控制兩個交流(ac)電機的操作的方法、系統(tǒng)和設備的制作方法

文檔序號：7437342閱讀：236來源：國知局

專利名稱：控制兩個交流(ac)電機的操作的方法、系統(tǒng)和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總的涉及混合動力和電動交通工具動力系統(tǒng)，且更特定地涉及作為混合動力和電動交通工具動力系統(tǒng)的部分的且通過單個的五相PWM逆變器模塊控制的兩個AC電機的運行控制。
背景技術：
混合動力和電動交通工具(HEV)典型地包括由帶有例如存儲電池的直流(DC)電源的功率逆變器驅動的交流(AC)電動馬達。AC電動馬達的馬達繞組可聯(lián)接到執(zhí)行迅速切換功能以將DC電轉換為AC電的(一個或多個)功率逆變器模塊，所述AC電驅動AC電動馬達，而所述AC電動馬達又驅動HEV傳動系的軸。傳動的HEV實施了兩個三相脈寬調制 (PWM)逆變器模塊和兩個三相AC電機(例如，AC馬達)，所述三相AC電機的每個由其所聯(lián) 接到的三相PMW逆變器模塊的相應的一個驅動。近來，研究者已研究了將兩個三相脈寬調制逆變器模塊替換為一個五相PWM逆變器模塊以同時驅動兩個三相AC電機的可能性。另外，研究者也已研究了使用單獨的一個五相PWM逆變器驅動聯(lián)接到第二五相AC電機的第一五相AC電機的可能性。這樣的研究的一個例子在Duji0等人的2008年5月27日的名為“Features of two Multi-Motor DriveSchemes Supplied from Five-Phase/Five-Leg Voltage Source Inverters，，的公布中描述，在此通過引用將其完整合并。雖然在HEV中使用這樣的逆變器和馬達構造的可能性正在被研究，但在這些逆變器和馬達構造可實際應用前許多工作仍需進行。仍需解決的一個問題是如何維持每個電機的要求的輸出機械功率，同時滿足電壓共享的約束。因此，希望提供由單獨的五相PWM逆變器模塊控制的兩個AC電機的運行控制的方法、系統(tǒng)和設備，以允許帶有電壓約束，即場弱化區(qū)域的恒定的輸出功率。也希望提供增加用于驅動兩個AC電機的電壓的方法、系統(tǒng)和設備。此外，本發(fā)明的其他希望的特點和特征將從隨后的詳細描述和附帶的權利要求中結合附圖和前述技術領域和背景技術部分而顯而易見。

發(fā)明內容
本發(fā)明的實施例涉及通過單個的五相PWM逆變器模塊控制的兩個AC交流電機的運行控制的設備。根據(jù)一個實施例，提供通過五相PWM逆變器模塊控制兩個交流(AC)電機的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括第一控制回路，第二控制回路和電流指令調整模塊。第一控制回路設計為將第一轉矩指令信號、軸的第一速度和DC輸入電壓映射到第一 d軸電流指令信號和第一 q軸電流指令信號，且第二控制回路設計為將第二轉矩指令信號、軸的第二速度和DC輸入電壓映射到第二 d軸電流指令信號和第二 q軸電流指令信號。電流指令調整模塊接收調制指標基準信號、來自第一控制回路的第一調制指標和來自第二控制回路的第二調制指標，且將第一調制指標加到第二調制指標以生成調制指標反饋信號輸入，且然后將調制指標反饋信號輸入從調制指標基準信號輸入中減去，以生成調制指標誤差信號。電流指令調整模塊也生成第一調整d軸電流指令信號，第一調整q軸電流指令信號，第二調整d軸電流指令信號和第二調整q軸電流指令信號。第一控制回路將第一 d軸電流指令信號加到第一調整d軸電流指令信號以生成第一新d軸電流指令信號，且將第一 q 軸電流指令信號加到第一調整q軸電流指令信號以生成第一新q軸電流指令信號，且第二控制回路將第二 d軸電流指令信號加到第二調整d軸電流指令信號以生成第二新d軸電流指令信號，且將第二 q軸電流指令信號加到第二調整q軸電流指令信號以生成第二新q軸電流指令信號。電流指令調整模塊與第一控制回路和第二控制回路聯(lián)合運行以連續(xù)地調整第一新d軸電流指令信號、第一新q軸電流指令信號、第二新d軸電流指令信號和第二新q軸電流指令信號，以調整控制第一 AC電機和第二 AC電機的電流，使得第一 AC電機和第二 AC電機共享它們可利用的輸入電壓而不損害任一個電機的機械輸出功率。以此方式，即使當電機的任一個可利用的相電壓降低時，此電機也輸出其目標機械輸出功率。本發(fā)明提供以下技術方案方案1. 一種用于通過五相PWM逆變器模塊控制兩個交流(AC)電機的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一控制回路，所述第一控制回路設計為將第一轉矩指令信號，軸的第一速度 (ω )和DC輸入電壓映射到第一 d軸電流指令信號和第一 q軸電流指令信號；第二控制回路，所述第二控制回路設計為將第二轉矩指令信號，軸的第二速度(ω2)和DC輸入電壓映射到第二 d軸電流指令信號和第二 q軸電流指令信號；和電流指令調整模塊，所述電流指令調整模塊聯(lián)接到第一控制回路和第二控制回路，且設計為生成第一調整d軸電流指令信號，第一調整q軸電流指令信號，第二調整d軸電流指令信號和第二調整q軸電流指令信號，其中第一控制回路進一步設計為將第一 d軸電流指令信號加到所述調整d軸電流指令信號以生成第一新d軸電流指令信號，且將第一 q軸電流指令信號加到第一調整q軸電流指令信號以生成第一新q軸電流指令信號，和其中第二控制回路進一步設計為將第二 d軸電流指令信號加到第二調整d軸電流指令信號以生成第二新d軸電流指令信號，且將第二 q軸電流指令信號加到第二調整q 軸電流指令信號以生成第二新q軸電流指令信號。方案2.根據(jù)方案1所述的系統(tǒng)，其中電流指令調整模塊進一步設計為接收調制指標基準信號，來自第一控制回路的第一調制指標和來自第二控制回路的第二調制指標，且電流指令調整模塊進一步設計為將第一調制指標加到第二調制指標以生成調制指標反
7饋信號輸入；且從調制指標基準信號輸入中減去調制指標反饋信號輸入，以生成調制指標
誤差信號。方案3.根據(jù)方案2所述的系統(tǒng)，其中電流指令調整模塊進一步包括電壓控制器，所述電壓控制器設計為接收調制指標誤差信號；且基于調制指標誤差信號生成第一輸出指令信號；負值限制器模塊，所述負值限制器模塊設計為接收第一輸出指令信號且將第一輸出指令信號限制在負值和零之間，以在第一輸出指令信號小于或等于零時基于第一輸出指令信號生成第一調整d軸電流指令信號；和電流調整計算模塊，所述電流調整計算模塊設計為接收第一調整d軸電流指令信號，第一轉矩指令信號，第二轉矩指令信號，第一新d 軸電流指令信號和第二新d軸電流指令信號；且生成輸出，所述輸出包括第一調整d軸電流指令信號，第二調整d軸電流指令信號，第一調整q軸電流指令信號和第二調整q軸電流指令信號。方案4.根據(jù)方案3所述的系統(tǒng)，其中電流調整計算模塊進一步包括第一電流調整計算子模塊，所述第一電流調整計算子模塊設計為接收第一調整d軸電流指令信號，第一轉矩指令信號和第一新d軸電流指令信號；和基于調整d軸電流指令信號，第一轉矩指令信號和第一新d軸電流指令信號生成第一調整q軸電流指令信號。方案5.根據(jù)方案4所述的系統(tǒng)，其中電流調整計算模塊進一步包括比例模塊，所述比例模塊設計為接收第一調整d軸電流指令信號，且生成第二調整d軸電流指令信號；和第二電流調整計算子模塊，所述第二電流調整計算子模塊聯(lián)接到比例模塊且設計為接收第二調整d軸電流指令信號，第二轉矩指令信號和第二新d軸電流指令信號；且基于第二調整d軸電流指令信號，第二轉矩指令信號和第二新d軸電流指令信號生成第二調整q軸電流指令信號。方案6.根據(jù)方案3所述的系統(tǒng)，其中兩個AC電機包括第一三相AC電機和第二三相AC電機，且第一控制回路包括第一轉矩到電流映射模塊，所述第一轉矩到電流映射模塊設計為接收第一轉矩指令信號，軸的第一速度(ω )和DC輸入電壓，且將第一轉矩指令信號，軸的第一速度 (ω 1)和DC輸入電壓映射到第一 d軸電流指令信號和第一 q軸電流指令信號；第一加和節(jié)點，所述第一加和節(jié)點設計為接收第一 d軸電流指令信號和所述調整d軸電流指令信號；且將第一 d軸電流指令信號加到所述調整d軸電流指令信號，以修改第一 d軸電流指令信號以生成第一新d軸電流指令信號；第二加和節(jié)點，所述第二加和節(jié)點設計為接收第一 q軸電流指令信號和第一調整q軸電流指令信號；且將第一 q軸電流指令信號加到第一調整q軸電流指令信號以修改第一 q軸電流指令信號以生成第一新q軸電流指令信號；第一靜止到同步轉換模塊，所述第一靜止到同步轉換模塊設計為接收作為從第一三相AC電機測量到的相電流的第一合成定子電流，第二合成定子電流，第三合成定子電流，以及第一軸位置輸出(θ _rl)；和基于第一合成定子電流，第二合成定子電流，第三合成定子電流和第一軸位置輸出(θ _rl)生成第一反饋d軸電流信號和第一反饋q軸電流信號；第三加和節(jié)點，所述第三加和節(jié)點設計為接收第一新d軸電流指令信號和第一
