电动机的无传感器控制方法和使用该方法的系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 发明涉及电动机的无传感器控制方法和使用该方法的系统，且更具体地涉及这样 一种电动机的无传感器控制方法和使用该方法的系统：可通过将考虑了电动机的铁损的控 制模型添加到反电动势（反EMF:backelectromotiveforce)观测器并通过该控制模型获 得考虑了铁损的精确电角误差，从而在电动机的超高速驱动区域中稳定地执行无传感器控 制。
【背景技术】
[0002] 如在本领域技术人员所知的，应用于电动涡轮增压器的电动机通常非常小，因此 可极大地受到其特性损耗的影响。因此，当电动机利用常规的无传感器控制方法来驱动时， 其电角误差在超高速驱动区域中增加，因此不能以精确角度控制电动机，从而导致不受控 的情况。
[0003] 图1示出用于典型永磁电动机的控制器，参照图1，无传感器控制方法使用经测量 的相电流、根据经测量的相电流估计出的d轴电压、q轴电压和电流命令来观测反EMF，以获 得电角误差（ΑΘ)。锁相环（PLL:phaSe-l〇Ckedloop)控制器用于将获得的电角误差变为 零。所估计出的角速度信息可从消除了所获得的电角误差的锁相环控制器的输出中获得， 并且可以用于电动机的矢量控制。
[0004] 为获得精确的电角误差，需要确定反EMF，且可根据电动机模型得以确定反EMF。 一般来说，使用不考虑铁损的电动机模型，其不适用于控制发生显著铁损的超高速电动机。 因此，在控制超高速电动机时引起大的电角误差，导致常规无传感器控制方法由于所产生 的大电角误差而变得不稳定。因此，难以在约50,OOOrpm或更大的超高速驱动区域中执行 无传感器控制。
[0005] 在本【背景技术】章节中公开的上述信息仅用于增强对本发明的背景的理解，因此其 可以含有不构成本领域技术人员在该国已知的现有技术的信息。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文件1 :日本公开专利公报第P2012-166776号（2012. 09. 06)
【发明内容】
[0009] 因此，本发明致力于提供这样一种电动机的无传感器控制方法及使用该方 法的系统：可通过将考虑了电动机的铁损的控制模型添加到反电动势（反EMF:back electromotiveforce)观测器并获得考虑了铁损的精确电角误差，从而在电动机的超高速 驱动区域中稳定地执行无传感器控制。另外，本发明致力于提供这样一种电动机的无传感 器控制方法及使用该方法的系统，其中：电动机的铁损可通过反EMF观测器确定且可基于 所确定的铁损来补偿（校正）电动机的EMF、使用所补偿的EMF计算精确的电角误差并随后 在控制电动机时使用精确的电角误差。
[0010] 本发明的实施例提供一种电动机的无传感器控制方法，其由包含反电动势观测器 和锁相环控制器的无传感器控制器来执行，上述方法包括如下步骤：使用上述反电动势观 测器估计上述电动机的反电动势；基于所估计出的反电动势计算考虑了上述电动机的铁损 的电角误差；补偿所计算出的电角误差；将所补偿的电角误差输入到上述锁相环控制器以 估计实际角度；以及基于所估计出的实际角度控制上述电动机。
[0011] 可以使用以下公式计算考虑了铁损的上述电动机的电压（Vγ、Vδ):
[0013]其中：
[0014] d、q :精确的d轴、q轴；
[0015] ωε:电动机的电角速度；
[0016] id:d轴电流；
[0017] iq:q轴电流；
[0018] idi:d轴铁损电流；
[0019] iql:q轴铁损电流；
[0020]i^d轴磁化电流；
[0021] iqni:q轴磁化电流；
[0022] vd:d轴电压；
[0023] vq:q轴电压；
[0024]Rs:定子相电阻；
[0025] R1:铁损等效电阻；
[0026]Ld:d轴电感；
[0027]Lq:q轴电感；
[0028]1^:永磁磁通量常数；
[0029]Piron:铁损；
[0030]Ph:磁滞损耗；
[0031]Ped:祸流损耗；
