专利名称：控制三次谐波电压的方法、系统和设备的制作方法
技术领域：
本发明的实施例总体 涉及一种用于控制多相系统的操作的技术，例如实现五相电机的系统，更具体地涉及一种用于在过调制范围内操作多相电机时控制三次谐波电压的方法、系统和设备。
背景技术：
电机在多种类的应用中使用。例如，混合/电力车辆(HEVs)典型地包括电牵引驱动系统，该电牵引驱动系统包括交流(AC)电动马达，该交流(AC)电动马达由具有直流(DC)电源(例如蓄电池)的电力变流器驱动。AC电动马达的马达绕组可联接到电力逆变器模块(PIM)的逆变器子模块上。各逆变器子模块包括一对开关，该开关以互补的方式开关来执行快速开关功能以将DC电转换为AC电。该AC电驱动AC电动马达，该AC电动马达又驱动HEV传动系的轴。传统HEV配备两台三相脉宽调制(PWM)逆变器模块和两台三相AC电机(例如，AC马达)，所述三相AC电机各由相应的所联接的一个三相PWM逆变器模块驱动。很多现代高性能AC马达驱动器使用场定向控制(FOC)或“矢量”控制原理以控制AC电动马达的操作。特别地，矢量控制经常用于变频驱动器中以通过控制输出到AC电动马达的电流来控制施加在AC电动马达的轴上的转矩(并最终控制速度)。简而言之，定子相电流被测量并转换为相应的复空间矢量。然后该电流矢量变换到随AC电动马达转子旋转的坐标系统中。最近，研究人员已经研究在各种应用，包括电动车辆中使用多相电机的可能性。如本文中所使用的，术语“多相”指的是多于三相，并可用于指具有三相或更多相的电机。五相AC电机是多相电机的一个例子。在五相系统中，五相PWM逆变器模块驱动一个或多个五相AC电机。虽然在HEV中使用五相系统(例如，五相逆变器和马达构造)的可能性正在被研究，要实际地实施这些系统之前还有大量工作要做。例如，对于实现在HEV中的五相电驱动器的情况，因为可提供的最大转矩允许HEV更快的加速和减速，并在驱动期间有更好的动态性能，因此期望在任何给定转速下的高转矩。将需要增加多相电机产生的输出功率和可提供的机械转矩，使得多相电机的效率和动态性能可被改善。结合附图和上述技术领域和背景技术，从后续的详细说明和所附权利要求中，可以显而易见到本发明的其他理想特征和特性。
发明内容
本发明的实施例涉及通过在矢量控制马达驱动系统(包括驱动五相电机的五相PWM控制逆变器模块)中过调制来控制五相电机操作的方法、系统和设备。在一个实施例中，提供了用于过调制参考电压矢量的方法、系统和设备。过调制用于优化控制五相PWM控制逆变器模块的电压指令以增加由五相逆变器模块产生并提供给五相电机的逆变器输出电压。
根据一个实施例，参考电压矢量的幅度和角度是基于电压指令信号(例如，同步参考坐标系d轴电压指令信号和同步参考坐标系q轴电压指令信号)确定的。然后可确定参考电压矢量的幅度是否小于等于一个或多个阈值。例如，可确定参考电压矢量的幅度是否小于等于线性调制范围的线性范围电压阈值。当参考电压矢量的幅度确定为大于线性范围电压阈值时，参考电压矢量在第一过调制范围或第二过调制范围内。为确定参考电压矢量是在第一过调制范围内还是在第二过调制范围内，可确定参考电压矢量的幅度是否小于等于第一过调制范围的第一电压阈值。当参考电压矢量确定为在过调制范围中的一个时，参考电压矢量的修正幅度和修正角度可通过修正参考电压矢量的幅度和参考电压矢量的角度来产生。例如，当参考电压矢量的幅度确定为小于等于第一过调制范围的第一电压阈值时，则参考电压矢量确定为在第一过调制范围内。在这种情况下，参考电压矢量的修正幅度可基于参考电压矢量的幅度和修正因子系数产生，参考电压矢量的修正角度可设置为等于参考电压矢量的角度。相反，当参考电压矢量的幅度确定为大于第一过调制范围的第一电压阈值时，参考电压矢量确定为在第二过调制范围内。在一个实施例中，当参考电压矢量确定为在第二过调制范围内时，参考电压矢量的角度可被修正以产生用于三次谐波幅度和角度的一组值，而同时保留需要的基波电压。例如，在一个实施方式中，参考电压矢量的角度可基于参考角速度修正系数、三次谐波幅度系数、三次谐波相角修正系数来修正。同时，参考电压矢量的幅度可基于参考电压过调制控制角、扇区号和线性调制范围的电压阈值来修正。通过在第二过调制范围中控制三次谐波电压的幅度和相位，可增加逆变器模块的输出电压，以允许增加多相电机产生的输出功率，其可增加多相电机产生的转矩密度和可提供的机械转矩。通过增加输出机械功率和转矩，可改善电机的效率和动态性能，以及电池电压(Vdc)的利用率。此外，本发明还涉及以下技术方案。I. 一种用于过调制参考电压矢量以优化控制五相逆变器模块的电压指令信号以便增加所述五相逆变器模块产生的输出电压的方法，所述方法包括
