专利名称：用于五相机过调制的方法、系统和设备的制作方法
技术领域：
本发明的各实施例总体上涉及用于控制多相系统(例如采用五相机的多相系统) 操作的技术，且更具体地涉及用于五相系统中的过调制的方法、系统和设备。
背景技术：
电机广泛用于各种应用中。例如，混合动力/电动运载工具(HEVs)典型地包括电动牵引驱动系统，该电动牵引驱动系统包括交流(AC)电动马达，交流电动马达由具有直流 (DC)电源(例如蓄电池)的功率转换器驱动。AC电动马达的马达绕组可被联接到功率变换器模块(PIM)的变换器子模块。每个变换器子模块包括成对开关，其以互补方式开关以执行快速开关功能，从而将DC电力转换为AC电力。这种AC电力驱动AC电动马达，AC电动马达进而驱动HEV传动系的轴。传统HEV采用两个三相脉宽调制(PWM)的变换器模块和两个AC三相机(例如AC马达)，且每个三相AC机由三相PWM变换器模块中所联接的对应一个驱动。许多现今高性能AC马达驱动器都使用了场定向控制(FOC)或“矢量”控制的原理来控制AC电动马达的操作。特别地，矢量控制常用于可变频驱动器，以通过控制供给到AC 电动马达的电流来控制施加于AC电动马达轴的扭矩(并最终控制速度)。简言之，定子相电流被测量并被转换为对应的复数空间矢量。此电流矢量然后被转变为随AC电动马达的转子旋转的坐标系统。近来，研究者已经看到在包括电动运载工具在内的各种应用中使用多相机的可能性。在此使用的术语“多相”是指多于三相，并可用于表示具有三相或更多相的电机。多相电机的一个示例是五相AC机。在五相系统中，五相PWM变换器模块驱动一个或多个五相AC 机。虽然正在探索在HEV中使用五相系统(例如五相变换器和马达构造)的可能性， 不过，在这些系统可真正实现之前仍需进行大量工作。例如，在HEV中采用五相电驱动器的应用环境中，希望具有高扭矩用于任意给定旋转速度，这是因为可用最大扭矩允许HEV更快地加速和减速，并在驾驶过程中具有更佳的动态性能。因此，希望增大由驱动五相AC机的变换器模块产生的输出电压，这是因为，这增大了由五相机产生的机械扭矩，其可以改进机器效率和性能、以及对DC电压源的利用。通过随后结合附图进行的详细描述和所附权利要求书以及前述技术领域和背景技术，本发明的其它所希望的特征和特性将变得明显
发明内容
本发明的实施例涉及用于控制矢量控制马达驱动系统中的五相机的操作的方法、 系统和设备，所述矢量控制马达驱动系统包括用于驱动五相机的五相PWM控制的变换器模块。在一个实施例中，所提供的方法、系统和设备用于过调制参考电压矢量，以优化对五相变换器模块进行控制的电压命令信号，以增大由所述五相变换器模块所产生的输出电压。根据此实施例，为了确定参考电压矢量是否处于线性调制区域内，确定参考电压矢量的量值(Vr)是否小于或等于用于线性调制区域的电压阈值(Vlin)。如果确定参考电压矢量处于第一过调制区域内，则基于参考电压矢量的量值(Vr)和校正因子系数k(MI)产生参考电压矢量的修正量值(Vr*)，而参考电压矢量的角度(α)不变。当确定参考电压矢量的量值(Vr)大于线性调制区域的电压阈值(Vlin)时，通过确定参考电压矢量的量值(Vr)是否小于或等于第一过调制区域的电压阈值(VI)，从而确定参考电压矢量是处于第一过调制区域内还是处于第二过调制区域内。如果参考电压矢量的量值(Vr)大于第一过调制区域的电压阈值(VI)，则确定参考电压矢量处于第二过调制区域内，并产生参考电压矢量的修正量值(Vr)和参考电压矢量的修正角度(α*)。参考电压矢量的修正角度(α*)不同于参考电压矢量的角度(α)。在第二过调制区域中，参考电压矢量的修正量值(VZ)和修正角度(α*)都基于扇区的角度范围而变化。例如，当参考电压矢量的角度(α)处于第一角度范围中时，基于第一激活电压开关矢量(Vn)确定(例如计算出)参考电压矢量的修正量值(VZ)，并基于扇区序数(η)确定参考电压矢量的修正角度(α*)。另一方面，当参考电压矢量的角度(α)处于第二角度范围中时，基于线性区域电压阈值(Vlin)、参考电压矢量的角度(α)、扇区序数(η)和保持角度ah(MI)(其为调制指数的函数)而确定参考电压矢量的修正量值(VZ)。