中的电压公式的图。
[0149] 电动机在正常轴上的常规电压公式可利用以下公式（a)，且本发明的实施例的考 虑了铁损的电动机在正常轴上的电压公式可利用以下公式（b)。
[0150]
[0151]
[0152]
[0153] 公式（b)
[0154] _eγ :估计出的d轴扩展EMF
[0155] _eδ:估计出的q轴扩展EMF
[0156] γ :考虑了铁损的估计出的d轴扩展EMF
[0157] δ :考虑了铁损的估计出的q轴扩展EMF。
[0158] 根据是否考虑了电动机10的铁损，电压公式也如上（a)及（b)所示那样彼此不 同。由于不能实际了解电动机的d轴及q轴，所以实质上使用分别估计d轴和q轴而得到 的γ轴和S轴。电动机在倾斜轴上的电压公式可分别利用以下公式（c)及（d)。以下公 式（c)对应于常规的没有考虑铁损的电动机的电压公式，且以下公式（d)对应于本发明的 实施例的考虑了铁损的电动机的电压公式。 「01591
[0162] 公式（d)
[0163] 图6是比较本发明的实施例的反EMF观测器110的内部逻辑与常规的没有考虑铁 损的反EMF观测器110A的内部逻辑的示意图。
[0164] 根据是否考虑电动机10的铁损，由于反EMF观测器的反EMF公式（e)及（f)彼此 不同，所以反EMF观测器110A的内部逻辑应修改为反EMF观测器110的内部逻辑。以下公 式（e)对应于常规反EMF公式，且以下公式（f)对应于本发明的实施例的反EMF公式。
[0165] 在使用常规反EMF观测器110A时，由于没有适当地执行反EMF确定，所以可能发 生电角误差。
[0169]公式（f)
[0170] 参照图2,即使反EMF观测器110精确地估计出电动机的反EMF并计算其电角误 差，在考虑了电动机的铁损的情况下，也会如在以下公式（h)中那样发生α量的附加电角 误差。以下公式（g)是没有考虑电动机的铁损的常规公式。由于电动机的铁损不包含在以 下公式（g)中，所以其中没有附加电角误差（α)。
[0171] 在本发明的实施例中，附加电角误差（α)可通过对电动机进行模拟（仿真）及/ 或测试而获得，且所获得的附加电角误差（α)可由角误差补偿器130补偿（校正）。
[0177]公式（h)
[0178] 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。另外，根据本发明的实施例，能够通过 反EMF观测器考虑电动机的铁损，基于所考虑的铁损来补偿（校正）电动机的EMF、使用所 补偿的EMF计算精确的电角误差并在控制电动机时使用精确的电角误差，从而提尚电动机 的性能。
[0179] 本发明的实施例可具有如下优点：
[0180] 稳定性：通过估计与电动机的驱动相关联的精确角度，能够在大于约50,OOOrpm 的超高速驱动区域中稳定地控制电动机。
[0181] 效率提高：通过高效地使用电动机的反EMF，能够降低加载到电动机上的电负荷， 从而能提尚超尚速电动机系统的效率。
[0182] 驾驶性（drivability)扩大：通过精确计算电动机的驱动角，甚至在大于约 100,OOOrpm的超高速驱动区域中，也能够驱动电动机。（在现有技术中难以在在大于约 50,OOOrpm的超高速驱动区域中驱动电动机。）
[0183] 性能改善：基于关于电动机的精确角度信息，能够通过d轴和q轴电流及电压控制 的效率，从而改善电动机的转矩及动力性能。
[0184] 虽然已结合用于涡轮增压器的永磁电动机对上述实施例进行了描述，但上述实施 例可应用于微型涡轮发电机用超高速电动机、循环压缩机用超高速电动机、栗用超高速电 动机等。因此，本文中对永磁电动机的描述不应视为限制本发明的适用性。
[0185] 虽然已结合目前认为是实用实施例的实施例来描述本发明，但应理解，本发明不 限于所公开的实施例，相反，其意在涵盖被包含在所附权利要求书的精神和范围内的各种 修改和等效布置。
【主权项】