8反饋d軸電流信號；且從第一新d軸電流指令信號中減去第一反饋d軸電流信號，以生成第一誤差d軸電流信號；和第四加和節(jié)點，所述第四加和節(jié)點設計為接收第一新q軸電流指令信號和第一反饋q軸電流信號；且將第一反饋q軸電流信號從第一新q軸電流指令信號中減去，以生成第一誤差q軸電流信號。方案7.根據(jù)方案6所述的系統(tǒng)，其中第一控制回路進一步包括第一電流控制器模塊，所述第一電流控制器模塊設計為接收第一誤差d軸電流信號和第一誤差q軸電流信號；且生成第一 d軸電壓指令信號和第一 q軸電壓指令信號；第一調制指標計算模塊，所述第一調制指標計算模塊設計為接收第一 d軸電壓指令信號和第一 q軸電壓指令信號；且生成第一調制指標；和第一同步到靜止轉換模塊，所述第一同步到靜止轉換模塊設計為接收第一 d軸電壓指令信號，第一q軸電壓指令信號和第一軸位置輸出(θ_η)；且生成第一正弦電壓指令，第二正弦電壓指令，第三正弦電壓指令。方案8.根據(jù)方案7所述的系統(tǒng)，其中第二控制回路進一步包括第二轉矩到電流映射模塊，所述第二轉矩到電流映射模塊設計為接收第二轉矩指令信號，軸的第二速度(ω2)和DC輸入電壓；且將第二轉矩指令信號，軸的第二速度 (ω 2)和DC輸入電壓映射到第二 d軸電流指令信號和第二 q軸電流指令信號；第五加和節(jié)點，所述第五加和節(jié)點設計為接收第二 d軸電流指令信號和第二調整d軸電流指令信號，且將第二 d軸電流指令信號加到第二調整d軸電流指令信號以修改第二d軸電流指令信號以生成第二新d軸電流指令信號；第六加和節(jié)點，所述第六加和節(jié)點設計為接收第二 q軸電流指令信號和第二調整q軸電流指令信號；且將第二 q軸電流指令信號加到第二調整q軸電流指令信號以修改第二 q軸電流指令信號以生成第二新q軸電流指令信號；和第二靜止到同步轉換模塊，所述第二靜止到同步轉換模塊設計為接收作為從第二三相AC電機測量到的相電流的第四合成定子電流，第五合成定子電流和第六合成定子電流，以及第二軸位置輸出(Θ_γ2)；和基于作為從第二三相AC電機測量到的相電流的第四合成定子電流，第五合成定子電流，第六合成定子電流、以及第二軸位置輸出(θ _r2)，生成第二反饋d軸電流信號和第二反饋q軸電流信號；第七加和節(jié)點，所述第七加和節(jié)點設計為接收第二新d軸電流指令信號和第二反饋d軸電流信號；且將第二反饋d軸電流信號從第二新d軸電流指令信號中減去，以生成第二誤差d軸電流信號；和第八加和節(jié)點，所述第八加和節(jié)點設計為接收第二新q軸電流指令信號和第二反饋q軸電流信號；且將第二反饋q軸電流信號從第二新q軸電流指令信號中減去，以生成第二誤差q軸電流信號。方案9.根據(jù)方案8所述的系統(tǒng)，其中第二控制回路進一步包括第二電流控制器模塊，所述第二電流控制器模塊設計為接收第二誤差d軸電流信號和第二誤差q軸電流信號；且生成第二 d軸電壓指令信號和第二 q軸電壓指令信號；第二調制指標計算模塊，所述第二調制指標計算模塊設計為接收第二 d軸電壓指令信號和第二 q軸電壓指令信號；且生成第二調制指標；和第二同步到靜止轉換模塊，所述第二同步到靜止轉換模塊設計為接收第二 d軸電壓指令信號和第二 q軸電壓指令信號；且生成第四正弦電壓指令，第五正弦電壓指令和第六正弦電壓指令。方案10.根據(jù)方案1所述的系統(tǒng)，系統(tǒng)進一步包括空間向量(SV)PWM模塊，所述空間向量(SV)PWM模塊聯(lián)接到第一控制回路和第二控制回路且設計為接收第一正弦電壓指令，第二正弦電壓指令，第三正弦電壓指令，第四正弦電壓指令，第五正弦電壓指令和第六正弦電壓指令；且生成第一切換向量信號，第二切換向量信號，第三切換向量信號，第四切換向量信號和第五切換向量信號；其中五相PWM逆變器模塊聯(lián)接到SVPWM模塊且設計為接收第一切換向量信號，第二切換向量信號，第三切換向量信號，第四切換向量信號和第五切換向量信號，其中五相PWM逆變器模塊包括基于第一至第五切換向量信號，輸出第一正弦電壓的第一逆變器極，輸出第二正弦電壓的第二逆變器極，輸出第三正弦電壓的第三逆變器極，輸出第四正弦電壓的第四逆變器極和輸出第五正弦電壓的第五逆變器極，其中第一三相AC電機通過第一逆變器極，第二逆變器極和第三逆變器極聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊，且設計為基于第一正弦電壓，第二正弦電壓和第三正弦電壓生成第一機械功率和第一軸位置輸出(θ _rl)；其中第二三相AC電機通過第三逆變器極，第四逆變器極和第五逆變器極聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊，且設計為基于第三正弦電壓，第四正弦電壓和第五正弦電壓生成第二機械功率和第二軸位置輸出(θ _r2)；和第一軸，所述第一軸聯(lián)接到第一三相AC電機的第一機械功率輸出且由其驅動，和第二軸，所述第二軸聯(lián)接到第二三相AC電機的第二機械功率輸出且由其驅動。方案11.根據(jù)方案10所述的系統(tǒng)，其中電流指令調整模塊設計為與第一控制回路和第二控制回路聯(lián)合運行，連續(xù)調整第一新d軸電流指令信號，第一新q軸電流指令信號，第二新d軸電流指令信號和第二新q軸電流指令信號，以調整第一合成定子電流，第二合成定子電流，第三合成定子電流，第四合成定子電流，第五合成定子電流和第六合成定子電流，所述合成定子電流控制第一三相AC電機和第二三相AC電機，以使第一三相AC電機和第二三相AC電機滿足其相應的目標輸出機械功率而不超過從第一三相AC電機和第二三相 AC電機中五相PWM逆變器模塊可獲得的最大輸出相正弦電壓。方案12.根據(jù)方案11所述的系統(tǒng)，其中當從五相PWM逆變器模塊可獲得的輸出到第一三相AC電機的最大輸出相正弦電壓降低時第一三相AC電機輸出第一目標機械輸出功率，且其中當從五相PWM逆變器模塊可獲得的輸出到第二三相AC電機的最大輸出相正弦電壓降低時第二三相AC電機輸出第二目標機械輸出功率。方案13.根據(jù)方案3所述的系統(tǒng)，進一步包括靜止到同步轉換模塊，所述靜止到同步轉換模塊設計為接收第一合成定子電流，第二合成定子電流，第三合成定子電流，第四合成定子電流，第五合成定子電流，第一軸位置輸出(Θ_γ1)和第二軸位置輸出(Θ_Γ2)，且設計為生成第一反饋d軸電流信號，第一反饋q軸電流信號，第二反饋d軸電流信號和第二反饋q軸電流信號；和同步到靜止轉換模塊，所述同步到靜止轉換模塊設計為接收第一 d軸電壓指令
10信號，第一 q軸電壓指令信號，第二 d軸電壓指令信號和第二 q軸電壓指令信號，第一軸位置輸出(Θ_γ1)和第二軸位置輸出(Θ_Γ2)；且生成第一正弦電壓指令，第二正弦電壓指令，第三正弦電壓指令，第四正弦電壓指令，和第五正弦電壓指令。方案14.根據(jù)方案13所述的系統(tǒng)，其中兩個AC電機包括第一五相AC電機，所述第一五相AC電機聯(lián)接到第二五相AC電機，且第一控制回路包括第一轉矩到電流映射模塊，所述第一轉矩到電流映射模塊設計為接收第一轉矩指令信號，軸的第一速度(ω )和DC輸入電壓，且將第一轉矩指令信號，軸的第一速度 (ω 1)和DC輸入電壓映射到第一 d軸電流指令信號和第一 q軸電流指令信號；第一加和節(jié)點，所述第一加和節(jié)點設計為接收第一 d軸電流指令信號和所述調整d軸電流指令信號；且將第一 d軸電流指令信號加到所述調整d軸電流指令信號以修改第一d軸電流指令信號以生成第一新d軸電流指令信號；第二加和節(jié)點，所述第二加和節(jié)點設計為接收第一 q軸電流指令信號和第一調整q軸電流指令信號；且將第一 q軸電流指令信號加到第一調整q軸電流指令信號以修改第一 q軸電流指令信號以生成第一新q軸電流指令信號；第三加和節(jié)點，所述第三加和節(jié)點設計為接收第一新d軸電流指令信號和第一反饋d軸電流信號；且將第一反饋d軸電流信號從第一新d軸電流指令信號中減去，以生成第一誤差d軸電流信號；和第四加和節(jié)點，所述第四加和節(jié)點設計為接收第一新q軸電流指令信號和第一反饋q軸電流信號；且將第一反饋q軸電流信號從第一新q軸電流指令信號中減去，以生成第一誤差q軸電流信號。方案15.根據(jù)方案14所述的系統(tǒng)，其中第一控制回路進一步包括第一電流控制器模塊，所述第一電流控制器模塊設計為接收第一誤差d軸電流信號和第一誤差q軸電流信號；且生成第一 d軸電壓指令信號和第一 q軸電壓指令信號；和第一調制指標計算模塊，所述第一調制指標計算模塊設計為接收第一 d軸電壓指令信號和第一 q軸電壓指令信號；且生成第一調制指標。方案16.根據(jù)方案15所述的系統(tǒng)，其中第二控制回路進一步包括第二轉矩到電流映射模塊，所述第二轉矩到電流映射模塊設計為接收第二轉矩指令信號，軸的第二速度(ω2)和DC輸入電壓；且將第二轉矩指令信號，軸的第二速度 (ω 2)和DC輸入電壓映射到第二 d軸電流指令信號和第二 q軸電流指令信號；第五加和節(jié)點，所述第五加和節(jié)點設計為接收第二 d軸電流指令信號和第二調整d軸電流指令信號，且將第二 d軸電流指令信號加到第二調整d軸電流指令信號以修改第二d軸電流指令信號以生成第二新d軸電流指令信號；第六加和節(jié)點，所述第六加和節(jié)點設計為接收第二 q軸電流指令信號和第二調整q軸電流指令信號；且將第二 q軸電流指令信號加到第二調整q軸電流指令信號以修改第二 q軸電流指令信號以生成第二新q軸電流指令信號；和第七加和節(jié)點，所述第七加和節(jié)點設計為接收第二新d軸電流指令信號和第二反饋d軸電流信號；且將第二反饋d軸電流信號從第二新d軸電流指令信號中減去，以生成第二誤差d軸電流信號；和第八加和節(jié)點，所述第八加和節(jié)點設計為接收第二新q軸電流指令信號和第二反饋q軸電流信號；且將第二反饋q軸電流信號從第二新q軸電流指令信號中減去，以生成第二誤差q軸電流信號。方案17.根據(jù)方案16所述的系統(tǒng)，其中第二控制回路進一步包括第二電流控制器模塊，所述第二電流控制器模塊設計為接收第二誤差d軸電流信號和第二誤差q軸電流信號；且生成第二 d軸電壓指令信號和第二 q軸電壓指令信號；和第二調制指標計算模塊，所述第二調制指標計算模塊設計為接收第二 d軸電壓指令信號和第二 q軸電壓指令信號；且生成第二調制指標。方案18.根據(jù)方案17所述的系統(tǒng)，系統(tǒng)進一步包括空間向量(SV) PWM模塊，所述空間向量(SV) PWM模塊通過同步到靜止轉換模塊聯(lián) 接到第一控制回路和第二控制回路，并聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊，所述SVPWM模塊設計為接收第一正弦電壓指令，第二正弦電壓指令，第三正弦電壓指令，第四正弦電壓指令和第五正弦電壓指令；且生成第一切換向量信號，第二切換向量信號，第三切換向量信號，第四切換向量信號和第五切換向量信號；其中五相PWM逆變器模塊聯(lián)接到SVPWM模塊且設計為接收第一切換向量信號，第二切換向量信號，第三切換向量信號，第四切換向量信號和第五切換向量信號，其中五相PWM逆變器模塊包括輸出第一相正弦電壓的第一逆變器極，輸出第二相正弦電壓的第二逆變器極，輸出第三相正弦電壓的第三逆變器極，輸出第四相正弦電壓的第四逆變器極和輸出第五相正弦電壓的第五逆變器極，其中第一五相AC電機通過第一逆變器極，第二逆變器極和第三逆變器極，第四逆變器極和第五逆變器極聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊，且設計為基于第一相正弦電壓，第二相正弦電壓，第三相正弦電壓，第四相正弦電壓和第五相正弦電壓生成第一至第五電機電壓并生成第一軸位置輸出(Θ_Γ1)；其中第二五相AC電機聯(lián)接到第一五相AC電機，且設計為基于第一至第五電機電壓生成機械功率并生成第二軸位置輸出(θ _r2)；和軸，所述軸聯(lián)接到第二五相AC電機的機械功率輸出且由其驅動。方案19.根據(jù)方案18所述的系統(tǒng)，其中電流指令調整模塊設計為與第一控制回路和第二控制回路聯(lián)合運行，以連續(xù)調整第一新d軸電流指令信號，第一新q軸電流指令信號，第二新d軸電流指令信號和第二新q軸電流指令信號，以調整第一合成定子電流，第二合成定子電流，第三合成定子電流，第四合成定子電流和第五合成定子電流，所述定子電流控制第一五相AC電機和第二五相AC電機，以使第一五相AC電機和第二五相AC電機滿足其相應的目標輸出機械功率而不超過從五相PWM逆變器模塊可獲得的最大輸出相正弦電壓。方案20.根據(jù)方案19所述的系統(tǒng)，其中當從五相PWM逆變器模塊可獲得的到第一五相AC電機的最大輸出相正弦電壓降低時，第一五相AC電機輸出第一目標機械輸出功率，且其中第二五相AC電機與第一五相AC電機串聯(lián)連接，當從五相PWM逆變器模塊可獲得的通過第一五相AC電機到第二五相AC電機的最大輸出相正弦電壓降低時，第二五相 AC電機輸出第二目標機械輸出功率。