基于参考电压矢量的角度(α)、扇区序数(η)和保持角度Cih(MI)而确定参考电压矢量的修正角度(a*)。与此不同的是，当参考电压矢量的角度(α)处于第三角度范围中时，基于第二激活电压开关矢量(VnJ确定参考电压矢量的修正量值(VZ)，并基于扇区序数(η)确定参考电压矢量的修正角度(a*)。本发明还包括以下方案方案1. 一种用于过调制参考电压矢量的方法，用于优化对五相变换器模块进行控制的电压命令信号，以增大由所述五相变换器模块所产生的输出电压，所述方法包括基于所述电压命令信号，确定所述参考电压矢量的量值和角度；确定所述参考电压矢量的量值是否小于或等于阈值；和当确定所述参考电压矢量的量值小于或等于阈值时，基于所述参考电压矢量的量值和所述参考电压矢量的角度，产生所述参考电压矢量的修正量值和修正角度。方案2.根据方案1所述的方法，其中，所述确定所述参考电压矢量的量值是否小于或等于阈值的步骤包括确定所述参考电压矢量的量值是否小于或等于线性调制区域的线性区域电压阈值，以确定所述参考电压矢量是否处于所述线性调制区域内。方案3.根据方案2所述的方法，当确定所述参考电压矢量的量值大于所述线性调制区域的所述线性区域电压阈值时，进一步包括以下步骤
确定所述参考电压矢量的量值是否小于或等于第一过调制区域的第一电压阈值， 以确定所述参考电压矢量是处于所述第一过调制区域内，还是处于第二过调制区域内。方案4.根据方案3所述的方法，当确定所述参考电压矢量的量值小于或等于所述第一过调制区域的所述第一电压阈值，并且确定所述参考电压矢量处于所述第一过调制区域内时，所述产生所述参考电压矢量的修正量值和修正角度α *的步骤包括基于所述参考电压矢量的量值和校正因子系数产生所述参考电压矢量的修正量值，并产生与所述参考电压矢量的角度相等的所述参考电压矢量的修正角度。方案5.根据方案3所述的方法，当确定所述参考电压矢量的量值大于所述第一过调制区域的所述第一电压阈值，并且确定所述参考电压矢量处于所述第二过调制区域内时，所述产生所述参考电压矢量的修正量值和修正角度α *的步骤包括基于作为调制指数函数的保持角度产生基于扇区序数η变化的所述参考电压矢量的修正量值，并产生与所述参考电压矢量的角度不同且基于所述扇区序数η变化的所述参考电压矢量的修正角度。方案6.根据方案5所述的方法，其中，所述基于作为调制指数函数的保持角度产生基于扇区序数η变化的所述参考电压矢量的修正量值，并产生与所述参考电压矢量的角度不同且基于所述扇区序数η变化的所述参考电压矢量的修正角度的步骤包括当所述参考电压矢量的角度处于所述扇区的第一角度范围内时，基于第一激活电压开关矢量产生所述参考电压矢量的修正量值，并基于所述扇区序数产生所述参考电压矢量的修正角度；当所述参考电压矢量的角度处于所述扇区的第二角度范围内时，基于所述线性区域电压阈值、所述参考电压矢量的角度、所述扇区序数η和作为调制指数的函数的所述保持角度来产生所述参考电压矢量的修正量值，并基于所述参考电压矢量的角度、所述扇区序数η和所述保持角度来产生所述参考电压矢量的修正角度；和当所述参考电压矢量的角度处于所述扇区的第三角度范围内时，基于第二激活电压开关矢量产生所述参考电压矢量的修正量值，并基于所述扇区序数η产生所述参考电压矢量的修正角度。方案7.根据方案1所述的方法，其中，所述基于电压命令信号，确定所述参考电压矢量的量值和角度的步骤包括基于同步参考系d轴电压命令信号和同步参考系q轴电压命令信号，确定所述参考电压矢量的量值和角度。方案8. —种五相系统，包括五相变换器模块，其基于控制所述五相变换器模块的电压命令信号而产生输出电压；五相机，其通过由所述五相变换器模块产生的所述输出电压来驱动；和过调制处理器，其被设计为过调制参考电压矢量以优化所述电压命令信号，从而增大由所述五相变换器模块所产生的所述输出电压。方案9.