計算在控制電機操作中使用的電壓提前的方法、系統(tǒng)和裝置制造方法
【專利摘要】本公開的實施方式涉及用以計算在控制電機的操作中使用的方法、系統(tǒng)和裝置。
【專利說明】計算在控制電機操作中使用的電壓提前的方法、系統(tǒng)和裝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】主要涉及用于控制多相系統(tǒng)操作的技術(shù)，并且更特別地，涉及用于計算在控制電機操作中使用的脈寬調(diào)制(PWM)電壓提前的方法、系統(tǒng)和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電機有廣泛的應(yīng)用。例如，混合動力/電動車輛(HEV)典型地包括電力牽引驅(qū)動系統(tǒng)，其包括交流(AC)電機，其由功率逆變器和直流(DC)電源(例如蓄電池)驅(qū)動。AC電動機的電動機繞組可被連接至功率逆變器模塊(PM)的逆變器子模塊。每一個逆變器子模塊包括一對開關(guān)，其以互補的方式切換，以執(zhí)行快速切換函數(shù)將DC功率轉(zhuǎn)換為AC功率。這一 AC功率驅(qū)動AC電動機，AC電動機又驅(qū)動HEV傳動系的軸。
[0003]一些傳統(tǒng)的HEV應(yīng)用兩個三相脈寬調(diào)制(PWM)逆變器模塊和兩個三相AC電機(例如，AC電動機)，每一個均由連接到其的三相PWM逆變器模塊中的相應(yīng)一個驅(qū)動。在一些系統(tǒng)中，電壓指令信號被施加至脈寬調(diào)制(PWM)模塊。PWM模塊將PWM波形施加至相位電壓指令信號，以控制相位電壓指令信號的脈寬調(diào)制且產(chǎn)生被提供給PWM逆變器模塊的開關(guān)信號。
[0004]很多現(xiàn)代的高性能AC電動機驅(qū)動使用磁場定向控制(FOC)或“矢量”控制的原理來控制AC電動機的控制操作。特別地，矢量控制通常用于變頻驅(qū)動中以通過控制饋至AC電動機的電流來控制施加于AC電動機的軸的轉(zhuǎn)矩(并因此控制其速度)。簡而言之，定子相位電流被測量并轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的復(fù)雜空間矢量。這一電流矢量隨后被變換至隨AC電動機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系。
[0005]近來，研究者已經(jīng)在包括電動車輛的多種應(yīng)用中使用多相電機。如在此使用的，術(shù)語“多相位”表示兩個或多個相位，且可被用于表示具有兩個或多個相位的電機。多相電機典型地包括多相PWM逆變器模塊,其驅(qū)動一個或多個多相AC電機。這樣的多相電機的一個不例是三相AC電機。在三相系統(tǒng)中，一相PWM逆變器模塊驅(qū)動一個或多個三相AC電機。
[0006]在這樣的多相系統(tǒng)中，電壓指令信號被施加至脈寬調(diào)制(PWM)模塊。為了控制電壓指令信號的脈寬調(diào)制，PWM模塊產(chǎn)生PWM波形，其等效于時均意義的即將到來的電壓指令信號。PWM波形具有可控占空比及可變PWM周期，且被用于產(chǎn)生提供給PWM逆變器模塊的開關(guān)言號。
[0007]PWM逆變器模塊使用脈寬調(diào)制(PWM)，以高效率地產(chǎn)生可變電壓/頻率輸出。PWM電壓波形被電動機阻抗有效地過濾，得到轉(zhuǎn)向電動機的正弦曲線基頻電流。然而，PWM固有地導(dǎo)致在轉(zhuǎn)向電動機的AC輸出相電流上以及在高壓DC鏈路輸入上產(chǎn)生波紋電流。這些諧波電流又產(chǎn)生噪聲、電磁干擾(EMI)、總線共振、或甚至是轉(zhuǎn)矩波動問題。諧波電流典型地處于第一或第二開關(guān)頻率載波群及其邊帶。諧波譜可以具有在不同諧波頻率處具有大振幅的尖銳且明顯的波峰。這些大振幅波峰通常是最差情形的元兇，就噪聲、EM1、總線共振、以及轉(zhuǎn)矩波動而言。[0008]減小電流頻譜中不同諧波的幅度的一個傳統(tǒng)方法是，以固定的速率快速地改變逆變器的開關(guān)頻率。這被稱為“高頻振動”。高頻振動已經(jīng)被應(yīng)用于AC逆變器以及很多其它類型的電氣系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中需要傳播由于某周期循環(huán)(例如系統(tǒng)時鐘或PWM)引起的發(fā)射光譜。
[0009]盡管有這些改進，但是當(dāng)試圖在實際的系統(tǒng)中實施高頻振動技術(shù)時還出現(xiàn)很多問題。
[0010]需要提供一種改進的方法、系統(tǒng)和裝置，用以在電動機驅(qū)動系統(tǒng)中實施高頻振動，用于控制多相電機的操作。還需要提供改進的方法、系統(tǒng)和裝置，用以計算在控制電機的操作中使用的PWM電壓提前。本發(fā)明的其它期望特征和特性將通過下面結(jié)合附圖和前面的【技術(shù)領(lǐng)域】和【背景技術(shù)】部分的詳細描述和所附權(quán)利要求而變得清楚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本公開的實施方式涉及用于控制包括驅(qū)動電機的逆變器模塊的電動機驅(qū)動系統(tǒng)中的電機的操作的方法、系統(tǒng)和裝置。
[0012]依照一些公開的實施方式，提供一種系統(tǒng)，其包括慢速任務(wù)處理器模塊、中速任務(wù)處理器模塊和快速任務(wù)處理器模塊。
[0013]慢速任務(wù)處理器模塊用于在慢速任務(wù)處理循環(huán)期間迭代地執(zhí)行慢速任務(wù)處理，在第一任務(wù)處理周期中以相對慢速執(zhí)行(Ttask2)。中速任務(wù)處理器模塊用于在中速任務(wù)處理循環(huán)中迭代地執(zhí)行中速任務(wù)處理，在第二任務(wù)處理周期中以中速執(zhí)行(Ttaski)。快速任務(wù)處理器模塊用于在快速任務(wù)處理循環(huán)中迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理，其在第三任務(wù)處理周期中以相對快速執(zhí)行(Ttaskci)。相對慢速低于中速，且中速低于相對快速。在一個實施方式中，快速任務(wù)處理是不可被中速任務(wù)處理和慢速任務(wù)處理中斷的，中速任務(wù)處理是不可被慢速任務(wù)處理中斷且可被快速任務(wù)處理中斷的，且慢速任務(wù)處理是可被快速任務(wù)處理和中速任務(wù)處理中斷的。`
[0014]慢速任務(wù)處理器模塊包括第一計算模塊，其在第一任務(wù)處理周期期間計算一次(Tttsk2)平均開關(guān)頻率(fsw—avg)和高頻振動跨度頻率(fspan)，所述高頻振動跨度頻率(fspan)對應(yīng)于當(dāng)開關(guān)頻率(fsw)高頻振動時允許的頻率變化量。
[0015]中速任務(wù)處理器模塊包括第二計算模塊，其構(gòu)造為計算新的瞬時開關(guān)頻率(fswnew)，并且計算用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值，其中，用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值包括:用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv inital ss);用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM—Adv—?tJ ;以及用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM—Adv—finaLss)。在一個實施方式中，第二計算模塊包括構(gòu)造為在中速任務(wù)處理循環(huán)期間以中速計算(Ttaski):偽隨機數(shù)(K_d)和基于平均開關(guān)頻率(fsw—avg)、高頻振動跨度頻率(fspan)和縮放形式的偽隨機數(shù)(Krand)的新的瞬時開關(guān)頻率(fSWMW)。在一個實施方式中，中速任務(wù)處理器模塊包括參數(shù)再初始化模塊，其基于新的瞬時開關(guān)頻率(fsw—_)規(guī)律地且連續(xù)地再初始化將由快速任務(wù)處理器使用的時變參數(shù)值。
[0016]快速任務(wù)處理循環(huán)構(gòu)造為計算用于PWM電壓提前角(Λ Θ )的三態(tài)值該三態(tài)值在當(dāng)當(dāng)前實際開關(guān)頻率(fsw)改變至新的瞬時開關(guān)頻率(fsw—MW)時的過渡狀態(tài)期間使用?；谙率鲇嬎阌糜赑WM電壓提前角(△ Θ)的三態(tài)值:用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)狀值(tpwM_Adv_initaLss)和轉(zhuǎn)子角速度(、)的乘積；用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM—Adv—intermediates)和轉(zhuǎn)子角速度OJ的乘積；以及用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tpwM
Adv—final_ss
)和轉(zhuǎn)于角速度(ω)的乘積。
[0017]在一個實施方式中，該系統(tǒng)還包括雙緩沖區(qū)，用來存儲用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值，其中雙緩沖區(qū)的內(nèi)容每開關(guān)頻率(fsw)轉(zhuǎn)變更新兩次。雙緩沖區(qū)可以包括第一頁面和第二頁面。
[0018]在一個實施方式中，中速任務(wù)處理器模塊還可以包括PWM電壓提前計算模塊，其構(gòu)造為在以初始開關(guān)周期(Tsw initial)操作的同時計算在中速任務(wù)處理循環(huán)期間用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv inital ss)。用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(t?—Adv—inital—ss)在預(yù)快速任務(wù)處理循環(huán)的執(zhí)行之前被存儲于第一頁面。PWM電壓提前計算模塊還構(gòu)造為，基于初始開關(guān)周期(Tsw initial)和下一開關(guān)周期(Tsw next)計算用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM Adv intOTrediatJ。在發(fā)生于中速任務(wù)處理循環(huán)的執(zhí)行期間的開關(guān)頻率(fsw)轉(zhuǎn)變狀態(tài)期間計算中間值。用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM Adv int_diates)隨后存儲于第二頁面，用于由電動機控制模塊使用，以當(dāng)在預(yù)快速任務(wù)處理循環(huán)的執(zhí)行期間第一指數(shù)反復(fù)切換時將同步幀電壓指令變換回固定幀。PWM電壓提前計算模塊還構(gòu)造為，基于下一個開關(guān)周期(Tsw next)計算在第二任務(wù)處理周期期間的用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM—Adv—final—ss)。最終穩(wěn)態(tài)值暫時地存儲在臨時變量中。后快速任務(wù)處理器模塊可以包括PWM電壓提前更新模塊，其構(gòu)造為使用已經(jīng)存儲于臨時變量中的最終穩(wěn)態(tài)值蓋寫保持在雙緩沖區(qū)的第二頁面中的用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM Adv intOTediates)。
[0019]本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。
[0020]技術(shù)方案1.一種方法，包括:`[0021]迭代地執(zhí)行慢速任務(wù)處理循環(huán)，其在第一任務(wù)處理周期(Ttask2)中以相對較慢的速度執(zhí)行；
[0022]迭代地執(zhí)行中速任務(wù)處理循環(huán)，其在第二任務(wù)處理周期(Ttaski)中以中速執(zhí)行，其中，迭代地執(zhí)行中速任務(wù)處理循環(huán)的步驟包括:
[0023]以中速(Ttaski)計算新的瞬時開關(guān)頻率(fSWnew);以及
[0024]計算用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值，其中，用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值包括:用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv inital ss);用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM—Adv—?tJ ;以及用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM—Adv—
final—ss) ?