本發(fā)明將在下文中結合如下附圖描述，其中相同的附圖標號意味著類似的元件，且各圖為圖IA至圖ID圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個示范實施的實施在混合動力/電動交通工具(HEV)的馬達驅動系統(tǒng)內的轉矩控制系統(tǒng)100結構的方框圖；圖2A至圖2C圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個示范實施的實施在混合動力/電動交通工具(HEV)的馬達驅動系統(tǒng)內的轉矩控制系統(tǒng)200結構的方框圖；圖3A至圖3D圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個示范實施的實施在混合動力/電動交通工具(HEV)的馬達驅動系統(tǒng)內的轉矩控制系統(tǒng)300結構的方框圖；和圖4A至圖4C圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個示范實施的實施在混合動力 /電動交通工具(HEV)的馬達驅動系統(tǒng)內的轉矩控制系統(tǒng)400結構的方框圖。
具體實施例方式如在此使用，詞語“示范”意味著“作為例子，示例或圖示”。如下的詳細描述僅在本質上是示范性的，且不意圖于限制本發(fā)明或其應用和使用。任何在此描述為“示范”的實施例不必理解為比其他實施例優(yōu)選的或有利。在此具體實施方式
中描述的所有實施例是示范實施例，它們提供為使得本領域一般技術人員能完成或使用本發(fā)明，且不限制本發(fā)明的范圍，所述范圍由附帶的權利要求限定。此外，不意圖于限制于在前述技術領域、背景技術、發(fā)明內容中或在如下的具體實施方式
中明確地或隱含地給出的任何原理。在描述根據(jù)本發(fā)明的詳細實施例前，應注意到實施例主要在于涉及通過一個單獨的五相PWM逆變器模塊控制的兩個AC電機的運行控制的方法步驟和設備部件的組合。將認識到的是在此描述的本發(fā)明的實施例可使用硬件、軟件或其組合實施。在此描述的控制電路可包括可使用模擬和/或數(shù)字電路的組合、分立或集成的模擬或數(shù)字電子電路或其組合實施的多種部件、模塊、電路和其他邏輯電路。如在此所使用，術語“模塊”涉及裝置、電路和電氣部件，和/或用于執(zhí)行任務的基于軟件的部件。在一些實施中，在此所描述的控制電路當實施此電路內的控制邏輯的部分或全部時，能夠使用一個或多個特定用途集成電路 (ASIC)、一個或多個微處理器和/或一個或多個基于數(shù)字信號處理器(DSP)的電路實施。將認識到的是，本發(fā)明的在此描述的實施例可包括一個或多個常規(guī)的處理器和控制一個或多個處理器的單獨存儲的程序指令以與特定的非處理器電路聯(lián)合來執(zhí)行在此所述的兩個AC 電機的運行控制功能的一些、大多數(shù)或全部。同樣，這些功能可以解釋為由單獨的五相PWM 逆變器模塊控制的AC電機的運行控制的方法的步驟。替代地，一些或全部功能可通過不具有存儲的程序指令的狀態(tài)機實施，或實施在一個或多個特定用途集成電路(ASIC)內，其中每個功能或特定功能的一些組合實施為定制邏輯。當然，可使用兩個解決方案的組合。因此，用于這些功能的方法和裝置已在此描述。此外，期望的是本領域一般技術人員當在此處所描述的構思和原理的指導下將以最小的實驗能夠容易地生成這樣的軟件指令和程序和 IC，盡管可能大量的工作和許多設計選擇例如通過可利用時間、當前技術和經(jīng)濟性考慮而引起。概述本發(fā)明的實施例涉及由單獨的五相PWM逆變器模塊控制的兩個AC電機的運行控制的方法和設備。所公開的方法和設備能夠在其中必需控制混合動力/電動交通工具 (HEV)內的由單獨的五相PWM逆變器模塊控制的兩個AC電機運行的運行環(huán)境中實施。在現(xiàn)在將描述的示范的實施中，控制方法和技術將描述為應用于混合動力/電動交通工具 (HEV)。然而，本領域一般技術人員將認識到相同或類似的方法和技術可應用于兩個AC電機的運行控制所需的其他系統(tǒng)環(huán)境中。在此方面，在此公開任何構思可一般地應用于“交通工具”，且如在此所使用，術語“交通工具”廣義地指具有AC馬達的無生命的運輸機構。這樣的交通工具的例子包括例如大客車、轎車、卡車、運動型多功能車、篷式貨車的汽車，非陸地行駛的交通工具，例如水面機械交通工具，包括船只、氣墊船、帆船、船舶和船艦，水下機械交通工具，包括潛水艇，空中機械交通工具，包括航空器和航天器，軌道機械交通工具，例如列車、有軌電車、電車等。例外，術語“交通工具”不限制于例如汽油燃料或柴油燃料的任何特定的驅動技術。而是交通工具也包括混合動力交通工具，電池電動交通工具，氫交通工具和使用多種其他替代燃料的交通工具。示范實施圖IA至圖ID圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個示范實施的實施在混合動力/電動交通工具(HEV)的馬達驅動系統(tǒng)內的轉矩控制系統(tǒng)100結構的方框圖。在此實施例中，系統(tǒng)100 能夠用于通過連接到兩個三相AC電機120的五相脈寬調制(PWM)逆變器模塊110控制兩個三相AC電機120，使得兩個三相AC電機120共享從五相PWM逆變器模塊110可獲得的 DC輸入電壓(Vdc) 139，這通過調整控制兩個三相AC電機120的電流指令進行。AC電機圖示為永磁同步AC馬達；然而，應理解的是圖示的實施例僅是所公開的實施例能夠應用的AC 電機類型的一個非限制性例子，且所公開的實施例能夠應用于任何類型的AC電機。在此，術語“AC電機” 一般地涉及“將電能轉換為機械能或將機械能轉換為電能的裝置或設備”。 AC電機可一般地分類為同步AC電機和異步AC電機。同步AC電機可包括永磁電機和磁阻電機。永磁電機包括表面安裝永磁電機(SMPMM)和內部永磁電機(IPMM)。異步AC電機包括感應電機。雖然AC電機能夠是AC馬達(S卩，用于將其輸入處的AC電能轉換以產生機械能或機械功率的設備)，但AC電機不限制于作為AC馬達，而是也可包括AC發(fā)電機，所述AC 發(fā)電機用于將其原動機處的機械能或機械功率轉換為其輸出處的AC電能或AC電功率。任何電機可作為AC馬達或AC發(fā)電機。AC馬達是由交流電(AC)驅動的電動馬達。AC馬達包括外側靜止的定子，所述定子具有被提供以交流電流以產生旋轉磁場的線圈，且AC馬達包括內側轉子，所述轉子接附到被旋轉磁場賦予轉矩的輸出軸。取決于所使用的轉子的類型， AC馬達可分類為同步馬達或異步馬達。同步AC馬達嚴格地以供電頻率或供電頻率的約數(shù) 旋轉。轉子上的磁場通過經(jīng)由滑環(huán)提供的電流生成，或由永磁體生成。在AC電機是同步永磁AC馬達的實施中，這應理解為包括內部永磁馬達。作為對比，異步(或感應)AC馬達以比供電頻率略低的頻率轉動。此馬達的轉子上的磁場由感應電流產生。如在圖IA中圖示，系統(tǒng)100包括第一控制回路104，第二控制回路105，空間向量 (SV) PWM模塊108，五相PWM逆變器模塊110，聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊110的第一三相AC 電機120-A，聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊110的第二三相AC電機120-B，和聯(lián)接到第一控制回路104和第二控制回路105的電流指令調整模塊106。在一個非限制性實施中，三相AC 電機能夠是三相AC驅動的馬達?？臻g向量(SV)調制聯(lián)接到第一控制回路104和第二控制回路105，且用于控制脈寬調制(PWM)。一般地，SVPWM模塊108接收電壓指令信號103且生成切換向量信號 109，所述切換向量信號109被SVPWM模塊108提供到五相PWM逆變器模塊110。特別地，
