转矩估算和补偿的方法及其系统的制作方法_3

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机端电压。将估算的端电压与端电压极限 相比将产生传送到PI控制器的误差,w产生和调节直轴电流并且最终调节交轴电流。
[0058] 转矩估算模块129基于电机端电压估算模块127生成的逆变器相电压V^、Vew和 V?和最终电流命令ig?、1<1?来生成估算的转矩数据Test。
[0059] 转矩补偿模块131被配置成用于基于估算的转矩数据Test和原始的转矩命令数 据来产生最终转矩控制命令数据T
[0060] 在示例性实施例中,马达117可W包括内置式永磁体(IPM)电机或同步内置式永 磁电机(IPMSM)。
[0061] 传感器115(例如,轴或转子转速检测器)可W包括一个或多个W下各项;直流马 达、光学编码器、磁场传感器(例如,霍耳效应传感器)、磁阻传感器、和变压器(例如,无刷 旋转变压器)。在一个配置中,传感器115包括位置传感器,其中原始位置数据和相关联的 时间数据被处理W确定马达轴126的转速数据或速度数据。在另一配置中,传感器115包 括用于确定马达轴的位置的转速传感器、或转速传感器与积分器的结合。
[0062] 在又一配置中,传感器115包括机械地连接到马达117的马达轴126W确定马达 轴126的转速的辅助性紧凑型直流发电机,其中该直流发电机产生与马达轴126的转速成 比例的输出电压。在又一配置中,传感器115包括具有光源的光学编码器,该光源朝连接到 马达轴126的旋转物体传输信号并且在光学探测器处接收反射信号或衍射信号,其中被接 收的信号脉冲(例如,方波)的频率可W与马达轴126的转速成比例。在额外的配置中,传 感器115包括具有第一绕组和第二绕组的变压器,其中第一绕组被供给交流电流,其中在 第二绕组中被感应的电压随转子的旋转频率变化。
[0063] 图2是根据示例性实施例的、与图1A-1B-致的电子数据处理系统的方块图。在 图2中,电子数据处理系统120包括电子数据处理器264、数据总线262、数据存储装置260、 和一个或多个数据端口(268、270、272、274和276)。数据处理器264、数据存储装置260和 所述一个或多个数据端口连接到数据总线262,W支持数据处理器264、数据存储装置260 和所述一个或多个数据端口之间的数据通信。
[0064] 在示例性实施例中,数据处理器264可W包括电子数据处理器、微处理器、微控制 器、可编程序逻辑阵列、逻辑电路、运算器、专用集成电路、数字信号处理器、比例积分微分 (PID)控制器、或另一数据处理装置。
[0065] 数据存储装置260可W包括用于存储数据的任何磁性装置、电子装置、光学装置。 例如,数据存储装置260可W包括电子数据存储装置、电子存储器、非挥发性电子随机存储 器、一个或多个电子数据寄存器、数据円锁电路、磁盘驱动、硬盘驱动、光盘驱动等。
[0066] 如图2所示,数据端口包括第一数据端口 268、第二数据端口 270、第H数据端口 272、第四数据端口 274和第五数据端口 276,虽然可W使用任何适当数量的数据端口。每个 数据端口都可W包括收发器和缓冲存储器,例如。在示例性实施例中,每个数据端口都可W 包括任何串行或并行输入/输出端口。
[0067] 在如图2图示的示例性实施例中,第一数据端口 268连接到车辆数据总线118。车 辆数据总线118又连接到控制器266。在一个配置中,第二数据端口 270可W连接到逆变器 电路188 ;第H数据端口 272可W连接到传感器115 ;第四数据端口 274可W连接到模数转 换器122 ;并且第五数据端口 276可W连接到端电压反馈模块108。模数转换器122连接到 感测电路124。
[0068] 在电子数据处理系统120的示例性实施例中,转矩命令生成模块105与电子数据 处理系统120的第一数据端口 268相关联或由其支持。第一数据端口 268可W连接到车辆 数据总线118,如控制器区域网络(CAN)数据总线。车辆数据总线118可W经由第一数据端 口 268向转矩命令生成模块105提供具有转矩命令的数据总线信息。车辆的操作员可W经 由诸如油口、踏板、控制器266、或其它的控制装置之类的用户接口产生转矩命令。
[0069] 在一些示例性实施例中,传感器115和主处理模块114可W与电子数据处理系统 120的第H数据端口 272相关联或由其支持。
[0070] 数据处理器264可W被具体地编程W实现转子磁体温度估算模块104、转矩命令 生成模块105、电流修整模块106、电流调节模块107、端电压反馈模块108、d-q轴电流生成 管理器109、计算模块110、电流调整控制器111、脉宽调制生成模块112、相转换器113、主处 理模块114、副处理模块116、加法器119、ADC122、感测电路124、电机端电压估算模块127、 转矩估算模块129和转矩补偿模块131。
[OCm] 图3图示了图1A-1B图示的电机端电压估算模块127、转矩估算模块129和转矩补 偿模块131的示例性实施例。