[0025]迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)，其在第三任務(wù)處理周期(Ttaskci)期間以相對較快的速度執(zhí)行，其中，迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)包括:
[0026]計算用于PWM電壓提前角(Λ Θ)的三態(tài)值，所述三態(tài)值在當(dāng)當(dāng)前實際開關(guān)頻率(fsw)改變至新的瞬時開關(guān)頻率(fsw—_)時的轉(zhuǎn)變狀態(tài)期間使用，其中，用于PWM電壓提前角(Δ Θ)的三態(tài)值的計算基于:用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv inital ss)和轉(zhuǎn)子角速度(ω』的乘積；用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM Adv—s)和轉(zhuǎn)子角速度(ω^)的乘積；以及用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv final ss)和轉(zhuǎn)子角速度(Qr)的乘積。
[0027]技術(shù)方案2.如技術(shù)方案I的方法，其中，迭代地執(zhí)行慢速任務(wù)處理循環(huán)的步驟包括:
[0028]在第一任務(wù)處理周期(Ttask2)期間計算一次平均開關(guān)頻率(fsw avg)和高頻振動跨度頻率(fspan)，其中，高頻振動跨度頻率(fspan)對應(yīng)于當(dāng)開關(guān)頻率(fsw)高頻振動以產(chǎn)生施加于逆變器模塊的開關(guān)信號時所允許的頻率變化量。
[0029]技術(shù)方案3.如技術(shù)方案2的方法，其中，迭代地執(zhí)行中速任務(wù)處理循環(huán)的步驟進一步包括:
[0030]在執(zhí)行預(yù)快速任務(wù)處理循環(huán)之前在中速任務(wù)處理循環(huán)的執(zhí)行期間以中速(Ttaski)計算偽隨機數(shù)(Krand)，以及
[0031]其中以中速(Ttaski)計算新的瞬時開關(guān)頻率(fsw _)的步驟包括:
[0032]基于平均開關(guān)頻率(fsw avg)、高頻振動跨度頻率(fspan)和縮放形式的偽隨機數(shù)(Krand),以中速(Ttaski)計算新的瞬時開關(guān)頻率(fSW MW);以及
[0033]進一步包括:
[0034]基于新的瞬時開關(guān)頻率(fswn?)規(guī)律地且連續(xù)地再初始化在快速任務(wù)處理期間使用的時變參數(shù)值，使得在快速任務(wù)處理期間使用的時變參數(shù)值將被表示新的瞬時開關(guān)頻率(fSW_new)的正確值更新。
[0035]技術(shù)方案4.如技術(shù)方案I的方法，進一步包括:
[0036]將用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值存儲于包括第一頁面和第二頁面的雙緩沖區(qū)，其中，雙緩沖區(qū)的內(nèi)容在每次開關(guān)頻率(fsw)變換時更新兩次。
[0037]技術(shù)方案5.如技術(shù)方案4所述的方法，其中，計算用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值的步驟包括:
[0038]在以初始開關(guān)周期(Tswinitial)操作的同時，在中速任務(wù)處理循環(huán)期間計算用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tPWM—Adv—inital—ss)；
[0039]基于初始開關(guān)周期(T

SW—initial) 和下一個開關(guān)周期(Tsw nrart)計算用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWMAdv—s)，其中，在開關(guān)頻率(fsw)變換狀態(tài)期間計算中間值，該開關(guān)頻率(fsw)變換狀態(tài)發(fā)生在中速任務(wù)處理循環(huán)的執(zhí)行中；以及
[0040]基于下一個開關(guān)周期(Tsw next)，在第二任務(wù)處理周期期間計算用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(t


PWM—Adv—final—ss) °
[0041]技術(shù)方案6.如技術(shù)方案5的方法，其中，儲存用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值的步驟包括:
[0042]在執(zhí)行預(yù)快速任務(wù)處理循環(huán)之前，將用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值
(tpwM—Adv—inital—ss )存儲于第一頁面；
[0043]將用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM Adv intOTdiatJ存儲于第二頁面，以供電動機控制模塊使用，其中中間值用于當(dāng)?shù)谝恢笖?shù)在預(yù)快速任務(wù)處理循環(huán)的執(zhí)行期間被觸發(fā)時使同步幀電壓指令變換回固定幀；以及
[0044]將最終穩(wěn)態(tài)值存儲于臨時變量中。
[0045]技術(shù)方案7.如技術(shù)方案6的方法，其中，執(zhí)行后快速任務(wù)處理循環(huán)的步驟進一步包括:
[0046]用已經(jīng)存儲于臨時變量中的最終穩(wěn)態(tài)值來蓋寫保持在雙緩沖區(qū)的第二頁面中的用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(t



PWM—Adv—intermediates) °[0047]技術(shù)方案8.如技術(shù)方案I的方法，其中，相對較慢的速度低于中速，其中，中速低于相對較快的速度。
[0048]技術(shù)方案9.如技術(shù)方案8的方法，其中，快速任務(wù)處理是不可由中速任務(wù)處理和慢速任務(wù)處理中斷的，并且其中，中速任務(wù)處理是不可由慢速任務(wù)處理中斷且可由快速任務(wù)處理中斷的，其中，慢速任務(wù)處理是可由快速任務(wù)處理和中速任務(wù)處理中斷的。
[0049]技術(shù)方案10.—種系統(tǒng),包括:
[0050]慢速任務(wù)處理器模塊，其構(gòu)造為在慢速任務(wù)處理循環(huán)中迭代地執(zhí)行低速任務(wù)處理，所述慢速任務(wù)處理循環(huán)在第一任務(wù)處理周期(Ttask2)中以相對較慢的速度執(zhí)行，
[0051]中速任務(wù)處理器模塊，其構(gòu)造為在中速任務(wù)處理循環(huán)中迭代地執(zhí)行中速任務(wù)處理，所述中速任務(wù)處理循環(huán)在第二任務(wù)處理周期(Ttaski)中以中速執(zhí)行，其中，中速任務(wù)處理器模塊包括:計算模塊，其構(gòu)造為計算新的瞬時開關(guān)頻率(fsw—new)，且計算用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值，其中，用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值包括:用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tPWM—Adv—inital—ss);用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM—Adv——s);以及用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM—Adv—final—ss);以及
[0052]快速任務(wù)處理器模塊，構(gòu)造為在快速任務(wù)處理循環(huán)中迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理，所述快速任務(wù)處理循環(huán)在第三任務(wù)處理周期(Ttaskci)中以相對較快的速度執(zhí)行，其中，快速任務(wù)處理循環(huán)構(gòu)造為，計算在當(dāng)當(dāng)前實際開關(guān)頻率(fsw)變?yōu)樾碌乃矔r開關(guān)頻率(fsw—MW)時的轉(zhuǎn)變狀態(tài)中使用的用于PWM電壓提前角(△ Θ)的三態(tài)值，其中，用于PWM電壓提前角(Δ Θ)的三態(tài)值的計算基于:用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv inital ss)和轉(zhuǎn)子角速度(ω』的乘積；用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM Adv—s)和轉(zhuǎn)子角速度(ω^)的乘積；以及用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv final ss)和轉(zhuǎn)子角速度(Qr)的乘積。
[0053]技術(shù)方案11.如技`術(shù)方案10的系統(tǒng)，其中，慢速任務(wù)處理器模塊進一步包括:
[0054]第二計算模塊，其在每個第一任務(wù)處理周期(Ttask2)期間計算一次平均開關(guān)頻率(fSW_avg)和高頻振動跨度頻率(fspan)，該高頻振動跨度頻率對應(yīng)于當(dāng)開關(guān)頻率(fSW)高頻振動時所允許的頻率變化量。
[0055]技術(shù)方案12.如技術(shù)方案11的系統(tǒng)，其中，計算模塊構(gòu)造為在中速任務(wù)處理循環(huán)的執(zhí)行期間以中速(Ttaski)計算:
[0056]偽隨機數(shù)(Krand),以及
[0057]基于平均開關(guān)頻率(fSW avg)、高頻振動跨度頻率(fspan)和縮放形式的偽隨機數(shù)(Krand)的新的瞬時開關(guān)頻率(fsw—mw)，；以及
[0058]進一步包括:
[0059]參數(shù)再初始化模塊，其基于新的瞬時開關(guān)頻率(fsw nJ，規(guī)律地且連續(xù)地再初始化將由快速任務(wù)處理器使用的時變參數(shù)值。
[0060]技術(shù)方案13.如技術(shù)方案10的系統(tǒng)，進一步包括:
[0061]雙緩沖區(qū)，用于存儲用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值，其中，雙緩沖區(qū)的內(nèi)容在每一次開關(guān)頻率(fsw)變換時更新兩次。
[0062]技術(shù)方案14.如權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中，雙緩存區(qū)包括第一頁面和第二頁面，并且其中，中速任務(wù)處理器模塊進一步包括:[0063]PWM電壓提前計算模塊，其構(gòu)造為:在以初始開關(guān)周期(Tsw initial)操作的同時在中速任務(wù)處理循環(huán)期間計算用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv inital ss)，其中，用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv inital ss)在預(yù)快速任務(wù)處理循環(huán)的執(zhí)行之前存儲于第一頁面。
[0064]技術(shù)方案15.如權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中，PWM電壓提前計算模塊構(gòu)造為，基于初始開關(guān)周期(Tsw initial)和下一個開關(guān)周期(Tsw next),計算用于PWM電壓提前延遲時間的中間
(?ρ麗—Adv—intermediates)，
[0065]其中，在開關(guān)頻率(fsw)變換狀態(tài)中計算中間值，所述開關(guān)頻率(fsw)變換狀態(tài)發(fā)生在中速任務(wù)處理循環(huán)的執(zhí)行期間，
[0066]其中，用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(t





PWM_Adv_intermediates
)隨后存儲于第二頁
面以供電動機控制模塊使用，從而當(dāng)?shù)谝恢笖?shù)在預(yù)快速任務(wù)處理循環(huán)的執(zhí)行期間被切換時使同步幀電壓指令轉(zhuǎn)換回固定幀。
[0067]技術(shù)方案16.如權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中，PWM電壓提前計算模塊構(gòu)造為，基于下一個開關(guān)周期(Tsw next)在第二任務(wù)處理周期中計算用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)
值(tpiM—Adv—final—ss) ?
`[0068]其中，最終穩(wěn)態(tài)值被臨時存儲于臨時變量中，并且其中后快速任務(wù)處理器模塊進一步包括:
[0069]PWM電壓提前更新模塊，其構(gòu)造為，使用已經(jīng)存儲于臨時變量中的最終穩(wěn)態(tài)值蓋寫保持在雙緩沖區(qū)的第二頁面中的用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM Adv intOTediates)。
[0070]技術(shù)方案17.如技術(shù)方案10的方法，其中快速任務(wù)處理是不可由中速任務(wù)處理和慢速任務(wù)處理中斷的，并且其中中速任務(wù)處理是不可由慢速任務(wù)處理中斷且可由快速任務(wù)處理中斷的，其中慢速任務(wù)處理是可由快速任務(wù)處理和中速任務(wù)處理中斷的。
[0071]技術(shù)方案18.—種處理器,包括:
[0072]計算模塊，其構(gòu)造為計算新的瞬時開關(guān)頻率(fSWnOT)和計算用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值，其中，用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值包括:用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tPWM—Adv—inital—ss);用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM—Adv——s);以及用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM—Adv—final—ss);以及