14SVPWM模塊108接收第一正弦電壓指令(Va_l)103-Al，第二正弦電壓指令(Vb_l) 103-A2，第三正弦電壓指令(Vc_l)103-A3，第四正弦電壓指令(Va_2)103-A4，第五正弦電壓指令 (Vb_2)103-A5，第六正弦電壓指令(Vc_2)103-A6，且使用這些輸入以生成第一切換向量信號(Sa)109-A，第二切換向量信號(Sb)109-B，第三切換向量信號(Sc) 109-C，第四切換向量信號(Sd)109-D，第五切換向量信號(Se)109-E。實施在第一 SVPWM模塊108-A內的特定的 SV調制算法可以是任何已知的SV調制算法。切換向量能夠使用來自Dujic的文章(參考上文)中的等式(4)的調制信號生成，且將其與載波信號進行比較。五相PWM逆變器模塊110聯(lián)接到空間向量(SV)PWM模塊108且使用切換向量信號 109以在逆變器極111-115處生成正弦電壓信號。在特定的實施例中，五相PWM逆變器模塊 110接收第一切換向量信號(Sa)109-A，第二切換向量信號(Sb) 109-B，第三切換向量信號 (Sc)109-C，第四切換向量信號(Sd) 109-D和第五切換向量信號(Se) 109-E。五相PWM逆變器模塊110包括多個逆變器極，包括生成第一正弦電壓(Va_*)的第一逆變器極111，生成第二正弦電壓(Vb_*)的第二逆變器極112，生成第三正弦電壓(Vc_*)的第三逆變器極113，生成第四正弦電壓(Vd_*)的第四逆變器極114和生成第五正弦電壓(Ve_*)的第五逆變器極 115。第一三相AC電機120-A通過第一逆變器極111、第二逆變器極112和第三逆變器極113聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊110。第一三相AC電機120-A基于第一正弦電壓(Va_*)、第二正弦電壓(Vb_*)和第三正弦電壓(Vc_*)生成機械功率(轉矩X速度)和第一軸位置輸出(θ _rl)。在一個實施中，第一軸位置輸出(Θ_Γ1)可通過位置傳感器(未圖示)測量，所述位置傳感器測量第一三相AC電機120-Α的轉子的角位置。第二三相AC電機120-Β通過第三逆變器極113、第四逆變器極114和第五逆變器極115聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊110。換言之，第二三相AC電機120-Β和第一三相AC電機120-Α共享第三逆變器極113。第二三相AC電機120-Β基于第三正弦電壓(Vc_*)、第四正弦電壓(Vd_*)和第五正弦電壓(Ve_*)生成機械功率(轉矩X速度)和第二軸位置輸出(θ _r2)。如將在下文中更詳細解釋，電流指令調整模塊106分別從第一控制回路104和第二控制回路105接收d軸電流指令信號156和調制指標信號177-A、177-B，且接收轉矩指令信號136A、136B和調制指標基準信號101，且基于這些信號生成調整d軸和調整q軸電流指令信號194、196至198。在描述電流指令調整模塊106的運行之前，將描述第一控制回路 104和第二控制回路105的運行。如在圖IB中所圖示，第一控制回路104包括第一靜止到同步轉換模塊130-A，第一轉矩到電流映射模塊140-A，第二加和節(jié)點152-A，第三加和節(jié)點162-A，第四加和節(jié)點 154-A，第五加和節(jié)點164-A，第一電流控制器模塊170-A，第一調制指標計算模塊175-A，和第一同步到靜止轉換模塊102-A?，F(xiàn)在將描述第一控制回路104的運行。第一靜止到同步轉換模塊130-A接收第一合成定子電流(Ias_l)122，第二合成定子電流(Ibs_l) 123和第三合成定子電流(Ics_l) 124，它們是來自馬達120-A的測量的相電流，以及接收第一軸位置輸出(Θ_Γ1)121-Α。第一靜止到同步轉換模塊130-A可將這些定子電流122-124以及第一軸位置輸出(θ _rl) 121-A處理或轉換，以生成第一反饋d軸電流信號(Ids_e_l)132-A和第一反饋q軸電流信號(IqS_e_l) 134-A。靜止到同步轉換的處理可使用本領域中已熟知的Clark和Park變換，且為簡潔起見在此不詳細對其描述。Clark和 Park ^ ^W—"Clarke & Park Transforms on the TMS320C2xx, "Application ReportLiterature Number :BPRA048, Texas Instruments，2007 中描述，在此通過引用將其
完整合并。第一轉矩到電流映射模塊140-A接收作為來自系統(tǒng)100的使用者的輸入的第一轉矩指令信號(Te*_l)136-A，基于第一軸位置輸出(θ _rl)的導數(shù)計算的軸的第一速度 (ω1)138-Α和DC輸入電壓(Vdc) 139作為輸入。第一轉矩到電流映射模塊140-Α使用這些輸入將第一轉矩指令信號(Te*_l)136-A映射到第一 d軸電流指令信號(Ids_e*_l) 142-A 和第一 q軸電流指令信號(IqS_e*_l) 144-A。映射可使用馬達參數(shù)和如下等式計算。對
于 Iph ^ I·使用I Al, -Ld)-1^ 且對于 Vph ^ K · Vfflax 使用 Vds =
rs · Ids- ω e · Lq · Iqs, Vqs = rs · Iqs+ ω e · (Ld · Ids+ke)，其中/枘=^I2ds+I2qs ,且 =^+Vg]。 Ids和Iqs電流被計算為使得每安培轉矩被最大化。當接收到第一 d軸電流指令信號(Ids_e*_l)142-A和(來自電流指令調整模塊 106的)調整d軸電流指令信號(Ids_e*_Adj_l) 196時，第二加和節(jié)點152-A將第一 d軸電流指令信號(Ids_e*_l) 142-A加到調整d軸電流指令信號(Ids_e*_Adj_l) 196，以生成第一新d軸電流指令信號(IdsNew_e*_l) 156-A。當接收到第一新d軸電流指令信號(IdsNeW_ e*_l)156-A和來自第一靜止到同步轉換模塊130-A的第一反饋d軸電流信號(Ids_ e_l) 132-A時，第三加和節(jié)點162-A將第一反饋d軸電流信號(Ids_e_l) 132-A從第一新d 軸電流指令信號(IdsNew_e*_l) 156-A中減去，以生成第一誤差d軸電流信號(Idserr0r_ e_l)166-A。類似地，當接收到第一 q軸電流指令信號(IqS_e*_l)144-A和(來自電流指令調整模塊106的)第一調整q軸電流指令信號(IqS_e*_Adj_l) 197時，第四加和節(jié)點154A 將第一 q軸電流指令信號(Iqs_e*_l)144_A加到第一調整q軸電流指令信號(IqS_e*_ Adj_l) 197，以生成第一新q軸電流指令信號(IqsNeW_e*_l) 158-A。第五加和節(jié)點164-A 然后接收第一新q軸電流指令信號(IqSNeW_e*_l) 158-A和來自第一靜止到同步轉換模塊130-A的第一反饋q軸電流信號(IqS_e_l)134-A，且將第一反饋q軸電流信號(Iqs_ e_l) 134-A從第一新q軸電流指令信號(IqSNeW_e*_l) 158-A減去，以生成第一誤差q軸電流信號(Iqserror_e_l) 168-A。第一電流控制器模塊170-A接收第一誤差d軸電流信號(Idserror_e_l) 166-A和第一誤差q軸電流信號(IqSerror_e_l)168-A，且使用這些信號以生成用于控制或調節(jié)電流的第一 d軸電壓指令信號(Vds_e*_l)172-A和第一 q軸電壓指令信號(Vqs_e*_l) 174-A。電流到電壓的轉換過程可實施為比例積分(PI)控制器，所述比例積分(PI)控制器在現(xiàn)有技術中已熟知且為簡潔起見不對其詳細描述。第一調制指標計算模塊175-A接收第一 d軸電壓指令信號(Vds_e*_l) 172-A 和第一 q軸電壓指令信號(Vqs_e*_l) 174-A，且使用這些信號生成第一調制指標
(Mod. Indexl) 177-A。如在此所使用“調制指標(MI) ”可通過M/= ^限定，其中Vph = ^Vl+Vl，且Vds和Vqs是由電流控制器170輸出的第一 d軸電壓指令信號(Vds_
e*_l) 172-A和第一 q軸電壓指令信號(Vqs_e*_l) 174-A。調制指標的范圍從0至1。第一同步到靜止轉換模塊102-A接收第一 d軸電壓指令信號(Vds_e*_l) 172-A 和第一 q軸電壓指令信號(Vqs_e*_l)174-A，且基于這些信號生成第一正弦電壓指令 (Va_l)103-Al，第二正弦電壓指令(Vb_l) 103-A2和第三正弦電壓指令(Vc_l) 103-A3。同步到靜止轉換的過程使用Clarke和Park逆變換進行，所述Clarke和Park逆變換在現(xiàn)有技術中已熟知且為簡潔起見不對其詳細描述。Clarke和Park逆變換的一個實施在以上參考的文獻 “Clarke&Park Transforms on theTMS320C2xx” 中描述。如在圖IC中圖示，第二控制回路105包括與第一控制回路104類似的方框或模塊。第二控制回路105包括第二靜止到同步轉換模塊130-B，第二轉矩到電流映射模塊140-B，第六加和節(jié)點152-B，第七加和節(jié)點162-B，第八加和節(jié)點154-B，第九加和節(jié)點 164-B，第二電流控制器模塊170-B，第二調制指標計算模塊175-B，和第二同步到靜止轉換模塊102-B。如現(xiàn)在將描述，第二控制回路105以類似于第一控制回路104的方式運行。第二靜止到同步轉換模塊130-B接收第三合成定子電流(Ias_2)125，第四合成定子電流(Ibs_2)126，第五合成定子電流(Ics_2)127和第二軸位置輸出(θ _r2) 121-B，且基于這些定子電流125、126、127和第二軸位置輸出(θ _r2) 121-B生成第二反饋d軸電流信號(Ids_e_2)132_B 和第二反饋 q 軸電流信號(Iqs_e_2) 134-B。第二轉矩到電流映射模塊140-B接收作為來自系統(tǒng)100的使用者的輸入的第二轉矩指令信號(Te*_2)136-B，軸的第二速度(ω 2) 138-B和DC輸入電壓(Vdc) 139。第二轉矩到電流映射模塊140-Β將第二轉矩指令信號(Te*_2)136-B、軸的第二速度(ω2)138_Β和 DC輸入電壓(Vdc) 139映射到第二 d軸電流指令信號(Ids_e*_2) 142-B和第二 q軸電流指令信號(Iqs_e*_2)144_B，如在上文中解釋。第六加和節(jié)點152-B接收第二 d軸電流指令信號(Ids_e*_2)142-B和(來自電流指令調整模塊106的)第二調整d軸電流指令信號(Ids_e*_Adj_2)194，且將第二 d軸電流指令信號(Ids_e*_2) 142-B加到第二調整d軸電流指令信號(Ids_e*_Adj_2) 194，以生成第二新d軸電流指令信號(IdsNew_e*_2) 156-B。第七加和節(jié)點162-B接收第二新的d軸電流指令信號(Ids New_e*_2) 156-B 和第二反饋d軸電流信號(Ids_e_2)132-B，并從第二新的d軸電流指令信號(Ids New_ e*_2) 156-B中減去第二反饋d軸電流信號(Ids_e_2) 132-B以產生第二誤差d軸電流信號 (Idserror_e_l)166-B。第八加和節(jié)點154-B接收第二 q軸電流指令信號(IqS_e*_2) 144-B和(從電流指令調整模塊106的)第二調整q軸電流指令信號(IqS_e*_Adj_2)198，且將第二 q軸電流指令信號(Iqs_e*_2) 144-B加到第二調整q軸電流指令信號(IqS_e*_Adj_2) 198，以生成第二新q軸電流指令信號(IqsNew_e*_2) 158-B。