專利名稱:磁場(chǎng)削弱電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及在恒定轉(zhuǎn)矩和磁通減弱區(qū)域中永磁(PM)電動(dòng)機(jī)的控制,更具體地說(shuō),涉及調(diào)節(jié)磁通以改善永磁電動(dòng)機(jī)在超出基本速度之外的性能。
背景技術(shù):
矢量控制的PWM電壓源逆變器可用來(lái)激勵(lì)PM電動(dòng)機(jī),例如內(nèi)永磁(IPM)電動(dòng)機(jī)。利用此方法可以提供精確的轉(zhuǎn)矩控制、改進(jìn)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及提高的電動(dòng)機(jī)效率。減少電動(dòng)機(jī)內(nèi)的磁通,也稱為磁通或磁場(chǎng)削弱,可以提供較高速度下PM電動(dòng)機(jī)的改進(jìn)的電源性能。PM電動(dòng)機(jī)中的磁通減弱可以通過(guò)調(diào)節(jié)定子激勵(lì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在恒定轉(zhuǎn)矩區(qū)域中,閉環(huán)電流調(diào)節(jié)器控制著所加的PWM電壓激勵(lì),所以瞬時(shí)相電流隨它們的指令值而變。但是,當(dāng)電動(dòng)機(jī)的端子電壓達(dá)到PWM逆變器的最大電壓時(shí),在較高速度時(shí)會(huì)發(fā)生電流調(diào)節(jié)器的飽和。超過(guò)這一點(diǎn),磁通就應(yīng)減弱以維持適當(dāng)?shù)碾娏髡{(diào)節(jié)直到最大電動(dòng)機(jī)速度。
傳統(tǒng)的磁場(chǎng)削弱方法依賴于電壓控制環(huán)路或電流角度控制環(huán)路。電壓控制環(huán)路固有地具有較差的動(dòng)態(tài)性能。此外,對(duì)于具有磁阻和磁通的IPM電機(jī),把電壓控制環(huán)路用于磁場(chǎng)削弱不能保證在磁場(chǎng)削弱區(qū)域中有每安培最佳轉(zhuǎn)矩。
電流角度控制環(huán)路方法不能用于高反電動(dòng)勢(shì)(EMF)PM電機(jī),因?yàn)樵谳^高速度下不加轉(zhuǎn)矩時(shí)所述環(huán)路不能注入任何磁場(chǎng)削弱電流。此外,對(duì)于給定的恒定轉(zhuǎn)矩指令,當(dāng)驅(qū)動(dòng)進(jìn)入磁場(chǎng)削弱并達(dá)到最大速度時(shí),電流角度控制環(huán)路方法不會(huì)維持恒定的已形成轉(zhuǎn)矩(即轉(zhuǎn)矩的線性)。
發(fā)明內(nèi)容
用于永磁電機(jī)的磁通減弱模塊包括前饋定子磁通項(xiàng)和補(bǔ)償反饋磁通校正項(xiàng)。前饋定子磁通項(xiàng)提供主磁場(chǎng)削弱磁通值。反饋磁通校正項(xiàng)在動(dòng)態(tài)條件下改進(jìn)穩(wěn)定性,并且在穩(wěn)態(tài)下補(bǔ)償參數(shù)變化。加入所述兩項(xiàng)并對(duì)其進(jìn)行限制以提供最終定子磁通指令。
用于具有轉(zhuǎn)子的永磁(PM)電機(jī)的控制系統(tǒng)包括電壓指令模塊,它接收所需轉(zhuǎn)矩指令、DC鏈路電壓、PM電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度、最終定子磁通指令以及轉(zhuǎn)子的角位置。電壓指令模塊產(chǎn)生d軸和q軸指令電壓。指令模塊利用轉(zhuǎn)子的角位置來(lái)對(duì)d軸和q軸指令電壓進(jìn)行矢量旋轉(zhuǎn),以產(chǎn)生第一和第二穩(wěn)態(tài)電壓指令。脈沖寬度調(diào)制(PWM)逆變器接收所述第一和第二穩(wěn)態(tài)電壓指令,產(chǎn)生用于PM電機(jī)的相電壓信號(hào)。磁場(chǎng)削弱模決利用前饋定子磁通指令和反饋磁通校正指令產(chǎn)生最終定子磁通指令。