根据方案8所述的系统，其中，所述过调制处理器被设计为确定所述参考电压矢量的量值是否小于或等于阈值；和当确定所述参考电压矢量的量值小于或等于阈值时，基于所述参考电压矢量的量值和所述参考电压矢量的角度，产生所述参考电压矢量的修正量值和修正角度。方案10.根据方案9所述的系统，其中，所述过调制处理器被设计为确定所述参考电压矢量的量值是否小于或等于线性调制区域的线性区域电压阈值，以确定所述参考电压矢量是否处于所述线性调制区域内。方案11.根据方案10所述的系统，其中，所述过调制处理器被设计为当确定所述参考电压矢量的量值大于所述线性调制区域的所述线性区域电压阈值时，确定所述参考电压矢量的量值是否小于或等于第一过调制区域的第一电压阈值，以确定所述参考电压矢量是处于所述第一过调制区域内，还是处于第二过调制区域内。方案12.根据方案11所述的系统，其中，所述过调制处理器被设计为当确定所述参考电压矢量的量值小于或等于所述第一过调制区域的所述第一电压阈值且确定所述参考电压矢量处于所述第一过调制区域内时，基于所述参考电压矢量的量值和校正因子系数产生所述参考电压矢量的修正量值。方案13.根据方案11所述的系统，其中，所述过调制处理器被设计为当确定所述参考电压矢量的量值大于所述第一过调制区域的所述第一电压阈值且确定所述参考电压矢量处于所述第二过调制区域内时，产生所述参考电压矢量的修正量值和修正角度。方案14.根据方案11所述的系统，其中，所述过调制处理器被设计为当确定所述参考电压矢量的量值大于所述第一过调制区域的所述第一电压阈值且确定所述参考电压矢量处于所述第二过调制区域内时，产生基于扇区序数η和作为调制指数的函数的保持角度而变化的所述参考电压矢量的修正量值，并产生与所述参考电压矢量的角度不同且基于所述扇区序数η变化的所述参考电压矢量的修正角度。方案15.根据方案14所述的系统，其中，所述过调制处理器被设计为当所述参考电压矢量的角度处于所述扇区的第一角度范围内时，基于第一激活电压开关矢量产生所述参考电压矢量的修正量值，并基于所述扇区序数产生所述参考电压矢量的修正角度。方案16.根据方案15所述的系统，其中，所述过调制处理器被设计为当所述参考电压矢量的角度处于所述扇区的第二角度范围内时，基于所述线性区域电压阈值、所述参考电压矢量的角度、所述扇区序数η、和作为调制指数的函数的所述保持角度来产生所述参考电压矢量的修正量值，并基于所述参考电压矢量的角度、所述扇区序数η和所述保持角度来产生所述参考电压矢量的修正角度。方案17.根据方案16所述的系统，其中，所述过调制处理器被设计为当所述参考电压矢量的角度处于所述扇区的第三角度范围内时，基于第二激活电压开关矢量产生所述参考电压矢量的修正量值，并基于所述扇区序数η产生所述参考电压矢量的修正角度。方案18.根据方案8所述的系统，其中，所述过调制处理器被进一步设计为基于同步参考系d轴电压命令信号和同步参考系q轴电压命令信号，确定所述参考电压矢量的量值和角度。方案19. 一种用于过调制参考电压矢量的方法，用于优化对五相变换器模块进行控制的电压命令信号，以增大由所述五相变换器模块所产生的输出电压，所述方法包括基于同步参考系电压命令信号，确定所述参考电压矢量的量值和角度；确定所述参考电压矢量的量值是否小于或等于线性调制区域的线性区域电压阈值，以确定所述参考电压矢量是否处于所述线性调制区域内；
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当确定所述参考电压矢量的量值小于或等于所述第一过调制区域的所述第一电压阈值且确定所述参考电压矢量处于所述第一过调制区域内时，基于所述参考电压矢量的量值和校正因子系数产生所述参考电压矢量的修正量值，并产生与所述参考电压矢量的角度相等的所述参考电压矢量的修正角度；当确定所述参考电压矢量的量值大于所述线性调制区域的所述线性区域电压阈值时，确定所述参考电压矢量的量值是否小于或等于第一过调制区域的第一电压阈值，以确定所述参考电压矢量是处于所述第一过调制区域内，还是处于第二过调制区域内；和当确定所述参考电压矢量的量值大于所述第一过调制区域的所述第一电压阈值且确定所述参考电压矢量处于所述第二过调制区域内时，产生所述参考电压矢量的修正量值和所述参考电压矢量的修正角度，所述参考电压矢量的修正角度与所述参考电压矢量的角度不同。