[0073]快速任務(wù)處理器模塊，其構(gòu)造為計算在當(dāng)當(dāng)前實際開關(guān)頻率(fsw)改變至新的瞬時開關(guān)頻率(fsw—nJ時的轉(zhuǎn)變狀態(tài)中使用的用于PWM電壓提前角(Λ Θ )的三態(tài)值，其中，用于PWM電壓提前角(△ Θ)的三態(tài)值的計算基于:用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tpwM_Adv_initaLss)和轉(zhuǎn)子角速度(、)的乘積；用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM—Adv—intermediates)和轉(zhuǎn)子角速度OJ的乘積；以及用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tpwM
Adv—final_ss
)和轉(zhuǎn)子角速度(ω^的乘積。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0074]下文將結(jié)合下面的附圖描述本發(fā)明的實施方式，其中相同的序號表不相同的部件，并且
[0075]附圖1是依照所公開的實施方式的電動機驅(qū)動系統(tǒng)的一個示例的框圖。
[0076]附圖2是電動機驅(qū)動系統(tǒng)的一部分的框圖，其包括連接至三相AC電動機的二三相PWM電壓源逆變器模塊。
[0077]附圖3A是依照所公開的一些實施方式的用于高頻振動開關(guān)頻率(fsw)的系統(tǒng)的框圖，用于產(chǎn)生施加于三相PWM電壓源逆變器模塊的開關(guān)信號。
[0078]附圖3B是附圖3A的第一雙緩沖區(qū)和第二雙緩沖區(qū)的一個示例的概念框圖。
[0079]附圖3C是示出了依照所公開實施方式的一個應(yīng)用的附圖3A的第一雙緩沖區(qū)操作方法的流程圖。
[0080]附圖4是示出了依照所公開的一些實施方式的慢速任務(wù)處理的流程圖。
[0081]附圖5是示出了依照所公開的一些實施方式的中速任務(wù)處理的流程圖。
[0082]附圖6A是示出了依照所公開的一些實施方式的快速任務(wù)處理的流程圖。
[0083]附圖6B是示出了電流取樣點的圖，該電流取樣點用于計算具有時段(Ts)的PWM電壓信號的占空比，以說明在離散時間控制系統(tǒng)中經(jīng)歷的PWM電壓延遲時間的概念和PWM電壓提前的概念。
[0084]附圖6C示出了在開關(guān)周期(Tsw)的階躍變化和補償在該階躍變化期間實施延遲所需的PWM電壓提前的三個對應(yīng)值。
[0085]附圖7A是一組圖形，示出了當(dāng)使用現(xiàn)有技術(shù)的具有高頻振動的AC電動機控制算法以相對較高的電動機速度操作時的電機速度、所命令的轉(zhuǎn)矩和電動機的相位電流。
[0086]附圖7B是一組圖形，示出了當(dāng)使用依照所公開實施方式的具有高頻振動時的AC電動機控制在相對較高的電動機速度下操作時的電動機速度、所命令的轉(zhuǎn)矩和電動機的相位電流。
【具體實施方式】
[0087]如在此使用的，詞語“示例性”意味著“用作示例、舉例或說明”。下面的詳細描述實際上僅是示例，且并不意欲限制本發(fā)明或應(yīng)用和本發(fā)明的使用。在此描述為“示例性”的任何實施方式并不需要被解釋為比其它實施更優(yōu)選或有利。在這一【具體實施方式】部分描述的所有實施方式是提供給本領(lǐng)域技術(shù)人員使其能制造或使用本發(fā)明的示例性實施方式，且并不限制由權(quán)利要求確定的本發(fā)明的范圍。此外，不受在前述【技術(shù)領(lǐng)域】、【背景技術(shù)】、
【發(fā)明內(nèi)容】
或下面的詳細描述中存在的仟何明示或暗示的理論限制。
[0088]在詳細描述依照本發(fā)明的具有實施方式之前，可以觀察到，所述實施方式主要在于關(guān)于控制多相系統(tǒng)的操作的方法各步驟和裝置部件的結(jié)合。可以理解的是，在此描述的本發(fā)明的實施方式可以使用硬件、軟件或其結(jié)合而實施。在此描述的控制電路可以包括多個部件、模塊、電路和其它邏輯，其可以使用模擬和/或數(shù)字電路的組合、分離或集成的模擬或數(shù)字電子電路或其組合來實施。如在此使用的，術(shù)語“模塊”表示基于用于執(zhí)行任務(wù)的裝置、電路、電氣元件、和/或基于軟件的部件。在一些實施方式中，當(dāng)實施這種電路中的部分或全部控制邏輯時，在此描述的控制電路可以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)的電路而實施。可以理解的是，在此描述的本發(fā)明的實施方式可以包括一個或多個傳統(tǒng)的處理器和唯一一存儲的程序指令，這些指令控制一個或多個處理器結(jié)合特定的非處理器電路來實施用于控制多相系統(tǒng)的操作的函數(shù)中的一些、大部分或全部，如在此描述的一樣。這樣，這些函數(shù)可以被解釋為用于控制多相系統(tǒng)的操作的方法的步驟。替代地，一些或全部函數(shù)可以由不具有存儲的程序指令的狀態(tài)機來實施，或?qū)嵤┯谝粋€或多個特定用途集成電路(ASIC)內(nèi)，其中每個函數(shù)或某些函數(shù)的一些組合實施為定制邏輯。當(dāng)然，可以使用兩個方法的組合。因此，用于這些函數(shù)的方法和裝置將在此描述。此外，可以預(yù)期的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員在此處公開的概念和原則的引導(dǎo)下，盡管可能要付出辛苦努力和被例如可用時間、現(xiàn)有技術(shù)和經(jīng)濟性考慮等激發(fā)的多個設(shè)計選擇，還是能夠容易地通過最少的試驗而得到這樣的軟件指令和程序和1C。
[0089]概沭
[0090]本發(fā)明的實施方式涉及用于控制多相系統(tǒng)的操作的方法、系統(tǒng)和裝置。在一個示例性實施方式中，多相電機可被實施于例如混合動力/電動車輛(HEV)的操作環(huán)境中。在將被描述的不例性實施方式中，控制科技和技術(shù)將被描述為應(yīng)用于混合動力/電動車輛。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，相同或相似的科技和技術(shù)可以應(yīng)用于其它系統(tǒng)的環(huán)境中，在這些系統(tǒng)中當(dāng)期望降低PWM開關(guān)頻率對噪聲、EM1、總線共振和轉(zhuǎn)矩波動的負(fù)面影響時期望控制多相系統(tǒng)的操作。就這一點而言，在此公開的任何概念可以大體應(yīng)用于“車輛”，并且如在此使用的，術(shù)語“車輛”廣泛地表示具有AC電機的非生命的運輸機械。此外，術(shù)語“車輛”并不受任何特定的推進技術(shù)限制，例如汽油或柴油燃料。相反，車輛還包括混合動力車輛、電池電動車輛、氫動力車輛、以及使用多種其它替代燃料操作的車輛。
[0091]正如在此使用的，術(shù)語“交流(AC)電機”通常表示“將電能轉(zhuǎn)化為機械能或反之亦然的裝置或設(shè)備”。AC電機可以總體地被分類為同步AC電機和異少AC電機。同步AC電機可以包括永磁電機和磁阻電機。永磁電機包括表貼式永磁電機(SMPMM)和內(nèi)部永磁電機(IPMM)。異步AC電機包括感應(yīng)電機。雖然AC電機可以是AC電動機(例如，用于轉(zhuǎn)變在其輸入的AC電能動力以產(chǎn)生機械能或動力的裝置),AC電機并不被限制為AC電動機，也可包括發(fā)電機，其用于將在其原動機處的機械能或動力轉(zhuǎn)換為在其輸出處的AC電能或動力。任何所述的電機可以是AC電動機或AC發(fā)電機。AC電動機是由交流電驅(qū)動的電動機。在一些實施方式中，AC電動機包括固定的外定子和內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述定子具有被提供有交流電以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場的繞組，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子連接至被旋轉(zhuǎn)的磁場賦予轉(zhuǎn)矩的輸出軸。根據(jù)使用的轉(zhuǎn)子類型，AC電動機可以分類為同步的或異步的。
[0092]附圖1是依照所公開實施方式的電動機驅(qū)動系統(tǒng)100的一個示例的框圖。該系統(tǒng)100經(jīng)由連接至三相AC電機120三相脈寬調(diào)制(PWM)電壓源逆變器模塊110控制三相AC電機120，使得三相AC電機120能通過調(diào)整控制三相AC電機120的電流122-124有效地使用提供給三相PWM電壓源逆變器模塊110的DC輸入電壓(Vdc) 139。在一個示例性實施方式中，電動機驅(qū)動系統(tǒng)100可以用于在HEV中控制轉(zhuǎn)矩。
[0093]在以下描述的一個特定的非限制實施中，三相AC電機120被實施為三相AC驅(qū)動的電動機120 ;然而，可以理解的是，示出的實施方式僅是所公開的實施方式可以應(yīng)用于其的AC電機的類型中的一個非限制示例，并且進一步地，所公開的實施方式可以應(yīng)用于包括更少或更多相位的任意多相AC電機。
[0094]三相AC電動機120經(jīng)由三個逆變器電極連接至三相PWM電壓源逆變器模塊110且基于從三相PWM電壓源逆變器模塊110接收的三相正弦電流信號122...124產(chǎn)生機械動力(轉(zhuǎn)矩X速度)。
[0095]在描述系統(tǒng)100的操作細節(jié)之前，將參考附圖2提供三相PWM電壓源逆變器模塊110的一個示例性實施的更詳細描述(包括其如何連接至三相AC電動機120)。[0096]附圖2是是電動機驅(qū)動系統(tǒng)100的一部分的框圖，其包括連接至三相AC電動機120的三相PWM電壓源逆變器模塊110。值得注意的是，附圖1中的三相PWM電壓源逆變器模塊110和三相電動機120并不限制于這一實施；相反，附圖2僅不出了附圖1中的三相PWM電壓源逆變器模塊110和三相電動機120如何可以以一特定實施方式而實現(xiàn)的示例。
[0097]如附圖2所示，三相電動機120具有三個定子或電動機繞組120A、120B、120C,它們連接至電動機接線端A、B、C和三相PWM電壓源逆變器模塊110。三相PWM電壓源逆變器模塊110包括電容180和三個逆變器子模塊115、117、119。在這一特定實施方式中，在相位A逆變器子模塊115連接至電動機繞組120A，在相位B逆變器子模塊117連接至電動機繞組120B,并且在相位C逆變器子模塊119連接至電動機繞組120C。進入電動機繞組A120A的電流流出電動機繞組B、C120B-120C，進入電動機繞組B120B的電流流出電動機繞組A和C、120A、120C,并且進入電動機繞組C120C的電流流出電動機繞組A和B、120A、120B。
[0098]合成的相位或定子電流(Ias-1cs) 122、123、124流經(jīng)相應(yīng)的定子繞組120A-120C。在定子繞組120A-120C中的每一個上的相位-中性電壓分別標(biāo)示為Val^VbnJm,且在定子繞組120A-120C的每一個中產(chǎn)生的反電動勢(EMF)電壓分別表示為電壓Ea、Eb、Ec,由理想電壓源產(chǎn)生，每一個分別示出與定子繞組120A-120C串聯(lián)連接。正如已知的一樣，這些反EMF電壓Ea、Eb、E。是在相應(yīng)的定子繞組120A-120C中由永磁轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而感應(yīng)出的電壓。雖然沒有示出，電動機120可以被連接至傳動軸。
[0099]三相PWM電壓源逆變器模塊110包括電容180、具有雙開關(guān)182/183、184/185的第一逆變器子模塊115、具有雙開關(guān)186/187、188/189的第二逆變器子模塊117、以及具有雙開關(guān)190/191、192/193的第三逆變器子模塊119。這樣，三相PWM電壓源逆變器模塊110具有六個固態(tài)可控制開關(guān)裝置182、184、186、188、190、192和六個二極管183、185、187、189、191、193，以適當(dāng)?shù)厍袚Q復(fù)合電壓(Vdc)，以及提供三相AC電動機120的定子繞組120A、120BU20C的三相激勵。
[0100]閉環(huán)電動機控制器108能從電動機120接收電動機指令信號和電動機操作信號并產(chǎn)生控制信號109，用于控制逆變器子模塊115、117、119中的固態(tài)開關(guān)裝置182、184、186、188、190、192的開關(guān)。通過向各個逆變器子模塊115、117、119提供適當(dāng)?shù)目刂菩吞?09-1...109-3，閉環(huán)電動機控制器102控制逆變器子模塊115、117、119內(nèi)的固態(tài)開關(guān)裝置182、184、186、188、190、192的開關(guān)且由此控制分別提供給電動機繞組120A-120C的逆變器子模塊115、117、119的輸出。由三相PWM電壓源逆變器模塊110的逆變器子模塊115、117、119產(chǎn)生的合成定子電流(las…Ics) 122-124被供給電動機繞組120A、120B、120C。電壓Van、Vbn、Vcn和節(jié)點N處的電壓隨時間根據(jù)三相PWM電壓源逆變器模塊110的逆變器子模塊115、117、119中的開關(guān)182、184、186、188、190、192的開/關(guān)狀態(tài)而波動，如下文所述。
[0101]再次參考附圖1，電動機驅(qū)動系統(tǒng)100包括控制器102。控制器102包括電動機控制模塊104、開關(guān)頻率計算模塊105和脈寬調(diào)制(PWM)模塊108。
[0102]在一個示例性實施方式中，電動機控制模塊104可以包括下列模塊，例如，轉(zhuǎn)矩-電流映射模塊、abc坐標(biāo)系-至-α β坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模塊、穩(wěn)態(tài)-至同步轉(zhuǎn)換模塊、同步坐標(biāo)系電流調(diào)節(jié)模塊、同步至穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊、α β坐標(biāo)系至abc坐標(biāo)系(α-abc)轉(zhuǎn)換模塊，等等，它們共同操作以產(chǎn)生發(fā)送至P麗模塊108的穩(wěn)態(tài)坐標(biāo)系電壓指令信號(Vas*...Vcs*) 107 (也稱為“相位電壓指令信號”)。這些模塊的細節(jié)在本領(lǐng)域是已知的，且出于簡潔的考慮而不詳細描述。
[0103]開關(guān)頻率計算模塊105產(chǎn)生開關(guān)頻率(fsw)信號106。
[0104]三相PWM電壓源逆變器模塊110連接至PWM模塊108。PWM模塊108用于相位電壓指令信號(Vas*...Vcs*) 107的脈寬調(diào)制(PWM)的控制。PWM模塊108中實施的特定調(diào)制算法可以是任何已知的調(diào)制算法，包括空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)，以控制脈寬調(diào)制(PWM)來基于DC輸入139產(chǎn)生以變化的速度驅(qū)動三相AC驅(qū)動的電極120的交流(AC)波形。