在其它特征方面,電壓指令模塊包括轉(zhuǎn)矩限制器,它將所需轉(zhuǎn)矩指令限制在上下極限之間并產(chǎn)生修改的所需轉(zhuǎn)矩指令。d軸電流模塊基于計(jì)算的最終定子磁通指令和修改的所需轉(zhuǎn)矩指令產(chǎn)生d軸電流指令信號(hào)。q軸電流模塊基于計(jì)算的最終定子磁通指令和修改的所需轉(zhuǎn)矩指令產(chǎn)生q軸電流指令信號(hào)。
在其它特征方面,同步電流調(diào)節(jié)器接收d軸和q軸電流指令信號(hào),并產(chǎn)生d軸和q軸電壓指令信號(hào)。電壓指令模塊包括同步到穩(wěn)態(tài)模塊,所述同步到穩(wěn)態(tài)模塊接收所述d軸和q軸電壓指令信號(hào)以及轉(zhuǎn)子位置,并產(chǎn)生第一和第二穩(wěn)態(tài)電壓指令。
在還有的其它特征方面,轉(zhuǎn)子位置變換器測(cè)量轉(zhuǎn)子位置并產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置信號(hào)?;蛘?,轉(zhuǎn)子位置估算器估算轉(zhuǎn)子位置并產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。
本發(fā)明可適用的其它領(lǐng)域從以下提供的詳細(xì)說(shuō)明中可一目了然。應(yīng)理解,詳細(xì)說(shuō)明和具體實(shí)例示明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例,但僅是為了說(shuō)明,而非旨在限制本發(fā)明的范圍。
從詳細(xì)說(shuō)明和附圖可以更充分地理解本發(fā)明,附圖中圖1A是按照本發(fā)明的用于永磁電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的功能方框圖;圖1B是圖1A的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的更詳細(xì)的功能方框圖;圖2示出直接軸(d軸)電流(Id)、所需轉(zhuǎn)矩以及計(jì)算的最終定子磁通指令的示范查閱表;圖3示出正交軸(q軸)電流(Iq)、所需轉(zhuǎn)矩以及計(jì)算的最終定子磁通指令的示范查閱表;圖4是顯示示范實(shí)施例中轉(zhuǎn)矩瞬態(tài)期間恒定電動(dòng)機(jī)速度下的磁場(chǎng)削弱性能的曲線圖;圖5是顯示示范實(shí)施例中速度瞬態(tài)期間50%的恒定指令轉(zhuǎn)矩下的磁場(chǎng)削弱性能的曲線圖;圖6是顯示示范實(shí)施例中速度瞬態(tài)期間100%的恒定指令轉(zhuǎn)矩下的磁場(chǎng)削弱性能的曲線圖;以及圖7是圖解說(shuō)明按照本發(fā)明的磁場(chǎng)削弱控制系統(tǒng)中的工作區(qū)域的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明僅是示范性質(zhì),絕不旨在限制本發(fā)明,其應(yīng)用或使用。在本文中,術(shù)語(yǔ)“模塊”是指專用集成電路(ASIC)、控制器、電子電路、執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的處理器(共享、專用或群)和存儲(chǔ)器、組合邏輯電路或提供所述功能的其它適合的組件。
在同步旋轉(zhuǎn)參考系中IPM的電壓方程可以用以下矩陣形式表示VdseVqse=Rs-ωeLqsωeLdsRsidseiqse+0ωeφf---(1)]]>Veds和Veqs為同步參考系中d軸和q軸電動(dòng)機(jī)端子電壓。ieds和ieqs為同步參考系中d軸和q軸電動(dòng)機(jī)端子電流。Lds和Lqs為d軸和 軸定子自感。Rs是定子電阻。φf(shuō)是永磁磁通匝數(shù)。ωe為電角速度。
IPM已形成的轉(zhuǎn)矩方程表示如下Te=3P4[φfiqse+(Lds-Lqs)iqseidse]---(2)]]>式中P為極數(shù)。DC鏈路電壓和PWM策略限制最大電壓Vsmax。逆變器的電流額定值和電機(jī)的熱額定值限定最大電流Ismax。所以,電動(dòng)機(jī)的電壓和電流具有以下的極限值Vdse2+Vqse2≤Vsmax2---(3)]]>idse2+iqse2≤Ismax2---(4)]]>按照本發(fā)明的磁場(chǎng)削弱算法在方程(3)和(4)劃定的極限值范圍內(nèi)工作。雖然本說(shuō)明是關(guān)于IPM電機(jī),但專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)理解按照本發(fā)明的磁場(chǎng)削弱方法適用于內(nèi)永磁(或埋置磁體)電機(jī)、表面安裝磁體電機(jī)、同步磁阻型電機(jī)以及其它類似電機(jī)。