方案20.根据方案19所述的方法，其中，所述产生所述参考电压矢量的修正量值和与所述参考电压矢量的角度不同的所述参考电压矢量的修正角度的步骤包括当所述参考电压矢量的角度处于所述扇区的第一角度范围内时，基于第一激活电压开关矢量产生所述参考电压矢量的修正量值，并基于所述扇区序数η产生所述参考电压矢量的修正角度；当所述参考电压矢量的角度处于所述扇区的第二角度范围内时，基于所述线性区域电压阈值、所述参考电压矢量的角度、所述扇区序数η、和作为调制指数的函数的所述保持角度来产生所述参考电压矢量的修正量值，并基于所述参考电压矢量的角度、所述扇区序数η、和所述保持角度来产生所述参考电压矢量的修正角度；和当所述参考电压矢量的角度处于所述扇区的第三角度范围内时，基于第二激活电压开关矢量产生所述参考电压矢量的修正量值，并基于所述扇区序数η产生所述参考电压矢量的修正角度。
在下文中，将结合附图描述本发明的实施例，其中，相同的附图标记表示相同的元件。图1是根据一些所公开实施例的矢量控制马达驱动系统的一个示例的框图；图2是马达驱动系统的一部分的框图，其中马达驱动系统包括连接到五相AC马达的五相电压源变换器模块；图3Α和:3Β表示了状态空间电压开关矢量图，其中例示出用于在五相变换器模块中驱动开关的三十二个电压开关矢量中的三十个；图3C是总结出用于呈现图3Α和;3Β中所示每个电压开关矢量的开/关(on/off) 状态的不同组合的表；图4是例示出十边形区域的示意图，所述十边形区域通过将十个被标准化为DC环节电压的大电压开关矢量与三个分立调制区域相联接而形成；图5A是图4的扇区序数的放大图，其中更详细地例示出图4的调制区域；图5B是图5A的调制区域的更详细的放大图；图6是例示出根据一些所公开实施例的用于过调制参考电压矢量的方法的流程图，所述参考电压矢量表示用于控制五相变换器模块的电压命令；图7的图线描绘出根据一些所公开实施例的用于第一过调制区域的校正因子系数k (MI)，其为调制指数(MI)的函数；和图8的图线描绘出根据一些所公开实施例的用于第二过调制区域的保持角度 Qh(MI)(度)，其为调制指数(MI)的函数。
具体实施例方式在此使用的措辞“示例性”是指“用作示例、例子或例示”。以下详细描述实际上仅为示例性的，而不是用于限制本发明或本发明的应用和使用。在此作为“示例性”而描述的任何实施例不必被认为对于其它实施例而言是优选的或有利的。在“具体实施方式
”中描述的所有实施例均为示例性的实施例，用于使本领域技术人员能够实施或使用本发明，而不是限制由权利要求书限定的本发明的范围。而且，本发明不受限于在前述的技术领域、背景技术、发明内容或在以下的详细描述中呈现的任何明示或暗示的原理(或理论)。在详细描述根据本发明的实施例之前，应看到，各实施例主要在于涉及控制五相系统操作的各方法步骤和设备部件的组合。应认识到，在此描述的本发明的实施例可使用硬件、软件或它们的组合实施。在此描述的控制电路可包括各种可使用模拟和/或数字电路、分立或集成的模拟或数字电子电路、或它们的组合实现的部件、模块、电路和其它逻辑器件。在此使用的术语“模块”是指用于执行任务的装置、电路、电子部件、和/或基于软件的部件。在一些实施方案中，当在这样的电路中实施一部分或所有的控制逻辑时，在此描述的控制电路可使用基于一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个微处理器、和/或一个或多个数字信号处理器(DSP)的电路来实施。应认识到，在此描述的本发明的实施例可包括一个或多个传统处理器和用于控制所述一个或多个处理器的专门存储的程序指令，以与特定非处理器电路相结合而实现一些、大多数或所有用于控制如在此所述的五相系统的操作的功能。这样，这些功能可被认为是用于控制五相系统操作的方法的步骤。