1. 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，所述方法包括如下步骤： 使用所述反电动势观测器估计所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所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所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所述电动机。2. 根据权利要求1所述的无传感器控制方法，其中使用以下公式计算考虑了铁损的所 述电动机的电压（υ γ、υ δ):其中： d、q :精确的d轴、q轴； ωε:电动机的电角速度； id:d轴电流； iq:q轴电流； idi:d轴铁损电流； iqi:q轴铁损电流； idm:d轴磁化电流； iqm:q轴磁化电流； vd:d轴电压； vq:q轴电压； Rs:定子相电阻； R1:铁损等效电阻； Ld:d轴电感； Lq:q轴电感； itm:永磁磁通量常数； Pircm:铁损； Ph:磁滞损耗； Ped:涡流损耗； eY:估计出的d轴扩展电动势； e5:估计出的q轴扩展电动势； e' ^考虑了铁损的估计出的d轴扩展电动势； e' 5:考虑了铁损的估计出的q轴扩展电动势。3. 根据权利要求1所述的无传感器控制方法，其中所述反电动势观测器使用以下公式 估计所述电动机的电压（u γ、υ δ):4. 根据权利要求1所述的无传感器控制方法，其中使用以下公式计算所述电角误差5. 根据权利要求1所述的无传感器控制方法，其中将所补偿的电角误差输入到所述锁 相环控制器以估计所述实际角度的步骤包括： 减少考虑了铁损的所述电角误差的步骤。6. -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，其配置成估计所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所述电动机的铁损的 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 所述电动机。7. 根据权利要求6所述的无传感器控制系统，其中通过以下公式计算考虑了铁损的所 述电动机的电压（υ γ、υ δ):其中： d、q :精确的d轴、q轴； ωε:电动机的电角速度； id:d轴电流； iq:q轴电流； idi:d轴铁损电流； iqi:q轴铁损电流； idm:d轴磁化电流； iqm:q轴磁化电流； vd:d轴电压； vq:q轴电压； Rs:定子相电阻； R1:铁损等效电阻； Ld:d轴电感； Lq:q轴电感； itm:永磁磁通量常数； Pircm:铁损； Ph:磁滞损耗； Ped:涡流损耗； eY:估计出的d轴扩展电动势； e5:估计出的q轴扩展电动势； e' ^考虑了铁损的估计出的d轴扩展电动势； e' 5:考虑了铁损的估计出的q轴扩展电动势。8. 根据权利要求6所述的无传感器控制系统，其中所述反电动势观测器还配置成使用 以下公式估计电压（υγ、υδ):?9. 根据权利要求6所述的无传感器控制系统，其中所述角误差计算器还配置成使用以 下公式计算所述电角误差（Δ θ + α ):10. 根据权利要求6所述的无传感器控制系统，其中所述锁相环控制器还配置成通过 减少考虑了铁损的所述电角误差来估计所述实际角度。
【专利摘要】本发明提供一种用于电动机的无传感器控制方法，其通过包含反电动势(EMF)观测器和锁相环(PLL)控制器的无传感器控制器执行，所述方法包含：使用所述反EMF观测器估计所述电动机的反EMF；基于所述估计的反EMF计算与所述电动机的铁损一致的电角误差；及补偿所述计算的电角误差；将所述补偿的电角误差输入到所述PLL控制器以估计实际角度；及基于所述估计的实际角度控制所述电动机。
【IPC分类】H02P21/13
【公开号】CN105281631
【申请号】CN201410708038
【发明人】梁在植, 廉基台, 金成原, 黄泰元, 金俊佑, 南光熙
【申请人】现代自动车株式会社, 浦项工科大学校产学协力团
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年11月28日
【公告号】DE102014224263A1, US9356546, US20150365029