转矩估算和补偿的方法及其系统的制作方法_2

文档序号:8433311阅读:来源:国知局
制模式确定电机的多个端子相电压。调制模式可W指 脉宽调制(PWM)、方波、H角波、正弦波或频率、与任何前述相关的占空因数或死区时间。
[0040] 电子数据处理系统120连接到逆变器电路188。逆变器电路188可W是H相逆变 器。逆变器电路188包括驱动或控制开关半导体(例如,绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或其 它功率晶体管)W输出用于马达117的控制信号的半导体驱动电路。逆变器电路188又连 接到马达117。
[0041]在示例性实施例中,转矩命令生成模块105连接到转矩补偿模块,转矩补偿模块 连接到d-q轴电流生成管理器109 (例如,d-q轴电流生成查找表)。d-q轴电流指如在诸 如马达117之类的矢量控制交流电机的上下文中适用的直轴电流(directaxiscurrent) 和交轴电流(qua化atureaxiscurrent)。d-q轴电流生成管理器109的输出(d-q轴电流 命令iq_cmd和W_cmd)和电流调节模块107 (例如,d-q轴电流调节模块107)的输出被馈 送到加法器119。相应地,加法器119的一个或多个输出(例如,直轴电流数据(id*)和交 轴电流数据(iq*))又被提供或禪合到电流调整控制器111。尽管使用了术语"电流命令", 但是应该理解"电流命令"指目标电流值。
[0042] 电流调整控制器111能够与脉宽调制(PWM)生成模块112 (例如,空间矢量脉宽调 制生成模块)通信。电流调整控制器111接收各个最终的d-q轴电流命令(例如,id*和 iq*)和实际的d-q轴电流(例如id和iq),并且输出对应的d-q轴电压命令(例如,Vd*和 Vq*命令)W输入到脉宽调制生成模块112中。
[0043] 在示例性实施例中,脉宽调制生成模块112向端电压估算模块127提供用于控制 逆变器电路188的脉冲命令,并且提供用于逆变器电路188的每个相(a、b和C)的占空因 数da、化、dc。处理系统确定H相占空因数da、化和dc。然后基于占空因数、死区时间、和 脉宽调制载波,由脉宽调制生成模块112产生脉宽调制脉冲并且将脉宽调制脉冲传送到逆 变器电路188。H相占空因数da、化、dc被传送到端电压估算模块127。脉宽调制生成模块 112输出被连接到逆变器电路188。逆变器电路188的输出级(例如,输出当前相电压 和V心。tuJ提供用于控制马达117的脉宽调制电压波形或其它的电压信号。 电压VAN、VBN和VCN可W称为,例如,相电压、电流控制阶跃电压或当前控制阶跃电压。在 示例性实施例中,逆变器电路188由直流(dc)电压总线驱动。
[0044] 逆变器电路188包括驱动或控制开关半导体(例如,绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 或其它功率晶体管)W输出用于马达117的控制信号的半导体驱动电路。逆变器电路188 又连接到马达117。马达117与传感器115 (例如,位置传感器、分解器或编码器位置传感 器)相关联,传感器115与马达轴126或转子相关联。传感器115和马达117连接到电子 数据处理系统120W提供,例如,除了其它可能的反馈数据或信号外的反馈数据(例如,电 流反馈数据,如相电流值ia、ib和ic)、原始位置信号。其它可能的反馈数据包括,但是不 受限于,绕组温度读数、逆变器电路188的半导体温度读数、H相电压数据、或用于马达117 的其它热信息或性能信息。
[0045] 马达117与传感器115 (例如,分解器、编码器、速度传感器、或另一位置传感器或 速度传感器)相关联,传感器115估算马达轴126的角坐标、马达轴126的转速或速度、和马 达轴126的旋转方向中的至少一种。传感器115可W安装在马达轴126上或与马达轴126 成为整体。传感器115的输出能够与主处理模块114(例如,位置和速度处理模块)连通。 在示例性实施例中,传感器115可W连接到分别将模拟原始位置数据或速度数据转换成数 字原始位置数据或速度数据的模数转换器(未示出)。在其它的示例性实施例中,传感器 115(例如,数字位置编码器)可W为马达轴126或转子提供原始位置数据或速度数据的数 字数据输出。
[0046] 主处理模块114的第一输出(例如,用于马达117的位置数据0 )被传递到相转 换器113(例如,H相电流到两相电流的派克(Park)变换模块),相转换器113将被测量的 电流的相应的H相数字表示转换为被测量的电流的对应的两相数字表示。主处理模块114 的第二输出(例如,用于马达117的转速数据SD)被传递到计算模块110 (例如,调节的电 压-转速比率模块)。
[0047] 感测电路124的输入端连接到马达117的端子,用于至少感测被测量的H相电流 和直流(dc)总线(例如,可W向逆变器电路188提供直流功率的高压直流总线)的电压电 平。感测电路124的输出连接到用于将感测电路124的输出数字化的模数转换器122。模 数转换器122的数字输出又连接到副处理模块116(例如,直流总线电压和H相电流处理模 块)。例如,感测电路124与马达117相关联,用于测量立相电流(例如,应用于马达117的 绕组的电流、在绕组中感应的反EMF(电动势)、或二者)。