[0072] 如图3所示,电机端电压估算模块127生成关于负干线DC总线电压的估算的逆变 器当前相电压Vm、Vm和V 并且向转矩估算模块129提供相电压Vm、Vm和V 如上所述, 相电压V、VbN和VCN是实际的逆变器输出电压V心。tu。。Vb心etu。。和V。心etud的估算值。
[0073] 转矩估算模块129包括转子位置计算模块310、派克变换模块315、端子功率估算 模块320、效率提取模块325和轴转矩估算模块330。转矩估算模块129基于逆变器相电压 Vm、Vbw和V?生成估算的转矩数据T将在下文进一步具体描述转矩估算模块129。
[0074] 转矩补偿模块131被配置成用于基于估算的转矩数据Test和原始的转矩命令Tcmd 来产生最终转矩命令数据Ttmtfhd。
[0075] 脉宽调制生成模块112可W向电机端电压估算模块127提供逆变器占空因数信息 (da、db、dc)。电机端电压估算模块127可W估算逆变器电路188的当前相电压V細、Vbn和VcN, 使得被估算的当前相电压(Vm、VbW和V?)精确接近实际的输出相电压(乂^_。。1。。1、乂81^_。。1。。1和 VcN_a"uai),如下文将进一步描述。
[0076] 由化端由巧估算
[0077] 系统处理器120使用根据示例性实施例的电机端电压估算方法确定逆变器当前 相电压Vm、V?和V?。
[0078] 当内置式永磁电机在磁通量弱化(高速)区域内运行时,逆变器将电机相线与中 性线间的电压或相电压(linetoneutralvoltage)控制到某个阔值电压W下。能够影响 电机相线与中性线间的电压或相电压的电机公差因素使得控制过程更困难。例如,用于内 置式永磁电机的钢的制造过程之间的不同导致不同的饱和电平并且改变影响电机端电压 的感应系数。并且,用于电机设计的永磁体材料具有影响反电动势电压值的不同的特性。影 响端电压的额外因素是环境温度和初始位置偏离校准。
[0079] 理解了每个电机具有不同的特性,当在磁通量弱化区域内操作时确保电机的端电 压不超过阔值变成一个挑战。如果电机电压变得太高,则逆变器将失去对适当的电流调整 的控制,该可W导致增加的转矩脉动、电机加热、谐波、和由于失去控制而造成的其它影响。
[0080] 至少一个示例性实施例公开了用于控制电机的控制装置。控制装置可W包括被配 置成选择调制模式并且基于被选择的调制模式确定电机的多个端子相电压的处理器,如处 理系统120 (或更具体地,处理器264)。
[0081] 至少一个示例性实施例公开了用于控制交流(ac)电机的控制装置。控制装置可 W包括处理器,所述处理器被配置成用于从多个调制模式选择调制模式,基于被选择的调 制模式确定对应于逆变器的相的多个当前相电压,该种确定补偿与被选择的调制模式和逆 变器的相相关的死区时间,所述逆变器被配置成用于驱动交流电机并且基于所述多个当前 相电压确定估算端电压。
[0082] 在示例性实施例中,当第一调制模式是被选择的调制模式时,处理器被配置成用 于基于被选择的调制模式的载波的方向和与逆变器的多个当前相电压相关的相电流的极 性来确定逆变器的所述多个当前相电压。
[0083] 在示例性实施例中,当第二调制模式是被选择的调制模式时,处理器被配置成用 于基于与逆变器的多个当前相电压相关的相电流的极性和逆变器的对应的相中的猜位开 关来确定逆变器的所述多个当前相电压。
[0084] 在示例性实施例中,处理器被配置成用于进一步基于与相相关的被选择的调制模 式的占空因数来分别确定逆变器的多个当前相电压。
[0085] 在示例性实施例中,处理器被配置成用于基于与电机的多个当前相电压关的相电 流的极性和逆变器的对应的相中的猜位开关来确定逆变器的所述多个当前相电压。
[0086] 在示例性实施例中,处理器被配置成用于确定第一转子位置,并且基于第一转子 位置确定第二转子位置,所述第一转子位置是电机的针对与逆变器的多个当前相电压相关 的多个相电流的变换后的转子位置,所述第二转子位置是电机的针对逆变器的多个当前相 电压的变换后的转子位置,所述第一转子位置和所述第二转子位置不同。
[0087] 在示例性实施例中,处理器被配置成用于确定第二转子位置,使得第二转子位置 每次与对逆变器的多个当前相电压的确定同步出现。
[0088] 在示例性实施例中,处理器被配置成用于基于第二转子位置将逆变器的多个当前 相电压从H相变换到两相,并且基于逆变器的被变换的多个当前相电压确定估算的端电 压,所述估算的端电压是两相旋转坐标系电压。
[0089] 在示例性实施例中,处理器被配置成用于将逆变器的多个当前相电压变换成两相 静止坐标系电压。
[0090] 在示例性实施例中,处理器被配置成用于基于两相静止坐标系电压确定估算的端 电压,所述估算的端电压表示H相线间电压的幅值。
[0091] 在示例性实施例中,控制装置是数字信号处理器值SP)。
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