可替代地， 一些或所有功能可通过状态机(其中未存储程序指令)实现，或在一个或多个专用集成电路(ASIC)(其中的每个功能或一些特定功能组合被实现为定制的逻辑)中实现。当然，可使用这两种方式的组合。这样，用于这些功能的方法和装置将在此描述。进一步地，可预计的是，本领域普通技术人员在受到在此公开的思路和原理的引导下，即使没有在例如可用时间、当前技术和经济考虑因素的支持下进行可能的重大努力和多种设计选择，但也将能够容易地通过最少的试验产生这样的软件指令和程序和IC。总览本发明的各实施例涉及用于五相机中的过调制的方法、系统和设备。所公开的用于控制五相系统操作和调整被供应到五相机的电流的方法、系统和设备可在例如混合动力 /电动运载工具(HEV)之类的操作环境中实施。在现在将描述的示例性实施方案中，控制技术和工艺将被描述为应用于混合动力/电动运载工具。不过本领域技术人员应认识到，相同或相似的技术或工艺可应用于其它系统的应用环境中，在这些系统中，当一个或多个相经历故障或失效时，希望控制五相系统的操作和调整在此系统中被供应到五相机的电流。 由此，在此公开的任何概念一般都可应用于“运载工具”，在此使用的术语“运载工具”广义上是指具有AC机的非人力交通运输机构。这种运载工具的示例包括车辆，例如公共汽车、轿车、卡车、多用途运动型车、货车；不在陆上行进的运载工具，例如机械的水上运载工具包括轮船、气垫船、帆船、小型船艇、大型海船；机械的水下运载工具包括潜艇；机械的空中运载工具，包括飞行器和太空船；机械的轨道运载工具，例如火车、有轨车辆、滚轮台车，等等。 此外，术语“运载工具”不限于任何诸如汽油或柴油之类的特定推进技术。而实际上，运载工具还包括混合动力运载工具、电池电动运载工具、氢能运载工具、和使用各种其它可替代燃料的运载工具。在此使用的术语“交流(AC)机”通常是指“将电能转换为机械能或将机械能转换为电能的装置或设备”。AC机一般可分为同步AC机和异步AC机。同步AC机可包括永磁机和磁阻机。永磁机包括表面安装永磁机(SMPMMs)和内部永磁机(IPMMs)。异步AC机包括感应机。虽然AC机可为AC马达(例如，用于将在其输入端的AC电能进行转换以产生机械能或动力的设备)，不过AC机不限于作为AC马达，而是也可涵盖用于将在其主动机处的机械能或动力转换为在其输出端处的AC电能或功率的发电机。任何这种机器可为AC马达或 AC发电机。AC马达是由交流驱动的电动马达。在一些实施方案中，AC马达包括外侧固定定子，其具有被供应以交流以产生旋转磁场的线圈；和内侧转子，其附接到通过旋转场提供扭矩的输出轴。根据所使用转子的种类，AC马达可分为同步马达或异步马达。图1是根据所公开实施例的矢量控制马达驱动系统100的一个示例的框图。系统100利用联接到五相AC机120的五相脉宽调制(PWM)变换器模块110来控制五相AC机 120，使得通过调节用于控制五相AC机120的电流命令，五相AC机120可有效使用被提供到五相PWM变换器模块110的DC输入电压(Vdc)。在一个具体实施方案中，矢量控制马达驱动系统100可用于控制HEV中的扭矩。在以下对一个具体的非限制性实施方案的描述中，五相AC机120被描述为五相AC 供能的马达120，特别是五相永磁体同步AC供能的马达(或更广义地为马达120)；不过，应认识到，所示实施例仅为使所公开实施例可以被应用的AC机类型的一个非限制性示例，而进一步地，所公开的实施例可应用于包括五相或更多相的任何类型的多相AC机。五相AC马达120经由五个变换器电极(poles)联接到五相PWM变换器模块110， 并基于从PWM变换器模块110接收到的五相正弦电流信号产生机械动力(扭矩X速度)。 在一些实施方案中，五相AC马达120的转子角度位置(ΘΓ)或者“轴位置”使用位置传感器(未示出)进行测量；在其它实施方案中，五相AC马达120的转子角度位置(Θγ)可使用无传感器的位置估计技术进行估计，而不使用位置传感器。在描述系统100的操作细节之前，将参照图2提供五相电压源变换器110的一个示例性实施方案的更详细描述(包括其如何连接到五相AC马达120)。