專利名稱：確定交流電機(jī)的初始轉(zhuǎn)子位置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及確定交流電機(jī)的初始轉(zhuǎn)子位置。
背景技術(shù)：
交流(AC)電機(jī)系統(tǒng)典型地包括包括轉(zhuǎn)子和定子的電機(jī)以及電機(jī)控制器，該電機(jī)控制器用于控制被提供用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電壓和電流。為了確保對(duì)電機(jī)的良好控制，例如，為了滿足指定的電機(jī)性能要求，電機(jī)控制器需要知曉電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。已知用于估計(jì)轉(zhuǎn)子位置的多種技術(shù)?？梢允褂弥T如位置和速度傳感器的物理位置傳感器，但是這類位置傳感器及其關(guān)聯(lián)的線纜和連接器增加了 AC電機(jī)系統(tǒng)的大小、重量和復(fù)雜度，并且也已經(jīng)成為AC電機(jī)系統(tǒng)的故障源。為了消除這類位置傳感器，尤其是對(duì)于小型低成本的電機(jī)控制器，已經(jīng)對(duì)用于在多種不同操作條件下確定不同類別電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置的無(wú)傳感器技術(shù)做了很多研究。一種簡(jiǎn)單的技術(shù)使用在電機(jī)中產(chǎn)生的感應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)(EMF)。然而，在轉(zhuǎn)子靜止或低速時(shí)，在電機(jī)中產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)(EMF)不足以使得能夠準(zhǔn)確地估計(jì)轉(zhuǎn)子位置。更加復(fù)雜的技術(shù)基于注入疊加在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩上的適當(dāng)?shù)母哳l(HF)參考信號(hào)和通量控制信號(hào)，以及跟蹤AC電機(jī)的定子電流對(duì)注入的參考信號(hào)的響應(yīng)，從而確定轉(zhuǎn)子位置。注入信號(hào)的頻率比驅(qū)動(dòng)電流的基礎(chǔ)頻率要高，足以與它們相區(qū)分，并且受限于控制器的阻抗和反應(yīng)時(shí)間特性。絕大多數(shù)低速和零速無(wú)傳感器控制技術(shù)的基礎(chǔ)是在由與轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的d_q坐標(biāo)系定義的旋轉(zhuǎn)直(direct)坐標(biāo)(d軸)和正交坐標(biāo)(q軸)上計(jì)算出的注入信號(hào)頻率下的q軸定子電流的幅度，其中d軸與轉(zhuǎn)子磁軸一致，而q軸垂直于d軸。該q軸定子電流由轉(zhuǎn)子位置對(duì)定子電感的效應(yīng)所產(chǎn)生，并且被稱為凸極(saliency)。在永磁(PM)電機(jī)中，例如存在多種凸極源，諸如轉(zhuǎn)子固有凸極、基于飽和的凸極(定子、齒)。美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2006/0061319，美國(guó)專利No. 6，894，454，1998年7/8月的 IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 34, No. 4 上由 Ryoji Mizutani 等 Aifi^ JCM"Current Model-Based Sensorless Drives of Salient-Pole PMSM at Low Speed and Standstill，，，以及 2005 年 1/2 月白勺 IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 41，No. 1 上由 Yu-seok Jeong 等人所寫(xiě)的文章 Initial Rotor Position Estimation of an Interior Permanent-Magnet Synchronous Machine Using Carrier-Frequency Injection Methods”公開(kāi)了確定轉(zhuǎn)子位置的方法，其中通過(guò)將HF信號(hào)與命令電壓信號(hào)組合在一起來(lái)將HF載波或脈沖信號(hào)注入定子繞組，該命令電壓信號(hào)控制提供給AC電機(jī)的定子的電流以產(chǎn)生磁通量分量(d軸)和轉(zhuǎn)矩分量(q軸)。