[0105]為此，PWM模塊108處理開關(guān)頻率(fsw)信號106和穩(wěn)態(tài)坐標(biāo)系電壓指令信號(Vas*...Vcs*) 107，以產(chǎn)生驅(qū)動三相PWM電壓源逆變器模塊110的開關(guān)裝置182、184、186、188、190、192的開關(guān)信號109。開關(guān)信號109基于占空比波形而產(chǎn)生，其未在附圖1中示出，但相反地在PWM模塊108內(nèi)生成以在每一個PWM周期具有特定的占空比。PWM模塊108基于開關(guān)頻率(fsw)修改相位電壓指令信號(Vas*...Vcs*) 107以產(chǎn)生占空比波形(附圖1中未不出)和開關(guān)信號(Sa...Sc) 109,其提供給三相PWM電壓源逆變器模塊110。開關(guān)信號109是PWM波形，其在每一個PWM周期具有特定的占空比，該特定的占空比由在PWM模塊內(nèi)部廣生的占空比波形確定。
[0106]開關(guān)信號109控制三相PWM電壓源逆變器模塊110中的開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，以在每一個相位A、B、C產(chǎn)生三相電壓。三相PWM電壓源逆變器模塊110必須被控制以使得在相同逆變器子模塊115、117、119(附圖2)中不存在兩個開關(guān)或“支腳”均接通的時間以防止DC電源短路。這樣，在相同逆變器子模塊115、117、119(附圖2)中的開關(guān)以互補的方式操作，使得當(dāng)一個斷開時另一個接通，反之亦然。為了進一步描述，在任何特定時刻的給定相位(A…C)中，開關(guān)中的一個斷開且開關(guān)中的另一個接通(也就是，在一個具體的逆變器子模塊中的兩個開關(guān)必須具有相反的接通/斷開狀態(tài))。例如相位A而言，當(dāng)開關(guān)182接通時，開關(guān)184斷開，且反之亦`然。這樣，對于特定的逆變器子模塊，在該逆變器子模塊中的兩個開關(guān)的接通/斷開態(tài)可以被表示為二進位I或二進位O。例如，當(dāng)在給定相位中上開關(guān)接通(且下開關(guān)斷開)時，二進制位的值將為一(I)，并且當(dāng)在給定相位中下開關(guān)接通(且上關(guān)斷開)時，二進制位的值將為零(O)。
[0107]三相PWM電壓源逆變器模塊110接收DC輸入電壓(Vdc) 139和開關(guān)信號109，且使用它們以在逆變器電極產(chǎn)生三相交流(AC)電壓信號波形，其以變化的速度(Ο)驅(qū)動三相AC電機120。三相電極120接收由三相PWM電壓源逆變器模塊110產(chǎn)生的三相電壓信號且以所指令的轉(zhuǎn)矩(Te*)產(chǎn)生電動機輸出。雖然沒有在附圖1中示出，系統(tǒng)100還可以包括連接至且由三相AC電機120的軸驅(qū)動的齒輪。
[0108]離散時間控制和不同處理諫率
[0109]大部分的PWM電壓源逆變器模塊實施為離散時間控制系統(tǒng)。在高生能應(yīng)用中，存在閉環(huán)電流控制，例如場定向控制或矢量控制。電動機控制算法被寫入軟件且以特定速度執(zhí)行。
[0110]例如，一些任務(wù)或函數(shù)(例如電流調(diào)節(jié)控制和PWM產(chǎn)生)可以一循環(huán)來執(zhí)行或?qū)嵤?，該循環(huán)以相對較快的速度執(zhí)行(例如，對于一些系統(tǒng)以I千赫至20千赫的范圍執(zhí)行的循環(huán))。執(zhí)行這一循環(huán)的相對較快的速度可通常同步于PWM頻率，或在一些應(yīng)用中可能地處于PWM頻率的子諧波。
[0111]另一些任務(wù)或函數(shù)(例如轉(zhuǎn)矩指令處理和電流指令確定)可以一循環(huán)來執(zhí)行或?qū)嵤撗h(huán)以低于所述相對較快速度的中速執(zhí)行(例如，對于一些系統(tǒng)每2毫秒執(zhí)行的循環(huán))。
[0112]還有一些任務(wù)或函數(shù)(例如平均逆變器頻率的計算或其它緩慢變化參數(shù))可以一循環(huán)執(zhí)行，該循環(huán)以低于中速的慢速執(zhí)行(例如，對于一些系統(tǒng)每10毫秒執(zhí)行的循環(huán))。
[0113]很多電動機控制算法需要知道逆變器開關(guān)頻率/周期(或PWM速度或取樣速度)以正確地執(zhí)行特定計算。一些示例可以是離散時間過濾系數(shù)、PI調(diào)節(jié)器增益、延遲補償、逆變器死區(qū)補償，等等。
[0114]在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，逆變器頻率根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)操作情況(例如，輸入DC電壓、電動機速度、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、逆變器溫度，等等)緩慢地改變。在沒有任何特定的預(yù)防措施或算法的情況也可能實現(xiàn)良好的系統(tǒng)性能。
[0115]高頻振動
[0116]如上所述，高頻振動是通過以固定速率快速改變逆變器的開關(guān)頻率來降低在電流譜中的不同諧波的幅度的一種傳統(tǒng)方法。高頻振動已經(jīng)被應(yīng)用至AC逆變器和多種其它類型的電氣系統(tǒng)，其中期望傳播由于某周期循環(huán)(例如系統(tǒng)時鐘或PWM)而引起的發(fā)射譜。
[0117]對于電動機驅(qū)動系統(tǒng)的給定操作條件(例如，輸入DC電壓、電動機速度、負(fù)載轉(zhuǎn)矩和逆變器溫度)，逆變器將以預(yù)定的平均開關(guān)頻率操作。這一平均頻率可以基于多個標(biāo)準(zhǔn)而選擇，例如，可控性、噪聲、效率，等等。
[0118]當(dāng)采用高頻振動時，頻率在圍繞平均值的一個特定波段內(nèi)被周期調(diào)整。方程式(I)示出了包括高頻振動的瞬時逆變器開關(guān)頻率:
[0119]fsw = fsw_avg+Krand.fspan (I)
[0120]其中，fsw是以Hz為單位的瞬時開關(guān)頻率，fsw avg是以Hz為單位的時間平均開關(guān)周期，fspan是以Hz為單位的由高頻振動引起的開關(guān)頻率中的總峰值-峰值變化，并且Krand是在范圍-0.5 — +0.5的偽隨機數(shù)。偽隨機數(shù)發(fā)生器用于計算可以從-0.5至+0.5改變的這一數(shù)字以高頻振動速率(frate)更新。因此，瞬時開關(guān)頻率將在每一個fMt J兆至新的隨機值。確定關(guān)于傳播所述譜的高頻振動生能的關(guān)鍵參數(shù)是高頻振動跨度和高頻振動速率(分別是增加高頻振動跨度在更寬的頻率范圍上傳播每一個諧波。增加高頻振動速率使得頻率調(diào)整更為迅速，因而降低了逆變器在任意給定瞬時頻率下的操作時間。典型的高頻振動速率可以是2-10毫秒，同時高頻振動跨度可以在平均開關(guān)頻率的峰值-峰值的10%的范圍內(nèi)。確切值將根據(jù)應(yīng)用而改變。
[0121]傳統(tǒng)高頻振動的缺點
[0122]當(dāng)高頻振動技術(shù)應(yīng)用至AC電動機驅(qū)動系統(tǒng)時，開關(guān)頻率以更快的速度改變且改變顯著的量。這樣會導(dǎo)致在實際開關(guān)頻率和用以計算控制算法中使用的參數(shù)值(濾波器系數(shù)、調(diào)整器增益、延遲補償?shù)?的開關(guān)頻率之間的不匹配。
[0123]這樣，控制算法的性能會退化除非算法采用特定修改。例如，在電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，電動機驅(qū)動電流會振蕩。電流振蕩會導(dǎo)致不希望的轉(zhuǎn)矩振蕩、噪聲、或甚至是不穩(wěn)定性(例如，電流控制的損失和過電流停止)。這些退化是不能接受的的，并且應(yīng)該在采用高頻振動之前被解決。[0124]一些公開的實施方式提供了用于在電動機驅(qū)動系統(tǒng)中實施高頻振動的方法、系統(tǒng)和裝置，其使得多相電機的控制對于由于高頻振動引起的開關(guān)頻率的頻繁且顯著的變化而言強健。
[0125]附圖3A是依照公開的一些實施方式的用于使開關(guān)頻率(fsw)高頻振動的系統(tǒng)300的框圖，其用于產(chǎn)生應(yīng)用于三相PWM電壓源逆變器模塊110的開關(guān)信號109。附圖3B是附圖3A的第一雙緩沖區(qū)和第二雙緩沖區(qū)的一個示例的概念框圖。附圖3A的系統(tǒng)300包括慢速任務(wù)處理器模塊310、中速任務(wù)處理器模塊320、和快速任務(wù)處理器模塊340。
[0126]慢速任務(wù)處理器模塊310以相對較慢的速度(Ttask2)或頻率(例如，在一個示例性實施中，近似地為每10毫秒一次)迭代地實施或執(zhí)行慢速任務(wù)處理函數(shù)。
[0127]中速任務(wù)處理器模塊320以中速(Ttaski)或頻率(例如，在一個示例性實施中，近似地為每2毫秒一次)迭代地實施或執(zhí)行中速任務(wù)處理函數(shù)。
[0128]快速任務(wù)處理器模塊340以快速(Ttaskci)或頻率(例如，在一個示例性實施中，近似地為每0.1毫秒或100微秒一次)迭代地實施或執(zhí)行快速任務(wù)處理函數(shù)。在一些實施方式中，快速任務(wù)處理器模塊340以PWM速率或開關(guān)頻率(fsw)實施或執(zhí)行快速任務(wù)處理，所述PWM速率或開關(guān)頻率(fsw)在一些系統(tǒng)中可以處于IkHz至20kHz的范圍內(nèi)。在其他系統(tǒng)中，PWM速率為快速任務(wù)處理或取樣速率的較高倍數(shù)。
[0129]快速任務(wù)處理是不可中斷的。快速任務(wù)處理能中斷中速任務(wù)處理和慢速任務(wù)處理二者。中速任務(wù)處理能中斷慢速任務(wù)處理。
[0130]慢速任務(wù)處理器模塊310包括計算模塊312，其計算平均開關(guān)頻率(fsw avg)和高頻振動跨度頻率(fspJ (或允許的頻率改變量)。此外，模塊314可以執(zhí)行或計算其它慢速函數(shù)，例如，溫度測量、濾波或緩慢改變的信號等等。
[0131]中速任務(wù)處理器模塊320包括執(zhí)行中速任務(wù)計算的計算模塊322、再初始化將由快速任務(wù)處理器340使用的參數(shù)值的參數(shù)再初始化模塊324、計算用于PWM電壓提前的三態(tài)值的可選PWM電壓提前計算模塊326、設(shè)置標(biāo)記變量以傳給快速任務(wù)處理器340的標(biāo)記變量控制模塊328、以及模塊329，其中模塊329能執(zhí)行或計算其它中速函數(shù)，例如轉(zhuǎn)矩指令處理、電流指令產(chǎn)生、場弱化、系統(tǒng)建模等等。
[0132]計算模塊322接收由慢速任務(wù)處理器模塊310計算的平均開關(guān)頻率(fsw avg)和高頻振動跨度頻率(fspJ。計算模塊322計算偽隨機數(shù)(Krand)且對其進行縮放或標(biāo)準(zhǔn)化以使其落入-0.5至+0.5的范圍內(nèi)。計算模塊322使用平均開關(guān)頻率(fsw avg)、高頻振動跨度頻率(fspan)和縮放的偽隨機數(shù)(Krand)來計算瞬時開關(guān)頻率(fsw—MW)，該瞬時開關(guān)頻率以可以與高頻振動速率(fMJ相同的相當(dāng)快的中速更新。在一個實施方式中，計算模塊322按照上面的方程式(I)計算新的瞬時開關(guān)頻率(fsw—_)。
[0133]參數(shù)再初始化模塊
[0134]電動機控制計算中使用的一些類型的參數(shù)是開關(guān)頻率(fsw)或取樣速率的函數(shù)(也就是，快速任務(wù)處理周期)?？焖偃蝿?wù)處理器340以比中速任務(wù)處理器模塊320高得多的頻率操作。這樣，存在中速任務(wù)處理器模塊320和中速任務(wù)處理可能被快速任務(wù)處理器340多次中斷的可能性，且因此中速任務(wù)處理器模塊320可以在參數(shù)再初始化計算的中間被中斷。因此可能的是，在快速任務(wù)處理600期間無一、一些或全部的所使用的時變參數(shù)將不被表示實際開關(guān)頻率(fsw)的正確值更新，這可能導(dǎo)致不正確的控制。這樣，當(dāng)開關(guān)頻率(fsw)在操作期間動態(tài)地改變時，這些參數(shù)需要被更新以反映實際開關(guān)頻率(fsw)。
[0135]為此，參數(shù)再初始化模塊324使用計算模塊322計算的新的瞬時開關(guān)頻率(fsw new)規(guī)律地對在快速任務(wù)處理器340期間將被使用的所有時變參數(shù)值進行再初始化。在一個實施方式中，參數(shù)再初始化模塊324在設(shè)置標(biāo)記變量(在328)之前規(guī)律地且連續(xù)地再初始化所有時變參數(shù)值以改變至新的開關(guān)頻率(fsw)(與在不同時間執(zhí)行再初始化相反)。換句話說，執(zhí)行參數(shù)再初始化的軟件模塊在整個中速任務(wù)計算過程中緊密地聚合在一起且不分散。這樣有助于減少時變參數(shù)值(其將在快速任務(wù)處理期間被使用)沒有被表示實際開關(guān)頻率(fsw)的正確值更新的機會。
[0136]雙緩沖區(qū)和敏感或臨界參數(shù)的雙緩沖
[0137]相比之下，一些臨界的時變參數(shù)對開關(guān)頻率(fsw)中的錯誤更為敏感，并且需要額外的處理以確保參數(shù)值與實際開關(guān)頻率(fsw)的正確對準(zhǔn)。所述參數(shù)中對開關(guān)頻率(fsw)中的錯誤敏感的一些示例可包括那些與占空比鉗位(duty cycle clamping)、死區(qū)補償?shù)鹊取?br> [0138]對于這些敏感或臨界的時變參數(shù)，可以使用雙緩沖區(qū)330以避免參數(shù)值錯誤。在這一雙緩沖區(qū)方法中，每一個敏感參數(shù)的參數(shù)值由兩個值的陣列表示。應(yīng)注意到的是，雙緩沖區(qū)330是可選的且并不需要被實施于所有的實施方式中。
[0139]雙緩沖區(qū)330包括第一雙緩沖區(qū)334和第二雙緩沖區(qū)336。第一雙緩沖區(qū)334保持第一組參數(shù)值，且第二雙緩沖區(qū)336保持第二組參數(shù)值。例如，在一個實施方式中，在特定的瞬時，雙緩沖區(qū)334保持用于這樣的參數(shù)的參數(shù)值，該參數(shù)具有應(yīng)反映下一個/即將到來的快速任務(wù)處理周期(Ttaskci)的值，而第二雙緩沖區(qū)336保持用于這樣的參數(shù)的值，該參數(shù)具有應(yīng)反映當(dāng)前/現(xiàn)有的快速任務(wù)處理周期(Ttaskci)的值。
