用于以单个马达位置信号操作马达的系统和方法技术方案

提供了用于操作马达的系统和方法。在示例性实施例中，一种用于操作马达的方法包括接收与马达角位置对应的第一输出。该方法进一步包括合成来自第一输出和来自估计的马达角速度的合成第二输出。该方法还包括从第一输出和合成的第二输出计算马达角位置。该方法包括从马达角位置估计马达角速度。此外，该方法包括基于马达角位置和马达角速度操作马达产生转矩。

【技术实现步骤摘要】
用于以单个马达位置信号操作马达的系统和方法
技术介绍
诸如永磁交流(PMAC)马达系统的马达系统可以用于许多不同的应用中并且在本领域中是公知的。一些马达系统包括连接到三相逆变器中的每相的马达，以及连接到称为三相马达的配置中的马达和三相逆变器的控制器。三相逆变器被配置为向马达提供电压以控制马达产生的转矩量。为此，每个逆变器相位耦接在电压源和马达之间，并且包括一对(例如，高侧和低侧)场效应晶体管(“FET”)或其它类型的固态开关设备，经由其开关操作(即ON/OFF功能)该固态开关设备控制提供给马达的电压量。通常使用脉冲宽度调制(“PWM”)技术来控制开关设备的开关操作。具体地，开关设备被连接以向马达的A、B和C相提供三相电压。在操作期间，马达的A、B和C相保持120度(电气)分开。例如，如果A相为120度(即θ＝120°)，则B相将处于A相加120度(即θ+120°)，并且C相处于A相减120度(即θ-120°)。由马达产生的转矩量在功能上与A、B和C相中的电流幅度相关，其也被称为马达电流。选择马达电流的频率以在相绕组中产生磁场或磁通，该磁场或磁通以预定速度绕电枢旋转，这引起马达中的转子旋转。因此，转子的旋转速度由马达电流的幅度和频率确定。通常，命令旋转磁通领先转子一定角度，这通常被称为“提前角”。可以通过调节提供给马达绕组的电流的相角来控制提前角，并且随着转子速度的增加而增加，这取决于马达的转矩和功率要求。如果磁通没有以适当的提前角领先转子和/或如果磁通不包括适当的旋转速度，则马达可能经历高电流和/或转矩振荡，这可能导致马达系统的损坏。为了防止马达经历高电流和/或转矩振荡，马达系统始终跟踪当前马达电气位置，即转子(或磁通)的位置和当前马达速度。因此，一些马达系统包括绝对位置传感器，诸如旋转变压器，以使转子位置和马达速度同步。位置传感器通常提供两个输出信号，用于马达的控制和操作。例如，正弦包络信号和余弦包络信号可被输出并用于控制和操作马达。当一个输出信号有故障时，这种系统可以关闭马达或将控制切换到马达电气位置的备用源。在某些条件下可能不需要马达关闭。此外，提供马达电气位置的备用源通常需要使用一个或多个附加电路和/或传感器来计算马达状况。因此，期望提供用于操作马达的系统和方法，而无需附加电路和/或传感器来提供马达电气位置的备用源。此外，期望提供用于以单个马达位置信号操作马达的系统和方法。此外，从随后的详细描述和所附权利要求，结合附图和介绍，其它期望的特征和特性将变得显而易见。
技术实现思路
提供了用于操作马达的系统和方法，诸如永磁交流(PMAC)马达。在示例性实施例中，一种用于操作马达的方法包括接收与马达角位置对应的第一输出。该方法进一步包括合成来自第一输出和来自估计的马达角速度的合成第二输出。该方法还包括从第一输出和合成的第二输出计算马达角位置。该方法包括从马达角位置估计马达角速度。此外，该方法包括基于马达角位置和马达角速度操作马达产生转矩。在示例性实施例中，与马达角位置对应的第一输出是正弦包络信号或余弦包络信号。在示例性实施例中，耦接到马达的基于矢量的位置传感器提供第一输出。在另一示例性实施例中，第一输出由旋转变压器、磁阻传感器或涡流传感器产生。在某些示例性实施例中，该方法进一步包括接收与马达角位置对应的第二输出，确定第一输出没有故障，并确定第二输出有故障。在一些示例性实施例中，正交包络发生器合成来自第一输出和估计的马达角速度的合成第二输出。在这种实施例中，正交包络发生器可以是频率适应的全通滤波器或空间导数滤波器。在示例性实施例中，当绝对马达速度大于或等于所选绝对值|n1|时，该方法基于马达角位置和估计的马达角速度操作马达产生转矩，并且该方法进一步包括识别绝对马达速度小于所选绝对值|n1|，并且在识别出绝对马达速度小于所选绝对值|n1|之后，控制马达不生成转矩和电流。在这种示例性实施例中，该方法可以进一步包括：在最初控制马达不生成转矩和电流之后，确定绝对马达速度大于或等于所选绝对值|n2|，用马达生成转矩并且检测马达的旋转方向。此外，在某些示例性实施例中，确定绝对马达速度大于或等于所选绝对值|n2|包括执行每转两次脉冲的模拟编码器方法或执行速度上限计算。此外，在某些示例性实施例中，检测马达的旋转方向包括执行基于三相短电流的检测过程或执行基于电流调节器的检测过程。在某些实施例中，该方法还包括确定绝对马达速度大于或等于所选绝对值|n3|，其中|n3|大于或等于|n2|，并且在识别出绝对马达速度大于或等于所选值|n3|之后，操作马达产生转矩。例如，这种实施例可以包括基于马达角位置和马达角速度操作马达产生转矩。在某些实施例中，该方法包括，在最初控制马达不生成转矩和电流之后，确定绝对马达速度大于或等于所选绝对值|n2|，用马达生成转矩并且检测马达的旋转方向，并且在确定绝对马达速度大于或等于所选绝对值|n2|的时间间隔t1之后，基于马达角位置和马达角速度操作马达产生转矩。在另一示例性实施例中，提供了一种方法，用于操作包括转子的马达、耦接到马达并被配置为向马达提供电压的逆变器，以及耦接到逆变器和马达的控制器。该方法包括用控制器接收与马达角位置对应的输出，并且用控制器基于马达角位置检测绝对马达速度。该方法包括：当绝对马达速度小于所选绝对值|n1|时，用控制器控制马达不生成转矩，并且在马达不生成转矩之后，并且当绝对马达速度大于或等于所选绝对值|n2|时，用马达生成转矩并检测马达的旋转方向；并且当绝对马达速度大于或等于大于或等于|n2|的所选绝对值|n3|时，用控制器控制马达生成转矩。在示例性实施例中，与马达角位置对应的输出是正弦包络信号或余弦包络信号。在示例性实施例中，用控制器基于马达角位置检测绝对马达速度包括执行每转两次脉冲的仿真编码器方法。在另一示例性实施例中，可以执行速度上限计算以检测绝对马达速度是否小于所选绝对值。在示例性实施例中，检测马达的旋转方向包括执行基于三相短电流的检测过程或执行基于电流调节器的检测过程。在另一示例性实施例中，提供了一种马达系统。马达系统包括马达、耦接到马达并被配置为向马达提供电压的逆变器，以及耦接到逆变器和马达的控制器。控制器包括控制逻辑，该控制逻辑被配置为执行一元信号控制算法，用于仅基于与马达角位置对应的一个输出信号来控制马达。此外，控制器包括暂停逻辑，该暂停逻辑被配置为基于与马达角位置对应的输出信号确定何时暂停控制马达。此外，控制器包括驱动逻辑，该驱动逻辑被配置为响应于确定的一元信号控制算法的暂停而将转矩驱动到零(0)牛顿米(N·m)。控制器还包括速度检测逻辑，该速度检测逻辑被配置为响应于确定的一元信号控制算法的暂停来检测马达的绝对速度。控制器包括方向检测逻辑，该方向检测逻辑被配置为响应于检测到高于所选绝对速度的绝对速度来检测马达的旋转方向。控制器进一步包括重启逻辑，该重启逻辑被配置为基于马达的绝对速度确定何时重启一元信号控制算法。在示例性实施例中，马达系统进一步包括基于矢量的位置传感器，该基于矢量的位置传感器耦接到马达和控制器，用于输出与马达角位置对应的一个输出信号。在某些示例性实施例中，控制逻辑是应急控制逻辑，并且马达系统进一步包括主控制逻辑，该主控制逻辑被配置为执行二进制信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操作马达的方法，所述方法包括：接收与马达角位置对应的第一输出；合成来自所述第一输出和来自估计的马达角速度的合成第二输出；从所述第一输出和所述合成第二输出计算所述马达角位置；从所述马达角位置估计马达角速度；以及基于所述马达角位置和所述马达角速度来操作所述马达产生转矩。