然后，承載凸極位置信息并且作為來(lái)自定子的反饋電流的一部分的結(jié)果HF分量被從定子電流的驅(qū)動(dòng)分量中分離，并由在電機(jī)控制器中的處理器進(jìn)行處理，以確定轉(zhuǎn)子位置。還將反饋電流作為控制器中的控制環(huán)路的一部分反饋，以控制提供給定子的電力。這些已知的技術(shù)，其中命令電壓信號(hào)被施加以與注入的HF載波信號(hào)同步產(chǎn)生定子驅(qū)動(dòng)電流，在知曉轉(zhuǎn)子的初始靜止位置之前轉(zhuǎn)矩被施加到轉(zhuǎn)子，并且接著轉(zhuǎn)子移動(dòng)，延遲和干擾對(duì)轉(zhuǎn)子估計(jì)位置的確定。在估計(jì)和真實(shí)的初始轉(zhuǎn)子位置之間的偏差降低了施加到轉(zhuǎn)子的初始啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩?？赡軋?zhí)行物理的對(duì)準(zhǔn)序列，在其中轉(zhuǎn)子初始移動(dòng)到對(duì)應(yīng)于已知位置的位置，這隨后被定義為對(duì)準(zhǔn)，但是這也涉及將全部初始啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩施加到轉(zhuǎn)子的延遲。另外，在2007年8月20日提交的申請(qǐng)人的共同待決國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/ IB2007/053318公開(kāi)了另一無(wú)傳感器轉(zhuǎn)子位置確定方法，它避免了注入的載波信號(hào)與由于控制環(huán)路例如在電機(jī)負(fù)載變化期間的操作而在電機(jī)中產(chǎn)生的命令電壓信號(hào)的HF諧波分量之間的干擾。

發(fā)明內(nèi)容
如所附權(quán)利要求描述的，本發(fā)明提供了一種控制交流電機(jī)的方法，一種用于執(zhí)行該方法的計(jì)算機(jī)程序，一種用于控制交流電機(jī)的控制器以及包括該控制器的電機(jī)裝置。參考以下描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些以及其他方面將變得明顯并得以闡述。


將參考附圖，僅以示例的方式描述本發(fā)明的進(jìn)一步詳情、方面和實(shí)施例。附圖中的元素出于簡(jiǎn)單明了的目的被圖示，并且不必按比例繪制。圖1是以示例的方式給出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于控制交流電機(jī)的裝置的示意性方框圖，圖2是在圖1的裝置中，用于確定交流電機(jī)的初始轉(zhuǎn)子位置的模塊的示意性方框圖，圖3是示出作為轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置的函數(shù)的、由圖2的模塊進(jìn)行的初始轉(zhuǎn)子位置的估計(jì)的曲線圖，以及圖4是示出以時(shí)間的函數(shù)形式，由圖2的模塊估計(jì)初始轉(zhuǎn)子位置的變化的曲線圖。
具體實(shí)施例方式將參照三相永磁同步電機(jī)描述本公開(kāi)。應(yīng)當(dāng)理解，本公開(kāi)不受限于使用于三相永磁同步電機(jī)，并且可以應(yīng)用于任何具有凸極的AC電機(jī)，例如二相AC電機(jī)、繞線轉(zhuǎn)子AC電機(jī)、永磁掩埋在電機(jī)中或者安裝在表面上的永磁電機(jī)、同步磁阻電機(jī)(SynRM)、交換式磁阻電機(jī)(SRM)或者AC感應(yīng)電機(jī)(ACIM)。圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制器100，用于具有轉(zhuǎn)子104和定子106的交流 (AC)凸極電機(jī)102。在說(shuō)明三相電機(jī)的實(shí)例中，圖1的控制器在將相對(duì)定子旋轉(zhuǎn)的直(D軸) 和正交⑴軸)坐標(biāo)中的值變換為相對(duì)定子為靜態(tài)的α、β角坐標(biāo)之前，計(jì)算該值，并且隨后依次將α、β角坐標(biāo)變換為靜態(tài)三相A、B、C分量，將A、B、C分量施加到定子106的三相繞組。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以應(yīng)用于相位數(shù)為三以外的電機(jī)，在該實(shí)例中，相位分量的數(shù)量將相應(yīng)地調(diào)整。圖1所示的控制器接收作為直接或間接依賴于例如電機(jī)102的轉(zhuǎn)子的期望速度或位置的所需轉(zhuǎn)矩的函數(shù)而計(jì)算出的電流命令信號(hào)矢量i\。電流命令信號(hào)矢量i:表示在 d軸和q軸上的對(duì)應(yīng)所需通量和轉(zhuǎn)矩電流分量。控制器產(chǎn)生電壓命令信號(hào)矢量11\，表示獲取所需電流分量所需要的用于d軸和q軸的電機(jī)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩電壓分量的所需操作點(diǎn)。