第九加和節(jié)點164-B接收第二新q軸電流指令信號(IqSNeW_e*_2) 158-B和第二反饋q軸電流信號(Iqs_e_2)134-B，且將第二反饋q軸電流信號(IqS_e_2) 134-B從第二新q軸電流指令信號(IqsNeW_e*_2)158-B減去，以生成第二誤差q軸電流信號(Iqserror_ e_2)168-B。第二電流控制器模塊170-B接收第二誤差d軸電流信號(Idserror_e_2) 166-B和第二誤差q軸電流信號(Iqserror_e_2)168-B，且生成第二 d軸電壓指令信號(Vds_ e*_2)172_B和第二 q軸電壓指令信號(Vqs_e*_2) 174-B。第二調制指標計算模塊175-B接收第二 d軸電壓指令信號(Vds_e*_2)172-B和第二 q軸電壓指令信號(Vqs_e*_2) 174-B，且生成第二調制指標(Mod. IndeX2)177-B，如上文所描述。第二同步到靜止轉換模塊102-B接收第二 d軸電壓指令信號(Vds_e*_2)172-B和第二 q軸電壓指令信號(Vqs_e*_2)174-B，且生成第四正弦電壓指令(Va_2) 103-A4，第五正弦電壓指令(Vb_2)103-A5和第六正弦電壓指令(Vc_2)103-A6。第一控制回路104和第二控制回路105分別共享SVPWM模塊108。如上所述， SVPWM模塊108從第一同步到靜止轉換模塊102-A接收正弦電壓指令(Va_l) 103-A1， (Vb_l)103-A2, (Vc_l)103-A3，且也從第二同步到靜止轉換模塊102-B接收正弦電壓指令(Va_2) 103-A4，(Vb_2) 103-A5, (Vc_2) 103-A6，且使用這些信號以生成切換向量信號 (Sa)109-A, (Sb)109-B, (Sc)109-C， (Sd)109—D 禾口 (Se)109-E。五相PWM逆變器模塊110接收DC輸入電壓(Vdc) 139和切換向量信號109，且使用它們以生成交流(AC)波形111-115，所述交流(AC)波形111-115以基于DC輸入電壓 (Vdc) 139的變化的速度驅動第一三相AC電機120-A。雖然在圖1中未圖示，但系統(tǒng)100也可以包括聯(lián)接到第一三相AC電機120-A軸和第二三相AC電機120-B軸且由其驅動的齒輪
直ο現(xiàn)在將參考圖ID描述電流指令調整模塊106的運行。如在圖ID中圖示，電流指令調整模塊106包括第一加和節(jié)點180，電壓控制器185，負值限制器模塊190和電流調整計算模塊195。電流指令調整模塊106的運行如下。第一加和節(jié)點180接收調制指標基準信號輸入101和調制指標反饋信號輸入179，且將調制指標反饋信號輸入179從調制指標基準信號輸入101中減去，以生成調制指標誤差信號181。電壓控制器185接收調制指標誤差信號181且基于調制指標誤差信號181生成第一輸出指令信號186。在一個實施中，處理調制指標誤差信號181的電壓控制器185能夠是比例積分控制器(PI)。負值限制器模塊190 接收第一輸出指令信號186且將第一輸出指令信號186限制在負值和零之間。作為結果的第一輸出指令信號186的限制值變成調整后的d軸電流指令信號(Ids_e*_Adj_l)196。電流調整計算模塊195接收第一轉矩指令信號(Te*_l)136_A，第二轉矩指令信號(Te*_2) 136-B,第一新d軸電流指令信號(IdsNew_e*_l) 166-A和第二新d軸電流指令信號(IdsNew_e*_2) 166-B。當電流調整計算模塊195接收調整d軸電流指令信號(Ids_ e*_Adj_l) 196時(即，當其通過負值限制器模塊190輸出時)，電流調整計算模塊195基于第一調整d軸電流指令信號(Ids_e*_Adj_l) 196生成第二調整d軸電流指令信號(Ids_ e*_Adj_2) 194，基于第一調整d軸電流指令信號(Ids_e*_Adj_l) 196、第二調整d軸電流指令信號(Ids_e*_Adj_2)194、第一轉矩指令信號(Te*_l) 136-A、第二轉矩指令信號 (Te*_2) 136-B、第一新d軸電流指令信號(IdsNew_e*_l) 166-A和第二新d軸電流指令信號 (IdsNew_e*_2) 166-B,生成第一調整q軸電流指令信號(Iqs_e*_Adj_l) 197和第二調整q 軸電流指令信號(Iqs_e*_Adj_2)198。在一個實施中，電流調整計算模塊195可包括第一電流調整計算子模塊199-A，第二電流調整計算子模塊199-B和比例方框(K)199-C。電流調整計算子模塊199-A，199-B計算q軸電流(Iq)對于d軸電流(Id)的導數(shù)[dlq/dld]。使用如下等式計算帶有轉矩常數(shù)的
18偏導數(shù)
和 Vph ^ K-Vfflax, Γ Hh(Lq-Ld). Iqs . Ids ]唭
中
和Iqs電流計算為使得，使用電機參數(shù)，每安培轉矩被最大化，且存
儲在查詢表內作為第一轉矩指令信號(Te*_l)136-A和第一新d軸電流指令信號(IdsNeW_ e*_l)156-A的函數(shù)。在一個示范實施中，第一電流調整計算子模塊199-A接收第一調整d 軸電流指令信號(Ids_e*_Adj_l) 196且將其與偏導數(shù)[dlq/dld]相乘，且使用它們以生成第一調整q軸電流指令信號(IqS_e*_Adj_l)197。比例方框(K)接收第一調整d軸電流指令信號(Ids_e*_Adj_l)196且將其與K因數(shù)相乘，以獲得第二調整d軸電流指令信號(Ids_ e*_Adj_2)194。第二電流調整計算子模塊199-B可接收第二調整d軸電流指令信號(Ids_ e*_Adj_2)194，第二轉矩指令信號(Te*_2) 136-B和第二新d軸電流指令信號(IdsNeW_ e*_2)156_B，且使用它們以生成第二調整q軸電流指令信號(IqS_e*_Adj_2) 198。第一調整 d軸電流指令信號(Ids_e*_Adj_l) 196，第一調整q軸電流指令信號(IqS_e*_Adj_l) 197，第二調整q軸電流指令信號(Iqs_e*_Adj_2)198和第二調整d軸電流指令信號(Ids_e*_ Adj_2) 194用于修改原始電流指令信號(即，第一 d軸電流指令信號(Ids_e*_l)142-A，第一 q軸電流指令信號(Iqs_e*_l)144-A，第二 d軸電流指令信號(Ids_e*_2) 142-B和第二 q 軸電流指令信號(Iqs_e*_2) 144-B)，以允許電機120_A，120-B輸出給定的機械功率而帶有更小的相電壓(即，允許在兩個電機之間共享可利用的電壓，而不損失輸出功率)。圖2A至圖2C圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個示范實施的實施在混合動力/電動交通工具(HEV)的馬達驅動系統(tǒng)內的轉矩控制系統(tǒng)200結構的方框圖。如在圖2A中圖示，此實施例與圖1中圖示的實施例不同在于系統(tǒng)200包括兩個五相AC電機200-A、200-B作為兩個三相AC電機120_A、120_B的替代。兩個五相AC電機 200-A.200-B相互聯(lián)接，且五相PWM逆變器模塊110聯(lián)接到兩個五相AC電機的一個200-A，而該五相AC電機又聯(lián)接到兩個五相AC電機的另一個200-B。系統(tǒng)200包括第一控制回路 204和第二控制回路205。第一控制回路204和第二控制回路205都通過同步到靜止方框 203和SVPWM方框209聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊110。五相PWM逆變器模塊110聯(lián)接到空間向量(SV)PWM模塊209。五相PWM逆變器模塊110接收第一切換向量信號(Sa)109-A，第二切換向量信號(Sb) 109-B，第三切換向量信號(Sc)109-C，第四切換向量信號(Sd) 109-D和第五切換向量信號(Se) 109-E。五相PWM 逆變器模塊110包括輸出第一正弦電壓(Va_*)的第一逆變器極111，輸出第二正弦電壓 (Vb_*)的第二逆變器極112，輸出第三正弦電壓(Vc_*)的第三逆變器極113，輸出第四正弦電壓(Vd_*)的第四逆變器極114和輸出第五正弦電壓(Ve_*)的第五逆變器極115。第一五相AC電機220-A通過第一逆變器極111、第二逆變器極112、第三逆變器極 113、第四逆變器極114和第五逆變器極115聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊110。第一五相AC 電機220-A基于第一正弦電壓(Va*)、第二正弦電壓(Vb*)、第三正弦電壓(Vc*)、第四正弦電壓(Vd*)和第五正弦電壓(Ve*)生成輸出機械功率(轉矩X速度)。另外，第一軸位置輸出(θ _rl) 121-A可從第一五相AC電機220-A測量到。第一五相AC電機220-A也包括輸出第一輸出電壓的第一輸出鏈路(al) 222，輸出第二輸出電壓的第二輸出鏈路(bl)224，輸出第三輸出電壓的第三輸出鏈路(cl)225，輸出第四輸出電壓的第四輸出鏈路(dl)226 和輸出第五輸出電壓的第五輸出鏈路(el) 227。每個輸出鏈路(al-el)聯(lián)接到第二五相AC電機220-B的馬達繞組，使得第二五相AC電機220-B通過第一輸出鏈路(al) 222、第二輸出鏈路(bl) 224、第三輸出鏈路(cl) 225、第四輸出鏈路(dl) 226和第五輸出鏈路(el) 227聯(lián) 接到第一五相AC電機220-A。第二五相AC電機220-B基于輸出鏈路222至227處的電壓輸出其自身的機械功率輸出。鏈路(a2-e2)聯(lián)接到一起以在第二五相AC電機220-B內形成星形連接。軸是每個電機的部分，電機功能是將電能轉換為機械功率或反之。第二五相AC電機220-B輸出第二軸位置輸出(Θ_Γ2)121-Β。如在第一實施例中參考附圖IB所述，第一控制回路204包括第一轉矩到電流映射模塊140-Α，第二加和節(jié)點152-Α，第三加和節(jié)點162-Α，第四加和節(jié)點154-Α，第五加和節(jié)點 164-Α，第一電流控制器模塊170-Α和第一調制指標計算模塊175-Α，如在圖2Β中所圖示。