[0140]在一個實施方式中，第一雙緩沖區(qū)334和第二雙緩沖區(qū)336每一個都具有兩個頁面(在這一示例中，第一頁面334-A/第二頁面334-B、和第三頁面336-A/第四頁面336-B)。例如,第一雙緩沖區(qū)334具有在下面將被稱為第一頁面334-A和第二頁面334-B的兩個頁面。每一個頁面包括許多單元。每一個單元用于儲存特定敏感參數(shù)的參數(shù)值。附圖3B示出第一雙緩沖區(qū)334具有兩個頁面334-A、334-B，為說明的目的每一個均被示出為列，并且附圖3B還示出第二雙緩沖區(qū)336具有兩個其他頁面336-A、336-B，為說明的目的每一個均被示出為列。第一雙緩沖區(qū)334的每一個頁面334-A、334-B(或列)包括多個單元，所述單元在該頁面或列內(nèi)成排表示。每一排相應(yīng)于一個單元，用以存儲用于特定敏感參數(shù)的參數(shù)值。例如，第一排可以存儲特定濾波增益系數(shù)，第二排可以存數(shù)占空比限值，等等。同樣，第二雙緩沖區(qū)336包括表示為列的兩個頁面336-A、336-B。每一個頁面336_A、336_B(或列)包括多個單元，其在該頁面或列內(nèi)成排表示。每一排相應(yīng)于一個單元，用以存儲用于特定敏感參數(shù)的參數(shù)值。
[0141]第一雙緩沖區(qū)334和第二雙緩沖區(qū)336以相似的方式操作，但是為了簡潔，在下文將參考附圖3C僅提供第一雙緩沖區(qū)334的操作的描述。
[0142]在任何瞬時時刻，電動機控制算法(例如，電動機控制模塊104和PWM模塊108)將利用頁面334-A、334-B中一者(例如，第一頁面334-A)的內(nèi)容。同時，中速任務(wù)處理器模塊320可以基于即將到來的開關(guān)頻率來更新另一緩沖頁面(例如，第二頁面334-B)。在任何給定時間，一個頁面的參數(shù)值被控制算法(例如，在塊360中的計算)使用，同時另一頁面的參數(shù)值被更新以備未來使用。通過觸發(fā)指數(shù)I的值，指數(shù)I每一中速任務(wù)處理周期(Ttaski)改變一次其所指向的頁面。在上面的示例中，一旦在第二頁面334-B中所有的新參數(shù)值都已被更新，實際開關(guān)頻率可以被改變。在這一瞬時，兩個頁面的角色將被轉(zhuǎn)換。[0143]為了進一步描述，在快速任務(wù)處理期間，快速任務(wù)處理器340以中速任務(wù)處理速率設(shè)置并觸發(fā)指示器以交替地指向第一雙緩沖區(qū)334的第一頁面334-A和第二頁面334-B。指示器告知適用的控制算法頁面334-A、334-B中的哪一者將被用于所述適用的控制算法以及頁面334-A、334-B中的哪一者將被更新以備未來使用。因此，保持于一個頁面的一組參數(shù)值將由快速任務(wù)處理器340在實際控制算法或函數(shù)中使用，同時存儲于另一頁面的參數(shù)值可以根據(jù)由計算模塊322計算出的新的瞬時開關(guān)頻率(fswn?)被參數(shù)再初始化模塊324再初始化。
[0144]所以，對于一個中速任務(wù)處理周期(Ttaski)，指數(shù)I指向一個頁面，并且其在接下來的中速任務(wù)處理周期(Ttaski)中指向另一頁面。在上面的示例中，電動機控制算法現(xiàn)在將利用第二頁面334-B中的內(nèi)容，同時中速任務(wù)處理器可以基于新的開關(guān)頻率更新第一頁面334-A。因此，每次開關(guān)頻率改變，第一頁面334-A和第二頁面334-B的角色就顛倒。
[0145]雙緩沖區(qū)的模作
[0146]附圖3C是示出了依照所公開的實施方式的一個實施的第一雙緩沖區(qū)334的操作方法385的流程圖。將參考附圖3A和3B描述附圖3C。
[0147]在步驟386，中速任務(wù)處理器模塊320確定指數(shù)I的值是否是邏輯一或邏輯零。
[0148]當(dāng)指數(shù)I的值是邏輯一(I)時，該方法進行至步驟387，并且電動機控制算法使用儲存于(第一雙緩沖區(qū)334的)第一頁面334-A中的參數(shù)值，該參數(shù)值反映了下一個/即將到來的快速任務(wù)處理周期(Ttaskci)。
[0149]在步驟388，中速任務(wù)處理器模塊320確定新的/下一個中速任務(wù)處理周期(Ttaski)是否已經(jīng)開始。
[0150]當(dāng)中速任務(wù)處理器模塊320確定新的或下一個中速任務(wù)處理周期(Ttaski)還未開始時，方法385循環(huán)回到步驟387。
[0151]當(dāng)中速任務(wù)處理器模塊320確定新的或下一個中速任務(wù)處理周期(Ttaski)已經(jīng)開始時，方法385進行至步驟389。在步驟389，中速任務(wù)處理器模塊320在每一中速任務(wù)處理周期(Ttaski)基于由中速任務(wù)處理器模塊320計算的新的(或即將的/未來的)開關(guān)頻率(fsw—_)更新一次存儲于第二頁面334-B中的參數(shù)值。
[0152]在步驟390，中速任務(wù)處理器模塊320確定儲存于第二頁面334-B中的所有參數(shù)值是否已被更新。當(dāng)中速任務(wù)處理器模塊320確定了儲存于第二頁面334-B中的所有參數(shù)值還未被更新時，方法385循環(huán)回到步驟387。
[0153]當(dāng)中速任務(wù)處理器模塊320確定儲存于第二頁面334-B中的所有參數(shù)值已經(jīng)被更新時，方法385進行到步驟391。在步驟391，快速任務(wù)處理器模塊340將(實際/當(dāng)前)開關(guān)頻率(fsw)改變至新的開關(guān)頻率(fsw—new)，觸發(fā)指數(shù)I至邏輯零(O)，并且方法385隨后循環(huán)回到步驟386，此時指數(shù)I將被切換至邏輯零(O)。觸發(fā)指數(shù)I至邏輯零(O)顛倒了第一頁面334-A和第二頁面334-B的角色，使得控制算法將使用第二頁面334-B的參數(shù)值且基于新的開關(guān)頻率(fsw—_)更新第一頁面334-A的參數(shù)值。
[0154]當(dāng)方法386循環(huán)回到步驟386時，中速任務(wù)處理器模塊320再次確定指數(shù)I的值
是否是邏輯一或邏輯零。[0155]在這一迭代中，指數(shù)I的值是邏輯零(O)，并且方法385進行至步驟392，其中電動機控制邏輯使用存儲于(第一雙緩沖區(qū)334的)第二頁面334-B的參數(shù)值，其反映下一個/接下來的快速任務(wù)處理周期(Ttaskci)。
[0156]在步驟393，中速任務(wù)處理器模塊320確定新的/下一中速任務(wù)處理周期(Ttaski)是否已經(jīng)開始。
[0157]當(dāng)中速任務(wù)處理器模塊320確定新的/下一中速任務(wù)處理周期(Ttaski)還未開始時，方法385循環(huán)回到步驟392。
[0158]當(dāng)中速任務(wù)處理器模塊320確定新的/下一中速任務(wù)處理周期(Ttaski)已經(jīng)開始時，方法385進行到步驟394。在步驟394，中速任務(wù)處理器模塊320在每一中速任務(wù)處理周期(Ttaski)基于由中速任務(wù)處理器模塊320計算的新的開關(guān)頻率(fSW nJ更新一次存儲于第一頁面334-A中的參數(shù)值。
[0159]在步驟395，中速任務(wù)處理器模塊320確定儲存于第一頁面334-A中的所有參數(shù)值是否已被更新。當(dāng)中速任務(wù)處理器模塊320確定儲存于第一頁面334-A中的所有參數(shù)值還未被更新時，方法385循環(huán)回到步驟392。
[0160]當(dāng)中速任務(wù)處理器模塊320確定儲存于第一頁面334-A中的所有參數(shù)值已經(jīng)被更新時，方法385進行到步驟396。在步驟396，快速任務(wù)處理器模塊340將(實際/當(dāng)前)開關(guān)頻率(fsw)改變至另一個新的開關(guān)頻率(fsw—_)，觸發(fā)指數(shù)I至邏輯一(I)，并且方法385隨后循環(huán)回到步驟386，此時指數(shù)I將被切換至邏輯一(I)。觸發(fā)指數(shù)I至邏輯一(I)顛倒了第二頁面334-B和第一頁面334-A的角色，使得控制算法將使用第一頁面334-A的參數(shù)值且基于下一新的開關(guān)頻率(fsw—_)更新第二頁面334-B的參數(shù)值。
[0161]用于實施雙緩沖區(qū)334/336的處理邏輯可以依照特定的實際應(yīng)用而以多種不同方式實施。
[0162]例如，在一個實施中，可`以使用異算符OR(XOR)，如表1所示，其示出了輸入B為固定值的情況下的按位異算符OR(XOR)。
[0163]
輸入AI輸入BI異算OR(A'B)
?II
--?
[0164]表1
[0165]如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的和如表1所示，輸入A與等于I的固定輸入B的按位異算OR等于主要用于轉(zhuǎn)換輸入A。
[0166]在一個示例性實施中，雙緩沖區(qū)334/336可以在使用C語言的軟件中實施。在C語言中，引用開始于元素O的陣列。對于二元陣列，轉(zhuǎn)換為陣列的指數(shù)可以是O或1，這取決于要訪問的元素。使用所述參數(shù)值的控制函數(shù)將訪問由指數(shù)I指向的頁面，并且可以在另一頁面上執(zhí)行再初始化。例如，在一個實施中，在一個特定的瞬時，一些控制算法計算(例如死區(qū)補償)可以訪問指向緩沖區(qū)334的第一頁面334-A的參數(shù)值，而沒有被使用的存儲于緩沖區(qū)334的第二頁面334-B中的參數(shù)值可以通過使用XOR(指數(shù)I)作為指數(shù)在下一開關(guān)周期的參數(shù)值變得可用時利用該參數(shù)值被再初始化。
[0167]PWM電壓提前計算
[0168]可選的PWM電壓提前計算模塊326計算用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值，正如下文將參考附圖6B和6C描述的。這些三態(tài)值在下文將表示為:用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(t

PWM_Adv_inital_ss
)，用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(t
PWM—Adv—intermediates),
以及用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv final ss)。這些三態(tài)值在信號開關(guān)頻率(fsw)轉(zhuǎn)換期間使用。為了考慮該三態(tài)行為，可以使用雙緩沖區(qū)，并且緩沖區(qū)的內(nèi)容在每一開關(guān)頻率(fsw)轉(zhuǎn)換更新兩次。
[0169]當(dāng)PWM電壓提前計算模塊326向第一雙緩沖區(qū)334提供用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM Adv int_diatJ以存儲于第一雙緩沖區(qū)334的新單元中時，發(fā)生第一次更新。PWM電壓提前計算模塊326計算用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv final ss)，并且將其存儲在臨時變量中。利用正常的雙緩沖區(qū)處`理，當(dāng)?shù)谝恢笖?shù)(指數(shù)I)在354被觸發(fā)時，將從第一雙緩沖區(qū)334使用用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM Adv intOTrediatJ。
[0170]當(dāng)PWM電壓提前更新模塊376使用存儲于臨時變量中的用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv final ss)來蓋寫第一雙緩沖區(qū)334的內(nèi)容時，在后快速任務(wù)處理期間發(fā)生第二次更新。在下文將參考附圖5和6A-6C更詳細地描述PWM電壓提前。
[0171]標(biāo)記變量用于在中速任務(wù)處理周期(Ttaski)和快速任務(wù)處理周期(Ttaskci)之間同步新的開關(guān)頻率的更新。當(dāng)所有必須的中速任務(wù)計算準(zhǔn)備好時，中速任務(wù)處理器模塊320的標(biāo)記變量控制模塊328設(shè)置標(biāo)記為TRUE，并且當(dāng)快速任務(wù)處理器模塊340的374已經(jīng)更新了實際開關(guān)頻率時，快速任務(wù)處理器模塊340設(shè)置標(biāo)記為False。標(biāo)記變量控制模塊328設(shè)置標(biāo)記變量為TRUE且將其傳至快速任務(wù)處理器模塊340。逆變器操作的實際頻率以快速任務(wù)處理的速率(其相應(yīng)于快速任務(wù)處理周期(Ttaskci))被設(shè)置。為此(在中速任務(wù)處理器模塊320計算新的瞬時開關(guān)頻率(fsw n?)之后)，中速任務(wù)處理器模塊320設(shè)置標(biāo)記變量為“真(true)”。設(shè)置標(biāo)記變量為真，這指示快速任務(wù)處理器340新的瞬時開關(guān)頻率(fSWn?)準(zhǔn)備好在快速任務(wù)處理期間在快速任務(wù)處理器340處被使用/實施。當(dāng)快速任務(wù)處理器340確定標(biāo)記變量被設(shè)置為真時，它可以觸發(fā)第一和第二指數(shù)(例如，指數(shù)I在PreTaskO被觸發(fā)且指數(shù)2在PostTaskO被觸發(fā))，以使指示器改變向緩沖區(qū)334、336，使實際開關(guān)頻率(fsw)變?yōu)樾碌乃矔r開關(guān)頻率(fsw—_)，并且繼續(xù)其正常計算(在另一任務(wù)O函數(shù)模塊360)。
[0172]模塊329可以執(zhí)行或計算其它中速任務(wù)處理函數(shù)，例如，轉(zhuǎn)矩指令處理、電流指令產(chǎn)生、場弱化、系統(tǒng)建模等等。當(dāng)在模塊329完成所有的中速任務(wù)處理函數(shù)后，中速任務(wù)處理器模塊320等待中速任務(wù)處理的下一個預(yù)定的迭代將被執(zhí)行的信號，并且一旦接收到該信號，執(zhí)行中速任務(wù)處理的下一個預(yù)定的迭代。
[0173]在快速任務(wù)處理器模塊340中以處于預(yù)快速任務(wù)處理器模塊350、快速任務(wù)控制模塊360以及后快速任務(wù)處理器模塊370的三個不同階段實施或執(zhí)行快速任務(wù)處理。
[0174]預(yù)快速任務(wù)處理器模塊350執(zhí)行預(yù)快速任務(wù)處理函數(shù)。預(yù)快速任務(wù)處理器模塊350在352檢查標(biāo)記變量的值。當(dāng)標(biāo)記變量被設(shè)置為假(false)時，不再執(zhí)行進一步的預(yù)快速任務(wù)處理函數(shù)。