图2是马达驱动系统的一部分的框图，其中马达驱动系统包括被连接到五相AC马达120的五相电压源变换器110。应注意，图1中的五相电压源变换器110和五相马达120 不限于这种实施方案；而是，图2仅为图1中的五相电压源变换器110和五相马达120如何在一个具体实施例中加以实施的一个示例。如图2中所示，五相AC马达120具有连接到马达端子Α、B、C、D、E的五个定子或马达绕组120a、120b、120c、120d、120e，五相PWM变换器模块110包括电容器180和五个变换器子模块115-119。在此实施例中，在相A中，变换器子模块115联接到马达绕组120a ； 在相B中，变换器子模块116联接到马达绕组120b ；在相C中，变换器子模块117联接到马
10达绕组120c ；在相D中，变换器子模块118联接到马达绕组120d ；在相E中，变换器子模块 119联接到马达绕组120e。马达绕组A、B、C、D、E (120a、120b、120c、120d、120e)在中性点 (N)处联接到一起。进入马达绕组A 120a的电流流出马达绕组B-E、120b-120e ；进入马达绕组B 120b的电流流出马达绕组々、(、03、12(^、120(^ ；进入马达绕组C 120c的电流流出马达绕组A、B、D、E、120a、120b、120d、120e ；进入马达绕组D 120d的电流流出马达绕组 A、B、C、E、120a-c、120e ；进入马达绕组E 120e的电流流出马达绕组A-D、120a_d。作为结果而形成的相电流或定子电流(Ia-Ie) 122、123、124、125、126流动通过相应定子绕组120a_e。在每个定子绕组120a-120e两端上的相至中性的电压分别表示为Van、 Vbn、Vcn、Vdn、Ven，其中在每个定子绕组120a-120e中产生的反电动势(EMF)电压分别显示为由理想电压源产生的电压fe、Eb、Ec、Ed、Ee，每个电压分别显示为与定子绕组120a_120e 串联连接。公知的是，这些反EMF电压Ea、Eb、Ec、Ed、Ee是通过永磁体转子旋转而在相应定子绕组120a-120e中所感生的电压。虽然未示出，不过马达12联接到驱动轴。变换器110包括电容器270，包括双开关272/273、274/275的第一变换器子模块 115，包括双开关276/277、278/279的第二变换器子模块116，包括双开关
的第三变换器子模块117，包括双开关^4Λ85、^6Λ87的第四变换器子模块118，包括双开关观8/^89、四0/四1的第五变换器子模块119。这样，变换器110具有十个固态的可控开关装置 272,274,276,278,280,282,284,286,288,290 和十个二极管 273、275、277、279、 观1、观3、观5、观7、观9、四1，以适合地开关复合电压(VDC)，从而提供对五相AC马达120的定子绕组120a、120b、120c、120d、120e的五相供能。虽然未示出，不过，闭环马达控制器可从马达120接收马达命令信号和马达操作信号，从而产生控制信号以控制变换器子模块115-128内的固态开关装置272、274、276、 278,280,282,284,286,288,290的开关。用于构建这些控制信号的这些开关矢量的示例将在下文中描述。通过将适合控制信号提供到各变换器子模块115-119，闭环马达控制器控制变换器子模块 115-119 内的固态开关装置 272、274、276、278、280、282、284、286、288、290 的开关，并由此分别控制被提供到马达绕组120a-120e的变换器子模块115-119的输出。 作为结果形成的由五相变换器模块110的变换器子模块115-119产生的定子电流(1^·· Ie) 122-126 被提供到马达绕组 120a、120b、120c、120d、120e。电压 Van、Vbn、Vcn、Vdn、Ven、 fe、Eb、Ec、Ed、Ee和在节点N处的电压根据变换器模块110的变换器子模块115-119中的开关272、274、276、278、沘0、沘2、沘4、沘6、沘8、四0的断开/闭合状态而随时间波动。