類似地，如在圖2C中所圖示，第二控制回路205包括第二轉矩到電流映射模塊140-Β，第六加和節(jié)點152-Β，第七加和節(jié)點162-Β，第八加和節(jié)點154-Β，第九加和節(jié)點164-Β，第二電流控制器模塊170-Β和第二調制指標計算模塊175-Β。這些節(jié)點和模塊的每個的運行如參考圖1所描述，且為簡潔起見其運行描述將不在此重復。此外，電流指令調整模塊106以與第一實施例(圖IA-圖1D)中相同的方式運行，且為簡潔期間，電流指令調整模塊106的運行將不在此重復。圖2Α的實施例也與圖IA中圖示的實施例不同在于系統(tǒng)200的第一控制回路204 和第二控制回路205共享靜止到同步轉換模塊231和同步到靜止轉換模塊203。現(xiàn)在將描述這些模塊的運行。靜止到同步轉換模塊231聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊110，使得靜止到同步轉換模塊231接收第一合成定子電流(I_as)122，第二合成定子電流(I_bs)123，第三合成定子電流(I_cs)124，第四合成定子電流(I_ds)126，第五合成定子電流(I_es)127，第一軸位置輸出(Θ_γ1)121-Α和第二軸位置輸出(Θ_γ2)。靜止到同步轉換模塊231設計為將這些定子電流122、123、124、126、127轉換以生成電流反饋信號132-Α、132-Β、134-Α、134-Β。特別地，靜止到同步轉換模塊231基于第一合成定子電流(I_as)122，第二合成定子電流 (I_bs)123，第三合成定子電流(I_cs)124，第四合成定子電流(I_ds)126，第五合成定子電流(I_es)127，第一軸位置輸出(Θ_Γ1)121-Α和第二軸位置輸出(θ _r2)，使用如下的等式(1)至等式(3)，生成第一反饋d軸電流信號(Ids_e_l)132-A，第一反饋q軸電流信號 (IqS_e_l)134-A，第二反饋d軸電流信號(Ids_e_2) 132-B和第二反饋q軸電流信號(Iqs_ e_2)134-Β。
其中 α = 2 π/5(1) Idq = R5X T5X Iabcde(3)Vabcde = R5^1XT5-1X Vdq(4)同步到靜止轉換模塊203接收第一 d軸電壓指令信號(Vds_e*_l) 172-A，第一 q 軸電壓指令信號(Vqs_e*_l)174-A，第二 d軸電壓指令信號(Vds_e*_2) 172-B，第二 q軸電壓指令信號(Vqs_e*_2)174-B，第一軸位置輸出(θ _rl) 121-A和第二軸位置輸出(θ_ r2)121-B。使用這些輸入和以上的等式(1)、(2)和(4)，同步到靜止轉換模塊203生成第一正弦電壓指令(Va)103-Al，第二正弦電壓指令(Vb)103-A2，第三正弦電壓指令 (Vc)103-A3，第四正弦電壓指令(Vd)103-A4和第五正弦電壓指令(Ve)103_A5?？臻g向量(SV)PWM模塊209聯(lián)接到同步到靜止轉換模塊203，且接收第一正弦電壓指令(Va)103-Al，第二正弦電壓指令(Vb)103-A2，第三正弦電壓指令(Vc) 103-A3，第四正弦電壓指令(Vd) 103-A4和第五正弦電壓指令(Ve)103-A5。基于這些輸入，SV PWM模塊 209生成第一切換向量信號(Sa)109-A，第二切換向量信號(Sb) 109-B，第三切換向量信號 (Sc)109-C，第四切換向量信號(Sd) 109-D和第五切換向量信號(Se) 109-E。圖3A至圖3D圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個示范實施的實施在混合動力/電動交通工具(HEV)的馬達驅動系統(tǒng)內的轉矩控制系統(tǒng)300結構的方框圖。如在圖3A中圖示，系統(tǒng)300包括第一控制回路304，第二控制回路305，五相PWM逆變器模塊110，聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊110的第一三相AC電機120-A，聯(lián)接到五相PWM 逆變器模塊110的第二三相AC電機120-B和聯(lián)接到第一控制回路304和第二控制回路305 的電壓升壓指令控制回路306。三相AC電機是三相AC驅動的馬達。五相PWM逆變器模塊110聯(lián)接到SVPWM模塊108。SVPWM模塊108聯(lián)接到第一控制回路304和第二控制回路305，使得SVPWM模塊108接收調制電壓指令Va*_Ve*，它們與載波進行比較以生成切換向量信號Sa-Sel09。五相PWM逆變器模塊110接收切換向量信號109且生成正弦電壓信號。在特定的實施例中，五相PWM逆變器模塊110接收第一切換向量信號(Sa)109-A，第二切換向量信號(Sb)109-B，第三切換向量信號(Sc) 109-C，第四切換向量信號(Sd)109-D，第五切換向量信號(Se)109-E。五相PWM逆變器模塊110包括多個逆變器極，包括輸出第一正弦電壓(Va_*)的第一逆變器極111，輸出第二正弦電壓(Vb_*) 的第二逆變器極112，輸出第三正弦電壓(Vc_*)的第三逆變器極113，輸出第四正弦電壓 (Vd_*)的第四逆變器極114和輸出第五正弦電壓(Ve_*)的第五逆變器極115。第一三相AC電機120-A通過第一逆變器極111，第二逆變器極112和第三逆變器極113聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊110。第一三相AC電機120-A基于第一正弦電壓(Va_*)，第二正弦電壓(Vb_*)和第三正弦電壓(Vc_*)生成機械功率(轉矩X速度)和第一軸位置輸出(θ _rl)。第二三相AC電機120-B通過第三逆變器極113，第四逆變器極114和第五逆變器極115聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊110。換言之，第二三相AC電機120-B和第一三相AC電機120-A共享第三逆變器極113。第二三相AC電機120-B基于第三正弦電壓(Vc_*)，第四正弦電壓(Vd_*)和第五正弦電壓(Ve_*)生成機械功率(轉矩X速度)和第二軸位置輸出(θ _r2)。如在參考圖IA描述的實施例中，五相PWM逆變器模塊110可用于控制兩個三相AC 電機120。然而，此實施例與圖IA中圖示的實施例不同，因為圖3A中的系統(tǒng)300進一步包括聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊110的升壓變換器340，使得當兩個三相AC電機120要求超過DC輸入電壓(Vdc) 139的附加電壓時，DC輸入電壓(Vdc) 139可“升壓”或增加到升壓DC 輸入電壓(Vdc_high) 330。當聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊110的升壓逆變器340接收升壓指令信號(VBoost_command) 320時，升壓DC輸入電壓(Vdc_high) 330可被提供到五相PWM 逆變器模塊110。五相PWM逆變器模塊110然后可使用升壓DC輸入電壓(Vdc_high)330來提供正弦電壓(Va_*…Ve_*)，它們具有通向兩個三相AC電機120的增加的電壓。如將在下文中更詳細地解釋，電壓升壓指令控制回路306從第一控制回路304和第二控制回路305 接收第一調制指標(Mod. Index 1) 177-A和第二調制指標(Mod. Index 2) 177-B，且基于第一調制指標(Mod. Index 1) 177-A和第二調制指標(Mod. Index 2) 177-B生成調制指標反饋信號輸入179。在描述電壓升壓指令控制回路306的運行前，將描述第一控制回路304和第二控制回路305的運行。此實施例與圖IB和圖IC中圖示的實施例不同，因為系統(tǒng)300的第一控制回路304和第二控制回路305被略微簡化，且使用更少的加和節(jié)點，如現(xiàn)在將在下文中描述。如在圖3B中圖示，第一控制回路304包括第一靜止到同步轉換模塊130-A，第一轉矩到電流映射模塊140-A，加和節(jié)點152-A，加和節(jié)點154-A，第一電流控制器模塊170-A，第一調制指標計算模塊175-A和第一同步到靜止轉換模塊102-A?，F(xiàn)在將描述第一控制回路 304的運行。第一靜止到同步轉換模塊130-A和第一轉矩到電流映射模塊140-A以與以上參考圖1所述相同的方式運行，且為簡潔起見它們各自的運行將不再次描述。在此實施例中，當接收到第一 d軸電流指令信號(Ids_e*_l)142-A和第一反饋d軸電流信號(Ids_e_l)132-A時，加和節(jié)點152-A將第一反饋d軸電流信號(Ids_ e_l)132-A從第一 d軸電流指令信號(Ids_e*_l)142-A中減去，以生成第一誤差d軸電流信號(IdSerror_e_l) 166-A。類似地，當接收到第一 q軸電流指令信號(IqS_e*_l) 144-A和第一反饋q軸電流信號(Iqs_e_l)134-A時，加和節(jié)點154-A將第一反饋q軸電流信號(Iqs_ e_l)134_A從第一 q軸電流指令信號(IqS_e*_l) 144-A中減去，以生成第一誤差q軸電流信號(Iqserror_e_l)168-A。第一電流控制器模塊170-A接收第一誤差d軸電流信號(Idserror_e_l) 166-A和第一誤差q軸電流信號(IqSerror_e_l) 168-A，且使用這些信號生成第一 d軸電壓指令信號 (Vds_e*_l) 172-A 和第一 q 軸電壓指令信號(Vqs_e*_l) 174-A。第一調制指標計算模塊175-A和第一同步到靜止轉換模塊102-A以與以上參考圖 1所描述的相同的方式運行，且為簡潔起見將不再描述其各自的運行。如在圖3C中圖示，第二控制回路305包括與第一控制回路304類似的方框或模塊。第二控制回路305包括第二靜止到同步轉換模塊130-B，第二轉矩到電流映射模塊 140-B，加和節(jié)點152-B，加和節(jié)點154-B，第二控制器模塊170-B，第二調制指標計算模塊 175-B和第二同步到靜止轉換模塊102-B。如現(xiàn)在將描述，第二控制回路305以與第一控制回路304類似的方式運行。第二靜止到同步轉換模塊130-B和第二轉矩到電流映射模塊140-B以與參考圖1 在上文中所述的方式類似的方式運行，且為簡潔起見將不再次描述其各自的運行。