基于所述电压指令信号确定所述参考电压矢量的幅度和角度；
确定所述参考电压矢量的幅度是否小于等于阈值；以及
当确定所述参考电压矢量的幅度小于等于阈值时，基于所述参考电压矢量的幅度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幅度和修正角度，其中，当确定所述参考电压矢量在过调制范围内时，所述参考电压矢量的修正角度是参考电压过调制控制角。2.根据技术方案I所述的方法，其特征在于，确定所述参考电压矢量的幅度是否小于等于阈值的步骤包括
确定所述参考电压矢量的幅度是否小于等于线性调制范围的线性范围电压阈值以确定所述参考电压矢量是否在所述线性调制范围内。3.根据技术方案2所述的方法，其特征在于，所述过调制范围是第二过调制范围，当确定所述参考电压矢量的幅度大于所述线性调制范围的线性范围电压阈值时，还包括以下步骤
确定所述参考电压矢量的幅度是否小于等于第一过调制范围的第一电压阈值以确定所述参考电压矢量是在所述第一过调制范围还是在所述第二过调制范围内。4.根据技术方案3所述的方法，其特征在于，当确定所述参考电压矢量的幅度小于等于所述第一过调制范围的第一电压阈值并且确定所述参考电压矢量在所述第一过调制范围内时，产生所述参考电压矢量的修正幅度和修正角度的步骤包括
产生基于所述参考电压矢量的幅度和修正因子系数的所述参考电压矢量的修正幅度和等于所述参考电压矢量的角度的所述参考电压矢量的修正角度。5.根据技术方案3所述的方法，其特征在于，当确定所述参考电压矢量的幅度大于所述第一过调制范围的第一电压阈值并且确定所述参考电压矢量在所述第二过调制范围内时，产生所述参考电压矢量的修正幅度和修正角度的步骤包括
修正所述参考电压矢量的角度以产生所述参考电压过调制控制角。6.根据技术方案5所述的方法，其特征在于，修正所述参考电压矢量的角度以产生所述参考电压过调制控制角的步骤包括
基于参考角速度修正系数、三次谐波幅度系数和三次谐波相角修正系数修正所述参考电压矢量的角度以产生所述参考电压过调制控制角。7.根据技术方案5所述的方法，其特征在于，产生所述参考电压矢量的修正幅度和修正角度的步骤还包括
基于所述参考电压过调制控制角修正所述参考电压矢量的幅度以产生所述参考电压矢量的修正幅度。8.根据技术方案7所述的方法，其特征在于，基于所述参考电压过调制控制角修正所述参考电压矢量的幅度以产生所述参考电压矢量的修正幅度的步骤还包括
基于所述参考电压过调制控制角、扇区号和所述线性调制范围的电压阈值修正所述参考电压矢量的幅度以产生所述参考电压矢量的修正幅度。9.根据技术方案I所述的方法，其特征在于，基于电压指令信号确定所述参考电压矢量的幅度和角度的步骤包括
基于同步参考坐标系d轴电压指令信号和同步参考坐标系q轴电压指令信号确定所述参考电压矢量的幅度和角度。10. 一种五相系统，包括
五相逆变器模块，基于控制所述五相逆变器模块的电压指令信号产生输出电压；
由所述五相逆变器模块产生的输出电压驱动的五相电机；以及过调制处理器，所述过调制处理器被设计为过调制参考电压矢量以优化所述电压指令信号以增加所述五相逆变器模块产生的所述输出电压，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在过调制范围内时基于参考电压矢量的角度来产生所述参考电 压矢量的修正角度，其中，所述修正角度是参考电压过调制控制角。11.根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述过调制处理器被设计为确定所述参考电压矢量的幅度是否小于等于阈值，并当确定所述参考电压矢量的幅度小于等于阈值时，基于所述参考电压矢量的幅度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幅度和修正角度，其中，当确定所述参考电压矢量在所述过调制范围内时，所述参考电压矢量的修正角度是所述参考电压过调制控制角。12.