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电机控制制造技术

技术编号:12466496 阅读:49 留言:0更新日期:2015-12-09 16:29
一种用于电动助力转向系统的电动机的电机控制电路,在该类电动助力转向系统中,由转向系统的一部分负载的转矩的测量被用于产生表示要由电机施加到转向系统的转矩的转矩要求信号,所述控制电路包括:包括多个电气开关的开关电路;以及电机电流控制器,其生成要被传递到用于开关的驱动电路的电压要求信号,驱动电路接着生成用于开关电路的脉冲宽度调制的开关信号,此开关信号使得开关选择性地将相连接到电源,从而使得电流能够流过电机的相。电流控制器对表示电流要求信号和实际电流信号之间的差异的误差信号做出响应;以及降噪电路,被适配以识别电机静止或以非常低的速度旋转的系统的运行状况,并且在运行状况被识别的情况下,降噪电路被适配以降低控制器对误差信号中的变化的响应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于电动助力转向系统的电机控制电路的改进,特别是涉及对电动助力转向系统中的多相无刷电机的脉冲宽度调制(PWM)控制。
技术介绍
用于PffM受控电动机、特别是直流电机的控制系统通常需要测量通过电机的绕组或相的电流,并且这可以通过每相单独的电流传感器进行、或通过置于电路中的单一电流传感器进行以便测量在直流电源与桥式电路和电机的组合之间流过的总的瞬时电流。在单一电流传感器系统中,通过对将所需要的电压施加到每相的开关的PWM模式偏置,并且在适合的点处对电流传感器采样,获得多个电机相电流。测量到的电流通常被转换到静止的d_q坐标系中,并且然后与表示向电机要求的电流的、也在d_q坐标系中的电流要求信号相结合,以产生误差信号。在电动助力转向系统中的要求电流被生成作为向电机要求的转矩的函数。转矩要求信号主要是对电机应当施加到转向以帮助驾驶员转动方向盘的转矩的量的度量。误差信号表示被要求的电流与实际测量到的电流之间的差异。误差信号被馈送到产生一组电压要求信号的控制器,所述电压要求信号通常也在d_q坐标系中、表示要被施加到电机、会将误差信号最好地驱动到零的电压。然后依赖于使用哪种PWM策略,d_q电压被转换为电机的相的PWM信号。因此控制器运行来改变PWM相电压以便尝试不断地使误差信号的幅度最小化,从而确保电机电流尽可能地接近所要求的电流。在实际系统中,电流控制器将包含PI或PID或其他类型的反馈控制器。电流控制的作用是修正施加到电机上的电压,其目标在于保持误差信号值尽可能小。控制器形成闭合环路。围绕电流控制器,由转矩控制器产生转矩要求信号,转矩控制器形成另一个闭合环路,而对转向中的转矩的测量或估计作为它的一个输入。在本领域中使用反馈控制和PffM的电机驱动电路已经被熟知。例如,W02006005927公开了一种典型的系统,此文件的教导在这里以引用的方式被包含。
技术实现思路
根据第一方面,本专利技术提供一种用于电动助力转向系统类型的电动机的电机控制电路,其中由转向系统的一部分负载的转矩的测量被用于产生表示要由电机施加到转向系统的转矩的转矩要求信号,驱动电路包括:包括多个电气开关的开关电路,电机电流控制器,其生成要被传递到用于开关的驱动电路的电压要求信号,驱动电路接着生成用于开关电路的脉冲宽度调制的开关信号,所述开关信号使得开关能够选择性地将相连接到电源,从而使得电流能够流过电机的相,其中电流控制器对表示电流要求信号和实际电流信号之间的差异的误差信号做出响应,以及被适配以识别电机静止或以非常低的速度旋转的系统运行状况的降噪电路,在所述运行状况被识别的情况下,降噪电路被适配以降低控制器对误差信号的变化的响应。通过降低控制器对诸如由电流传感器的输出中的量化误差引起的高频变化之类的误差信号的变化的响应,降噪电路可以使控制器对误差信号的变化不敏感,或降低控制器响应于误差信号的相应变化引起的输出中的任何变化的幅度。在每种情况中,当处于电机静止或以非常低的速度旋转的运行状况时,控制器的增益被有效地降低。申请人已经认识到在通常从电流传感器输出的实际电流信号中,在高频处可能存在显著的噪声。这可能是由电流信号的量化造成的,其中传感器仅仅可以采用离散数目的输出状态,数值以取决于传感器输出多久更新一次的速率变化、或以在传感器本身中的任何噪声的频率变化。如果实际电流处于量化状态之间的某处,则在电流信号被产生时,实际电流可以在状态之间快速地振荡。这样的噪声将被传递到误差信号,并且如果任其发展,将使得电流控制器做出反应,因为电流控制器不能在噪声和应当追踪的误差的真正变化之间进行辨别。这样的噪声可以引起不需要的声学噪声,特别是在电机静止时。