加和節(jié)點152-B接收第二 d軸電流指令信號(Ids_e*_2)142-B和第二反饋d軸電流信號(Ids_e_2)132-B，且將第二反饋d軸電流信號(Ids_e_2) 132-B從第二 d軸電流指令信號(Ids_e*_2) 142-B中減去，以生成第二誤差d軸電流信號(Idserror_e_2) 166-B。加和節(jié)點154-B接收第二 q軸電流指令信號(IqS_e*_2) 144-B和第二反饋q軸電流信號(Iqs_e_2)134-B，且將第二反饋q軸電流信號(IqS_e_2) 134-B從第二 q軸電流指令信號(IqS_e*_2) 144-B中減去，以生成第二誤差q軸電流信號(Iqserr0r_e_2) 168-B。第二電流控制器模塊170-B接收第二誤差d軸電流信號(Idserror_e_2) 166-B 和第二誤差q軸電流信號(Iqserror_e_2)168-B，且生成第二 d軸電壓指令信號(Vds_ e*_2) 172-B 和第二 q 軸電壓指令信號(Vqs_e*_2) 174-B。第二調制指標計算模塊175-B和第二同步到靜止轉換模塊102-B以與上文中參考圖1所述的相同的方式運行，且為簡潔起見將不再次描述其各自的運行。現(xiàn)在將參考圖3D描述電壓升壓指令控制回路306。如在圖3D中圖示，電壓升壓指令控制回路306包括加和節(jié)點180，電壓控制器132和負值限制器模塊360。電壓升壓指令控制回路306的運行如下。加和節(jié)點180接收調制指標基準信號輸入101和調制指標反饋信號輸入179，且將調制指標基準信號輸入101從調制指標反饋信號輸入179中減去，以生成調制指標誤差信號181。電壓控制器312接收調制指標誤差信號181且基于調制指標誤差信號181使用比例積分(PI)控制器生成第一輸出指令信號186。正值限制器模塊316接收第一輸出指令信號186，且當?shù)谝惠敵鲋噶钚盘?86處于從零到正值的范圍內時允許其通過。正值限制器模塊316的輸出基于第一輸出指令信號186變成電壓升壓指令信號(V_ Boost_Cmd)320。當電壓升壓指令信號(V_BooSt_Cmd) 320由電壓指令控制器310生成時，將電壓升壓指令信號(V_BooSt_Cmd) 320供給到升壓變換器340。當由升壓變換器340接收到的電壓升壓指令信號(V_BOOst_Cmd)320等于零時，升壓變換器將正常DC輸入電壓(Vdc) 139 提供到五相PWM逆變器模塊110。當兩個三相AC電機120要求為滿足由兩個三相AC電機 120所需的組合的目標機械功率的要求而超過DC輸入電壓(Vdc)139的附加電壓時，電壓指令控制器310將生成電壓升壓指令信號(V_BOOst_Cmd)320，所述電壓升壓指令信號(V_ Boost_Cmd) 320控制升壓變換器340，使得升壓變換器340響應于其值高于正常DC輸入電壓(Vdc) 139的電壓升壓指令信號(V_BOOst_Cmd)320而生成新的升壓DC輸入電壓(Vdc_ high)。當由升壓變換器340接收到的電壓升壓指令信號(V_BOOst_Cmd)320大于零時，其將DC輸入電壓(Vdc) 139增加或“升壓”且向五相PWM逆變器模塊110提供升壓DC輸入電壓(VdcJiigh) 330。五相PWM逆變器模塊110然后可使用升壓DC輸入電壓(VdcJiigh) 330 來向兩個三相AC電機120提供具有增加的電壓的正弦電壓(Va_*_Ve_*)。因此，五相PWM逆變器模塊110接收切換向量信號109和升壓DC輸入電壓 (VdcJiigh) 330，所述升壓DC輸入電壓(VdcJiigh) 330可能等于或高于正常DC輸入電壓 (Vdc) 139，且使用它在鏈路111-115處生成以變化的速度驅動第一三相AC電機120-A、 120-B的正弦電壓波形。雖然在圖3A中未圖示，但系統(tǒng)300也包括聯(lián)接到第一三相AC電機120-A軸和第二三相AC電機120-B軸且由其驅動的齒輪裝置。圖4A至圖4C圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個示范實施的實施在混合動力/電動交通工具(HEV)的馬達驅動系統(tǒng)內的轉矩控制系統(tǒng)400結構的方框圖。如在圖4A中圖示，此實施例與圖3A中的實施例不同在于系統(tǒng)400包括兩個五相 AC電機220-A，220-B作為兩個三相AC電機120-A，120-B的替代。兩個五相AC電機220-A， 220-B相互聯(lián)接，且五相PWM逆變器模塊110連接到五相AC電機的一個220-A，所述AC電機220-A又聯(lián)接到五相AC電機的另一個220-B。系統(tǒng)400包括第一控制回路304和第二控制回路305。第一控制回路304和第二控制回路305都聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊110。圖4A的實施例也與圖3A的實施例不同在于系統(tǒng)400的第一控制回路304和第二控制回路 305共享靜止到同步轉換模塊231和同步到靜止轉換模塊203。這些模塊的運行與上文中參考圖2A至圖2C所述的運行相同，且為簡潔起見，將不再描述其各自的運行。五相PWM逆變器模塊110聯(lián)接到空間向量(SV)PWM模塊209。五相PWM逆變器模塊110接收第一切換向量信號(Sa)109-A，第二切換向量信號(Sb) 109-B，第三切換向量信號(Sc)109-C，第四切換向量信號(Sd) 109-D和第五切換向量信號(Se) 109-E。五相PWM 逆變器模塊110包括輸出第一正弦電壓(Va_*)的第一逆變器極111，輸出第二正弦電壓 (Vb_*)的第二逆變器極112，輸出第三正弦電壓(Vc_*)的第三逆變器極113，輸出第四正弦電壓(Vd_*)的第四逆變器極114和輸出第五正弦電壓(Ve_*)的第五逆變器極115。第一五相AC電機220-A通過第一逆變器極111，第二逆變器極112，第三逆變器極 113，第四逆變器極114和第五逆變器極115聯(lián)接到五相PWM逆變器模塊110。第一五相AC 電機220-A基于第一正弦電壓(Va_*)，第二正弦電壓(Vb_*)，第三正弦電壓(Vc_*)，第四正弦電壓(Vd_*)和第五正弦電壓(Ve_*)生成輸出機械功率(轉矩X速度)。另外，第一軸位置輸出(9_rl)121-A可從第一五相AC電機220-A測量到。第一五相AC電機220-A也包括輸出第一輸出電壓的第一輸出鏈路(al)222，輸出第二輸出電壓的第二輸出鏈路(bl)224，輸出第三輸出電壓的第三輸出鏈路(cl)225，輸出第四輸出電壓的第四輸出鏈路(dl)226 和輸出第五輸出電壓的第五輸出鏈路(el) 227。每個輸出鏈路(al-el)聯(lián)接到第二五相AC 電機220-B的馬達繞組，使得第二五相AC電機220-B通過第一輸出鏈路(al) 222，第二輸出鏈路(bl) 224，第三輸出鏈路(cl) 225，第四輸出鏈路(dl)226和第五輸出鏈路(el) 227聯(lián) 接到第一五相AC電機220-A。第二五相AC電機220-B基于輸出鏈路222-227處的電壓輸出其自身的輸出機械功率。鏈路(a2-e2)聯(lián)接到一起以在電機220-B內形成星形連接。第二五相AC電機220-B 輸出第二軸位置輸出(Θ_Γ2)121-Β。如在參考圖3Β所描述的第三實施例中，第一控制回路304包括第一轉矩到電流映射模塊140-Α，加和節(jié)點152-Α，加和節(jié)點154-Α，第一電流控制器模塊170-Α和第一調制指標計算模塊175-Α，如在圖4Β中圖示。類似地，如在圖4C中圖示，第二控制回路305包括第二轉矩到電流映射模塊140-Β，加和節(jié)點152-Β，加和節(jié)點154-Β，第二電流控制器模塊 170-Β和第二調制指標計算模塊175-Β。這些節(jié)點和模塊的每個的運行如參考圖3Β和圖3C 所描述，且為簡潔起見將在此不再描述其運行。此外，電壓升壓指令控制回路306以第三實施例(圖3D)中相同的方式運行，為了簡潔起見，電壓升壓指令控制回路306的運行將在此不重復。關于功能和/或邏輯方框部件和多種過程步驟在上文中描述了一些實施例和實施。然而，應認識到的是這樣的方框部件可以通過任何個數(shù)的構造為執(zhí)行特定功能的硬件、
24軟件和/或固件部件實現(xiàn)。例如，系統(tǒng)或部件的實施例可使用多種集成電路部件，例如存儲元件、數(shù)字信號處理元件、邏輯元件、查詢表等，它們可以在一個或多個微處理器或其他控制裝置的控制下執(zhí)行多種功能。另外，本領域一般技術人員將認識到在此所描述的實施例僅是示例性的實施。在此文獻中，例如第一和第二等的關系術語可單獨地用于將一個實體或作用與另一個實體或作用區(qū)分，而不必要求或意味著這些實體或作用之間的任何實際的這樣的關系或次序。此外，取決于上下文，在描述不同元件之間的關系中使用的例如“連接”、“聯(lián)接至” 的詞語不意味著必須在這些元件之間建立直接的物理連接。例如，兩個元件可物理上、電氣上、邏輯上或以其他方式通過一個或多個另外的元件相互連接。雖然在前述詳細描述中已給出了至少一個示范實施例，但應認識到的是存在大量變化。也應認識到的是示范的實施例或多個示范的實施例僅是例子，且不意圖于以任何方式限制本發(fā)明的范圍、應用性或構造。而是，前述詳細描述將為本領域一般技術人員提供實施示范的實施例或多個示范的實施例的路線圖。應理解的是在元件的功能和布置上可進行多種改變而不偏離在附帶的權利要求及其等價物中限定的本發(fā)明的范圍。
2權利要求