[004引主处理模块114和副处理模块116的某些输出进送到相转换器113。例如,相转换 器113可W应用派克(Park)变换或其它换算公式(例如,适当的并且为本领域的技术人员 已知的某些换算公式)W基于来自副处理模块116的数字H相电流数据ia、ib和icW及 来自传感器115的位置数据0将被测量的H相电流表示转换成两相电流表示。相转换器 模块113的输出(id、g连接到电流调整控制器111。
[0049]主处理模块114和副处理模块116的其它输出可W连接到计算模块11〇(例如,调 节的电压-转速比率计算模块)的输入。例如,主处理模块114可W提供转速数据SD(例 女口,W每分钟转数表示的马达轴126转速),而副处理模块116可W提供马达117的工作直 流总线(例如,车辆的直流总线上的)电压Vd。的被测量(被检测)的电压电平。为逆变器 电路188供应电能的直流总线的直流电压电平可能因为各种因素波动或改变,所述因素包 括但是不限于,环境温度、电池状态、电池充电状态、电池电阻或电抗、燃料电池状态(如果 适用)、马达载荷状态、各个马达转矩和对应的运转速度、和车辆电载荷(例如,电驱动空调 压缩机)。计算模块110作为中间物连接在副处理模块116和d-q轴电流生成管理器109 之间。计算模块110的输出可W调节或影响由d-q轴电流生成管理器109生成的电流命令 和id_?d,W补偿其中直流总线电压的波动或变化。
[0050] 转子磁体温度估算模块104、电流修整模块106、和端电压反馈模块108连接到或 能够与d-q轴电流调节模块107连通。d-q轴电流调节模块107又可W与d-q轴电流生成 管理器或加法器119连通。
[0051] 转子磁体温度估算模块104估算或确定转子永磁体或磁体的温度。在示例性实施 例中,转子磁体温度估算模块104可W根据位于定子上的、与定子热连通的、或固定到马达 117的壳体的一个或多个传感器估算转子磁体的温度。
[0052] 在另一示例性实施例中,转子磁体温度估算模块104可W由安装在转子或磁体上 的温度探测器(例如,电热调节器和类似于无线变送器的红外线热传感器)替代,在转子或 磁体上的探测器提供指示磁体或多个磁体的温度的信号(例如,无线信号)。
[0053] 在示例性实施例中,系统可W按照W下方式操作。转矩命令生成模块105接收通 过车辆数据总线118的输入控制数据信息,如转速控制数据信息、电压控制数据信息、或转 矩控制数据信息。转矩命令生成模块105将接收到的输入控制信息转换成原始的转矩控制 命令数据T"d。转矩补偿模块131然后基于原始的转矩控制命令数据Tcmd和估算的转矩数 据Test之间的差(误差)产生调节的转矩分矢量转矩补偿模块131的输出是最 终转矩命令Ttmtfhal,最终转矩命令Ttmtfhal是原始的转矩控制命令数据T和调节的转矩 分量的总和。
[0054]d-q轴电流生成管理器109选择或确定与相应的最终转矩控制命令数据Ttmdjhd、 基本转矩命令数据Base_To巧和调节的电压-转速比率相关的直轴电流命令和交轴电流命 令。例如,d-q轴电流生成管理器109基于访问一个或多个W下各项来选择或确定直轴电 流命令和交轴电流命令;(1)将相应的转矩命令关联到对应的直轴电流和交轴电流的查找 表、数据库或其它的数据结构,(2)将相应的转矩命令关联到对应的直轴电流和交轴电流的 一组二次方程或线性方程,或(3)将相应的转矩命令关联到对应的直轴电流和交轴电流的 一组规则(例如,如果-则(if-then)规则)。马达117上的传感器115便于提供用于马达 轴126的被检测的转速数据SD,其中主处理模块114可W将传感器115提供的原始位置数 据转化成转速数据SD。
[00巧]电流调节模块107 (例如,d-q轴电流调节模块)基于来自转子磁体温度估算模块 104、电流修整模块106、和端电压反馈模块108的输入数据提供电流调节数据,W调节直轴 电流命令W_cmd和交轴电流命令iq_cmd〇
[0056] 例如,电流修整模块106可W基于一个或多个W下因素来确定交轴(q轴)电流命 令和直轴(d轴)电流命令的补偿或初步调节:马达117上的转矩载荷和马达117的转速。 转子磁体温度估算模块104可W基于,例如,转子温度的估算改变来产生交轴电流命令和 直轴电流命令的二次调节。端电压反馈模块108可W基于作为电压极限的函数的控制器电 压命令来向直轴电流和交轴电流提供H次调节。电流调节模块107可W提供考虑到一个或 多个W下调节的电流综合调节:初步调节、二次调节、和H次调节。
[0057] 基于H相占空因数屯、化、屯、脉宽调制生成模块112生成的脉宽调制载波、W及相 电流i。、ib和i。,电机端电压估算模块127估算实际的逆变器输出电压Vattud、和 的当前的逆变器相电压Vm、V?、和V?。然后,电机端电压估算模块127使用被估算 的逆变器输出电压Vm、V?和V?来计算估算的电
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