有多種方法可用于產(chǎn)生電流命令信號(hào)矢量i:和電壓命令信號(hào)矢量，例如，諸如在申請(qǐng)人于 2008年5月16日提交的共同待決國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/IB2008/051933中描述的方法。這使得能夠?qū)⒋艌?chǎng)消弱施加到命令信號(hào)矢量。在圖1所示的示例中，接收電流命令輸入信號(hào)矢量i:和代表定子驅(qū)動(dòng)電流分量實(shí)際值的電流反饋信號(hào)矢量id(L的比較器產(chǎn)生電壓命令信號(hào)矢量11\，差值作為輸入被饋送到控制元件110，控制元件110可以對(duì)在輸入和反饋信號(hào)矢量之間的差值執(zhí)行比例積分操作，可能與前饋操作一起，從而產(chǎn)生電壓命令信號(hào)矢量 u*dq,電壓命令信號(hào)矢量11\的極端值在例如限幅器112中被限幅。然后，在模塊114中對(duì)電壓命令信號(hào)矢量U:進(jìn)行派克逆變換，模塊114使用轉(zhuǎn)子 104的估計(jì)角位置θ e將旋轉(zhuǎn)d_q坐標(biāo)上的所需電壓矢量分量變換為在靜止兩相α β角坐標(biāo)上的電壓命令矢量(DQ至α β變換)，從而如果角位置估計(jì)是準(zhǔn)確的，則角坐標(biāo)的坐標(biāo)系與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。在將驅(qū)動(dòng)電流施加到定子繞組106之后，選擇單元116基于在操作的驅(qū)動(dòng)階段期間由派克變換元件114所使用的用于角位置的值ed來(lái)產(chǎn)生推導(dǎo)出的電壓命令信號(hào)矢量02。然而，在操作的驅(qū)動(dòng)階段之前的操作的初始階段期間，選擇單元116 執(zhí)行初始計(jì)算，以確立用于由派克變換元件114所使用的角位置9^的初始值θω&。組合元件117在驅(qū)動(dòng)階段期間接收值θ d，在初始階段期間接收初始值θ ，并且將確認(rèn)值作為輸出提供。在本發(fā)明的實(shí)施方式的該示例中，在驅(qū)動(dòng)電流施加到定子繞組106之后，諸如增量編碼器或測(cè)速發(fā)電機(jī)的物理相對(duì)位置傳感器118與位置和速度計(jì)算器120 —起產(chǎn)生用于角位置的值θ d，例如，這可能需要轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)完整機(jī)械旋轉(zhuǎn)(機(jī)械對(duì)準(zhǔn))，以正確地注冊(cè)與轉(zhuǎn)子的磁通量對(duì)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)子位置，在本發(fā)明的該實(shí)施例中這可能得以避免。在無(wú)傳感器算法用于在電機(jī)驅(qū)動(dòng)期間確定轉(zhuǎn)子位置的實(shí)例中，該算法可以開(kāi)始于本發(fā)明的該實(shí)施例提供的初始位置確定。然后將選定的電壓命令信號(hào)矢量(02施加到空間矢量調(diào)制元件122，空間矢量調(diào)制元件122計(jì)算關(guān)于三相A、B、C電壓分量的占空比，通過(guò)對(duì)主電源供電的逆變器124的三個(gè)開(kāi)關(guān)腿的脈沖寬度調(diào)制，將A、B、C電壓分量施加到定子106的三相繞組。用于派克(DQ至α β)變換逆變換和用于空間矢量調(diào)制的適當(dāng)技術(shù)是已知的，并且在例如美國(guó)專利說(shuō)明書(shū)6，163，128中提及。反饋路徑包括將三相定子電流分量iA、iB、轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 126。三相至兩相電流重建元件1 計(jì)算在α β靜止角坐標(biāo)中的等效信號(hào)矢量i a e， 將iae作為輸入提供給選擇單元116。派克變換模塊130將α β靜止角坐標(biāo)變換為旋轉(zhuǎn) d-q坐標(biāo)，以產(chǎn)生作為輸入被提供給比較器108的反饋電流信號(hào)矢量id(1 &e。與派克逆變換模塊114 一樣，向派克變換模塊130提供相同的轉(zhuǎn)子104的估計(jì)角位置θε。比較器108、控制元件110、變換模塊114和選擇單元116構(gòu)成這樣一種模塊該模塊用于確定所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角位置θ e，以及用于使用該估計(jì)角位置θ e來(lái)產(chǎn)生作為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中的命令信號(hào)1\的函數(shù)的、靜止坐標(biāo)中的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和通量信號(hào)(0。