一種用于通過五相PWM逆變器模塊控制兩個交流(AC)電機的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一控制回路，所述第一控制回路設計為將第一轉矩指令信號，軸的第一速度(ω1)和DC輸入電壓映射到第一d軸電流指令信號和第一q軸電流指令信號；第二控制回路，所述第二控制回路設計為將第二轉矩指令信號，軸的第二速度(ω2)和DC輸入電壓映射到第二d軸電流指令信號和第二q軸電流指令信號；和電流指令調整模塊，所述電流指令調整模塊聯(lián)接到第一控制回路和第二控制回路，且設計為生成第一調整d軸電流指令信號，第一調整q軸電流指令信號，第二調整d軸電流指令信號和第二調整q軸電流指令信號，其中第一控制回路進一步設計為將第一d軸電流指令信號加到所述調整d軸電流指令信號以生成第一新d軸電流指令信號，且將第一q軸電流指令信號加到第一調整q軸電流指令信號以生成第一新q軸電流指令信號，和其中第二控制回路進一步設計為將第二d軸電流指令信號加到第二調整d軸電流指令信號以生成第二新d軸電流指令信號，且將第二q軸電流指令信號加到第二調整q軸電流指令信號以生成第二新q軸電流指令信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中電流指令調整模塊進一步設計為接收調制指標基準信號，來自第一控制回路的第一調制指標和來自第二控制回路的第二調制指標，且電流指令調整模塊進一步設計為將第一調制指標加到第二調制指標以生成調制指標反饋信號輸入；且從調制指標基準信號輸入中減去調制指標反饋信號輸入，以生成調制指標誤差信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其中電流指令調整模塊進一步包括電壓控制器，所述電壓控制器設計為接收調制指標誤差信號；且基于調制指標誤差信號生成第一輸出指令信號；負值限制器模塊，所述負值限制器模塊設計為接收第一輸出指令信號且將第一輸出指令信號限制在負值和零之間，以在第一輸出指令信號小于或等于零時基于第一輸出指令信號生成第一調整d軸電流指令信號；和電流調整計算模塊，所述電流調整計算模塊設計為接收第一調整d軸電流指令信號，第一轉矩指令信號，第二轉矩指令信號，第一新d軸電流指令信號和第二新d軸電流指令信號；且生成輸出，所述輸出包括第一調整d軸電流指令信號，第二調整d軸電流指令信號，第一調整q軸電流指令信號和第二調整q軸電流指令信號。
4.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其中電流調整計算模塊進一步包括第一電流調整計算子模塊，所述第一電流調整計算子模塊設計為接收第一調整d軸電流指令信號，第一轉矩指令信號和第一新d軸電流指令信號；和基于調整d軸電流指令信號，第一轉矩指令信號和第一新d軸電流指令信號生成第一調整q軸電流指令信號。
5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其中電流調整計算模塊進一步包括比例模塊，所述比例模塊設計為接收第一調整d軸電流指令信號，且生成第二調整d 軸電流指令信號；和第二電流調整計算子模塊，所述第二電流調整計算子模塊聯(lián)接到比例模塊且設計為接收第二調整d軸電流指令信號，第二轉矩指令信號和第二新d軸電流指令信號；且基于第二調整d軸電流指令信號，第二轉矩指令信號和第二新d軸電流指令信號生成第二調整q軸電流指令信號。
6.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其中兩個AC電機包括第一三相AC電機和第二三相 AC電機，且第一控制回路包括第一轉矩到電流映射模塊，所述第一轉矩到電流映射模塊設計為接收第一轉矩指令信號，軸的第一速度(ω )和DC輸入電壓，且將第一轉矩指令信號，軸的第一速度(ω )和 DC輸入電壓映射到第一 d軸電流指令信號和第一 q軸電流指令信號；第一加和節(jié)點，所述第一加和節(jié)點設計為接收第一 d軸電流指令信號和所述調整d軸電流指令信號；且將第一 d軸電流指令信號加到所述調整d軸電流指令信號，以修改第一 d 軸電流指令信號以生成第一新d軸電流指令信號；第二加和節(jié)點，所述第二加和節(jié)點設計為接收第一 q軸電流指令信號和第一調整q軸電流指令信號；且將第一 q軸電流指令信號加到第一調整q軸電流指令信號以修改第一 q 軸電流指令信號以生成第一新q軸電流指令信號；第一靜止到同步轉換模塊，所述第一靜止到同步轉換模塊設計為接收作為從第一三相AC電機測量到的相電流的第一合成定子電流，第二合成定子電流，第三合成定子電流，以及第一軸位置輸出(θ _rl)；和基于第一合成定子電流，第二合成定子電流，第三合成定子電流和第一軸位置輸出 (θ _rl)生成第一反饋d軸電流信號和第一反饋q軸電流信號；第三加和節(jié)點，所述第三加和節(jié)點設計為接收第一新d軸電流指令信號和第一反饋d 軸電流信號；且從第一新d軸電流指令信號中減去第一反饋d軸電流信號，以生成第一誤差 d軸電流信號；和第四加和節(jié)點，所述第四加和節(jié)點設計為接收第一新q軸電流指令信號和第一反饋q 軸電流信號；且將第一反饋q軸電流信號從第一新q軸電流指令信號中減去，以生成第一誤差q軸電流信號。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其中第一控制回路進一步包括第一電流控制器模塊，所述第一電流控制器模塊設計為接收第一誤差d軸電流信號和第一誤差q軸電流信號；且生成第一 d軸電壓指令信號和第一 q軸電壓指令信號；第一調制指標計算模塊，所述第一調制指標計算模塊設計為接收第一 d軸電壓指令信號和第一 q軸電壓指令信號；且生成第一調制指標；和第一同步到靜止轉換模塊，所述第一同步到靜止轉換模塊設計為接收第一 d軸電壓指令信號，第一 q軸電壓指令信號和第一軸位置輸出(Θ_Π)；且生成第一正弦電壓指令，第二正弦電壓指令，第三正弦電壓指令。
8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其中第二控制回路進一步包括第二轉矩到電流映射模塊，所述第二轉矩到電流映射模塊設計為接收第二轉矩指令信號，軸的第二速度(ω2)和DC輸入電壓；且將第二轉矩指令信號，軸的第二速度(ω2)和 DC輸入電壓映射到第二 d軸電流指令信號和第二 q軸電流指令信號；第五加和節(jié)點，所述第五加和節(jié)點設計為接收第二 d軸電流指令信號和第二調整d軸電流指令信號，且將第二 d軸電流指令信號加到第二調整d軸電流指令信號以修改第二 d 軸電流指令信號以生成第二新d軸電流指令信號；第六加和節(jié)點，所述第六加和節(jié)點設計為接收第二 q軸電流指令信號和第二調整q軸電流指令信號；且將第二 q軸電流指令信號加到第二調整q軸電流指令信號以修改第二 q 軸電流指令信號以生成第二新q軸電流指令信號；和第二靜止到同步轉換模塊，所述第二靜止到同步轉換模塊設計為接收作為從第二三相AC電機測量到的相電流的第四合成定子電流，第五合成定子電流和第六合成定子電流，以及第二軸位置輸出(Θ_γ2)；和基于作為從第二三相AC電機測量到的相電流的第四合成定子電流，第五合成定子電流，第六合成定子電流、以及第二軸位置輸出(θ _r2)，生成第二反饋d軸電流信號和第二反饋q軸電流信號；第七加和節(jié)點，所述第七加和節(jié)點設計為接收第二新d軸電流指令信號和第二反饋d 軸電流信號；且將第二反饋d軸電流信號從第二新d軸電流指令信號中減去，以生成第二誤差d軸電流信號；和第八加和節(jié)點，所述第八加和節(jié)點設計為接收第二新q軸電流指令信號和第二反饋q 軸電流信號；且將第二反饋q軸電流信號從第二新q軸電流指令信號中減去，以生成第二誤差q軸電流信號。
9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其中第二控制回路進一步包括第二電流控制器模塊，所述第二電流控制器模塊設計為接收第二誤差d軸電流信號和第二誤差q軸電流信號；且生成第二 d軸電壓指令信號和第二 q軸電壓指令信號；第二調制指標計算模塊，所述第二調制指標計算模塊設計為接收第二 d軸電壓指令信號和第二 q軸電壓指令信號；且生成第二調制指標；和第二同步到靜止轉換模塊，所述第二同步到靜止轉換模塊設計為接收第二 d軸電壓指令信號和第二 q軸電壓指令信號；且生成第四正弦電壓指令，第五正弦電壓指令和第六正弦電壓指令。
10.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，系統(tǒng)進一步包括空間向量(SV)PWM模塊，所述空間向量(SV)PWM模塊聯(lián)接到第一控制回路和第二控制回路且設計為接收第一正弦電壓指令，第二正弦電壓指令，第三正弦電壓指令，第四正弦電壓指令，第五正弦電壓指令和第六正弦電壓指令；且生成第一切換向量信號，第二切換向量信號，第三切換向量信號，第四切換向量信號和第五切換向量信號；其中五相PWM逆變器模塊聯(lián)接到SVPWM模塊且設計為接收第一切換向量信號，第二切換向量信號，第三切換向量信號，第四切換向量信號和第五切換向量信號，其中五相PWM逆變器模塊包括基于第一至第五切換向量信號，輸出第一正弦電壓的第一逆變器極，輸出第二正弦電壓的第二逆變器極，輸出第三正弦電壓的第三逆變器極，輸出第四正弦電壓的第四逆變器極和輸出第五正弦電壓的第五逆變器極，其中第一三相AC電機通過第一逆變器極，第二逆變器極和第三逆變器極聯(lián)接到五相 PWM逆變器模塊，且設計為基于第一正弦電壓，第二正弦電壓和第三正弦電壓生成第一機械功率和第一軸位置輸出(θ _rl)；其中第二三相AC電機通過第三逆變器極，第四逆變器極和第五逆變器極聯(lián)接到五相 PWM逆變器模塊，且設計為基于第三正弦電壓，第四正弦電壓和第五正弦電壓生成第二機械功率和第二軸位置輸出(θ _r2)；和第一軸，所述第一軸聯(lián)接到第一三相AC電機的第一機械功率輸出且由其驅動，和第二軸，所述第二軸聯(lián)接到第二三相AC電機的第二機械功率輸出且由其驅動。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制兩個交流(AC)電機的操作的方法、系統(tǒng)和設備。提供了一種用于通過五相PWM逆變器模塊控制兩個交流(AC)電機的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括第一控制回路，第二控制回路和電流指令調整模塊。電流指令調整模塊與第一控制回路和第二控制回路聯(lián)合運行，以連續(xù)地調整電流指令信號，所述電流指令信號控制第一AC電機和第二AC電機，使第一AC電機和第二AC電機共享它們可利用的輸入電壓，而不危及任一電機的目標機械輸出功率。以此方式，即使當電機的任一個可利用的相電壓降低時，此電機也輸出其目標機械輸出功率。
文檔編號H02P5/74GK101902185SQ20101019430
公開日2010年12月1日申請日期2010年5月28日優(yōu)先權日2009年5月28日
發(fā)明者G·加列戈斯-洛佩斯, J·M·納加施馬, M·佩里西克, S·希蒂申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司

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