根据技术方案11所述的系统，其特征在于，所述过调制处理器被设计为确定所述参考电压矢量的幅度是否小于等于线性调制范围的线性范围电压阈值以确定所述参考电压矢量是否在所述线性调制范围内。13.根据技术方案12所述的系统，其特征在于，当确定所述参考电压矢量的幅度大于所述线性调制范围的所述线性范围电压阈值时，所述过调制处理器被设计为确定所述参考电压矢量的幅度是否小于等于第一过调制范围的第一电压阈值以确定所述参考电压矢量是在所述第一过调制范围内还是在第二过调制范围内，其中，所述过调制范围为所述第二过调制范围。14.根据技术方案13所述的系统，其特征在于，当确定所述参考电压矢量的幅度小于等于所述第一过调制范围的所述第一电压阈值并且确定所述参考电压矢量在所述第一过调制范围内时，所述过调制处理器被设计为基于所述参考电压矢量的幅度和修正因子系数产生所述参考电压矢量的修正幅度。15.根据技术方案13所述的系统，其特征在于，当确定所述参考电压矢量的幅度大于所述第一过调制范围的所述第一电压阈值并且确定所述参考电压矢量在所述第二过调制范围内时，所述过调制处理器被设计为产生所述参考电压矢量的修正幅度和修正角度。16.根据技术方案13所述的系统，其特征在于，当确定所述参考电压矢量的幅度大于所述第一过调制范围的所述第一电压阈值时并且确定所述参考电压矢量在所述第二过调制范围内时，所述过调制处理器被设计为修正所述参考电压矢量的角度以产生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是所述参考电压过调制控制角。17.根据技术方案16所述的系统，其特征在于，所述过调制处理器被设计为基于参考角速度修正系数、三次谐波幅度系数和三次谐波相角修正系数来修正所述参考电压矢量的角度以产生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是所述参考电压过调制控制角。18.根据技术方案16所述的系统，其特征在于，所述过调制处理器被设计为基于所述参考电压过调制控制角来修正所述参考电压矢量的幅度以产生所述参考电压矢量的修正幅度。19.根据技术方案18所述的系统，其特征在于，所述过调制处理器被设计为基于所述参考电压过调制控制角、扇区号和所述线性调制范围的电压阈值来修正所述参考电压矢量的幅度以产生所述参考电压矢量的修正幅度。
20.根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述过调制处理器进一步被设计为
基于同步参考坐标系d轴电压指令信号和同步参考坐标系q轴电压指令信号确定所述参考电压矢量的幅度和角度。附图 说明将在下文中结合附图描述本发明的实施例，在附图中相同的附图标记表示相同的兀件，并且
图I是根据一些公开实施例的矢量控制马达驱动系统的一个例子的框 图2是马达驱动系统的一部分的框图，该马达驱动系统包括连接在五相AC马达上的五相电压源逆变器模块；
图3A和3B表示了说明在五相逆变器模块中用于驱动开关的三十二个电压开关矢量中的三十个的状态空间电压开关矢量 图3C是概括了用于代表图3A和3B中显示的各电压开关矢量的开关矢量信号的开/关状态的不同组合的表；
图4是说明了通过连接归一化到DC链路电压的十个大电压开关矢量形成的十边形范围和三个不同的调制范围；
图5A是图4的扇区号的放大图，更详细地说明了图4的调制范围；
图5B是更详细的图5A的调制范围的放大 图6是根据一些公开的实施例说明用于过调制代表电压指令的参考电压矢量的方法的流程图，这些电压指令控制五相逆变器模块；
图7是根据一些公开的实施例绘制了作为调制指数(MI)的函数的用于第一过调制范围的修正因子系数k (MI)的 图8是根据一些公开的实施例绘制了作为调制指数(MI)的函数的用于第二过调制范围的保持角ah(MI)(单位为度)的 图9是说明根据一些公开的实施例的用于过调制参考电压矢量(Vr，α )的方法的流程图，该参考电压矢量(Vr, α )控制驱动五相系统中的五相AC电机的五相逆变器模块；
图10根据一些公开的实施例说明了绘制作为参考电压矢量的角度(α )的函数的参考电压过调制控制角(αρ)的 图11是根据一些公开的实施例绘制了当三次谐波电压控制在过调制范围内时作为三
次谐波相角修正系数(φ)的函数
的基波幅度改变(AV1)的一系列 图12是根据一些公开的实施例绘制了当三次谐波电压控制在过调制范围内时作为三
次谐波相角修正系数(φ)的函数的三次谐波幅度改变(Δν3)的一系列 图13是根据一些公开的实施例绘制了当三次谐波电压控制在过调制范围内时作为三
次谐波相角修正系数(φ)的函数的基波相角改变(Δ Y I)的一系列图；以及
图14是根据一些公开的实施例绘制了当三次谐波电压控制在过调制范围内时作为三
次谐波相角修正系数(φ)的函数的三次谐波相角改变(Δ Y 3)的一系列图。
具体实施例方式如本文中所用，词语“示例性”指的是“用作示例、例子或说明”。以下详细说明性质上仅为示例性的，且并不旨在限定本发明或本发明的应用及用途。本文中作为“示例性”描述的任何实施例都不一定理解为比其它实施例更优选或更具有优点。在具体实施方式
部分描述的所有实施例都是示例性的实施例，提供这些实施例以使本领域技术人员能够制造或使用本发明，但并不用于限制本发明的范围，本发明的范围由权利要求限定。另外，不应被在前述技术领域，背景技术，发明内容或以下的详细说明中所表达的或暗示的理论所束缚。在具体描绘与本发明相应的实施例之前，应该观察到实施例主要是属于涉及控制五相系统操作的方法步骤和设备部件的组合。应当理解，本文所述的发明的实施例可使用硬件、软件、或者硬件和软件的组合来执行。本文所述的控制电路可包括各种部件、模块、电路和其他逻辑，其可使用模拟和/或数字电路的组合，分立或集成的模拟或数字电子电路或其组合来执行。本文所用的术语“模块”指的是装置、电路、电气部件和/或基于用于执行任务的部件的软件。在一些实施方式中，当要在这些电路中执行部分或全部控制逻辑时，本文所述的控制电路可使用一个或多个专用集成电路(ASIC)，一个或多个微处理器和/或一个或多个基于数字信号处理器(DSP)的电路来执行。应当理解，本文所述的实施例可包括一个或多个传统处理器和特有存储程序指令以控制一个或多个处理器，结合某些无处理器电路，来执行一些、多数或所有用于控制五相系统操作的功能，正如本文所述的。因此，这些功能可解释为用于控制五相系统操作的方法的步骤。或者，一些或所有功能可通过不具有存储程序指令的状态机来执行，或在一个或多个专用集成电路(ASIC)中，在专用集成电路(ASIC)中各功能或某些功能的一些组合是作为用户逻辑执行的。当然，可以使用两种方法的组合。因此，将在本文中描述用于这些功能的方法和装置。此外，可以预期，普通技术人员，尽管由例如可用时间、目前的技术和经济上的考虑的促进，可能需要很多努力和很多设计选择，在本文公开的概念和原理的指导下，将通过较少的试验就能够容易生成软件指令、程序和1C。本发明的实施例涉及用于在五相系统中过调制的方法、系统和设备。公开的用于控制五相系统的操作和调节提供给五相电机的电流的方法、系统和设备可在例如混合/电力车辆(HEV)的操作环境中实施。在将要描述的不例性实施例中，控制技术和工艺将描述为用于混合/电力车辆。然而，本领域技术人员应当理解，相同或类似的技术和工艺可应用在其他系统中，在所述其他系统中，当一个或多个相经历故障或失效时，需要控制五相系统的操作和调节提供给系统中的五相电机的电流。这样，本文中公开的任何概念可被广泛地应用于“车辆”，并且如本文中所用，术语“车辆”宽泛地指具有AC电机的非生物运输机构。这种车辆的示例包括诸如公交车、轿车、卡车、运动多用途车辆、篷车的车辆，诸如包括船只、气垫船、帆船、艇、舰的机械水上交通器的非陆上行驶交通器，包括潜水艇的机械水下交通器，包括飞机和飞船的机械空中交通器，诸如火车、有轨电车和矿车的机械轨道交通器等。另外，术语“车辆”不限于任何特定的推进技术，例如汽油或柴油燃料。而是，车辆还包括混合动力车辆、电池电力车辆、氢燃料车辆和使用各种其他替代燃料操作的车辆。如本文所使用的，术语“交流(AC)电机”总体指的是“将电能转换为机械能(或反之)的装置或设备”。AC电机通常可分类为同步AC电机和异步AC电机。同步AC电机可包括永磁电机和磁阻电机。永磁电机包括表贴式永磁电机(SMPMM)和内置式永磁电机(IPMM)。 异步AC电机包括感应电机。尽管AC电机可为AC马达(例如，用于转换其输入的AC电能以产生机械能量或功率的设备)，AC电机不限于是AC马达，还可包括用于将其原动机处的机械能或功率转换为其输出的电力AC能量或功率的发电机。任何电机可为AC马达或AC发电机。AC马达是由交流电驱动的电动马达。在一些实施方式中，AC马达包括具有提供有交流电的线圈以产生旋转磁场的外部静止定子和连接到输出轴上的由旋转磁场提供转矩的内部转子。根据所用的转子类型，AC马达可分类为同步和异步。