[0175]相反，當(dāng)標(biāo)記變量被設(shè)置為真時，預(yù)快速任務(wù)處理器模塊350在塊354觸發(fā)第一指數(shù)(指數(shù)I)，以改變指示器至雙緩沖區(qū)334，使得指示器指向其先前指向的相反頁面。第一雙緩沖區(qū)334包括未來參數(shù)值，其將被用于需要使用下一個(即將的)周期(其由瞬時開關(guān)頻率(fsw—_)確定)的控制計算中。為了進一步解釋，一些控制計算或函數(shù)，例如死區(qū)補償或占空比鉗位，需要使用用于下一個或“即將來到的”PWM周期的將來參數(shù)值來執(zhí)行它們的快速任務(wù)處理計算，該下一個或“即將來到的”PWM周期將被應(yīng)用于下一個取樣周期。這些參數(shù)值存儲于第一雙緩沖區(qū)334中。這樣，在執(zhí)行使用這些參數(shù)值的計算之前，用于這些參數(shù)值的指數(shù)I在預(yù)快速任務(wù)處理中被觸發(fā)。這樣，第一指數(shù)(指數(shù)I)在預(yù)快速任務(wù)處理中被觸發(fā)，以選擇存儲于第一雙緩沖區(qū)334內(nèi)的、將用在需要使用下一個/即將的PWM周期的控制計算中的將來參數(shù)值。在塊356，預(yù)快速任務(wù)處理器模塊350產(chǎn)生頻率改變指令以將操作頻率(fsw)改變?yōu)樵趬K322計算的瞬時開關(guān)頻率(fSW mw)。這一頻率改變指令將不起作用直至隨后的PWM周期。
[0176]在預(yù)快速任務(wù)處理的處理完成之后，快速任務(wù)控制模塊360執(zhí)行另一個快速任務(wù)處理函數(shù)，其用于為接下來的PWM周期設(shè)置參數(shù)。其它快速任務(wù)處理函數(shù)通常與矢量控制算法相關(guān)，并且可以包括，例如，Clarke/Park轉(zhuǎn)換、同步幀電流調(diào)整、逆變換、PWM占空比計算、診斷檢查等等。如下文所述，在其它快速任務(wù)處理函數(shù)中由快速任務(wù)控制模塊360計算的參數(shù)值并不實施于逆變器中直至隨后的在PWM周期。
[0177]后快速任務(wù)處理器模塊370執(zhí)行后快速任務(wù)處理函數(shù)。在模塊372，后快速仟務(wù)處理器模塊370檢查標(biāo)記變量的值。當(dāng)標(biāo)記變量為假時，不執(zhí)行后快速任務(wù)處理函數(shù)。相反，當(dāng)標(biāo)記變量為真時，則在模塊374處，后快速任務(wù)處理器模塊370用新的瞬時開關(guān)頻率(fSW_new)更新開關(guān)頻率(fSW)參數(shù)。對于直接訪問開關(guān)頻率(fSW)參數(shù)的一些計算，該值將反映用于當(dāng)前PWM循環(huán)的PWM周期。
[0178]在一些實施方式中，在可選模塊376中，后快速任務(wù)處理器模塊370使用已經(jīng)存儲于臨時變量中的用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM—Adv—final—ss)更新存儲于緩沖區(qū)334中的PWM電壓提前單元。
[0179]后快速任務(wù)處理器模塊370隨后在塊378設(shè)置標(biāo)記變量為假，并且隨后觸發(fā)第二指數(shù)(指數(shù)2)以改變指示器，使得其指向緩沖區(qū)336內(nèi)的更新頁面336-X，其包括計算為新的開關(guān)頻率(fsw—Μ)的函數(shù)的當(dāng)前參數(shù)值。這樣，需要使用當(dāng)前/現(xiàn)有PWM循環(huán)的周期的函數(shù)可以選擇存儲于雙緩沖區(qū)336的頁面336-X的單元，使得對應(yīng)于當(dāng)前/現(xiàn)有PWM周期的參數(shù)值用在任何相關(guān)的控制計算中。這些函數(shù)的一些示例可以是低通濾波器、電流調(diào)節(jié)器增益、電流預(yù)報器，等等。
[0180]在所有的快速任務(wù)處理函數(shù)完成之后，后快速任務(wù)處理器模塊370然后等待直到實施或執(zhí)行下一個快速任務(wù)處理迭代的時刻，此時，快速任務(wù)處理器模塊340循環(huán)回到預(yù)快速任務(wù)處理器模塊350。
[0181]現(xiàn)在將參考附圖4、5和6A-6C描述軟件構(gòu)架300的操作細節(jié)。
[0182]附圖4是示出了依照一些所公開的實施方式的慢速任務(wù)處理400的流程圖。慢速任務(wù)處理函數(shù)以相對慢速或頻率實施或執(zhí)行。
[0183]慢速任務(wù)處理開始于410，并且在420，慢速任務(wù)處理器模塊310計算平均開關(guān)頻率(fsw—avg)。逆變器的平均開關(guān)頻率(fsw—avg)不會非常快速地改變，并且因而可以在慢速任務(wù)處理循環(huán)中在附圖4的420被計算。平均開關(guān)頻率(fsw avg)可以根據(jù)基于實際應(yīng)用而改變的多個參數(shù)和當(dāng)前操作條件，例如電動機速度、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、逆變器溫度，等等來計算。[0184]在430，慢速任務(wù)處理器模塊310計算高頻振動跨度頻率(fspan)，其對應(yīng)于允許的頻率改變量。例如，高頻振動跨度頻率(fspan)可以計算為電動機速度和/或其它操作條件的函數(shù)。
[0185]在440，其它慢速函數(shù)可以被執(zhí)行或計算。例如，其它慢速函數(shù)可以包括，溫度測量、緩慢變化的信號的濾波，等等。
[0186]當(dāng)所有的慢速函數(shù)已經(jīng)在440執(zhí)行之后，慢速任務(wù)處理400進行到450，其中，慢速任務(wù)處理器模塊310等待慢速任務(wù)處理的下一個預(yù)定的迭代。
[0187]附圖5是示出了依照所公開的一些實施方式的中速任務(wù)處理500的流程圖。中速任務(wù)處理函數(shù)以中等的速率或頻率實施或執(zhí)行。
[0188]中速任務(wù)處理500開始于510，并且在520，中速任務(wù)處理器模塊320的計算模塊322使用任何已知方法計算偽隨機數(shù)(Krand)。在530，計算的偽隨機數(shù)(Krand)被縮放或標(biāo)準(zhǔn)化為落入-0.5至+0.5的范圍內(nèi)。
[0189]為了使高頻振動有效，瞬時開關(guān)頻率(fSWnew)應(yīng)以相當(dāng)迅速的速度被更新。為此，在附圖5的530，計算模塊322在中速任務(wù)處理500期間以中速計算瞬時開關(guān)頻率(fsw ηΛ)。因此，在一個實施方式中，高頻振動速率(fraJ是與中速任務(wù)處理500相同的速率。在一個實施方式中，中速任務(wù)處理器模塊320在附圖5的530按照上述方程式(I)使用在慢速任務(wù)處理400的420計算出的平均開關(guān)頻率(fsw avg)、在慢速任務(wù)處理400的430計算出的高頻振動跨度頻率(fspan)以及在中速任務(wù)處理500的520計算出的偽隨機數(shù)(Krand)計算新的瞬時開關(guān)頻率(fsw—_)。
_0] 參數(shù)再初始化
[0191]在電動機控制計算中使用的一些類型的參數(shù)是開關(guān)頻率(fsw)或取樣速率的函數(shù)(也就是，快速任務(wù)處理周期)。如果開關(guān)頻率(fsw)在操作期間動態(tài)地變化，則當(dāng)逆變器開關(guān)頻率(fsw)變化時需要更新這些參數(shù)以反映實際開關(guān)頻率(fsw)。例如，中速任務(wù)處理可以多次被快速任務(wù)處理600中斷，因為快速任務(wù)處理600通常處于比中速任務(wù)處理500高得多的頻率(根據(jù)定義)。這樣，存在這樣的可能性，在中速任務(wù)處理500期間的參數(shù)再初始化計算的過程中間，快速任務(wù)處理600將中斷中速任務(wù)處理500。因此，可能的是，在快速任務(wù)處理600期間使用的時變參數(shù)中的無一、一些或全部未被表示實際開關(guān)頻率(fsw)的下確值更新。無法更新這些類型的參數(shù)以反映實際開關(guān)頻率(fsw)將導(dǎo)致不正確的控制。
[0192]這樣，在中速任務(wù)處理500的540，中速任務(wù)處理器模塊320使用在530計算出的新的開關(guān)頻率(fsw—_)再初始化快速任務(wù)處理的所有時變參數(shù)。所有的再初始化可以中速任務(wù)處理500中恰好在設(shè)置標(biāo)記變量(在560)之前連續(xù)也在執(zhí)行(在540)，以變?yōu)樾碌拈_關(guān)頻率(fsw)(與在圍繞中速任務(wù)處理500計算分散的不同時刻執(zhí)行再初始化相反)。在540連續(xù)地執(zhí)行全部的再初始化可以幫助降低在快速任務(wù)處理600期間使用的時變參數(shù)不被表示實際開關(guān)頻率(fsw)的正確值更新的機會。雖然在540連續(xù)地執(zhí)行全部再初始化沒有完全地消除在參數(shù)值和實際開關(guān)頻率(fsw)之間某種不匹配的可能性，但是其確實很大程度地緩解問題。對開關(guān)頻率(fsw)中的錯誤并不非常敏感的參數(shù)可以在一個步驟中再初始化且以這種簡單的方法進行處理。
[0193]相反，對于一些對開關(guān)頻率(fsw)中的錯誤更為敏感的時變參數(shù)(在上文描述為臨界或敏感參數(shù))，可以使用可選的雙緩沖區(qū)334/336，如上所述，來幫助確保所述參數(shù)值與實際開關(guān)頻率(fsw)的正確對準(zhǔn)。
[0194]在550，中速任務(wù)處理器模塊320計算用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(t?—Adv—final—ss)，其可以存儲于暫存變量中，如下文參考附圖6B和6C描述。
[0195]以快速任務(wù)處理600的速率設(shè)置逆變器操作的實際頻率。為此(在已經(jīng)計算了新的瞬時開關(guān)頻率(fsw—nJ (在530)之后)，在中速任務(wù)處理的560，中速任務(wù)處理器模塊320設(shè)置標(biāo)記變量為“真”。設(shè)置標(biāo)記變量為真，這通知快速仟務(wù)處理600指示新的開關(guān)頻率(fsw—_)(在530計算得到的)準(zhǔn)備好在快速任務(wù)處理600中使用/實施。如下文將要參考附圖6A的描述，當(dāng)快速任務(wù)處理600在612確定標(biāo)記變量被設(shè)置為真時，可以觸發(fā)第一和第二指數(shù)(指數(shù)I和指數(shù)2)以使相應(yīng)的指示器變?yōu)橹赶螂p緩沖區(qū)334、336(在附圖6的614或640)，改變實際開關(guān)頻率(fsw)(在附圖6的616)，和繼續(xù)其正常計算(在620)。
[0196]在570，中速任務(wù)處理器模塊320執(zhí)行任何其它的中速任務(wù)處理函數(shù)，例如，轉(zhuǎn)矩指令處理、電流指令產(chǎn)生、場弱化、系統(tǒng)建模，等等。
[0197]在所有的中速任務(wù)處理函數(shù)在580完成之后，中速任務(wù)處理器模塊320等待表示下一個預(yù)定的迭代中速任務(wù)處理將被執(zhí)行的信號。當(dāng)中速任務(wù)處理器模塊320接收到表示是時候執(zhí)行中速任務(wù)處理的下一個預(yù)定迭代的信號時，其循環(huán)回到520。
[0198]附圖6A是示出了依照所公開的一些實施方式的快速任務(wù)處理600的流程圖?？焖偃蝿?wù)處理函數(shù)以快的速度或頻率實施或執(zhí)行。
[0199]快速仟務(wù)處理開始于605。在附圖6A，塊610示出了由快速任務(wù)處理器模塊340執(zhí)行的預(yù)快速任務(wù)處理函數(shù)，并且塊630示出了由快速任務(wù)處理器模塊340執(zhí)行的后快速任務(wù)處理函數(shù)。
[0200]在612，快速任務(wù)處理器模塊340檢查標(biāo)記變量的值。當(dāng)標(biāo)記變量為假時，沒有其他預(yù)快速任務(wù)處理函數(shù)，并且快速任務(wù)處理器模塊340可以直接進行到620。
[0201]相反，當(dāng)標(biāo)記變量是真時，隨后在614，快速任務(wù)處理器模塊340如上所述的觸發(fā)第一指數(shù)(指數(shù)I)以改變指示器指向第一雙緩沖區(qū)334。在614使用第一指數(shù)(指數(shù)I)的觸發(fā)導(dǎo)致指示器指向第一雙緩沖區(qū)334的最近更新的頁面，其包括將被用在需要使用在530計算出的下一個即將的瞬時開關(guān)頻率(fSWnOT)的控制計算中的未來參數(shù)值。
[0202]為了進一步描述，一些控制計算或函數(shù)，例如死區(qū)補償或占空比鉗位，需要使用用于下一個或“即將的”PWM周期的、將應(yīng)用于下一個取樣周期的未來參數(shù)值而執(zhí)行它們的快速任務(wù)處理600計算。這些參數(shù)值存儲于第一雙緩沖區(qū)334。這樣，在執(zhí)行使用這些參數(shù)值的計算之前，用于這些參數(shù)值的指數(shù)I在預(yù)快速任務(wù)處理600的614被觸發(fā)。因此，在614，第一指數(shù)(指數(shù)I)在預(yù)快速仟務(wù)處理610中被觸發(fā)，以選擇存儲于第一雙緩沖區(qū)334的、將用于需要使用下一個/即將的PWM周期的控制計算中的未來參數(shù)值。
[0203]在616，快速任務(wù)處理器模塊340產(chǎn)生實際頻率改變指令以改變操作頻率(fsw)。在一些實施方式中，這一頻率改變指令將不起作用直到后來的PWM周期。
[0204]在用于預(yù)快速任務(wù)處理的處理完成之后，快速任務(wù)處理器模塊340進行至620，其中快速任務(wù)處理器模塊340執(zhí)行其它快速任務(wù)處理函數(shù)。這些函數(shù)通常與矢量控制有關(guān)。例如Clarke/Park轉(zhuǎn)換、同步巾貞電流調(diào)整、逆變換、PWM占空比計算、診斷檢查等的函數(shù)可以在620執(zhí)行。這些被用來設(shè)置用于隨后的PWM周期的參數(shù)。
[0205]塊630示出了后快速任務(wù)處理函數(shù)。[0206]在632，快速任務(wù)處理器模塊340檢查標(biāo)記變量的值。當(dāng)標(biāo)記變量是假時，沒有其他的后快速任務(wù)處理函數(shù)，并且快速任務(wù)處理器模塊340可以直接進行到650。
[0207]相反，當(dāng)標(biāo)記變量是真時，隨后在634，快速任務(wù)處理器模塊340在軟件中使用在530計算出的新的瞬時開關(guān)頻率(fSW nOT)來更新開關(guān)頻率(fsw)。由于軟件中的一些計算直接讀取開關(guān)頻率(fsw)參數(shù)，因此這樣做是必要的。在這一情形中，該值應(yīng)反映用于當(dāng)前PWM循環(huán)的PWM周期。
[0208]在636，快速任務(wù)處理器模塊340使用用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM—Adv—final—ss)(存儲于臨時變量中)更新存儲于雙緩沖區(qū)334的PWM電壓提前單元。
[0209]在638，快速任務(wù)處理器模塊340設(shè)置標(biāo)記變量為假，等待開關(guān)頻率(fsw)中的下一個改變。