[0032]eY:估计出的d轴扩展电动势；
[0033]e5:估计出的q轴扩展电动势；
[0034]e' ^考虑了铁损的估计出的d轴扩展电动势；
[0035]e' 5:考虑了铁损的估计出的q轴扩展电动势。
[0036]上述反电动势观测器可以使用以下公式估计上述电动机的电压（vγ、vδ):
[0037]
?O'[0038] 可以使用以下公式计算上述电角误差（Δθ+α):
[0039]
[0040]
[0041 ]
[0042] 将所补偿的电角误差输入到上述锁相环控制器以估计上述实际角度的步骤可以 包括：减少考虑了铁损的上述电角误差的步骤。
[0043]另外，本发明的实施例提供一种控制包含永磁电动机的电动机的无传感器控制系 统，其包括：反电动势观测器，其配置成估计上述电动机的反电动势；角误差计算器，其配 置成基于所估计出的反电动势来计算考虑了上述电动机的铁损的电角误差；角误差补偿 器，其配置成补偿所计算出的电角误差；以及锁相环控制器，其配置成进行以下操作：i)接 收所补偿的电角误差；ii)估计实际角度；和iii)基于所估计出的实际角度控制上述电动 机。
[0044] 上述反电动势观测器还可以配置成使用以下公式估计电压（vγ、vδ):
〇[0046] 上述角误差计算器还可以配置成使用以下公式计算上述电角误差（Δθ+α):
[0045]
[0047]
[0048]
[0049]
[0050] 上述锁相环控制器还可以配置成通过减少考虑了铁损的上述电角误差来估计上 述实际角度。
[0051] 如上文所描述的，根据本发明的实施例，能够通过将考虑了电动机的铁损的控制 模型添加到反电动势（反EMF:backelectromotiveforce)观测器并通过该控制模型获 得考虑了铁损的精确电角误差，从而在电动机的超高速驱动区域中稳定地执行无传感器控 制。根据本发明的实施例，能够通过反EMF观测器确定电动机的铁损且能够基于所确定的 铁损来补偿（校正）电动机的EMF、使用所补偿的EMF计算精确的电角误差并使用精确的电 角误差以控制电动机。
【附图说明】
[0052] 图1是示出用于控制典型永磁电动机的控制器的示意图。
[0053] 图2是示出本发明的实施例的用于控制永磁电动机的无传感器控制系统的图。
[0054] 图3是示出本发明的实施例的用于控制永磁电动机的无传感器控制方法的流程 图。
[0055] 图4是比较用于永磁电动机的考虑了铁损的控制模型与用于永磁电动机的没有 考虑铁损的控制模型的表格图。
[0056] 图5是示出本发明的实施例的用于电动机的电压公式的图。
[0057] 图6是用于比较本发明的实施例的反EMF观测器的内部逻辑与其常规内部逻辑的 示意图。
[0058] 附图标记说明
[0059] 10 :电动机；
[0060] 110 :反电动势（EMF)观测器；
[0061] 120:角误差计算器；
[0062] 130 :角误差补偿器；
[0063] 150 :锁相环（PLL)控制器。
【具体实施方式】
[0064] 下面，参照示出本发明的实施例的附图，更全面地对本发明进行说明。本领域技术 人员将认识到，所描述的实施例可以以各种不同方式修改，而均不脱离本发明的精神或范 围。
[0065] 此外，在本说明书中，除非明确相反地描述，否则术语"包括"及变型，例如"包含" 或"具有"，将理解为暗示包含所述元件但不排除任何其它元件。
[0066] 本文使用的术语仅仅是为了说明示例性实施方式的目的而不是意在限制本发明。 如本文所使用的，单数形式"一个、一种（a、an和the) "也意在包括复数形式，除非上下文中 清楚指明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语"包括（comprises和/或comprising) " 是指存在所述特征、整数（Integer，整体）、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或 添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术 语"和/或"包括一个或多