图I是根据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通过联接到五相AC电机120上的五相脉宽调制(PWM)逆变器模块110控制五相AC电机120，使得五相AC电机120可有效地通过调节控制五相AC电机120的电流指令来使用提供给五相PMW逆变器模块110的DC输入电压(Vdc )。在一个具体的实施方式中，在HEV中，矢量控制马达驱动系统100可用于控制转矩。在下述的一个具体的、非限制性的实施方式的描述中，五相AC电机120描述为五相AC电动马达120，并且具体地是五相永磁同步AC电动马达(或更宽泛的马达120);然而，应该理解，所说明的实施例仅是公开的实施例可应用的各种类型AC电机的非限制性的示例，并且，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电机。五相AC马达120通过五个逆变器极联接到五相PWM逆变器模块110并且基于从PWM逆变器模块110得到的五相正弦电流信号产生机械功率(转矩X速度)。在一些实施方式中，五相AC马达120的转子角位置(e r)或“轴位置”是使用位置传感器(未示出)来测量的，在其他的实施方式中，五相AC马达120的转子角位置(0 r)可不使用位置传感器而通过使用无传感器位置估计技术来估计。在描述系统100的操作细节之前，将参考图2提供五相电压源逆变器110的一个示例性实施方式的更详细的描述(包括其如何连接到五相AC马达120上)。图2是马达驱动系统的一部分的框图，该马达驱动系统包括连接在五相AC马达120上的五相电压源逆变器110。应当注意到图I的五相电压源逆变器110和五相马达120不限于本实施方式，而是，图2仅是图I中的五相电压源逆变器110和五相马达120如何在具体的实施例实现的一个示例。如图2所示，五相AC马达120具有五个定子或马达绕组120a、120b、120c、120d、120e，它们连接到马达端子A、B、C、D、E，五相PWM逆变器模块110包括电容270和五个逆变器子模块115-119。在本实施例中，在A相，逆变器子模块115联接到马达绕组120a，在B相，逆变器子模块116联接到马达绕组120b，在C相，逆变器子模块117联接到马达绕组120c，在D相，逆变器子模块118联接到马达绕组120d，在E相，逆变器子模块119联接到马达绕组120e。马达绕组A、B、C、D、E (120a、120b、120c、120d、120e)—起联接到中性点(N)上。流入马达绕组A 120a的电流流出马达绕组B-E 120b_120e，流入马达绕组B 120b的电流流出马达绕组A、C、D、E 120a和120c_120e，流入马达绕组C 120c的电流流出马达绕组A、B、D、E 120a、120b、120d、120e，流入马达绕组D 120d的电流流出马达绕组A、B、C、E 120a_c和120e，流入马达绕组E 120e的电流流出马达绕组A_D 120a_d。合成相或定子电流(Ia-Ie) 122、123、124、125、126流经相应的定子绕组120a_e。各定子绕组120a-120e上的中性电压相分别表示为Van、Vbn, Vcn, Vdn, Ven,在各定子绕组120a-120e上分别产生反电动势(EMF)电压Ea、Eb、E。、Ed、Ee,分别显示为与定子绕组120a-120e串联。众所周知，这些EMF电压Ea、Eb、Ee、Ed、Ee是通过永磁转子的旋转在相应的定子绕组120a_120e中感应的电压。尽管未示出，马达120联接到驱动轴上。逆变器110包括电容270，包括双开关272/273、274/275的第一逆变器子模块115，包括双开关276/277、278/279的第二逆变器子模块116，包括双开关280/281、282/283的第三逆变器子模块117，包括双开关284/285、286/287的第四逆变器子模块118，包括双开关288/289、290/291的第五逆变器子模块119。因此，逆变器110具有十个固态可控开关装置 272、274、276、278、280、282、284、286、288、290 和十个二极管 273、275、277、279、281、