[0210]在640，快速任務(wù)處理器模塊340如上所述觸發(fā)第二指數(shù)(指數(shù)2)以改變指示器指向第二雙緩沖區(qū)336，其包括被計算為新的開關(guān)頻率(fsw n?)的函數(shù)的當(dāng)前參數(shù)值。這樣，需要使用用于當(dāng)前/現(xiàn)有的PWM循環(huán)的周期的函數(shù)可以選擇存儲于第二雙緩沖區(qū)336中的單元，使得對應(yīng)于當(dāng)前/現(xiàn)有的PWM周期的參數(shù)值用在任何相關(guān)的控制計算中。這種函數(shù)的一些示例是低通濾波器、電流調(diào)節(jié)器增益、電流預(yù)報器，等等。
[0211]在所有的快速任務(wù)處理函數(shù)完成之后，快速任務(wù)處理器模塊340進行至650，在這里等待直到進行下一個快速任務(wù)處理迭代的時刻，此時快速任務(wù)處理器模塊340循環(huán)回到612。
[0212]PWM由壓提前
[0213]在本領(lǐng)域中已知的是，PWM延遲應(yīng)被補償，以在高的電動機速度下保持穩(wěn)定的電流控制。
[0214]在620，在快速任務(wù)處理600期間計算的占空比指令不被實施于逆變器中直到后來的PWM周期。
[0215]附圖6B是示出了電流取樣點的圖，其用于計算具有周期(Ts)661的PWM電壓信號的占空比。附圖6B表明在離散時間控制系統(tǒng)中經(jīng)歷的PWM電壓延遲時間的概念和PWM電壓提前的概念。
[0216]]平均輸出電壓可以被認(rèn)為是處于PWM周期的中心662。因此，從在tQ的取樣瞬時664，在取樣時刻664和在668的實際電壓指令實施(其平均值是中心點662)之間，存在近似1.5TS的延遲665，在這個1.5TS延遲665期間，電動機將旋轉(zhuǎn)一定的角度。為了考慮在該延遲時間665期間的這個角旋轉(zhuǎn)，在該處應(yīng)用電壓指令的角度由對應(yīng)的PWM電壓提前角(Δ Θ pwMAdv)來調(diào)整，該對應(yīng)的PWM電壓提前角可以使用如下的方程式(2)來計算:
[0217]Δ Θ PWM—Adv — TPWM—Adv* ω r (2)
[0218]PWM電壓提前角(Λ Θ pwMAdv)基于轉(zhuǎn)子角速度(ω』和用于PWM電壓提前延遲時間的值(tPWMAdv)的乘積來計算，其具有將在下面解釋的多個不同值。實質(zhì)上，這考慮了時間差以及在電流取樣664和相關(guān)的電壓指令占空比被實施的時間(大約在下一 PWM周期的中點附近)之間的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)執(zhí)行同步幀電壓指令回到穩(wěn)態(tài)坐標(biāo)系的逆變換時，所述補償實施為角度調(diào)整，其中角度與速度乘以延遲時間665成正比。
[0219]在標(biāo)準(zhǔn)的AC電動機驅(qū)動中，其中開關(guān)頻率(fsw)緩慢變化，其通常適當(dāng)?shù)赜嬎鉖WM電壓延遲為1.5TS。[0220]然而，當(dāng)采用如上所述的高頻振動技術(shù)且開關(guān)頻率(fsw)快速改變顯著量時，必須使用更精確的方法來確保電流穩(wěn)定性。
[0221]對于開關(guān)頻率(fsw)中的階躍變化，其發(fā)生在初始開關(guān)周期(Tsw initial)和下一個開關(guān)周期(Tsw next)之間的開關(guān)頻率(fsw)轉(zhuǎn)換期間，為補償實施延遲所需的PWM電壓提前通過下面的方程式(3)給出:
[0222]^PWM Adv _ ^sw initial +。^SW next (3 )
- - 2 "
[0223]PWM電壓提前延遲時間(tPWM Adv)是初始開關(guān)周期(Tsw initial)的函數(shù)，該PWM電壓提前延遲時間(tPWM Adv)是在初始開關(guān)周期(Tsw initial)期間的開關(guān)頻率的倒數(shù)，PWM電壓提前延遲時間(tPWM—Adv)是下一個開關(guān)周期(Tsw next)的函數(shù)，該PWM電壓提前延遲時間(tPWM—Adv)是在下一個開關(guān)周期(Tswmxt)期間將使用的開關(guān)頻率的倒數(shù)。
[0224]因此，對于在開關(guān)頻率中的任何改變，PWM電壓提前必然經(jīng)歷如下一系列的三個狀態(tài):
[0225]?用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv inital ss)，其在初始開關(guān)周期期間使用初始開關(guān)周期(Tsw initial)來計算得到，
[0226]?用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM Adv—s)，其在轉(zhuǎn)換狀態(tài)期間使用初始開關(guān)周期(Tsw initial)和下一個開關(guān)周期(Tswnext) 二者來計算得到，以及
[0227]?用于PWM電壓提前的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv final ss)，其僅使用下一個開關(guān)周期(Tswnext)來計算得到。
[0228]附圖6C示出了在開關(guān)周期(T`sw)中的階躍變化和為補償在這一階躍變化期間的實施延遲所需的PWM電壓提前的三個對應(yīng)值的示例。在這一特定示例中，假設(shè)開關(guān)周期(Tsw)從初始開關(guān)周期(Tsw initial) 681期間的100 μ s672變?yōu)橄乱粋€開關(guān)周期(Tsw next) 685期間的200 μ s676。
[0229]在初始開關(guān)周期(Tsw initial) 681期間，用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(t
PWM—Adv—inital—ss )計算為1.5和初始開關(guān)周期(T


SW—initial )的乘積。這樣，在這一示例中，用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv inital ss)是150 μ s (也就是，100 μ s+l/2*100 μ s = 1.5*100 μ s)。
[0230]在發(fā)生在開關(guān)頻率(fsw)轉(zhuǎn)換期間的轉(zhuǎn)換狀態(tài)683期間，用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(t

PWM—AdV— intermediates
)使用初始開關(guān)周期(T





SW—initial
)681和下一個開關(guān)周期(Tsw
next) 685 二者來計算。在這一示例中，初始開關(guān)周期(Tsw initial) 681是ΙΟΟμ S672，并且下一個開關(guān)周期(Tsw next) 685是200 μ s676，并且因此用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWMAdv—intermediates)計算為 200 μ S (100 μ S+l/2*200 μ S)。
[0231]用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv final ss)僅使用下一個開關(guān)周期(Tsw_next)685來計算。如上所述，在550，用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM AdvfinaLss)可以存儲在臨時變量中(將在后快速任務(wù)處理600期間被取回)。在這一示例中，用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv final ss)是300 μ s (200 μ s+l/2*200 μ s =
1.5*200 μ s)。
[0232]因此，只要開關(guān)頻率(fsw)改變，就需要具有關(guān)于三個可能的PWM電壓提前延遲時間值的信息。由于PWM電壓提前延遲時間值的這一三態(tài)特性，之前描述的雙緩沖區(qū)方法并不勝任?？紤]到了所述三態(tài)行為，使用雙緩沖區(qū)，并且每一開關(guān)頻率(fsw)變換更新兩次緩沖區(qū)內(nèi)容。
[0233]當(dāng)中速任務(wù)處理器模塊320的參數(shù)再初始化模塊324在第一雙緩沖區(qū)334中存儲用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM Adv—s)時，在中速任務(wù)處理500期間發(fā)生
第一次更新。
[0234]在中速任務(wù)處理500的550，中速任務(wù)處理器模塊320的PWM電壓提前計算模塊326計算用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv final ss)，并且將其存儲在臨時變量中。使用正常的雙緩沖區(qū)處理，用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM—Adv—?tJ將由電動機控制算法從第一雙緩沖區(qū)334被使用，使得一旦第一指數(shù)(指數(shù)I)在預(yù)快速任務(wù)處理610中的614被觸發(fā)就使同步幀電壓指令轉(zhuǎn)換回固定中貞。
[0235]當(dāng)快速任務(wù)處理器模塊340的PWM電壓提前更新模塊376使用存儲在臨時變量中的用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv final ss)蓋寫第一雙緩沖區(qū)334的內(nèi)容(在附圖6A的636)時，在后快速任務(wù)處理630期間發(fā)生第二次更新。[0236]因此，在單個開關(guān)頻率(fsw)轉(zhuǎn)換期間使用PWM電壓提前延遲時間的三個不同值(也就是，用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv inital ss)、用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM—Adv—intemediatJ以及用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM—Adv—
final—ss) ) °
[0237]附圖7A是一組圖形，示出了當(dāng)電動機使用利用高頻振動的現(xiàn)有技術(shù)的AC電動機控制算法在相對較高的電動機速度下操作時的電動機速度710-A、命令轉(zhuǎn)矩720-A和電動機的相位電流730-A。附圖7A示出相位電流730-A不穩(wěn)定且振蕩(也就是，呈現(xiàn)出顯著的振蕩)。這是由于在軟件中的控制算法實施中沒有正確考慮快速變化的逆變器頻率。
[0238]附圖7B是一組圖形，示出了當(dāng)電動機使用依照所公開的實施方式的利用高頻振動的AC電動機控制在相對較高的電動機速度下操作時的電動機速度710-B、命令轉(zhuǎn)矩720-B和電動機的相位電流730-B。附圖7B和附圖7A的比較示出了流向電動機的電流730-A呈現(xiàn)出明顯減小的振蕩(例如，沒有可觀察到的振蕩的干凈的正弦曲線)，因此說明了所公開的實施方式的效果。
[0239]結(jié)論
[0240]因此，已經(jīng)描述了用于控制在矢量控制的電動機驅(qū)動系統(tǒng)中的多相電機的操作的多個實施方式。
[0241]依照一些所公開的實施方式，提供了這樣的方法、系統(tǒng)和裝置，用于當(dāng)開關(guān)頻率改變時對任何任務(wù)O時變電動機控制參數(shù)進行雙緩沖以使得所述參數(shù)中的每一個有多個值可用。這一雙緩沖在多個不同的可能應(yīng)用中具有新穎性。
[0242]依照一些所公開的實施方式，提供了這樣的方法、系統(tǒng)和裝置，用于在開關(guān)頻率改變的任何時刻使用舊的/當(dāng)前的、中間的、以及未來/最終的穩(wěn)態(tài)值來產(chǎn)生/計算PWM電壓提前。換句話說，在開關(guān)頻率改變的任何時刻，在單個開關(guān)頻率轉(zhuǎn)換期間使用PWM電壓提前的三個不同的或三態(tài)值。在一些實施中，這些實施方式可以在計算PWM電壓提前的方法中實施一些雙緩沖區(qū)技術(shù)/工藝。在另一實施方式中，三緩沖區(qū)技術(shù)可以用于計算PWM電壓提前而不使用高頻振動或雙緩沖區(qū)技術(shù)。
[0243]依照一些公開的實施方式，提供了這樣的方法、系統(tǒng)和裝置，用于使PWM算法使用的開關(guān)頻率高頻振動?？梢圆捎靡匀齻€不同速度執(zhí)行的三個不同的嵌套循環(huán)。例如，平均開關(guān)頻率(fsw—avg)和高頻振動跨度可以以慢速(慢速任務(wù)處理速率)來計算，并且瞬時頻率或高頻振動速率可以以更快的速度(中速任務(wù)處理速率)來計算。在一個實施方式中，平均開關(guān)頻率(其隨著相對緩慢變化的系統(tǒng)參數(shù)而改變，例如速度、轉(zhuǎn)矩、溫度)以慢速來計算，隨機數(shù)、高頻振動值和新的開關(guān)頻率可以以中速來計算，并且實際操作頻率可以以較快的速度來更新。在一個實施中，所公開的高頻振動技術(shù)可以用于電動機驅(qū)動的控制器環(huán)境中以使HEV產(chǎn)生的不變音調(diào)的噪聲隨機化。
[0244]在一些實施方式中，雙緩沖區(qū)可以與高頻振動一起使用。例如，雙緩沖區(qū)可以用于存儲任務(wù)O時變參數(shù)，并且可以以中速來更新。指數(shù)可以用于在實際控制正在使用的那個緩沖區(qū)頁面與被更新的緩沖區(qū)頁面(或雙緩沖區(qū))之間觸發(fā)。當(dāng)所有計算完成并且參數(shù)值已經(jīng)被更新時，可以設(shè)置標(biāo)記；這一標(biāo)記用作交換信號，以使快速任務(wù)處理器知道緩沖區(qū)已經(jīng)被更新且它可以改變實際開關(guān)頻率。在一些實施方式中，預(yù)任務(wù)O和后任務(wù)O函數(shù)用于觸發(fā)指數(shù)、更新PWM電壓提前后任務(wù)O以及設(shè)置開關(guān)頻率。對于未經(jīng)由雙緩沖區(qū)處理的任務(wù)O時變參數(shù)，任務(wù)I參數(shù)再初始化函數(shù)可以被聚集到一起，使得它們在一個步驟中執(zhí)行，最小化在這些計算過程中發(fā)生中斷的機會。在一些實施方式中，可以使用兩組雙緩沖區(qū)，這取決于所關(guān)注的參數(shù)是否需要在其計算中使用當(dāng)前或未來任務(wù)O周期信息。
[0245]本領(lǐng)域技術(shù)人員將進一步明白，結(jié)合在此公開的實施方式描述的各個說明性邏輯塊、模塊、電路和算法步驟可以實施為電子硬件、計算機軟件或二者的組合。根據(jù)函數(shù)和/或邏輯塊部件(或模塊)以及各種處理步驟在上文描述了一些實施方式和實施。然而，可以理解的是，這樣的塊部件(或模塊)可以通過任意數(shù)量的構(gòu)造為執(zhí)行特定函數(shù)的硬件、軟件和/或固件部件來實現(xiàn)。