当电机旋转时,由于电机电流将正弦地变化,因此量化噪声被掩盖。降噪电路可以被适配以通过禁用电流控制器来降低控制器的响应,因此在特定运行状况被满足时控制器的输出不响应于误差信号。当控制器不响应时,电流控制器可以在输出上保持降噪电路禁用控制器之前被提供的值。控制器将不再追踪误差信号的变化。可替代地,降噪电路可以包括衰减器,并且可以被适配以通过使在特定状况被满足时被馈送到控制器的误差信号衰减来降低控制器对误差信号变化的灵敏度。当误差信号被衰减时,噪声的幅度被降低,因此电流控制器对噪声的反应也同样被减小。然后电流控制器将响应于被衰减的误差信号而不是原始的、未修正的信号。在另一个可替代方案中,降噪电路可以包括滤波器,并且可以被适配以通过经由滤波器传递误差信号来降低控制器对误差信号变化的灵敏度。这可以包括低通滤波器。然后电流控制器将响应于被滤波的误差信号而不是原始的、未滤波的误差信号。降噪电路可以包括衰减器和滤波器,误差信号经由滤波器被传递并且被衰减。在降噪电路包括衰减器的情况下,降噪电路可以被适配以使误差信号以固定增益或可变增益衰减。在施加可变增益的情况下,增益可以是误差信号幅度的函数,针对第一误差幅度的衰减幅度较大,针对第二较高误差幅度的衰减幅度较小。衰减可以在围绕零误差直到预定义的最大误差的误差值范围内连续地变化,超过此最大误差将不提供衰减。降噪电路可以通过将误差信号与增益项相乘、或将误差信号与衰减项相除来使误差信号衰减,以提供电流控制器做出反应的修正的误差信号。降噪电路可以确定在电机速度低于阈值电机速度的情况下特定的运行状况被满足。降噪电路可以将迟滞应用到表示电机速度的信号中,并且将具有迟滞的信号与阈值相比较以确定所述状况是否被满足,而不是使用绝对阈值。对迟滞的使用可以有利地阻止降噪被过于快速地开启或关闭。降噪电路还可以确定,如果转向器被安装到的车辆的速度低于阈值水平则所述状况被满足。通过使用对车辆速度而不是电机速度的度量、或通过使用这两个度量的组合,可以确定所述状况被满足。电流控制器可以接收在d_q轴坐标系中表达的电流误差信号,并且电流控制对误差信号的灵敏度可以仅与q轴分量相关,或仅与d轴分量相关,或与两者均相关。装置可以被适配以通过测量或估计电机的速度确定电机在缓慢地旋转或静止。因此它可以包括用于接收表示电机速度的信号的部件。根据第二方面,本专利技术提供了一种使用电流控制器控制电动机的方法,此类电流控制器生成要被传递到用于电机的驱动电路的电压要求信号,驱动电路接着生成用于开关电路的脉冲宽度调制的开关信号,所述开关信号使得开关能够选择性地将电机的相连接到电源从而使得电流能够流过电机的相,其中电流控制器对表示电流要求信号和实际电流信号的差异的误差信号做出响应,所述方法包括以下步骤:识别电机静止或以非常低的速度旋转的系统运行状况,以及在运行状况被识别出的情况下,降低控制器对误差信号变化的响应。该方法可以包括通过以下步骤中的至少一个降低控制器对误差信号变化的响应:禁用电流控制器;使误差信号衰减并且使得电流控制器能够响应于被衰减的误差信号;以及对误差信号滤波。该方法可以包括使误差信号衰减固定的量或可变的量。该方法可以包括使误差信号衰减可变的量,所述可变的量为误差信号的幅度的函数。当误差信号的幅度变得较接近于零时,可以使误差信号衰减较高的量。所述可变的量可以在离散数目的等级之间改变,例如两个或三个等级,或可以连续地改变。例如,可变的量可以作为误差幅度的函数线性地变化。根据第三方面,本专利技术提供了一种电动本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于电动助力转向系统的电动机的电机控制电路,在该类电动助力转向系统中,由所述转向系统的一部分负载的转矩的测量被用于产生表示要由所述电机施加到所述转向系统的转矩的转矩要求信号,所述控制电路包括:包括多个电气开关的开关电路;电机电流控制器,其生成要被传递到用于所述开关的驱动电路的电压要求信号,所述驱动电路接着生成用于所述开关电路的脉冲宽度调制的开关信号,所述开关信号使得所述开关选择性地将所述相连接到电源,从而使得电流流过所述电机的相;其中所述电流控制器对表示电流要求信号和实际电流信号之间的差异的误差信号做出响应,以及降噪电路,其被适配以识别所述电机静止或以非常低的速度旋转的所述系统运行状况,并且在所述运行状况被识别的情况下,所述降噪电路被适配以降低所述控制器对所述误差信号中的变化的响应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:C·D·狄克逊
申请(专利权)人:TRW有限公司
类型:发明
国别省市:英国;GB

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