用于控制同步电机驱动系统的方法和系统的制作方法

专利名称：用于控制同步电机驱动系统的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及控制交流(AC)电机，更具体的说 涉及用于控制同步电机例如永》兹电机和同步》兹阻电才几的系统和方法。
背景技术：
交流电机应用在包括车辆领域的各种领域，交流感应电 机具有简单、坚固的结构，易于维修，且性价比高。应用在车辆上的 交流电机通常通过电压源变换器控制这样所述电机相电流是正弦的。 提供正弦形状的输入电流至所述交流电机通常产生没有额外调和的扭
矩，其可以是交流电机中的转矩震动源。 在车辆应用中， 一个设计要点是最佳化可利用的直流电 总线电压(例如，通过电池组提供)的利用率。总线电压利用率的最 大化通常改善高速驱动和整个系统的效率。 一些交流电机是永磁 (PM)电机。永磁电机通常具有大功率密度和高效率的特性并被如此 便利的用于车辆驱动中。电机具有由于电压源变换器电流限制引起的 电流限制，和由于可利用的直流总线电压引起的电压限制。在高速下， 所述永磁电机，没有电压控制，产生机械磁通，或反电动势，其会增加 超过所述直流总线电压。 例如，所述永磁电机的相电压随着电机速度 的增加而增加。超过一预定速度时，所述永》兹电机的相电压变成大于 总线电压。为了保持永磁电机的电流控制，所述反电动势使用场-削弱 被减少。在永》兹电机中，所述;兹通不能固有地减少，如此通常应用消 /磁电流来减少永磁电机的f兹铁或总》兹通量。 为了实现永》兹电机的效率优化控制，7JU 兹电机的非线性 特性可以被测量并被用来研制非线性的电机模型。这些模型被用来确 定最优效率的控制参数，这些控制参数通常作为对照表被加到所述控制 器用于电机的效率最优控制。所述控制参数还可以由内部的电压和电 流限制确定。在理想操作期间，使用这些控制参数的反馈控制通常足 够来在稳态条件下提供永磁电机的稳态控制。为了保持在高速时的电 流控制，当所述有效电压被限制时，可能需要额外的协助，尤其在过渡 工况期间或在实际的机器参数和测量的参数不匹配的情况下。 一 磁场 削弱电压环路通常用来修正所述模型和用于稳定机器操作的实际的机 器参数之间的误差。 —些强的磁铁磁通永磁电机具有高的空载损失(例如， 自旋损失)和故障问题。弱的磁通永磁电机可以被选择其中所述磁铁 ^磁通故意地保持较低以避免与永磁电机相关的问题。现在，d轴电流控 制方法已经被用来场削弱在强的磁铁磁通永磁电机中的反电动势。例 如，可以应用 一 负的d轴电流以产生消磁磁通元件，其减少所述磁铁》兹 通和所述;兹铁反电动势。由于在电机电压上所述d轴电流的弱的影响， 这些d轴电流控制方法对弱的磁通永磁电机来说具有局限的成果。例 如，在操作的非线性过调制区域，在所述电机石兹通上的d轴电流的弱的 影响可以通过增加总电压幅度而不是减少总电压幅度来削弱弱的磁通 永^f兹电机的场削弱操作。D轴电流控制还不能在高速运转的具有大的 消磁电流的强磁通电机中有效运用。在大的消i兹电流情况下，d轴,兹通 可以颠倒用于强的,兹通电才几的信号(即，变成负的)。所述d轴石兹通 的颠倒发生在弱的；兹通电才几中4艮地低的消^兹电流并因此在低速情况 下。正如前面提到的那样，所述d轴电流在弱的》兹通电机中具有弱的 对电压的影响。另外，由于所述d轴磁通信号颠倒，其也可能在强磁 通电机中成立，通过应用更多d轴电流企图降低电压通常增加所述电机 的终端电压，从而增加消》兹控制的不稳定。 通过克服电机电压，可以在电机中产生电流。 除反电 动势之外，所迷电流调节器应该克服电阻性的电压降和电感电压降。所 述电感电压降可以是高的，尤其在具有^ 兹阻的电才几(例如，内部7JC磁电 机或同步的；兹阻电才几)的q-轴中。通过降〗氐电才几终端电压，电流控制 可以得到保持。对于一些高磁通永磁电机，通过引入消磁电流(例如， 负的d轴电流)降低高速下永磁电机的反电动势间接地降低了电机的终 端电压，因为一强的影响(例如，永磁场)作用在电压上。然而，对 于其他的电机，例如弱的》兹通永》兹电机，同步》兹阻电才几，乃至一些强永 磁磁通电机，控制所述d轴电流以减少反电动势可能对电机终端电压具 有理想的效果。