[0246]為了清晰地示出硬件和軟件的這種可互換性，在上文已經(jīng)就多種說明性部件、塊、模塊、電路和步驟的函數(shù)對它們進行了大體上的描述。這樣的函數(shù)是否實施為硬件或軟件取決于特定的應(yīng)用和施加于整個系統(tǒng)的設(shè)計約束。技術(shù)人員可以針對每一個特定應(yīng)用以不同的方式實施所描述的函數(shù)，但是這樣的實施判定不應(yīng)被解釋為導(dǎo)致偏離了本發(fā)明的范圍。例如，系統(tǒng)或部件的實施方式可以使用各種集成電路部件，例如，記憶元件、數(shù)字信號處理元件、邏輯元件、查閱表或類似的，其可以在一個或多個微處理器或其它控制裝置的控制下執(zhí)行多種函數(shù)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解在此描述的實施方式僅是示例性的實施。
[0247]結(jié)合在此公開的實施方式而描述的多個說明性的邏輯塊、模塊和電路可以通過下述來實施或執(zhí)行:通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯裝置、離散門或晶體管邏輯、離散硬件部件或它們的任何用于執(zhí)行在此描述的函數(shù)的組合。通用處理器可以是微處理器，但是備選地，處理器可以是任何傳統(tǒng)的處理器、控制器、微處理器或狀態(tài)機。處理器還可以被實施為計算裝置的組合，例如DSP和微處理器的組合、多個微處理器、一個或多個微處理器結(jié)合DSP核心或任何其它這樣的結(jié)構(gòu)。
[0248]結(jié)合在此公開的實施方式描述的方法或算法的步驟可以直接嵌入硬件、由處理器執(zhí)行的軟件模塊或二者的組合。軟件模塊可以駐留于RAM存儲器、閃存存儲器、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可移動盤、CD-ROM或本領(lǐng)域已知的任何其它形式的存儲媒介。典型的存儲媒介連接至處理器，使得處理器可以從存儲媒介讀取信息并向其寫入信息?？商娲?，存儲媒介可以一體化至處理器。處理器和存儲媒介可以駐留于ASIC中。ASIC可以位于用戶終端中。可替代地，處理器和存儲媒介可以作為離散部件存在于用戶終端中。
[0249]在本文中，例如第一和第二以及類似的關(guān)系術(shù)語可以僅用于區(qū)分一個實體或動作與另一個實體或動作，而不一定要求或暗示這些實體或動作之間的任何實際的這種關(guān)系或次序。例如“第一”、“第二”、“第三”等等的數(shù)字序數(shù)僅表示多個中的不同單個，并不指示任何順序或次序，除非由權(quán)利要求的語言明確定義了。在任意權(quán)利要求中文字的次序并不指示必須以依照這樣的次序的時間或邏輯順序來執(zhí)行處理步驟，除非由權(quán)利要求的語言明確定義了。處理步驟可以以任意順序交換，而不偏離本發(fā)明的范圍，只要這樣的交換不與權(quán)利要求的語言矛盾且在邏輯上是無意義的。
[0250]此外，取決于環(huán)境，用于描述不同元件之間關(guān)系的詞語例如“連接”或“連接至”并不指示在這些元件之間必須進行直接的物理連接。例如，兩個元件可以物理地、電子地、邏輯地或以其它任何方式通過一個或多個額外元件而相互連接。
[0251]雖然在前面的詳細描述中已經(jīng)描述了至少一個示例性實施方式，應(yīng)當(dāng)理解的是，存在大量的變形。還應(yīng)當(dāng)理解的是，示例性實施方式或多個示例性實施力式僅是示例，且并不意欲以任何方式限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用或結(jié)構(gòu)。相反，前面的詳細描述將為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供方便的捷徑來實施示例性實施方式或多個示例性實施方式?？梢岳斫獾氖牵诤瘮?shù)和元件的布置中可以采用多種改變，而不偏離在所附權(quán)利要求中陳述的范圍及其法律等效物。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 迭代地執(zhí)行慢速任務(wù)處理循環(huán)，其在第一任務(wù)處理周期(Ttask2)中以相對較慢的速度執(zhí)行； 迭代地執(zhí)行中速任務(wù)處理循環(huán)，其在第二任務(wù)處理周期(Ttaski)中以中速執(zhí)行，其中，迭代地執(zhí)行中速任務(wù)處理循環(huán)的步驟包括: 以中速(Ttaski)計算新的瞬時開關(guān)頻率(fSW M);以及 計算用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值，其中，用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值包括:用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv inital ss);用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(t

PWM—Adv—intermediates
):以及用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM_Adv_final_)-SS^ ， 迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)，其 在第三任務(wù)處理周期(Ttaskci)期間以相對較快的速度執(zhí)行，其中，迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)包括: 計算用于PWM電壓提前角(Λ Θ)的三態(tài)值，所述三態(tài)值在當(dāng)當(dāng)前實際開關(guān)頻率(fsw)改變至新的瞬時開關(guān)頻率(fsw—Μ)時的轉(zhuǎn)變狀態(tài)期間使用，其中，用于PWM電壓提前角(Δ Θ)的三態(tài)值的計算基于:用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv inital ss)和轉(zhuǎn)子角速度(ω』的乘積；用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM Adv—s)和轉(zhuǎn)子角速度(ω^)的乘積；以及用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tPWM Adv final ss)和轉(zhuǎn)子角速度(Qr)的乘積。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中，迭代地執(zhí)行慢速任務(wù)處理循環(huán)的步驟包括: 在第一任務(wù)處理周期(Ttask2)期間計算一次平均開關(guān)頻率(fsw—avg)和高頻振動跨度頻率(fspan)，其中，高頻振動跨度頻率(fspan)對應(yīng)于當(dāng)開關(guān)頻率(fsw)高頻振動以產(chǎn)生施加于逆變器模塊的開關(guān)信號時所允許的頻率變化量。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中，迭代地執(zhí)行中速任務(wù)處理循環(huán)的步驟進一步包括: 在執(zhí)行預(yù)快速任務(wù)處理循環(huán)之前在中速任務(wù)處理循環(huán)的執(zhí)行期間以中速(Ttaski)計算偽隨機數(shù)(Krand)，以及 其中以中速(Ttaski)計算新的瞬時開關(guān)頻率(fSW nOT)的步驟包括: 基于平均開關(guān)頻率(fsw—avg)、高頻振動跨度頻率(fspan)和縮放形式的偽隨機數(shù)(Krand),以中速(Ttaski)計算新的瞬時開關(guān)頻率(fsw _);以及進一步包括: 基于新的瞬時開關(guān)頻率(fsw—_)規(guī)律地且連續(xù)地再初始化在快速任務(wù)處理期間使用的時變參數(shù)值，使得在快速任務(wù)處理期間使用的時變參數(shù)值將被表示新的瞬時開關(guān)頻率(fsw—new)的正確值更新。
4.如權(quán)利要求1的方法,進一步包括: 將用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值存儲于包括第一頁面和第二頁面的雙緩沖區(qū)，其中，雙緩沖區(qū)的內(nèi)容在每次開關(guān)頻率(fsw)變換時更新兩次。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，計算用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值的步驟包括: 在以初始開關(guān)周期(Tsw initial)操作的同時，在中速任務(wù)處理循環(huán)期間計算用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(t


PWM—Adv—inital—ss);基于初始開關(guān)周期（Tsw—initial)和下一個開關(guān)周期（Tsw next)計算用于PWM電壓提前延遲 時間的中間值（tPWMAdv—s)，其中，在開關(guān)頻率（fsw)變換狀態(tài)期間計算中間值，該開關(guān) 頻率（fsw)變換狀態(tài)發(fā)生在中速任務(wù)處理循環(huán)的執(zhí)行中；以及基于下一個開關(guān)周期（Tsw next)，在第二任務(wù)處理周期期間計算用于PWM電壓提前延遲 時間的最終穩(wěn)態(tài)值（tPWM—Adv—final—ss) °
6.如權(quán)利要求5的方法，其中，儲存用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值的步驟包括： 在執(zhí)行預(yù)快速任務(wù)處理循環(huán)之前，將用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值（tPWM Advinital_ss)存儲于第一頁面；將用于PWM電壓提前延遲時間的中間值（tPWM—Adv—intOTrediatJ存儲于第二頁面，以供電動 機控制模塊使用，其中中間值用于當(dāng)?shù)谝恢笖?shù)在預(yù)快速任務(wù)處理循環(huán)的執(zhí)行期間被觸發(fā)時 使同步幀電壓指令變換回固定幀；以及 將最終穩(wěn)態(tài)值存儲于臨時變量中。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中，執(zhí)行后快速任務(wù)處理循環(huán)的步驟進一步包括：用已經(jīng)存儲于臨時變量中的最終穩(wěn)態(tài)值來蓋寫保持在雙緩沖區(qū)的第二頁面中的用于PWM電壓提前延遲時間的中間值（tPWM—Adv—intermediates) °
8.如權(quán)利要求1的方法，其中，相對較慢的速度低于中速，其中，中速低于相對較快的 速度。
9.一種系統(tǒng)，包括：慢速任務(wù)處理器模塊，其構(gòu)造為在慢速任務(wù)處理循環(huán)中迭代地執(zhí)行低速任務(wù)處理，所 述慢速任務(wù)處理循環(huán)在第一任務(wù)處理周期（TTASK2)中以相對較慢的速度執(zhí)行，中速任務(wù)處理器模塊，其構(gòu)造為在中速任務(wù)處理循環(huán)中迭代地執(zhí)行中速任務(wù)處理，所 述中速任務(wù)處理循環(huán)在第二任務(wù)處理周期（Ttask1)中以中速執(zhí)行，其中，中速任務(wù)處理器 模塊包括：計算模塊，其構(gòu)造為計算新的瞬時開關(guān)頻率（fsw—_)，且計算用于PWM電壓提 前延遲時間的三態(tài)值，其中，用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值包括：用于PWM電壓提 前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值（tPWM—Adv—inital—ss);用于PWM電壓提前延遲時間的中間值（tPWM—Adv— —);以及用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值（tPWM—Adv—final—ss);以及快速任務(wù)處理器模塊，構(gòu)造為在快速任務(wù)處理循環(huán)中迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理，所述 快速任務(wù)處理循環(huán)在第三任務(wù)處理周期（Ttaskci)中以相對較快的速度執(zhí)行，其中，快速任務(wù) 處理循環(huán)構(gòu)造為，計算在當(dāng)當(dāng)前實際開關(guān)頻率（fsw)變?yōu)樾碌乃矔r開關(guān)頻率（fsw—_)時的轉(zhuǎn) 變狀態(tài)中使用的用于PWM電壓提前角（△ 0)的三態(tài)值，其中，用于PWM電壓提前角（△ e) 的三態(tài)值的計算基于：用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值（tPWM Adv inital ss)和轉(zhuǎn)子角 速度（、）的乘積；用于PWM電壓提前延遲時間的中間值（tPWM Adv intmrediatJ和轉(zhuǎn)子角速度 (?r)的乘積；以及用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值（tPWM Adv final ss)和轉(zhuǎn)子角速度 (?r)的乘積。
10.一種處理器，包括：計算模塊，其構(gòu)造為計算新的瞬時開關(guān)頻率（fsw—new)和計算用于PWM電壓提前延遲時 間的三態(tài)值，其中，用于PWM電壓提前延遲時間的三態(tài)值包括：用于PWM電壓提前延遲時間 的初始穩(wěn)態(tài)值（tPWM—Adv—inital—ss );用于PWM電壓提前延遲時間的中間值（tPWM—Adv—intermediates);以及用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值（tPWM Adv final J ；以及快速任務(wù)處理器模塊，其構(gòu)造為計算在當(dāng)當(dāng)前實際開關(guān)頻率(fsw)改變至新的瞬時開關(guān)頻率(fsw—_)時的轉(zhuǎn)變狀態(tài)中使用的用于PWM電壓提前角(△ Θ)的三態(tài)值，其中，用于P麗電壓提前角(△ Θ)的三態(tài)值的計算基于:用于PWM電壓提前延遲時間的初始穩(wěn)態(tài)值(tpwM_Adv_initaLss)和轉(zhuǎn)子角速度(、)的乘積；用于PWM電壓提前延遲時間的中間值(tPWM—Adv—intermediates)和轉(zhuǎn)子角速度OJ的乘積；以及用于PWM電壓提前延遲時間的最終穩(wěn)態(tài)值(tpwMAdv—final_ss )和轉(zhuǎn)子角速度(ω^的乘積。`
【文檔編號】H02P21/00GK103516277SQ201310355700
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月22日
【發(fā)明者】S·E·舒爾斯, M·J·格里默, K·S·馬賈羅夫, W·R·考索恩 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司