所迷的方法，还包括 从该逆变器的多相电流产生同步d-q电流坐标系； 获得与该逆变器的命令条件相对应的同步d-q命令坐标系；以及 响应于该同步d-q电流坐标系和该同步d-q命令坐标系执行同步坐标系电流调节，其中该同步坐标系电流调节产生^T和K'.
12. —种电动机的逆变器的控制架构，该控制架构包括 变换处理器，配置成从该逆变器的多相电流产生同步d-q坐标系； 耦合到该变换处理器的同步坐标系电流调节器，该同步坐标系电流调节器配置成从该同步d-q坐标系并响应于该逆变器的命令条件而 产生第一命令电压(《)和第二命令电压(C );耦合到该同步坐标系电流调节器的圃形电压限制器，该圆形电压 限制器配置成-.处理FT和^;限制^r和c的电压幅值分量，使得该电压幅值分量不超过该逆变器的最大基波电压；以及产生第一箝位命令电压(C)和笫二箝位命令电压(C) 作为输出；以及抗积分饱和反馈布置，耦合于该圃形电压限制器和该同步坐标系 电流调节器之间.
13. 如权利要求12所述的控制架构，其中该抗积分饱和反馈布置 包括第一抗积分饱和反馈路径，具有第一抗积分饱和增益元件用于从^r和rr，,导出的第一误差信号；以及第二抗积分饱和反馈路径，具有笫二抗积分饱和增益元件用于从 c和K:。uf导出的笫二误差信号.
14. 如权利要求12所述的控制架构，还包括耦合到该圃形电压限 制器的旋转变换处理器，该旋转变换处理器配置成将^。w变换为笫一静止坐标系命令电压(C);以及将C变换为笫二静止坐标系命令电压(C),
15. 如权利要求14所述的控制架构，还包括耦合到该旋转变换处理器的过调制处理器，该过调制处理器配置成 从该旋转变换处理器接收C和C;以及响应于C和C实现C和C的基波分量，
16. 如权利要求15所述的控制架构，其中该过调制处理器配置成产生第一调整电压(^;)，该第一调整电压具有幅值及相位与稳态下^r^的幅值及相位匹配的基波分量；以及 该过调制处理器配置成产生第二调整电压(G;)，该第二调整电 压具有幅值及相位与稳态下c的幅值及相位匹配的基波分量.
17. 如权利要求16所述的控制架构，还包括耦合到该过调制处理器的逆变换处理器，该逆变换处理器配置成将FT，和K;转换成多相正 弦表示用于该逆变器.
18. 如权利要求12所述的控制架构，其中该圃形电压限制器包括笛卡尔坐标至极坐标转换器，配置成接收^r和《，并响应于G和而提供该电压幅值分量和相位分量；幅值限制器，配置成处理该电压幅值分量，如果该电压幅值分量 超过该逆变器的最大基波电压则产生受限幅值，以及提供该电压幅值 分量或该受限幅值作为输出幅值分量；以及极坐标至笛卡尔坐标转换器，配置成处理该输出幅值分量和该相 位分量，以及基于该输出幅值分量和该相位分量产生《。w和C.
19. 如权利要求12所述的控制架构，其中如果该电压幅值分量超过该逆变器的该最大基波电压，则该抗积 分饱和反馈布置执行抗积分饱和控制；以及如果该电压幅值分量不超过该逆变器的该最大基波电压，则该抗 积分饱和反馈布置忽视瞬时电压饱和.
20. 如权利要求12所述的控制架构，其中^:和《具有相位分量；如果该电压幅值分量超过该逆变器的该最大基波电压，则该圃形电压限制器减小该电压幅值分量并维持该相位分量；以及如果该电压幅值分量不超过该逆变器的该最大基波电压，则该圆 形电压限制器维持该电压幅值分量及该相位分量.
全文摘要
脉冲宽度调制逆变器的电流调节器的抗积分饱和控制。一种电学逆变器的控制架构，包括实现为圆形电压限制器的命令限制器。该命令限制器包括耦合到例如同步坐标系电流调节器的命令源的笛卡尔坐标至极坐标转换器。该笛卡尔坐标至极坐标转换器提供d-q命令电压的幅值和相位分量。该命令限制器还包括幅值限制器，将该幅值分量限制在该逆变器的最大基波电压分量；以及极坐标至笛卡尔坐标转换器，将该受限幅值分量和该相位分量转换成调整的d-q命令电压。
文档编号H02P21/00GK101299590SQ20081008335
公开日2008年11月5日 申请日期2008年3月13日 优先权日2007年3月13日
发明者B·裵, N·R·佩特尔, S·E·舒尔茨, S·希蒂 申请人:通用汽车环球科技运作公司