多種技術(shù)可以用于電流重建元件128，諸如在Freescale Semiconductor (飛思卡爾半導(dǎo)體公司)提出的 Application Note AN I93O (7· 6· 1 節(jié))和 Application Note AN193K4.3.2節(jié))中提供的內(nèi)容。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以將電流重建元件1 構(gòu)建地不一樣，例如，可以通過(guò)DC總線電流的單分路測(cè)量來(lái)重建i α e。在結(jié)合圖1，由圖2圖示的本發(fā)明實(shí)施例的示例中，電機(jī)受到包括以下各項(xiàng)的方法的控制確定轉(zhuǎn)子的估計(jì)初始角位置θ _、θ ，以及使用估計(jì)初始角位置θ _、θ 來(lái)產(chǎn)生作為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中的命令信號(hào)矢量的通量和轉(zhuǎn)矩分量的函數(shù)的、靜止坐標(biāo)中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)矢量e。轉(zhuǎn)子的估計(jì)初始角位置的確定包括產(chǎn)生高頻參考信號(hào)矢量作為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中的d軸分量u*d—HF ；變換d軸分量以產(chǎn)生靜止坐標(biāo)中的對(duì)應(yīng)的高頻參考信號(hào)矢量u*a HF ；將對(duì)應(yīng)于靜止坐標(biāo)中的高頻參考信號(hào)矢量0 HF的電壓施加于電機(jī)的定子繞組106 ；變換靜止坐標(biāo)中的對(duì)應(yīng)的高頻定子電流信號(hào)矢量iA、iB、ic> ia e，以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中的對(duì)應(yīng)的q軸定子電流分量Ituff ；產(chǎn)生作為q軸定子電流分量i,—HF的函數(shù)的、轉(zhuǎn)子的估計(jì)初始角位置θ 軸、θ初始；使用估計(jì)初始角位置θ軸、θ 始，來(lái)調(diào)整旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，并進(jìn)而調(diào)整對(duì)應(yīng)于靜止坐標(biāo)中的高頻參考信號(hào)矢量(e HF的電壓和q軸定子電流分量Itl lff ；以及產(chǎn)生作為調(diào)整后的q軸定子電流分量ItuffW函數(shù)的、轉(zhuǎn)子的調(diào)整后的估計(jì)初始角位置θ$ 、θ 在轉(zhuǎn)子104靜止時(shí)并且在將對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)矢量0的電壓初始施加到定子繞組106之前，執(zhí)行對(duì)轉(zhuǎn)子的估計(jì)初始角位置θ tt、θ 的確定，并且產(chǎn)生轉(zhuǎn)子的調(diào)整后的估計(jì)初始角位置θ _、θ 始。使用調(diào)整后的估計(jì)初始角位置來(lái)產(chǎn)生靜止坐標(biāo)中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)矢量的初始值。具體而言，圖2示出控制器100中的選擇單元116的示例。選擇單元116包括輸入元件202，輸入元件202接收頻率《HF下的高頻(HF)參考信號(hào)《*HFt，ω HF足夠高使得HF 參考信號(hào)所見(jiàn)的定子繞組的阻抗的電抗部分大大高于阻抗的電阻部分，電抗部分基本為電感性的。在本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)示例中，頻率ωΗΡ的范圍是500赫茲至2000赫茲。輸入元件202產(chǎn)生同相分量HF，正交分量基本為0，u*d HF施加到類似于派克逆變換模塊114 的派克逆變換模塊204。派克逆變換模塊204產(chǎn)生信號(hào)矢量(e HF，其被施加到受定時(shí)器 208控制的三輸入選擇器206的第一輸入。派克逆變換模塊204使用轉(zhuǎn)子104的初始估計(jì)角位置θ tt。選擇器206的輸出是被施加到空間矢量調(diào)制元件122的信號(hào)矢量U*a02，空間矢量調(diào)制元件122計(jì)算由逆變器IM施加到定子106的三相繞組的三個(gè)相位A、B、C電壓分量的占空比，以在定子繞組106中產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電流。