用于控制电机的方法和装置制造方法及图纸

描述了一种电连接到反相器的多相电机。一种用于控制电机的方法，包括确定响应于电机的转矩命令的初始电流命令和确定与电机的操作相关联的预期转矩波动。基于转矩命令和预期转矩波动来确定抑制电流命令，以及动态地控制响应于初始电流命令和抑制电流命令的电机。

【技术实现步骤摘要】

本公开总体涉及多相电机及其操作和控制。
技术介绍
机动车辆可以使用电动牵引驱动系统，包括补充或替代来自内燃机的牵引转矩的电机。在混合电动和电动车辆应用中，电机通常直接联接至传动系部件，而不用介入震动阻尼元件，如转矩变换器。这种配置以最小的能量损失表现出转矩响应。电机包括永磁电机和同步发动机电机，由于电磁力的几何结构和非正弦分布在转子和定子之间经历了可变电感，由此生成了引起转矩波动也可被称为转矩波动的谐波部件。电机内的转矩波动可以通过传动系传播而引起速度波动和车辆振荡以及可由车辆乘客识别的其他不利影响。
技术实现思路
描述了一种电连接至反相器的多相电机。一种用于控制电机的方法，确定响应于电机的转矩命令的初始电流命令和确定与电机的操作相关联的预期转矩波动。命令基于转矩命令和预期转矩波动来确定抑制电流命令，以及被动态地控制响应于初始电流命令和抑制电流命令的电机。本专利技术教导的上述特征和优点以及其他的特征和优点从在所附权利要求书中限定的以下对执行本专利技术教导的某些最佳模式和其他实施例的详细描述结合附图可以显而易见。附图说明现在将描述一个或多个实施，通过举例的方式，参照附图，其中：图1示意性地示出了根据本公开的电联接到反相器模块的多相电机；图2图示出根据本公开的由电机的一个实施例的操作生成的转矩波动的实例；图3示意性地示出根据本公开的用于确定转矩波动抑制校准的转矩波动抑制校准工序；图4描绘了根据本公开的转矩波动抑制校准表的一个实例；且图5示出了根据本公开的用于电连接至电机的反相器的实施例的控制操作的电机驱动系统。具体实施方式现在参照附图，其中的描绘仅用于示出某些示例性实施例而不是为了限制本专利技术。图1示意性地示出了根据本公开的一个实施例的电联接到反相器模块20的多相电机(电机)10。在一个实施例中，电机10包括转子和定子，且转子可以联接至可联接至可旋转传动系部件的输出构件以向车轮提供牵引转矩。如本文所述，反相器模块20包括合适的硬件部件、电子控制器、存储器设备以及相关例程，它们在抑制与电机10的设计和操作相关的预期转矩波动时，响应于转矩命令17而电组合和/或信号地组合以控制电机10的操作。反相器模块20检测电机10的转子的旋转速度15和转子位置13，生成PWM电压命令45并将其传递至电机10以控制其操作。反相器模块20包括电流控制器30，电流成型模块50和基于速度的增益补偿模块60，其相互作用以生成被注入初始电流命令31以确定传递到反相器40的前馈电流命令35的速度补偿抑制电流命令65。反相器40生成PWM电压命令45并且检测PWM电流信号37以控制来自高压电源至电机10的电源流，电机包括与电机10的操作相关的预期转矩波动关联的抑制转矩干扰，其中预期转矩波动取决于电机10的转子速度15和转子位置13并且包括与多谐波频率关联的基于位置的扰动。电机10优选地是一种多相交流电动机/发电机设备，其包括定子组件和可以布置有多个磁极的同心转子组件，该同心转子组件可以配置为感应电动机，永磁电动机，或另一种合适的配置。电机10的转子位置优选地由合适的位置传感器12检测，其优选地包括位置感测传感器，如分解器或霍耳效应设备。位置传感器12优选地包括电子线路和/或解释来自位置感测传感器并生成指示电动机位置13和电动机速度15的电信号的原始信号的控制器。反相器模块20的当前控制器30、当前成型模块50以及基于速度的增益补偿模块60是构架的一个实施例，以实现所描述的功能。对此，每一个模块可以由基于硬件的专用系统实施，该系统执行特定功能或动作或专用硬件和包括可执行命令组的存储器设备的组合。电流控制器30生成初始电流命令31以生成响应于转矩命令17的转矩，考虑到电动机速度15和向反相器40提供电源的高压直流电源总线的电压电平14，使用电机10和反相器40的设计和操作的转矩/电流的特定关系。当前成型模块50基于电机10的转子位置、转矩命令和电机10的预期转矩波动生成抑制电流命令55。参照图2所描述的电机10的预期转矩波动的实例。图2图示出由电机10的一个实施例的操作生成的转矩波动210的非限制性实例。图2示出相对于水平轴线214上的转子位置(机械旋转度)的、用于已选定的转矩命令和发动机温度的垂直轴线212上的转矩脉动(Nm)。如所理解的，转矩波动210包括与可能发生的电机的每个转子位置的多个谐波频率相关联的转矩扰动。电机10的转矩波动210的大小与导致在每个转子位置和转矩命令的基于位置的转矩扰动的定子槽的布置、电气绕组模式和生成的非线性磁通量相关，也可以与多个谐波频率相关联。因此，预期转矩波动是电机10的特定设计的特性。在较低发动机速度下，转矩波动可以激发诸如安装或支架元件的车辆结构的特定部件的共振，导致能被车辆乘客识别的转矩和速度震动。抑制电流命令55可以基于转矩命令17、发动机速度15和发动机位置13由校准算法选择或以其他方式确定。确定抑制电流命令55的方法参照图3和图4所描述。抑制电流命令55输入到基于速度的增益补偿模块60，以生成速度补偿抑制电流命令65，以抑制由电机10的操作生成的转矩干扰。速度补偿抑制电流命令65响应于预期转矩波动并且注入初始电流命令31，以确定前馈电流命令35，其被通信至反相器40以生成用于控制电机10的PWM电压命令45，包括将速度补偿抑制电流命令65注入初始电流命令31，以确定传递至反相器40的前馈电流命令35的控制构架。基于速度的增益补偿模块60是基于纵轴61上的修正系数和用于电机10的实施例的横轴62上的电动机速度的绝对值之间的预定关系，其中来自电机10的最大转矩63由相对于电动机速度的绝对值来决定。最大转矩63具有高于低速范围的最大增益，并在转子速度的绝对值大于速度阈值时减小。电动机转矩与转子速度之间的关系是电机10的实施例所特有的一种性能特征。用于最大转矩63的关系被图示用于速度的额定正转矩和额定正方向。应了解，如所实施的基于速度的增益补偿模块60包括用于速度的额定负转矩和额定正方向的最大转矩，用于速度的额定负转矩和额定负方向最大转矩，以及用于速度的额定正转矩和额定负方向的最大转矩。正如本文所使用的，正转矩涉及电动机转矩，其中电机10为牵引或推进效力将转矩提供至输出件，且负转矩涉及发电动机转矩，其中输出件将转矩提供至电机10以作出反应从而发电。反相器40优选地包括多个安排作为开关对的切换设备，所述开关对在正高压直流功率总线以及负高压直流功率总线之间串联电连接，其中功率总线电连接到高压直流电源。每组开关对应电机10的一个相位，第一开关与对应的第二开关在节点处串联连接，且节点电连接至电机10的额定第一相位、额定第二相位以及额定第三相位以向其传递电功率。栅极驱动电路控制开关对的激活和去激活。控制器生成传递到栅极驱动电路的控制信号以激活和去激活响应于反相器开关控制模式的开关，所述反相器开关控制模式可以包括脉冲宽度调制(PWM)模式、六步控制模式或另一合适的开关控制模式。反相器40包括其他电子元件，这些电子元件包括电容器、电阻器，以及其它电路元件，以实现与电噪声消除、负载平衡等相关的功能。开关可以是绝缘栅双极型晶体管(IGBTs)、结型场效应晶体管(JFETs)、碳化硅(SiC)JFETs，或其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制电连接到反相器的多相电机方法，该方法包括：确定响应于电机的转矩命令的初始电流命令；确定与所述电机的操作相关联的预期转矩波动；基于所述转矩命令和所述预期转矩波动来确定抑制电流命令；以及动态地控制响应于所述初始电流命令和所述抑制电流命令的电机。