283、285、287、289、291以适当地开关复合电压(Vdc)并为五相AC马达120的定子绕组120a、120b、120c、120d、120e 提供五相供电。尽管未说明，闭 环马达控制器可从马达120接收马达指令信号和马达操作信号，并产生用于控制在逆变器子模块115-119中的固态开关装置272、274、276、278、280、282、
284、286、288、290的开关的控制信号。用于构建这些控制信号的这些开关矢量的示例描述如下。通过提供合适的控制信号给各个逆变器子模块115-119，闭环马达控制器控制在逆变器子模块 115-119 中的固态开关装置 272、274、276、278、280、282、284、286、288、290 的开关，从而分别控制提供给马达绕组120a-120e的逆变器子模块115-119的输出。由五相逆变器模块110的逆变器子模块115-119产生的合成定子电流(la··· Ie)122-126提供给马达绕组 120a、120b、120c、120d、120e。如 Van, Vbn, Vcn, Vdn, Ven, Ea、Eb、Ec, Ed、Ee 的电压和在点 N的电压随时间波动，这取决于逆变器模块110的逆变器子模块115-119中的开关272、274、276、278、280、282、284、286、288、290的开/关状态，如下文将要描述的。再次参考图1，矢量控制马达驱动系统100包括转矩-电流映射模块140、同步(SYNC.)坐标系电流调节器模块170、过调制预处理器180、同步-静止(SYNC. -T0-STAT.)变换模块102、α β参考坐标系-abcde参考坐标系(α β-to_abcde)变换模块106、空间矢量(SV) PWM模块108、五相PWM逆变器110、abcde参考坐标系- α β参考坐标系(abcde-to-α β )变换模块127和静止_同步(STAT. -ΤΟ-SYNC.)变换模块130。转矩-电流映射模块140接收转矩指令信号(Te*) 136、基于转子/轴位置输出(Θγ) 121的微分产生的轴的角旋转速度(ωΓ) 138和作为输入的DC输入电压(Vdc) 139以及取决于实施方式的可能的多种其他系统参数。转矩-电流映射模块140使用这些输入以产生d轴电流指令(Id*) 142和q轴电流指令(Iq*) 144，以使得马达120在速度(ωΓ) 138下产生指令的转矩(Te*)。具体而言，转矩-电流映射模块140使用输入以将转矩指令信号(Te*) 136映射到d轴电流指令信号(Id*) 142和q轴电流指令信号(Iq*) 144。同步参考坐标系d轴和q轴电流指令信号(Id*、Iq*) 142、144是具有作为时间的函数的恒定值的DC指令。abcde- α β变换模块127接收从马达120反馈的测量的五相静止参考坐标系反馈定子电流(la··· Ie) 122-126。abcde- α β变换模块127使用这些五相静止参考坐标系反馈定子电流122-126以执行abcde参考坐标系-α β参考坐标系变换以将五相静止参考坐标系反馈定子电流122-126变换到静止参考坐标系反馈定子电流(Ια、Ιβ ) 128、129。abcde-α β变换可使用任何已知变换技术执行，包括使用在如下等式(I)中限定的矩阵。
权利要求
1.一种用于过调制参考电压矢量以优化控制五相逆变器模块的电压指令信号以便增加所述五相逆变器模块产生的输出电压的方法，所述方法包括 基于所述电压指令信号确定所述参考电压矢量的幅度和角度； 确定所述参考电压矢量的幅度是否小于等于阈值；以及 当确定所述参考电压矢量的幅度小于等于阈值时，基于所述参考电压矢量的幅度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幅度和修正角度，其中，当确定所述参考电压矢量在过调制 范围内时，所述参考电压矢量的修正角度是参考电压过调制控制角。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，确定所述参考电压矢量的幅度是否小于等于阈值的步骤包括 确定所述参考电压矢量的幅度是否小于等于线性调制范围的线性范围电压阈值以确定所述参考电压矢量是否在所述线性调制范围内。