類似于派克變換模塊130，派克變換模塊209從電流重建元件1 接收信號(hào)矢量 iae，并且使用轉(zhuǎn)子104的初始估計(jì)角位置θ 將信號(hào)矢量iae的α β靜止角坐標(biāo)變換為旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)。通過(guò)將元件209的輸出與HF參考信號(hào)的正交分量COS(co\Ft)在混頻器210中進(jìn)行零差(homodyne)，并且在低通濾波器212中選擇DC分量，來(lái)選擇正交分量 id”濾波器212的輸出在緩沖放大器214中被放大，而緩沖放大器214的輸出是代表轉(zhuǎn)子 104的初始位置估計(jì)的值θ _，值θ 被施加到派克逆變換模塊204和派克變換模塊209。 受定時(shí)器208控制的三輸入選擇器216具有接收默認(rèn)零值的第一輸入，以及接收信號(hào)θ fi 的第二和第三輸入。將選擇器216的輸出施加到檢測(cè)永磁極性的極性檢測(cè)單元218的輸入。 極性檢測(cè)單元218還接收信號(hào)矢量(0JF,并提供針對(duì)其解決轉(zhuǎn)子位置南北不確定性的對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)矢量HF—PM，輸出信號(hào)矢量HF—PM被施加到選擇器206的第二輸入。在美國(guó)專利說(shuō)明書(shū)2004/0070362中提供了可以在本發(fā)明的該實(shí)施例中使用的適當(dāng)極性檢測(cè)器的示例。選擇器206的第三輸入從派克逆變換模塊114接收電壓命令信號(hào)矢量0。受定時(shí)器208控制的三輸入選擇器220具有接收默認(rèn)零值的第一和第二輸入。極性檢測(cè)單元218還提供對(duì)應(yīng)于其輸入θ 的輸出θ ，但是對(duì)于θ ，轉(zhuǎn)子位置的南北不確定性得到解決，并將其施加到選擇器220的第三輸入。在操作中，在驅(qū)動(dòng)電流施加到定子繞組106之前的初始操作階段期間，在繞組沒(méi)有勵(lì)磁并且轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，定時(shí)器208將選擇器206、216和220初始設(shè)置為這樣的狀態(tài)在該狀態(tài)下，它們將其第一輸入上的值傳遞到其輸出。當(dāng)將HF參考信號(hào)《HFt施加到輸入元件 202時(shí)，派克逆變換模塊204所使用的用來(lái)產(chǎn)生信號(hào)矢量U*ae HF的初始估計(jì)角位置值θ fi 等于默認(rèn)零值。施加到空間矢量調(diào)制元件122的信號(hào)矢量(02對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子角位置為零的初始假設(shè)。派克變換模塊209使用相同的零默認(rèn)值θ _，將對(duì)應(yīng)的定子電流信號(hào)矢量ia0 變換為旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)，并且正交分量Ituff與轉(zhuǎn)子位置的第一估計(jì)一階成比例。以下等式適用
權(quán)利要求
1.一種控制交流電機(jī)的方法，所述交流電機(jī)具有轉(zhuǎn)子(104)和定子繞組(106)，所述方法包括確定所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)初始角位置(θ tt，θ ω )，并且使用所述估計(jì)初始角位置(Θ軸， θ初始)來(lái)產(chǎn)生靜止坐標(biāo)中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)矢量(U*ae)作為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中命令信號(hào)矢量(i\)的通量和轉(zhuǎn)矩分量的函數(shù)，所述確定所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)初始角位置的步驟包括產(chǎn)生高頻參考信號(hào)矢量作為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中的d軸分量(U*d HF)；變換所述d軸分量以產(chǎn)生靜止坐標(biāo)中的對(duì)應(yīng)高頻參考信號(hào)矢量HF)；將與靜止坐標(biāo)中的所述高頻參考信號(hào)矢量(U*ae—HF)對(duì)應(yīng)的電壓施加于所述電機(jī)的所述定子繞組(106)；變換靜止坐標(biāo)中的對(duì)應(yīng)高頻定子電流信號(hào)矢量(iA，iB，ie，iae)以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中的對(duì)應(yīng)q軸定子電流分量Gtuff)；根據(jù)所述q軸定子電流分量(i,—HF)產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)初始角位置(Θ tt，θ ；使用所述估計(jì)初始角位置 (θ fi, θ初始)來(lái)調(diào)整所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)并且接下來(lái)調(diào)整與靜止坐標(biāo)中的所述高頻參考信號(hào)矢量 (u*a 0 JF)對(duì)應(yīng)的所述電壓以及所述q軸定子電流分量Gtuff)；以及，產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)子的調(diào)整后的估計(jì)初始角位置(Θ tt，θ 作為調(diào)整后的所述q軸定子電流分量(、,)的函數(shù)，其中在所述轉(zhuǎn)子(104)靜止時(shí)并且在將與所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)矢量(U*ae)對(duì)應(yīng)的電壓初始施加于所述定子繞組(106)之前，執(zhí)行確定所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)初始角位置(Θ _，θ 的步驟以及產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)子的調(diào)整后的估計(jì)初始角位置(Θ tt，θ 的步驟，并且其中使用所述調(diào)整后的估計(jì)初始角位置來(lái)產(chǎn)生靜止坐標(biāo)中的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)矢量的初始值。
2.如權(quán)利要求1所述的控制交流電機(jī)的方法，其中產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)初始角位置 (Θ _，θ 作為所述q軸定子電流分量(iq—HF)的函數(shù)的步驟包括將所述q軸定子電流分量Gqjif)與正交于所述d軸分量(Sin(c^HFt))的信號(hào)(C0S(a^HFt))進(jìn)行混合。
3.如權(quán)利要求1或2所述的控制交流電機(jī)的方法，其中調(diào)整與靜止坐標(biāo)中的所述高頻參考信號(hào)矢量HF)對(duì)應(yīng)的所述電壓以及所述q軸定子電流分量Gqhf)的步驟包括 調(diào)整對(duì)所述d軸分量(U*d—HF)的所述變換，以及調(diào)整對(duì)靜止坐標(biāo)中的所述定子電流信號(hào)矢量 (iae)的所述變換。
4.如以上權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的控制交流電機(jī)的方法，其中在將與所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)矢量(U*ae)對(duì)應(yīng)的電壓初始施加于所述定子繞組(106)之后產(chǎn)生靜止坐標(biāo)中的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)矢量0)的步驟包括下述進(jìn)一步步驟確定所述轉(zhuǎn)子(104)的估計(jì)角位置(9e)。
5.如權(quán)利要求4所述的控制交流電機(jī)的方法，其中確定所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角位置的所述進(jìn)一步步驟使用來(lái)自物理轉(zhuǎn)子位置傳感器(118)的信號(hào)(ed)。
6.如以上權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的控制交流電機(jī)的方法，其中產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)子的調(diào)整后的估計(jì)初始角位置(Θ tt，θ 作為調(diào)整后的所述q軸定子電流分量Gtuff)的函數(shù)的步驟包括校正估計(jì)初始角位置極性。