再次参见图1，矢量控制马达驱动系统100包括扭矩至电流映射模块140，同步 (SYNC.)系电流调整器模块170，过调制预处理器180，同步至静止(SYNC. -T0-STAT.)转变模块102，α β参考系至abcde参考系(α β至abcde)转变模块106，空间矢量(SV) PWM模块108，五相PWM变换器110，abcde参考系至α β参考系(abcde至α β )转变模块127， 静止至同步(STAT. -T0-SYNC.)转变模块130。扭矩至电流映射模块140接收扭矩命令信号(1^)136、轴的角度旋转速度 (ωΓ) 138(其基于转子/轴位置输出(ΘΓ)121的导数产生)和DC输入电压(Vdc) 139作为输入，并可根据实施方案接收各种其它系统参数。扭矩至电流映射模块140使用这些输入而产生d轴电流命令(IcT) 142和q轴电流命令(Iq*) 144，这将使马达120产生处于速度 (ωΓ) 138时的命令扭矩(Te*)。特别地，扭矩至电流映射模块140使用这些输入将扭矩命令信号(Te*) 136映射为d轴电流命令信号(IcT) 142和q轴电流命令信号(Iq*) 144。同步参考系(reference frame)的d轴和q轴电流命令信号(Id*，Iq*)是具有恒定值的DC命令， 所述恒定值作为时间的函数。 abcde至α β转变模块127接收所测量到的从马达120反馈的五相静止参考系反馈定子电流(Ι&···Ιθ)122-Κ6。abcde至α β转变模块127使用这些五相静止参考系反馈定子电流122-126，以执行abcde参考系至α β参考系的转变，以将五相静止参考系反馈定子电流122-1 转变为静止参考系反馈定子电流(Ια，、口9。可使用任何已知的转变技术执行abcde至α β转变，其中包括使用下文中的公式(1)中限定的矩阵。
权利要求
1.一种用于过调制参考电压矢量的方法，用于优化对五相变换器模块进行控制的电压命令信号，以增大由所述五相变换器模块所产生的输出电压，所述方法包括基于所述电压命令信号，确定所述参考电压矢量的量值和角度；确定所述参考电压矢量的量值是否小于或等于阈值；和当确定所述参考电压矢量的量值小于或等于阈值时，基于所述参考电压矢量的量值和所述参考电压矢量的角度，产生所述参考电压矢量的修正量值和修正角度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定所述参考电压矢量的量值是否小于或等于阈值的步骤包括确定所述参考电压矢量的量值是否小于或等于线性调制区域的线性区域电压阈值，以确定所述参考电压矢量是否处于所述线性调制区域内。
3.根据权利要求2所述的方法，当确定所述参考电压矢量的量值大于所述线性调制区域的所述线性区域电压阈值时，进一步包括以下步骤确定所述参考电压矢量的量值是否小于或等于第一过调制区域的第一电压阈值，以确定所述参考电压矢量是处于所述第一过调制区域内，还是处于第二过调制区域内。
4.根据权利要求3所述的方法，当确定所述参考电压矢量的量值小于或等于所述第一过调制区域的所述第一电压阈值，并且确定所述参考电压矢量处于所述第一过调制区域内时，所述产生所述参考电压矢量的修正量值和修正角度α *的步骤包括基于所述参考电压矢量的量值和校正因子系数产生所述参考电压矢量的修正量值，并产生与所述参考电压矢量的角度相等的所述参考电压矢量的修正角度。