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述过调制范围是第二过调制范围，当确定所述参考电压矢量的幅度大于所述线性调制范围的线性范围电压阈值时，还包括以下步骤 确定所述参考电压矢量的幅度是否小于等于第一过调制范围的第一电压阈值以确定所述参考电压矢量是在所述第一过调制范围还是在所述第二过调制范围内。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当确定所述参考电压矢量的幅度小于等于所述第一过调制范围的第一电压阈值并且确定所述参考电压矢量在所述第一过调制范围内时，产生所述参考电压矢量的修正幅度和修正角度的步骤包括 产生基于所述参考电压矢量的幅度和修正因子系数的所述参考电压矢量的修正幅度和等于所述参考电压矢量的角度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，其特征在于，当确定所述参考电压矢量的幅度大于所述第一过调制范围的第一电压阈值并且确定所述参考电压矢量在所述第二过调制范围内时，产生所述参考电压矢量的修正幅度和修正角度的步骤包括 修正所述参考电压矢量的角度以产生所述参考电压过调制控制角。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，修正所述参考电压矢量的角度以产生所述参考电压过调制控制角的步骤包括 基于参考角速度修正系数、三次谐波幅度系数和三次谐波相角修正系数修正所述参考电压矢量的角度以产生所述参考电压过调制控制角。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，产生所述参考电压矢量的修正幅度和修正角度的步骤还包括 基于所述参考电压过调制控制角修正所述参考电压矢量的幅度以产生所述参考电压矢量的修正幅度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，基于所述参考电压过调制控制角修正所述参考电压矢量的幅度以产生所述参考电压矢量的修正幅度的步骤还包括 基于所述参考电压过调制控制角、扇区号和所述线性调制范围的电压阈值修正所述参考电压矢量的幅度以产生所述参考电压矢量的修正幅度。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，基于电压指令信号确定所述参考电压矢量的幅度和角度的步骤包括 基于同步参考坐标系d轴电压指令信号和同步参考坐标系q轴电压指令信号确定所述参考电压矢量的幅度和角度。
10.一种五相系统,包括 五相逆变器模块，基于控制所述五相逆变器模块的电压指令信号产生输出电压； 由所述五相逆变器模块产生的输出电压驱动的五相电机；以及过调制处理器，所述过调制处理器被设计为过调制参考电压矢量以优化所述电压指令信号以增加所述五相逆变器模块产生的所述输出电压，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在过调制范围内时基于参考电压矢量的角度来产生所述参考电压矢量的修正角度，其中，所述修正角度是参考电压过调制控制角。
全文摘要
本发明涉及提供用于在过调制范围内操作多相电机时控制三次谐波电压的方法、系统和设备。多相电机可为例如在包括驱动五相电机的五相PWM控制逆变器模块的矢量控制马达驱动系统中的五相电机。提供用于过调制参考电压矢量的技术。例如，当确定参考电压矢量在过调制范围内时，参考电压矢量的角度可被修正以产生参考电压过调制控制角，并且基于参考电压过调制控制角，参考电压矢量的幅度可被修正以产生参考电压矢量的修正幅度。通过修正参考电压矢量，控制五相逆变器模块的电压指令信号可被优化以增加五相逆变器模块产生的输出电压。
文档编号H02P21/14GK102624319SQ201210018590
公开日2012年8月1日 申请日期2012年1月20日 优先权日2011年1月26日
发明者G.加列戈斯-洛佩斯, M.H.基诺施塔, M.佩里西克, R.M.兰索姆 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司