用于控制交流电机的设备制造技术

在一个示例性实施例中，公开了用于控制交流(AC)电机的装置。该装置包括处理器，所述处理器被配置成用于确定与驱动交流电机的逆变器的多个相电压对应的多个瞬时电压(S550)。处理器进一步被配置成用于基于所述多个瞬时电压确定逆变器的实际线间电压(S554)。处理器进一步被配置成用于基于所确定的实际线间电压和端子电压阈值，确定用于控制交流电机的端子电压反馈或电流(例如，S558或S559和S560)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制交流电机的设备
示例性实施例涉及电驱动装置系统和用于控制诸如为内置式永磁(IPM)马达或电机之类的交流(AC)装置的方法。
技术介绍
因为交流(ac)电机(例如IPM电机)提供比直流(dc)电机更高的效率，因而交流(ac)电机广泛用于装载机、联合收割机或其它重型设备机械车辆电动驱动器。在交流电机中，内置式永磁(IPM)电机具有较高的驱动效率和较宽的恒定动力操作范围。内置式永磁电机控制器也称为逆变器，控制内置式永磁电机的操作。控制器产生施加到内置式永磁电机的端子的交流控制信号。在内置式永磁电机中，过高的电机端子电压可以不利地导致电流调整崩塌，在逆变器电压输出中引入额外的谐波，导致退化的电流调整质量和相关联的副作用，诸如转矩脉动、转子磁体和定子线圈发热、噪声等。过高的电机端子电压可以依赖于d/q轴电压命令、制造公差和诸如永磁体的原材料公差，定子/转子钢饱和特性可以导致电机端子电压的变化、位置偏离校准的精度变化、环境和冷却温度的变化、电流转换器(CT)搭载的逆变器的精度的变化等。通常地，控制器基于多个信息控制内置式永磁电机。例如，对内置式永磁电机的实际逆变器或端子电压的精确估算连同电机的位置信息，可以提供对内置式永磁电机的转矩输出的更好估算，所述更好估算又可以完成转矩控制环路。
技术实现思路
一些实施例涉及用于通过估算实际的逆变器或电机端子电压以控制诸如内置式永磁电机之类的交流电机的方法和装置。在一个示例性实施例中，公开了用于控制交流(AC)电机的装置。该装置包括处理器，所述处理器被配置成用于确定与驱动交流电机的逆变器的多个相电压对应的多个瞬时电压。处理器进一步被配置成用于基于所述多个瞬时电压确定逆变器的实际线间电压。处理器进一步被配置成用于基于所确定的实际线间电压和端子电压阈值，确定用于控制交流电机的端子电压反馈。在又一示例性实施例中，处理器被配置成用于基于至少一个正电流阈值和负电流阈值，通过确定与逆变器的对应相相关联的瞬时电流极性，来确定所述多个瞬时电压。处理器进一步地被配置成用于通过下述方式确定所述多个瞬时电压：在瞬时电流极性小于正电流阈值并且大于负电流阈值时，基于与逆变器的对应相相关联的至少一个开关两端的电压通过确定所述多个瞬时电压；以及，在至少一个瞬时电流极性大于正电流阈值并且该瞬时电流极性小于负电流阈值时，基于与逆变器的对应相相关联的瞬时电流极性来确定所述多个瞬时电压。在又一示例性实施例中，处理器被配置成用于通过在脉宽调制模块的单个脉宽调制(PWM)周期和脉宽调制模块的单个脉宽调制周期的一半中的至少一个内，针对逆变器的多个相电压中的每一个，平均所确定的瞬时电压，以确定实际线间电压，其中，脉宽调制模块将用于驱动逆变器的逆变器端子电压的两相表示转换成逆变器端子电压的三相表示。在又一示例性实施例中，处理器进一步被配置成用于通过确定平均瞬时电压的端子电压空间矢量表示来确定实际线间电压。在又一示例性实施例中，处理器进一步被配置成用于通过确定平均瞬时电压的端子电压空间矢量表示的端子电压峰值来确定实际线间电压。