【技术特征摘要】
2015.09.15 US 14/8541711.一种用于控制电连接到反相器的多相电机方法，该方法包括：确定响应于电机的转矩命令的初始电流命令；确定与所述电机的操作相关联的预期转矩波动；基于所述转矩命令和所述预期转矩波动来确定抑制电流命令；以及动态地控制响应于所述初始电流命令和所述抑制电流命令的电机。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预期转矩波动包括与在所述电机的转子位置处的多个谐波频率相关联的转矩扰动。3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定与所述电机的操作相关联的所述预期转矩波动包括：开发所述电机的有限元件模型；利用所述有限元件模型来模拟所述电机的操作；以及基于所述有限元件模型确定与所述电机的操作相关联的预期转矩波动。4.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述转矩命令和所述预期转矩波动来确定所述抑制电流命令，其中，所述预期转矩波动基于所述电机的转速和转子位置来确定。5.根据权利要求4所述的方法，其中，基于所述转矩命令和所述预期转矩波动来确定所述抑制电流命令包括开发转矩波动抑制校准，其包括基于电动机位置和转矩命令的可选择的多个抑制电流命令。6.根据权利要求1所述的方法，其中，动态地控制响应于所述初始电流命令和所述抑制电流命令的所述电机包括基于所述抑制电流命令来调整所述初始电流命令，其中，命令基于所述转矩命令和所述预期转矩波动来确定所述抑制电流命令...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·C·孙，B·A·韦尔奇，D·V·西米利，M·F·莫门，A·古皮塔，CC·叶，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US