根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)矩方程(2)代表dq電流平面上的恒定轉(zhuǎn)矩曲線。在恒定轉(zhuǎn)矩線上,磁通幅度作為d軸電流的函數(shù)可表達(dá)如下|λdqn|2=(ρLdniqn)2+(φfn+Ldnidn)2=ρ2Ldn2Te2{φfn-(ρ-1)Ldnidn}2+(φfn+Ldnidn)2---(5)]]>式中下標(biāo)‘n’表示歸一化數(shù)值,而p是凸極性比(saliencyratio)Lqn/Ldn。
方程(5)中的磁通幅度因第二項(xiàng)而隨d軸電流幅度增加。此外,當(dāng)d軸電流收斂到漸進(jìn)線時(shí),Idn=φf(shuō)n/(p1)Ldn,它增加到無(wú)窮大,因?yàn)榈谝豁?xiàng)的分母收斂到零。恒定轉(zhuǎn)矩曲線上具有最小磁通幅度的工作圖7示出在DQ電流平面上繪制的從方程3和4求出的電壓和電流極限值。對(duì)于給定速度,電壓極限橢圓具有恒定的電壓幅度和恒定的磁通等級(jí)。所以恒定轉(zhuǎn)矩曲線上的最小磁通幅度工作點(diǎn)發(fā)生在恒定轉(zhuǎn)矩曲線和恒定電壓橢圓的交叉點(diǎn)處。具有最小磁通幅度的許多點(diǎn)可以用一條線來(lái)表示,將其命名為MFPT(根據(jù)轉(zhuǎn)矩的最小磁通)線。在恒定轉(zhuǎn)矩曲線上,磁通幅度隨著工作點(diǎn)接近MFPT線而減小,反之亦然。
圖7示出由MTPA線(每安培最大轉(zhuǎn)矩線)、電流極限線(即AB)以及MFPT線分成的三個(gè)工作區(qū)域。在三個(gè)區(qū)域中磁場(chǎng)削弱操作可以概述如下在區(qū)域1,這個(gè)區(qū)域中的工作點(diǎn)(在線OA右側(cè))對(duì)于給定的轉(zhuǎn)矩指令需要比MPTA線上更大的電流。此外,這個(gè)區(qū)域中的工作點(diǎn)需要比MPTA線上更大的磁通幅度和輸出電壓。為此,磁場(chǎng)削弱操作選擇MPTA線上作為轉(zhuǎn)矩指令的函數(shù)的工作點(diǎn),而不是所述區(qū)域中的工作點(diǎn)。
在區(qū)域2,這個(gè)區(qū)域中的工作點(diǎn)(在線OA和BC之間)對(duì)于給定的轉(zhuǎn)矩指令需要比MPTA線上更大的電流,但它們要求較小的磁通幅度和輸出電壓,因?yàn)樗鼈兛拷麺FPT線。在磁場(chǎng)削弱控制中,當(dāng)需要磁場(chǎng)削弱時(shí),將d和q軸電流參考值從MTPA線調(diào)節(jié)到這個(gè)區(qū)域中的MFPT線。
在區(qū)域3,由于這個(gè)區(qū)域中的工作點(diǎn)(在線BC左側(cè))需要比區(qū)域2更大的輸出電流和電壓幅度,所建議的算法不使用所述區(qū)域。
在正常工作時(shí),當(dāng)轉(zhuǎn)矩指令增加時(shí),電流軌跡追隨MTPA線。
如果由于電動(dòng)機(jī)速度增加或DC鏈路電壓減小而需要磁場(chǎng)削弱時(shí),將d和q軸電流參考值沿恒定轉(zhuǎn)矩線從MTPA線調(diào)節(jié)到MFPT線。通過(guò)在恒定轉(zhuǎn)矩曲線上的移動(dòng),即使在磁場(chǎng)削弱區(qū)域電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也可按照轉(zhuǎn)矩指令加以控制,從而維持了適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩線性。當(dāng)工作點(diǎn)沿恒定轉(zhuǎn)矩線移到左面時(shí),每安培轉(zhuǎn)矩減小。當(dāng)工作點(diǎn)通過(guò)磁場(chǎng)削弱操作到達(dá)MFPT線時(shí),在維持恒定轉(zhuǎn)矩的同時(shí)就不可能進(jìn)一步減小磁通。代之以,建議的控制將工作點(diǎn)沿MFPT線向C點(diǎn)調(diào)節(jié),以減弱磁通幅度,輸出轉(zhuǎn)矩也就減小了。