相应地，提供一种用于控制永磁的或同步磁阻电机驱动 系统的方法，该方法减少所述电机终端电压而保持电流控制，特别是在
高速下。另外，提供一种用于永磁或同步》兹阻电机驱动系统的控制系 统，该控制系统减少所述电机终端电压而保持电流控制，特别是在高速 下。此外，本发明其他合适的特征和特性从结合附图和上述技术领域 以及背景技术的详细说明和附加的权利要求中将变得更加明显。

发明内容
提供一种用于控制同步电机的系统和方法，所述电机包 括但不限于永磁电机和同步^兹阻电机。在一实施例中，提供一种用于 控制同步电机的方法。所述同步电机在操作期间产生终端电压和所述 方法包括下述步骤产生d-轴电流命令和q-轴电流命令；从所述q-轴 电流命令产生修正电流命令，将第 一 电流命令转换成第 一 电压命令， 将所述修正电流命令转换成第二电压命令；和将第一和第二电压命令 提供给同步电机。所述修正电流命令限制同步电机产生的终端电压。 在另一实施例中，用于驱动永》兹电机的方法包括下述步 骤从电流命令表产生第一和第二电流命令，从第二电流命令产生一 修正电流命令，将第一电流命令与 一 第 一 测量电流相比较以产生第一 调节电压，将修正电流命令与第二测量电流相比较以产生第二调节电 压；和将第一和第二调节电压命令提供给永》兹电机。在所述永J兹电机 的非线性才喿作期间所迷修正电流命令限制永J兹电^几的终端电压。 在另一实施例中，用于通过电压命令控制同步电机的系 统包括具有用于接收第 一 电流命令和修正电流命令的输入的第 一组 件，具有用于接收电源电压和所述电压命令的输入的第二组件；与第 一和第二组件连接并被构造成产生反馈电流的转换器，与一比较器连接 并#:构造成从反馈电流产生 一极限电流的电流限制器。所述修正电流命 令由第二电流命令和所述极限电流的和获得。第一组件被构造成从第 一电流命令确定第 一》兹通匪数和从所述修正电流命令确定第二》兹通匝 数以及从第一和第二》兹通臣数产生调制指数命令。第二组件被构造成 从所述电压命令和电源电压确定一调制指数。调节基准基于所述调制 指数命令产生。所述反馈电流匹配所述调制指数和所述调节基准。


以下将结合下列附图对本发明进行说明，其中相同的凄t
字表示相同的元件，以及 图1是驱动系统的方框图，该驱动系统包含根据本发明 示例'〖生实施例的7:jc》兹电才几； 图2是一方框图，该方框图说明了图1所示驱动系统的 电流控制系统； 图3是一方框图，该方框图详细地il明了图2中的电流 控制系统；和 图4是用于控制根据本发明示例性实施例的永磁电机的 方法的程序框图。
具体实施例方式