在又一示例性实施例中，处理器被配置成用于通过滤波所确定的实际线间电压来确定端子电压反馈。在又一示例性实施例中，处理器进一步被配置成用于通过下述方式确定端子电压反馈：基于滤波后的实际线间电压和端子电压阈值确定误差，以及基于所确定的误差调节d/q轴电流命令，使得端子电压反馈低于端子电压阈值并且总电流幅值恒定。在又一示例性实施例中，处理器进一步被配置成用于基于交流电机的操作模式和交流电机的直流总线电压来确定端子电压阈值。在又一示例性实施例中，交流电机的操作模式是交流电机的运转模式和制动模式中的至少一种。在又一示例性实施例中，控制装置是现场可编程门阵列(FPGA)。在又一示例性实施例中，交流电机是内置式永磁(IPM)电机、感应电机和表面安装式永磁电机中的至少一种。在又一示例性实施例中，公开了用于控制交流(AC)电机的方法。该方法包括通过处理器确定与驱动交流电机的逆变器的多个相电压对应的多个瞬时电压。该方法进一步地包括，通过处理器基于多个瞬时电压确定逆变器的实际线间电压。该方法进一步包括，通过处理器基于所确定的实际线间电压和端子电压阈值，确定用于控制交流电机的端子电压反馈。在又一示例性实施例中，确定多个瞬时电压的步骤包括，基于至少一个正电流阈值和负电流阈值，确定与逆变器的对应相相关联的瞬时电流极性。确定多个瞬时电压的步骤进一步地包括：一旦瞬时电流极性小于正电流阈值并且大于负电流阈值，则基于与逆变器的对应相相关联的至少一个开关两端的电压来确定所述多个瞬时电压；并且，一旦至少一个瞬时电流极性大于正电流阈值并且该瞬时电流极性小于负电流阈值，则基于与逆变器的对应相相关联的瞬时电流极性来确定所述多个瞬时电压。在又一示例性实施例中，确定实际线间电压的步骤包括在脉宽调制模块的单个脉宽调制(PWM)周期和脉宽调制模块的单个脉宽调制周期的一半中的至少一个内，针对逆变器的多个相电压中的每一个，平均所确定的瞬时电压，其中，脉宽调制模块将用于驱动逆变器的逆变器端子电压的两相表示转换成逆变器端子电压的三相表示。在又一示例性实施例中，确定实际线间电压的步骤还包括确定平均瞬时电压的端子电压空间矢量表示。在又一示例性实施例中，确定实际线间电压的步骤进一步地包括确定平均瞬时电压的端子电压空间矢量表示的端子电压峰值。在又一示例性实施例中，确定端子电压反馈的步骤包括滤波所确定的实际线间电压。在又一示例性实施例中，确定端子电压反馈的步骤进一步地包括基于滤波后的实际线间电压和端子电压阈值来确定误差，并且基于所确定的误差调节d/q轴电流命令，使得端子电压反馈低于端子电压阈值并且总电流幅值恒定。在又一示例性实施例中，该方法包括基于交流电机的操作模式和交流电机的直流总线电压来确定端子电压阈值。附图说明结合附图，并且根据以下详细描述将更清楚地理解示例性实施例。图1-5B表示如本文中所述的非限制性示例性实施例。图1是根据示例性实施例的用于控制电动马达的系统的框图；图2是根据示例性实施例的与图1一致的电子数据处理系统的框图；图3图示了根据示例性实施例的向电动马达输出控制信号的逆变器电路；图4图示了根据示例性实施例的特定模块，所述特定模块包括在图1示出的系统的估算和阈值模块；图5图示了根据示例性实施例的由图4示出的估算和阈值模块执行的方法；图6A-B图示了根据示例性实施例的、图1的脉宽调制模块的用于单个控制模式和双重控制模式的脉宽调制(PWM)周期；图7图示了根据示例性实施例的系统的逆变器电路的瞬时电流极性；以及图8图示了根据示例性实施例的对d/q轴电流幅值和对应的角度进行的调节，使得总电流幅值被保持恒定。具体实施方式现在将参照图示一些示例性实施例的附图更充分地描述多个示例性实施例。