現(xiàn)參閱圖1,圖中示出用于永磁(PM)電機(jī)14的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)10。電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)10對(duì)PM電機(jī)14在高速工作時(shí)提供改進(jìn)的動(dòng)態(tài)性能和轉(zhuǎn)矩線性。電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)10包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)電壓源逆變器18,后者對(duì)PM電機(jī)14的定子提供三相激勵(lì)??刂颇K22與PWM逆變器18通信并對(duì)其進(jìn)行控制。PWM逆變器18輸出相電壓信號(hào)26a、26b和26c,用來(lái)控制PM電機(jī)14的工作。
控制模塊22接收所需轉(zhuǎn)矩指令,所述指令表明所需的輸出轉(zhuǎn)矩等級(jí)。控制模塊22利用DC鏈路電壓輸入、轉(zhuǎn)子角速度輸入和所需轉(zhuǎn)矩指令產(chǎn)生第一和第二穩(wěn)態(tài)電壓指令Vα和Vβ。將第一和第二穩(wěn)態(tài)電壓指令Vα和Vβ輸入到PWM逆變器18中。
根據(jù)第一和第二穩(wěn)態(tài)電壓指令Vα和Vβ,PWM逆變器輸出三相電壓信號(hào)26a、26b和26c。電壓信號(hào)26a、26b和26c控制PM電機(jī)14的工作。更具體地說(shuō),控制模塊22產(chǎn)生第一和第二穩(wěn)態(tài)電壓指令Vα和Vβ,以便使電壓信號(hào)26a、26b和26c減小PM電機(jī)14的定子磁通并提高轉(zhuǎn)子速度,同時(shí)將電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的電壓大致維持在PWM逆變器18的最大電壓輸出或以下。
現(xiàn)參閱圖1B,輸入到控制系統(tǒng)中的是轉(zhuǎn)矩指令(Te*)。轉(zhuǎn)矩指令Te*輸入到轉(zhuǎn)矩限制器42,后者將轉(zhuǎn)矩指令限制在上下轉(zhuǎn)矩極限值之間。所述極限基于DC鏈路電壓Vdc(即逆變器電池或其它DC電壓源的電壓)和轉(zhuǎn)子的角速度ωr。限制器42產(chǎn)生修改的轉(zhuǎn)矩指令(Te**)。
修改的轉(zhuǎn)矩指令(Te**)和計(jì)算的定子磁通指令(ψ*s)(利用下述的磁場(chǎng)削弱模塊44產(chǎn)生)分別用作d軸和q軸查閱表46和48的索引。
d軸和q軸查閱表46和48分別產(chǎn)生d軸和q軸定子電流指令(Id*和Iq*)。然后將這些電流指令饋入防纏繞同步電流調(diào)節(jié)器模塊60,以產(chǎn)生指令電壓Vd*和Vq*。指令電壓Vd*和Vq*是利用轉(zhuǎn)子位置傳感器所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子角位置(θr)作矢量旋轉(zhuǎn),和/或使用同步到穩(wěn)態(tài)變換模塊70,利用無(wú)傳感器技術(shù)(以轉(zhuǎn)子位置模塊64來(lái)識(shí)別)來(lái)估算。將穩(wěn)態(tài)輸出電壓Vα*和Vβ*饋入到PWM逆變器18,后者將交變的三相電壓加到PM電機(jī)14的定子繞組上。
將同步參考系電壓指令Vd*和Vq*提供到電壓幅度(Vmod)計(jì)算器80,后者產(chǎn)生輸出Vmod,將所述輸出Vmod與參考電壓(Vref)進(jìn)行比較,如果需要進(jìn)一步的磁場(chǎng)削弱就產(chǎn)生誤差信號(hào)Ef。幅度計(jì)算器80從兩個(gè)正交DQ電壓分量計(jì)算定子電壓幅度,如方程(7)所示Vmod=(Vdse)2+(Vqse)2---(7)]]>將加法模塊84所產(chǎn)生的誤差信號(hào)Ef饋入防纏繞比例積分(PI)型控制器90。