7.一種包含計(jì)算機(jī)程序元件的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)程序元件包括指令，所述指令用于執(zhí)行在如以上任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述方法中的下述步驟變換所述d軸分量以產(chǎn)生靜止坐標(biāo)中的對(duì)應(yīng)高頻參考信號(hào)矢量HF)；變換靜止坐標(biāo)中的對(duì)應(yīng)高頻定子電流信號(hào)矢量(iae)以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中的對(duì)應(yīng)q軸定子電流分量(i,—HF)；根據(jù)所述q軸定子電流分量(、—HF)產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)初始角位置(θ軸，θ初始)；使—用所述估計(jì)初始角位置(θ 軸，θ tt始)來(lái)調(diào)整所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)并且接下來(lái)調(diào)整與靜止坐標(biāo)中的所述高頻參考信號(hào)矢量 (u*a0 JF)對(duì)應(yīng)的所述電壓和所述q軸定子電流分量Gtuff)；以及，在轉(zhuǎn)子(104)靜止時(shí)并且在將與驅(qū)動(dòng)信號(hào)矢量對(duì)應(yīng)的電壓初始施加于定子繞組(106)之前，產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)子的調(diào)整后的估計(jì)初始角位置(Θ tt，θ 作為調(diào)整后的所述q軸定子電流分量(、,)的函數(shù)。
8.一種用于控制交流電機(jī)的控制器，所述交流電機(jī)具有轉(zhuǎn)子(104)和定子繞組(106)， 所述控制器包括模塊(116，117，120)，用于確定所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)初始角位置(Θ _，θ始)，并且用于使用所述估計(jì)初始角位置(Θ軸，θ 來(lái)產(chǎn)生靜止坐標(biāo)中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)矢量 (u*a0)作為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中的命令信號(hào)矢量(i\)的通量和轉(zhuǎn)矩分量的函數(shù)，所述模塊包括 用于產(chǎn)生高頻參考信號(hào)矢量作為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中的d軸分量(U*d HF)的元件Q02)；用于變換所述d軸分量以產(chǎn)生靜止坐標(biāo)中的對(duì)應(yīng)高頻參考信號(hào)矢量(u*ae HF)的元件Q04)；用于將與靜止坐標(biāo)中所述高頻參考信號(hào)矢量(u*ae HF)對(duì)應(yīng)的電壓施加于所述電機(jī)的所述定子繞組 (106)的元件(122)；用于變換靜止坐標(biāo)中的對(duì)應(yīng)高頻定子電流信號(hào)矢量(iA，iB，ic, ia0) 以產(chǎn)生所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中的對(duì)應(yīng)q軸定子電流分量Gtuff)的元件(128，130)；用于產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)初始角位置(θ tt，θ 作為所述q軸定子電流分量Gq hf)函數(shù)的元件(210， 212，214)，所述元件被配置為使用所述估計(jì)初始角位置(Θ _，θ 來(lái)調(diào)整所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)并且接下來(lái)調(diào)整與靜止坐標(biāo)中的所述高頻參考信號(hào)矢量HF)對(duì)應(yīng)的所述電壓和所述q軸定子電流分量(i,—HF)，以及產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)子的調(diào)整后的估計(jì)初始角位置(θ tt，θ 作為調(diào)整后的所述q軸定子電流分量Gtuff)的函數(shù)，其中所述元件被配置為在轉(zhuǎn)子(104)靜止時(shí)并且在將與所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)矢量(u*a 0)對(duì)應(yīng)的電壓初始施加于所述定子繞組(106)之前，執(zhí)行確定所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角位置(Θ _，θ ω )的步驟和產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)子的調(diào)整后的估計(jì)角位置(Θ tt，θ 的步驟，并且其中所述模塊包括用于使用所述調(diào)整后的估計(jì)角位置來(lái)產(chǎn)生靜止坐標(biāo)中的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)矢量0) 的初始值的元件(120，117)。