5.根据权利要求3所述的方法，当确定所述参考电压矢量的量值大于所述第一过调制区域的所述第一电压阈值，并且确定所述参考电压矢量处于所述第二过调制区域内时，所述产生所述参考电压矢量的修正量值和修正角度α *的步骤包括基于作为调制指数函数的保持角度产生基于扇区序数η变化的所述参考电压矢量的修正量值，并产生与所述参考电压矢量的角度不同且基于所述扇区序数η变化的所述参考电压矢量的修正角度。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述基于作为调制指数函数的保持角度产生基于扇区序数η变化的所述参考电压矢量的修正量值，并产生与所述参考电压矢量的角度不同且基于所述扇区序数η变化的所述参考电压矢量的修正角度的步骤包括当所述参考电压矢量的角度处于所述扇区的第一角度范围内时，基于第一激活电压开关矢量产生所述参考电压矢量的修正量值，并基于所述扇区序数产生所述参考电压矢量的修正角度；当所述参考电压矢量的角度处于所述扇区的第二角度范围内时，基于所述线性区域电压阈值、所述参考电压矢量的角度、所述扇区序数η和作为调制指数的函数的所述保持角度来产生所述参考电压矢量的修正量值，并基于所述参考电压矢量的角度、所述扇区序数η 和所述保持角度来产生所述参考电压矢量的修正角度；和当所述参考电压矢量的角度处于所述扇区的第三角度范围内时，基于第二激活电压开关矢量产生所述参考电压矢量的修正量值，并基于所述扇区序数η产生所述参考电压矢量的修正角度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于电压命令信号，确定所述参考电压矢量的量值和角度的步骤包括基于同步参考系d轴电压命令信号和同步参考系q轴电压命令信号，确定所述参考电压矢量的量值和角度。
8.一种五相系统，包括五相变换器模块，其基于控制所述五相变换器模块的电压命令信号而产生输出电压； 五相机，其通过由所述五相变换器模块产生的所述输出电压来驱动；和过调制处理器，其被设计为过调制参考电压矢量以优化所述电压命令信号，从而增大由所述五相变换器模块所产生的所述输出电压。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述过调制处理器被设计为 确定所述参考电压矢量的量值是否小于或等于阈值；和当确定所述参考电压矢量的量值小于或等于阈值时，基于所述参考电压矢量的量值和所述参考电压矢量的角度，产生所述参考电压矢量的修正量值和修正角度。
10.一种用于过调制参考电压矢量的方法，用于优化对五相变换器模块进行控制的电压命令信号，以增大由所述五相变换器模块所产生的输出电压，所述方法包括基于同步参考系电压命令信号，确定所述参考电压矢量的量值和角度； 确定所述参考电压矢量的量值是否小于或等于线性调制区域的线性区域电压阈值，以确定所述参考电压矢量是否处于所述线性调制区域内；当确定所述参考电压矢量的量值小于或等于所述第一过调制区域的所述第一电压阈值且确定所述参考电压矢量处于所述第一过调制区域内时，基于所述参考电压矢量的量值和校正因子系数产生所述参考电压矢量的修正量值，并产生与所述参考电压矢量的角度相等的所述参考电压矢量的修正角度；当确定所述参考电压矢量的量值大于所述线性调制区域的所述线性区域电压阈值时， 确定所述参考电压矢量的量值是否小于或等于第一过调制区域的第一电压阈值，以确定所述参考电压矢量是处于所述第一过调制区域内，还是处于第二过调制区域内；和当确定所述参考电压矢量的量值大于所述第一过调制区域的所述第一电压阈值且确定所述参考电压矢量处于所述第二过调制区域内时，产生所述参考电压矢量的修正量值和所述参考电压矢量的修正角度，所述参考电压矢量的修正角度与所述参考电压矢量的角度不同。
全文摘要
本发明涉及用于五相机过调制的方法、系统和设备。具体地，提供了用于在矢量控制马达驱动系统中进行五相机过调制的方法、系统和设备，其包括用于驱动五相机的五相PWM受控的变换器模块。提供了用于过调制参考电压矢量的技术，以优化用于控制五相变换器模块的电压命令信号，从而增大由五相变换器模块所产生的输出电压。
文档编号H02P27/08GK102195553SQ201110062339
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月11日 优先权日2010年3月11日
发明者G·加勒戈斯-罗佩斯, M·佩里西克, S·希蒂 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司