防纏繞PI控制器90的輸出由限制器94處理以確保磁場(chǎng)的安全減小。換句話說(shuō),限制器94將磁場(chǎng)削弱限制到預(yù)定值。分配器96用來(lái)利用參考電壓(Vref)和角速度(ωr)計(jì)算前饋定子磁通(ψ*st)。限制器94的輸出通過(guò)加法器100與分配器的輸出相加,產(chǎn)生最終定子磁通指令。在正常工作時(shí),分配器96計(jì)算的前饋定子磁通提供了所需的磁場(chǎng)削弱,以便保持電流控制。但是,當(dāng)利用分配器96計(jì)算的前饋定子磁通指令不提供足夠的磁場(chǎng)削弱時(shí),元件80、84、90和94自動(dòng)啟動(dòng)以穩(wěn)定磁通減弱工作。加法器100的輸出被輸入到限制器110,后者限制低速時(shí)的自動(dòng)磁通,并在恒定轉(zhuǎn)矩區(qū)域產(chǎn)生恒定磁通。
首先利用上述方程(1和2)通過(guò)電機(jī)特性獲得自感Lds和Lqs。從所獲得的電感,利用數(shù)據(jù)處理,導(dǎo)出圖1B中的d軸和q軸電流查閱表46和48,作為修改的轉(zhuǎn)矩指令Te**和最終定子磁通指令ψ*s的函數(shù)。圖2和3示出一個(gè)實(shí)施方案的d軸和q軸電流、轉(zhuǎn)矩和定子磁通之間的關(guān)系。
圖2和3所示的d軸和q軸查閱表提供了用于任何給定速度的適用d軸和q軸指令電流、所需轉(zhuǎn)矩以及DC鏈路總線電壓。換句話說(shuō),這些表在恒定轉(zhuǎn)矩以及恒定功率區(qū)域都很適用。在恒定轉(zhuǎn)矩區(qū)域(即低于基本速度)中,當(dāng)轉(zhuǎn)矩指令增加時(shí),d軸和q軸電流指令按照軌跡A增加,如圖2和3所示。在恒定功率區(qū)域(磁場(chǎng)削弱區(qū)域或高于基本速度)中,對(duì)于給定的恒定轉(zhuǎn)矩指令,按照如圖2和3所示的軌跡B,q軸電流指令減小而d軸電流指令增加。由于類似的查閱表用于恒定轉(zhuǎn)矩和恒定功率區(qū)域,在這兩個(gè)區(qū)域之間的進(jìn)出在有負(fù)載和空載情況下都是透明的。
利用一個(gè)70kW的IPM電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)上述本發(fā)明的磁場(chǎng)削弱方法并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。使用所述磁場(chǎng)削弱方法獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示于圖4、5和6。
現(xiàn)參閱圖4,圖中示出按照本發(fā)明磁場(chǎng)削弱方法的改進(jìn)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。在測(cè)試時(shí),被測(cè)裝置的機(jī)械速度保持恒定,并將0到100%的轉(zhuǎn)矩瞬態(tài)值加到驅(qū)動(dòng)上。如圖4所示,DC鏈路總線隨轉(zhuǎn)矩瞬態(tài)值凹陷了約20%。所述凹陷影響了d軸和q軸電流指令的瞬態(tài)響應(yīng)。但是,在大約100msec內(nèi)最佳電流指令就已建立。
現(xiàn)參閱圖5,圖中示出的磁場(chǎng)削弱方法用于電動(dòng)機(jī)速度在3000rpm和5000rpm之間并加有負(fù)載轉(zhuǎn)矩的情況。如圖5所示,當(dāng)驅(qū)動(dòng)加速時(shí),調(diào)節(jié)器電壓Vmod的輸出開(kāi)始增加。Vmod增加到大約3700rpm,然后保持恒定。同時(shí),定子磁通不停地下降,此時(shí)速度達(dá)5000rpm。假定磁場(chǎng)削弱將dr逆變器輸出電壓調(diào)節(jié)到預(yù)定的參考電平Vref。當(dāng)驅(qū)動(dòng)開(kāi)始從5000rpm到3000rpm減速時(shí),可以觀察到退出磁場(chǎng)削弱。由圖5還可見(jiàn),在恒定轉(zhuǎn)矩和恒定功率區(qū)域中所形成的轉(zhuǎn)矩Tfdbk是恒定的,這就提供了良好的轉(zhuǎn)矩線性,只要指令轉(zhuǎn)矩小于或等于電機(jī)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩極限即可。如果當(dāng)驅(qū)動(dòng)從0加速到最大速度時(shí)可以支配100%額定轉(zhuǎn)矩,那么,恒定功率區(qū)域中的可用最大轉(zhuǎn)矩就會(huì)減小,以防止電機(jī)過(guò)熱和機(jī)械損壞。