下面的详细说明实际上只是示意性的，不是对本发明或 其应用和运用的限制。进一步说，也不局限于先前的技术领域，背景 技术，发明内容或后面的详细说明中存在的任何明示或默示。 本发明是一种用于控制同步电才几的系统和方法，所述电 机包括但不限于永磁(PM)电机和同步磁阻电机。通常，所述系统包 括电流命令源，与电流命令源连接的电流调节器，和与电流调节器以及 电流命令源连接的场-衰减电压控制模块。所述电流命令源使用电流命 令表产生d -和q -轴电流命令，所述命令表使预定控制参数最优化(例 如，系统效率)。所述磁场削弱电压控制模块产生用于改变所述q-轴 电流命令的反馈电流以允许所述电流调节器没有电流调整损失地在非 线性过调制区域操作。电流调节器转换包含修正q轴电流命令的电流 命令，并向电压源变换器提供占空比，电压源变换器依次施加合适的电 压(例如，三相电压)至永i兹电机以产生用于永i兹电机的控制电流。本 发明的系统和方法还可以应用在同步的磁阻电机中。 参见图1，显示了具有根据本发明一个实施例的永^磁电 机16的驱动系统10。 驱动系统10包括控制器12，与控制器12连接 的电压源变换器14,与电压源变换器14连接的永;兹电机16,以及探测 器30,探测器30具有与电压源变换器14连接的第一输入，与永磁电机 16连接的第二输入，和与控制器12连接的输出，控制器12提供至所述 控制器的各种系统输出的量的测量。控制器12从所述测量的量产生占 空比命令并向电压源变换器14提供占空比命令。电压源变换器14从
电源电位(例如，电池组势能或直流总线电压(vDC))使用所迷占空比
命令产生三相电压(例如，Va, Vb Vc)并用所述三相电压驱动所述4c ^t电机16。探测器30获取的测量量包括，但不限于，电源电压(Vdc), 实测的相电流(例如，Ia， Ib,和Ic,尽管对没有中性点的Y形连接的电 机来说，二相电流的测量就已经足够)，转子转速(^)和转子相位角 (《)。 电压源变换器14将电源电压(Vde)转换成用于驱动永 磁电机16的交流电压。电压源变换器14还可以改变施加到永磁电机 16上的电压值，这样允许控制器12控制永;兹电机电流。电压源变换器 14施加到永磁电机的电压值由调制指数表示。例如零的调制指数表示 所述施加电压为零，1的调制指数表示电压源变换器14已经向至永磁电 机施加满的电池电压(例如，通过六-步骤操作)。在这些调制指数值 之间，电压源变换器14可以改变所述电压，例如通过脉冲宽度调制 (PWM)。 直到大约0.9069 (例如，大约所述总线电压的90.6%)的调 制指数，电压源变换器14线性地控制所述永磁电机的电压。超过大约 0.卯69的调制指数，电压源变换器14在过调制区域操作，其中电压的
控制是非线性的。 使用所述测量量，控制器12产生占空比命令。控制器 12包括处理器18处理器存储器20，电机特性存储器22，输入緩冲器28, 输出緩冲器24，和彼此相连的临ij"存储器26。 所述测量量由输入緩 冲器28接收并可以在控制器12的操作期间保存在所述电机特性存储 器，处理器存储器，或临时存储器26中。在一示例性实施例中，控 制器12执行一或多个程序(例如，优化用于预定控制参数的电流命令， 以说明永磁电机的在过调制区域操作，等等)来确定任何被用于确定占 空比命令的先兆因素(例如，修正的电流命令，电压命令，等等)。 通常，电流控制系统40包括电流命令表42，电流命令 求和单元48,磁场削弱模块46，和电流调节器44。 电流命令表42的 第一输出与求和单元48的第一输入连接。磁场削弱模块46具有与求 和单元48的输出连接的第一输入，与电流命令表42的第二输出连接的 第二输入，和与求和单元48的第二输入连接的输出。电流调节器具有 与电流命令表42的第一输出连接的第一输入，与求和单元48的输出连 接的第二输入，与电压源变换器14连接的第一输出，和与磁场削弱模 块46连接的第二输出。最优化的电流命令(例如，d轴电流命令() 和q-轴电流命令(/:))由电流命令表42产生，所述磁场削弱模块46 产生一反馈电流(a/:)以(必要时)通过所述求和单元48改变所述q-轴电流命令。