9.如權(quán)利要求8所述的用于控制交流電機(jī)的控制器，其中用于產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)初始角位置(Θ軸，θ 作為所述q軸定子電流分量Gqhf)的函數(shù)的所述元件(210，212， 214)包括用于將所述q軸定子電流分量(iq HF)與正交于所述d軸分量(Sin(c^HFt))的信號(hào)(COS(o^HFt))進(jìn)行混合的元件。
10.如權(quán)利要求8或9所述的用于控制交流電機(jī)的控制器，其中用于變換所述d軸分量HF)的所述元件(204)和用于變換靜止坐標(biāo)中的所述定子電流信號(hào)矢量(iA，iB，ic, ia0)的所述元件(128，130)被配置為調(diào)整與靜止坐標(biāo)中的所述高頻參考信號(hào)矢量(u*a 0 HF)對(duì)應(yīng)的所述電壓和所述q軸定子電流分量(、—HF)。
11.如權(quán)利要求8至10中的任何一項(xiàng)所述的用于控制交流電機(jī)的控制器，其中所述模塊被配置為在將與所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)矢量對(duì)應(yīng)的電壓初始施加于所述定子繞組(106) 之后，使用用于確定所述轉(zhuǎn)子(104)的估計(jì)角位置(Θ _，θ 的進(jìn)一步元件來(lái)產(chǎn)生靜止坐標(biāo)中的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)矢量(u*ae)。
12.如權(quán)利要求11所述的用于控制交流電機(jī)的控制器，包括物理轉(zhuǎn)子位置傳感器 (118)，并且其中用于確定所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角位置(Θ _，θ 的所述進(jìn)一步元件被配置為使用來(lái)自所述物理轉(zhuǎn)子位置傳感器(118)的信號(hào)(θ d)。
13.如以上權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的用于控制交流電機(jī)的控制器，其中用于產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)子的調(diào)整后的估計(jì)初始角位置(Θ tt，θ 作為調(diào)整后的所述q軸定子電流分量Gtuff)的函數(shù)的所述元件(210，212，214)包括用于校正估計(jì)初始角位置極性的元件 (218)。
14.電機(jī)裝置，包括交流電機(jī)(102)和如權(quán)利要求8至13中的任何一項(xiàng)所述的用于控制所述交流電機(jī)的控制器(100)。
全文摘要
確定AC電機(jī)的轉(zhuǎn)子的估計(jì)初始角位置包括將對(duì)應(yīng)于高頻參考信號(hào)矢量(u*αβ_HF)的電壓施加于電機(jī)的定子繞組(106)，并且產(chǎn)生作為所得到的q軸定子電流分量iq_HF的函數(shù)的、轉(zhuǎn)子的估計(jì)初始角位置θ軸、θ初始，使用估計(jì)角位置θ軸、θ初始來(lái)調(diào)整信號(hào)矢量從靜止到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的變換且反之亦然，并且產(chǎn)生作為調(diào)整后的q軸定子電流分量iq_HF的函數(shù)的、轉(zhuǎn)子的調(diào)整后的估計(jì)角位置θ軸、θ初始。在轉(zhuǎn)子(104)靜止時(shí)并且在將對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)矢量u*αβ的電壓初始施加到定子繞組(106)之前，執(zhí)行轉(zhuǎn)子的初始估計(jì)角位置θ軸、θ初始的確定以及轉(zhuǎn)子的調(diào)整后的初始估計(jì)角位置θ軸、θ初始的產(chǎn)生，并且使用調(diào)整后的估計(jì)角位置來(lái)產(chǎn)生靜止坐標(biāo)中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)矢量命令u*αβ的初始值。在施加定子電流之后進(jìn)行的轉(zhuǎn)子的估計(jì)角位置的確定可以使用不同的方法，諸如物理相對(duì)位置傳感器。
文檔編號(hào)H02P21/14GK102273063SQ200980153654
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2009年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月5日
發(fā)明者彼得·巴拉佐維克, 羅曼·菲爾卡 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司