現(xiàn)參閱圖6,圖中示出在滿負(fù)載情況下速度瞬態(tài)值在3000到5000rpm之間的磁場(chǎng)削弱性能??梢杂^察到當(dāng)驅(qū)動(dòng)進(jìn)入恒定功率區(qū)域時(shí)所形成的轉(zhuǎn)矩減小。所以,圖4、5和6成功展示了在快速動(dòng)態(tài)條件下按照本發(fā)明的磁場(chǎng)削弱方法的好處。
本發(fā)明的磁場(chǎng)削弱方法在磁場(chǎng)削弱范圍內(nèi)提供了改進(jìn)的動(dòng)態(tài)響應(yīng),并在磁場(chǎng)削弱時(shí)維持了轉(zhuǎn)矩的線性。所述磁場(chǎng)削弱方法對(duì)DC鏈路電壓不敏感,可以在低和高反EMF型電機(jī)中工作。
本專業(yè)的技術(shù)人員從以上說(shuō)明可以理解,本發(fā)明的廣泛內(nèi)容可以用各種形式實(shí)現(xiàn)。所以,雖然已結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明作了說(shuō)明,但本發(fā)明的真正范圍并不限于此,因?yàn)閷?duì)于本專業(yè)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在研究了附圖、說(shuō)明書(shū)以及以下權(quán)利要求書(shū)之后,其它的修改就會(huì)顯而易見(jiàn)了。
權(quán)利要求
1.一種用于永磁電機(jī)的磁通減弱模塊,它包括電壓幅度計(jì)算器,它接收d軸和q軸指令電壓并產(chǎn)生定子電壓幅度;誤差電路,它將所述電壓幅度與參考電壓進(jìn)行比較并產(chǎn)生誤差信號(hào);控制器,它接收所述誤差信號(hào)并產(chǎn)生反饋磁通校正信號(hào);限制器,它將所述反饋磁通校正信號(hào)限制到預(yù)定磁通值并產(chǎn)生受限的反饋磁通校正信號(hào);前饋定子磁通產(chǎn)生電路,它產(chǎn)生前饋定子磁通;以及加法電路,它將所述前饋定子磁通和所述受限的反饋磁通校正信號(hào)相加,產(chǎn)生計(jì)算的最終定子磁通指令。
2.如權(quán)利要求1所述的磁通減弱模塊,其中還包括限制器,所述限制器限制所述計(jì)算的最終定子磁通指令。
3.如權(quán)利要求1所述的磁通減弱模塊,其中所述控制器是防纏繞比例積分控制器。
4.如權(quán)利要求1所述的磁通減弱模塊,其中所述前饋定子磁通產(chǎn)生電路基于所述參考電壓和所述PM電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度來(lái)產(chǎn)生所述前饋定子磁通指令。
5.一種用于包括轉(zhuǎn)子的永磁(PM)電機(jī)的控制系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括電壓指令模塊,它接收所需轉(zhuǎn)矩指令、DC鏈路電壓、所述PM電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度、計(jì)算的最終定子磁通以及轉(zhuǎn)子的角位置,所述電壓指令模塊產(chǎn)生d軸和q軸指令電壓并利用所述轉(zhuǎn)子的角位置矢量旋轉(zhuǎn)所述d軸和q軸指令電壓,以產(chǎn)生第一和第二穩(wěn)態(tài)電壓指令;磁場(chǎng)削弱模塊,它接收所述d軸和q軸指令電壓并產(chǎn)生反饋定子磁通校正;以及脈沖寬度調(diào)制(PWM)逆變器,它接收所述第一和第二穩(wěn)態(tài)電壓指令,并產(chǎn)生用于所述PM電機(jī)的相電壓信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng),其中所述電壓指令模塊包括轉(zhuǎn)矩限制器,所述轉(zhuǎn)矩限制器將所述所需轉(zhuǎn)矩指令限制在上和下極限值之間并產(chǎn)生修改的所需轉(zhuǎn)矩指令。