修正的q-轴电流命令(),与所述d轴电流命令(/:) 结合，被供应至电流调节器44并允许当在过渡操作期间要求没有电流 调整损失时电流调节器44运行在非线性的过调制区域。 电流命令表42可以存储在(例如，作为一对照表)处理 器存储器20中并优选优化预定的控制参数(例如，系统效率)。 电 流命令表42可以由许多用于优化理想控制参数的模型获得并利用永磁 电才几16的电压和电流限制以向所述永》兹电才几施加适量的d -和q -轴电流 进而高效率的产生所述理想扭矩并通过控制所述电机终端电压保持电 流调整的稳定性。对一具体的扭矩命令(T *)来说，转子转速(), 和电源势能(Vde)，例如通过探测器30收集并提供给控制器12,优化 的d轴电流命令(/:)和q -轴电流命令(/:)由电流命令表42确定。 为了产生反馈电流(a/:)，磁场削弱模块46对提供给 电流调节器44的电流命令(例如，所述优化的d轴电流命令(/:)和 所述修正的q-轴电流命令(々"))进行采样。 另外，磁场削弱模块46 对电流调节器44内产生的同步结构电压命令进行采样。基于采集到的
电流命令，采集到的同步结构电压命令，测量的转子转速(0),),测量
的转子相位角(A)，和永》兹电机16的电机每相电阻A,所述》兹场削弱
模块46确定所述反馈电流(a/:)。在理想操作下，反馈电流命令(a/:)
将要成为零且没有修改q -轴电流命令1\的需要因为工作在变换器电压 和电流限制内时控制表42被产生。然而，就非理想的状况而言，所述 反馈电流at修正实际电机参数和标准电机参数之间的误差借此允许在 所有速度和电机扭矩水平的稳定电流控制。 参见图2和3，图3是一方框图，该图更详细地i兌明了 所述电流控制系统40。 在该示例性实施例中，电流调节器44包括比 较器50和52,分别与比较器50和52连接的比例-积分(PI)控制器54 和56,分别与所述PI控制器54和56连接的求和单元58和60,与求和 单元58和60连接的过调制组件62，与过调制组件62连接的变换组件 64，和与变换组件64连接的占空比组件66。比较器50从命令表42接 收d轴电流命令(I *d)并将所述d轴电流命令(I 'd)和测量的d轴电 流(I d)进行比较以产生d轴电流误差。比较器52接收修正的q -轴电流
命令(I )并将所述q -轴修正的电流命令(I "q)与测量的q -轴电流(I q)
比较以产生q -轴电流误差。PI控制器54和56转换所述电流误差(例 如，分别转换d-和q-轴电流误差)成同步的构造电压命令(例如，d-和q轴同步的结构电压命令，分别地)，所述求和单元58和60将每个 同步的结构电压命令加上相应的前馈。在一示例性实施例中，所述前 馈项是旋转电动势和越过所述定子的电阻降的和并被加到PI控制器54 和56的输出上以改善驱动系统10的瞬态特性。例如，求和单元58将 前馈项()加到d轴同步的构造电压命令上，比较器60将前馈
项(rJ+/X )加到q-轴同步的构造电压命令上，其中*9是9轴磁通匝 数命令,d是d轴磁通匝数命令。抗-结束电流调节器可以用来最小化 电流过沖。 求和单元58的输出提供给过调制组件62,过调制组件 62执行一控制算法，该算法说明同步的构造电压命令的非线性的控制。
;)使用测量的4t子相2位置(《)转换k静止"构造电压命令(f/:和
f/))。 占空比组件66从所述变换组件64和电源电压(Vdc)(例如， 所述测量直流总线电压)接收所述稳态的构造电压命令(f/:和C/;)。使 用脉冲宽度调制，来自电压源变换器14的所述信号的宽度或占空比确 定施加到永》兹电才几16的电压幅度，且占空比组件66从所述稳态的构造 电压命令确定这些占空比。 由电压源变换器14产生的合适的电压幅度在电才几相位 产生受控的d -和q -轴电流命令，所述^兹场削弱组件46修正所述q -轴 电流命令以控制所述电才几终端电压。在该示例性实施例中，所述^兹场 削弱组件46包括静态的磁通表68,从所述静态的磁通表68使用所述受