【技术特征摘要】
2017.07.24 US 15/6581321.一种用于操作马达的方法，所述方法包括：接收与马达角位置对应的第一输出；合成来自所述第一输出和来自估计的马达角速度的合成第二输出；从所述第一输出和所述合成第二输出计算所述马达角位置；从所述马达角位置估计马达角速度；以及基于所述马达角位置和所述马达角速度来操作所述马达产生转矩。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：接收与所述马达角位置对应的第二输出；确定所述第一输出没有故障；以及确定所述第二输出有故障。3.根据权利要求1所述的方法，其中正交包络发生器合成来自所述第一输出和所述估计的马达角速度的所述合成第二输出。4.根据权利要求1所述的方法，其中当绝对马达速度大于或等于所选绝对值|n1|时，所述方法基于所述马达角位置和所述估计的马达角速度操作所述马达产生转矩，并且其中所述方法进一步包括：识别所述绝对马达速度小于所述选择的绝对值|n1|；以及在识别出所述绝对马达速度小于所述选择的绝对值|n1|之后，控制所述马达不生成转矩和电流。5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：在最初控制所述马达不生成转矩和电流之后，确定所述绝对马达速度大于或等于所选值|n2|，用所述马达生成转矩，并检测所述马达的旋转方向。6.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述绝对马达速度大于或等于所选值|n2|包括执行每转两次脉冲的仿真编码器处理或执行速度上限计算。7.根据权利要求5所述的方法，其中检测所述马达的所述旋转方向包括执行基于三相短电流的检测过程或执行基于电流调节器的检测过程。8.一种方法，用于操作包括转子的马达、耦接到所述马达并被...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·S·奥克斯，Y·C·孙，C·W·西克里斯特，
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