7.如權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng),其中所述電壓指令模塊包括d軸電流模塊,它根據(jù)所述計(jì)算的最終定子磁通和所述修改的所需轉(zhuǎn)矩指令產(chǎn)生d軸電流指令信號(hào);以及q軸電流模塊,它根據(jù)所述計(jì)算的最終定子磁通和所述修改的所需轉(zhuǎn)矩指令產(chǎn)生q軸電流指令信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng),其中所述d軸電流模塊和所述q軸電流模塊中至少一個(gè)是查閱表。
9.如權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng),其中所述電壓指令模塊還包括同步電流調(diào)節(jié)器,它接收所述d軸和q軸電流指令信號(hào),并產(chǎn)生所述d軸和q軸電壓指令信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的控制系統(tǒng),其中所述電壓指令模塊包括同步到穩(wěn)態(tài)模塊,它接收所述d軸和q軸指令電壓和所述轉(zhuǎn)子位置,并產(chǎn)生所述第一和第二穩(wěn)態(tài)電壓指令。
11.如權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng),其中還包括轉(zhuǎn)子位置變換器,所述轉(zhuǎn)子位置變換器測(cè)量所述轉(zhuǎn)子位置并產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。
12.如權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng),其中還包括轉(zhuǎn)子位置估算器,所述轉(zhuǎn)子位置估算器估算所述轉(zhuǎn)子位置并產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。
13.如權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng),其中所述磁通減弱模塊包括電壓幅度計(jì)算器,它接收所述d軸和q軸指令電壓并產(chǎn)生電壓幅度;誤差電路,它將所述電壓幅度與參考電壓進(jìn)行比較并產(chǎn)生誤差信號(hào);控制器,它接收所述誤差信號(hào)并產(chǎn)生反饋磁通校正信號(hào);限制器,它將所述反饋磁通校正信號(hào)限制到預(yù)定的磁通值并產(chǎn)生受限的反饋磁通校正信號(hào);前饋定子磁通產(chǎn)生電路,它產(chǎn)生前饋定子磁通信號(hào);以及加法電路,它將所述所需前饋定子磁通和所述受限的反饋磁通校正信號(hào)相加,產(chǎn)生最終定子磁通指令。
14.如權(quán)利要求13所述的控制系統(tǒng),其中還包括限制器,所述限制器限制所述最終定子磁通指令。
15.如權(quán)利要求14所述的控制系統(tǒng),其中所述控制器是防纏繞比例積分控制器。
16.如權(quán)利要求14所述的控制系統(tǒng),其中所述前饋定子磁通產(chǎn)生電路基于所述參考電壓和所述PM電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度產(chǎn)生所述前饋定子磁通指令。
全文摘要
一種用于電機(jī)的控制系統(tǒng)包括磁通減弱模塊,所述磁通減弱模塊包括用來(lái)接收d軸和q軸指令電壓并產(chǎn)生電壓幅度的電壓幅度計(jì)算器。誤差電路將所述電壓幅度與參考電壓進(jìn)行比較并產(chǎn)生誤差信號(hào)??刂破鹘邮账稣`差信號(hào)并產(chǎn)生反饋磁通校正信號(hào)。限制器將所述反饋磁通校正信號(hào)限制到預(yù)定的磁通值并產(chǎn)生受限的反饋磁通校正信號(hào)。前饋定子磁通產(chǎn)生電路產(chǎn)生前饋定子磁通信號(hào)。加法電路將所述所需前饋定子磁通和所述受限的反饋磁通校正信號(hào)相加,產(chǎn)生最終定子磁通指令。
文檔編號(hào)H02P6/16GK1937393SQ200510104179
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月13日
發(fā)明者N·R·帕特爾, S·E·舒爾茲, S·K·蘇, B·-H·貝 申請(qǐng)人:通用汽車公司