控的d -和q -轴磁通匝数受控的调制指数组件70被计算，使用施加到电 机终端的电压一实际的调制指数组件72被计算，与调制指数组件72连 接的比较器74，与比较器74连接的PI控制器76,和与PI控制器76连 接的电流限制器78。 求和单元58和60的输出(例如，具有增加的前 馈项的同步的构造电压命令)由调制指数组件72采样，调节指数 (Mindcx)使用电源电压(Vdc)计算。所述d-和q-轴磁通匝数命令(* d和+q)使用静态的磁通表68,采集的d轴电流命令(fd)，和修正的 q -轴电流命令(广q)确定，并提供给调制指数组件70。 调制指数组 件70使用所述d和q -轴磁通匝数命令(* d和* q )，所述d轴电流命 令(Td),所述修正的q轴电流命令(广q),永》兹电机16的电机的每 相电阻(Rs),电源势能(Vdc),和测量的转子转速(& )确定调制指数 命令(M* mdex)。 例如，所述调制指数命令(M* index)由下列等式确 定
K尺._we" 使用所述调制指数命令(M*index),控制器12确定一用 于调节基准(Mref)的值。在调制指数命令(M'index)小于预定低调制 指数限制(M1()wer)或大于预定高调制指数限制(Mupper)的情况下，调
节基准(Mref)被赋值为高调制指数限制(Mupper)。 所述低调制指数 限制(M1()wer)和高调制指数限制(Mupper)建立了永磁电机16的在过调 制区域操作的限制。 在一示例性实施例中，所述高调制指数限制
(Mupper)被设定为大约六-步骤操作值的百分之九十五(95%)以提供 一界限从而通常说明过渡工况和保持电流稳定度。在调制指数命令
(M*lndex)不小于所述低调制指数限制(M^wer)且不大于所述高调制指
数限制(Mupper)的情况下，所述调节基准(Mref)被赋值为调制指数命
令(M*index)。 当所述调制指数命令(M*lndex)小于所述低调制指数
限制(Mker)时，电压环路是不启动的。当所述调制指数命令(M;dex) 大于所述低电平调制指数限制(M!。wer)且小于所述高调制指数限制 (Mupper)时，所述电压环路是启动的。当所述调制指数命令(M:dex)大于所述高电平调制指数限制(Mupper)时，电压环路是启动的。 另外，控制器12使用所述调制指数命令(M*index)确定 用于所述电流限制器78的一正饱和极限(Ip°sqsat)和一负饱和极限
(严 sat)。在调制指数命令(M:ex)大于低电平调制指数(Mker) 的情况下，所述正饱和极限UP°SqSat)被赋值为《x/:且所述负饱和极限 (严 sat)被赋值为-^x/:,其中Ka和K2是在零和一之间的预定常数。
在调制指数命令(M ndex)小于或等于所述低调制指数限制(M!。w)的
情况下，所述正饱和极限(ip°sqsat)被赋值为零而所述负饱和极限(regqsat)
被赋值为-A x/*。当M*index小于MlQW时电流限制器78中所迷极限的
设定随着Mref的选择而禁止电压环路。在一示例性实施例中，K^O.2