因此，尽管能够对示例性实施例进行各种修改并且形成可替换形式，但是附图通过示例的方法示出所述实施例并且本文将详细描述所述实施例。然而，应该理解，目的不是将示例性实施例限制到公开的具体形式，而是相反，示例性实施例将覆盖落入权利要求的范围内的所有的修改例、等同例和供选例。在对附图的所有描述中，相同的数字指示相同的元件。将理解，虽然在本文中术语第一、第二等可以用于描述各种元件，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制交流(AC)电机的控制装置，包括：处理器，所述处理器被配置成用于：确定与逆变器的多个相电压对应的多个瞬时电压，该逆变器驱动所述交流电机，基于所述多个瞬时电压确定逆变器的实际线间电压，以及基于被确定的实际线间电压和端子电压阈值确定用于控制交流电机的端子电压反馈。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.04.12 US 13/861,6721.一种用于控制交流(AC)电机的控制装置，包括：处理器，所述处理器被配置成用于：确定与逆变器的在脉宽调制模块的输出端处的多个相电压对应的多个瞬时电压，该逆变器驱动所述交流电机，基于对所述多个瞬时电压的平均确定逆变器的实际线间电压，以及基于被确定的实际线间电压和端子电压阈值确定用于控制交流电机的端子电压反馈。2.根据权利要求1所述的控制装置，其中处理器被配置成用于通过以下方式来确定所述多个瞬时电压：基于至少一个正电流阈值和负电流阈值，确定与逆变器的对应相相关联的瞬时电流极性，一旦瞬时电流极性小于正电流阈值并且大于负电流阈值，则基于与逆变器的对应相相关联的至少一个开关两端的电压确定所述多个瞬时电压；以及一旦瞬时电流极性大于正电流阈值或该瞬时电流极性小于负电流阈值，则基于与逆变器的对应相相关联的瞬时电流极性确定所述多个瞬时电压。3.根据权利要求1所述的控制装置，其中处理器被配置成用于通过以下方式确定实际线间电压：在脉宽调制模块的单个脉宽调制(PWM)周期和该脉宽调制模块的单个脉宽调制周期的一半中的至少一个内，针对逆变器的所述多个相电压中的每一个，平均所确定的瞬时电压，该脉宽调制模块将用于驱动逆变器的逆变器端子电压的两相表示转换成逆变器端子电压的三相表示。4.根据权利要求3所述的控制装置，其中处理器进一步被配置成用于通过确定平均瞬时电压的端子电压空间矢量表示来确定实际线间电压。5.根据权利要求4所述的控制装置，其中处理器进一步被配置成用于通过确定平均瞬时电压的端子电压空间矢量表示的端子电压峰值来确定实际线间电压。6.根据权利要求1所述的控制装置，其中处理器被配置成用于通过对所确定的实际线间电压进行滤波来确定所述端子电压反馈。7.根据权利要求6所述的控制装置，其中处理器进一步地被配置成用于通过以下方式来确定所述端子电压反馈：基于滤波后的实际线间电压和端子电压阈值来确定误差，以及基于所确定的误差调节d/q轴电流命令，使得端子电压反馈低于端子电压阈值并且总电流幅值恒定。8.根据权利要求1所述的控制装置，其中处理器进一步地被配置成用于，基于交流电机的操作模式和交流电机的直流总线电压确定端子电压阈值。9.根据权利要求8所述的控制装置，其中交流电机的操作模式是交流电机的运转模式和制动模式中的至少一种。10.根据权利要求1所述的控制装置，其中控制装置是现场...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴隆，付天均，克里斯·J·特雷梅尔，
申请(专利权)人：迪尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US