和K 2《0.4。 比较器74产生所述调节基准(Mref)绝对值的平方与所 述调制指数(Mmdex)绝对值的平方的差值，受控的和实际的调制指数平 方的差值。PI控制器76产生合适的q -轴电流反々贵以匹配所迷调制指 数(Mindex)和所述调节基准(Mrel')。 电流限制器78确定用于反馈 电流(A/:)的上下限(例如，所述正饱和极限(Ip°sqsat )和所述负饱 和极限(Regqsat ))。在反馈回路结构中使用磁场削弱组件46计算用 来确定最佳控制参数的机械模型和实际的机器操作特性之间的变化。 图4是用于控制同步电才几的方法100的程序框图，所述 同步电机是根据本发明示例性实施例的永》兹电机，同步的^兹阻电机等 等。在步骤105产生一d轴电流命令和q-轴电流命令。所述d-和q-轴电流命令优选使用 一优化的电流命令表基于所述扭矩命令，同步电机 的转子转速(r)，和电源电压(Vdc)产生。在步骤110修正的电流 命令由q -轴电流命令产生，q -轴电流命令限制由同步电机经过》兹场削 弱产生的所述电机的终端电压。在一实施例中，调制指数由第一和第 二修正电压命令确定，基准调制指数由d轴》兹通臣数(*d)和q轴磁通 匝数。q)确定，误差由比较所述调制指数和基准调制指数确定，所述 误差被转变为第 一值，第 一值限制在一正值和一 负值之间以产生 一第二 值，第二值被加到第二电流命令以产生所述修正电流命令。 为了确 定所述误差一调制指数命令由d轴电流命令，q-轴电流命令，d轴磁通 臣数。d)，所述q-轴磁通匝数"q),同步电机的电机每相电阻(《)， 直流电源电压，和同步电机的转子转速(r)产生。在所述调制指数命
令不小于下限且调制指数命令不大于上限的情况下，所述基准调制指数 被赋值为调制指数命令。在所述调制指数命令小于下限或调制指数命 令大于上限的情况下，所述基准调制指数被赋值为上限。为了限制第 一值，在所述调制指数命令大于预定下限的情况下，最大值被赋值为 《x /g*且最小值被赋值为-《2 x巧，当所述调制指数命令不大于所述下限 时，所述最大值被赋值为零且最小值被赋值为-尺2 x 在步骤115第一电流命令被转换成第一电压命令。在步 骤120所述修正的电流命令被转换成第二电压命令。 在步骤125第 一和第二电压命令被提供给所述同步电机(例如，通过一电压源变换 器)。 在另一实施例中，第一+务正电压命令由第一电压命令和 前馈项的和产生，第二修正电压命令由第二电压命令和前 馈项()的和产生。d轴磁通匝数(*d)由d轴电流命令获得， q -轴磁通臣数(*q )由q -轴电流命令获得。 在另一实施例中，第一同步的命令由第一调节电压产 生，第二同步的命令由第二调节电压产生，第一和第二同步的命令被转 换为第一和第二稳态的命令，第一，第二，和第三占空比由第一和第二 稳态命令确定，第一，第二，和第三占空比被提供给电压源变换器。电 压源变换器控制所述同步电机。 尽管前面已经说明了至少一个示例性实施例，但应当认 识到还存在许多的变化。还应当理解所述示例性实施例或多个示例性 实施例只是范例，决不是以任何方式对本发明的范围，应用，或结构进 行限制。相反地，前述详细说明给本领域技术人员提供了实施所述示 例性实施例或多个示例性实施例所需的便利的方法。 应当理解，在 不脱离由附加的权利要求及权利要求法定的等同物确定的本发明的范 围的情况下，可以在元件的作用和布置方面进行各种变化。
权利要求
1、一种用于控制同步电机的方法，所述同步电机在其操作期间产生终端电压，所述方法包括下述步骤产生一d轴电流命令和q-轴电流命令；从所述q-轴电流命令产生修正电流命令，所述修正电流命令限制同步电机产生的终端电压；将d轴电流命令转换成第一电压命令；将所述修正电流命令转换成第二电压命令；和将第一和第二电压命令提供给同步电机。
2、 如权利要求l所述的方法，进一步包括从第 一 电压命令和-a< + /:尺的和产生第 一修正电压；和 从第二电压命令和w,:+7:尺的和产生第二修正电压； 其中a是同步电机的转子转速，^是d轴磁通匝数，^是q轴磁通匝数，/:是第一电流命令，/:是第二电流命令，以及R是同步电机的每相电阻。
3、 如权利要求2所述的方法，进一步包括从所述d轴电流命令确定所述d轴石兹通匝数(")；和 从所述q轴电流命令确定所述q轴》兹通匝数()。
4、 如权利要求2所述的方法，其中所述产生修正电流命令的步骤 包括从第 一 和第二修正电压命令导出调制指数；从所述d轴^兹通臣数(^ )和所述q -轴磁通匝数( < )确定基准 调制指数；通过比较所述调制指数和基准调制指数确定一误差； 将所述误差转换成第 一值；限制所述第一值在一正值和一负值之间以产生一第二值；和 将第二值加到第二电流命令上以产生所述修正电流命令。
5、 如权利要求4所述的方法，其中所述确定误差的步骤包括由d轴电流命令，q -轴电流命令，d轴》兹通匝数(")，所述q -轴石兹通臣数，同步电机的电才几每相电阻(A.),直流电源电压， 和同步电机的转子转速()产生调制指数命令；当所述调制指数命令不小于下限且调制指数命令不大于上限的情 况下，所述基准调制指数被赋值为调制指数命令；和当所述调制指数命令小于下限或调制指数命令大于上限时，所述基 准调制指数被赋值为上限。
6、如权利要求4所述的方法，其中所述限制第一值的步骤包括当所迷调制指数命令大于预定下限时，将最大值赋值为尺,x/:，最 小值赋值为—i^x/:;当所述调制指数命令不大于所述下限时，将最大值赋值为零，最小 值赋值为-《2></:;其中Id在0和1之间的第一预定常数，K2是在0和1之间的第二预定常数，以及/:是q-轴电流命令。
7、 一种用于驱动永磁电机的方法，所述方法包括下述步骤 从电流命令表产生第 一 和第二电流命令；从第二电流命令产生 一修正电流命令，在所迷永磁电机的非线性操 作期间所述修正电流命令限制永^磁电机的终端电压；将第 一 电流命令与第 一 测量电流相比较以产生第 一 调节电流； 将修正电流命令与第二测量电流相比较以产生第二调节电流；和 将第一和第二调节电流提供给永磁电机。
8、 如权利要求7所述的方法，其中所述产生步骤包括从扭矩命令， 永磁电机的转子转速，和电源电压产生d轴电流命令和q-轴电流命令。
9、 如权利要求7所述的方法，进一步包括将第一调节电流转换成第一电压命令；和 将第二调节电流转换成第二电压命令；将_ + 加到第 一 电压命令上以产生第 一调节电压；和 将^^+/^加到第二电压命令上以产生第二调节电压；其中w,是永磁电机的转子转速，^是d轴磁通匝数，k是q轴磁通臣数，/:是第一电流命令，/:是第二电流命令，以及&是永磁电机 的每相电阻。
10、 如权利要求9所述的方法，进一步包括下述步骤 从第一调节电压产生第一同步的命令； 从第二调节电压产生第二同步的命令；将第 一和第二同步的命令转换成第 一和第二稳态命令；从第一和第二稳态命令确定第一，第二，和第三占空比；和 提供第一，第二，和第三占空比至电压源变换器，电压源变换器 控制所述永/磁电机。
11、如^L利要求9所述的方法，其中所述产生修正电流命令的步 骤包括从第一和第二调节电压导出调制指数；通过比较所述调制指数和基准调制指数确定一误差；将所述误差转换成第一值；限制第 一值以产生 一第二值；和将第二值加到第二电流命令上以产生所述修正电流命令。
12、如权利要求11所述的方法，其中所述确定误差的步骤包括从第 一 电流命令和所述修正电流命令确定调制指数命令；当所述调制指数命令不小于下限且调制指数命令不大于上限的情 况下，所述基准调制指数被赋值为调制指数命令；当所述调制指数命令小于下限时，所述基准调制指数被赋值为上 限，以及当所述调制指数命令大于上限时，所述基准调制指数被赋值为上限。
13、 如权利要求12所述的方法，其中所述限制的步骤包括限制第 一值在第 一界限和第二界限之间，当所述调制指数命令大于所述下限 时，其中第一界限是《x/J,第二界限是—^x/J，当所述调制指数命令 不大于下限时，其中第一界限是零和第二界限是-^x/:,其中K是一 第一预定的在0和1之间的常数，K2是第二预定的在0和l之间的常 数，以及/:是第二电流命令。
14、 如;f又利要求13所迷的方法，其中K!《0.2和K2《0.4。
15、 如权利要求7所述的方法，进一步包括从第一电流命令，所述修正电流命令，和静态的^兹通表格确定第一 和第二》兹通压数；和从第一和第二磁通臣数，第一和第二电流命令，永》兹电机的每相电 阻，电源电压和永磁电机的转子转速确定调制指数命令。
16、 一种用于通过电压命令控制同步电机的系统，所述系统包括 具有用于接收第 一 电流命令和修正电流命令的输入的第一组件，所述修正电流命令由第二电流命令和极限电流的和获得，所述第 一组件构 造成从所述第 一 电流命令确定第 一;兹通匝数和从所述修正电流命令确 定第二磁通臣数；和从所述第 一和第二磁通匝数产生调制指数命令；具有用于接收电源电压和所述电压命令的输入的第二组件；所述第 二组件^皮构造成从所述电压命令和电源电压确定一调制指数；和基于所述调制指数命令产生一调节基准；与第一和第二组件连接并被构造成产生反馈电流的转换器，所述反馈电流匹配所述调制指数和所述调节基准；和与所述比较器连接并被构造成从所述反馈电流产生所述极限电流 的电流限制器。
17、 如权利要求16所述的系统，其中所述同步电机具有一转子转 速，以及所述系统进一步包括具有一输出的第三组件，第三组件与第一调制指数组件连接，所述 第三组件被构造成从扭矩命令，所述永^磁电机的转子转速，和所述电源 电压产生所述第一和第二电流命令。
18、 如权利要求16所述的系统，其中所述转换器包括 用于产生所迷调制指数和所述调节基准之间差值的比较器；和具有与所述比较器连接的输入和与所述电流限制器连接的输出的 比例-积分(PI)控制器，所述PI控制器被构造成从所述差值产生所述 反馈电流。
19、 如权利要求16所述的系统，其中所述第二组件进一步地被构 造成当所述调制指数命令不小于预定下限且调制指数命令不大于预定 上限时，所述调节基准被赋值为调制指数命令；当所述调制指数命令小于预定下限时，所述调节基准被赋值为所述 预定上限；以及当所述调制指数命令大于预定上限时，所述调节基准被赋值为所述 预定上限；
20、 如;f又利要求16所述的系统，其中所述电流限制器进一步地被 构造成当所述调制指数命令大于预定下限时限制所述反馈电流在《x 和-《2></:之间；当所述调制指数命令小于或等于所述预定下限时限制所述反馈电流在0和—、x/:之间；其中K!是一第一预定的在0和1之间的常数，K2是第二预定的在o和i之间的常数，以及/;是第二电流命令。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制同步电机的方法和系统。所述方法包括产生一d轴电流命令和q-轴电流命令；从所述q-轴电流命令产生修正电流命令，将d轴电流命令转换成第一电压命令，将所述修正电流命令转换成第二电压命令；和将第一和第二电压命令提供给同步电机。所述修正电流命令限制永磁电机产生的终端电压。
文档编号H02P21/00GK101174812SQ200710181450
公开日2008年5月7日 申请日期2007年10月25日 优先权日2006年10月25日
发明者K·M·拉曼, S·希蒂 申请人:通用汽车环球科技运作公司