用于改善的场取向控制精确性的设备损耗模拟制造技术

提供了用于控制设备的控制器、方法和程序。比如，方法包括：确定损耗补偿电阻器的电阻值；采用电阻值，基于等效电路，更新至少一个控制公式；基于上述经更新的至少一个控制公式，控制上述设备。该电阻值表示设备中的多种电磁损耗，该电阻值可以根据反向电阻值而确定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参考按照美国专利法的35U.S.C.§119(e)的规定，本申请要求临时申请号为61/946,561的申请日为2014年2月28日的美国临时专利申请的优先权。上述的美国临时专利申请的全部内容和公开通过参考而引入，如同在这里全部列出一样。
本专利技术涉及用于控制设备的控制器、控制系统、方法和程序。
技术介绍
扭矩的场取向控制的目的在于控制电压以调节位于设备终端的电流，从而在设备转子处产生所需量的输出扭矩。设备具有电磁损耗和机械损耗。在模拟设备的等效电路中的电损耗时，在构成场取向控制所需的电流和转差率的关系的场合，除了电阻性损耗以外，其它所有都已被忽略。
技术实现思路
通过忽略这些损耗，上述场取向控制器的精确性可具有显著的误差，该误差趋向于在电动机驱动时使驱动装置产生不足的扭矩，并且在再生时产生过多的扭矩。这可使扭矩受到控制的电驱动装置性能不足。于是，本专利技术公开了用于控制设备的控制器、控制系统、方法和程序。本专利技术公开一种方法，该方法包括确定损耗补偿电阻器的电阻值；采用该电阻值，基于等效电路，更新至少一个控制公式；基于上述经更新的至少一个控制公式，控制上述设备。该电阻值表示设备中的多种电磁损耗，该电阻值根据反向电阻值而确定，其中，该反向电阻值以基于速度的偏差和/或基于速度的斜率和转差速度为基础。上述设备可为电感设备或永久磁铁设备。本专利技术还公开一种控制器，该控制器包括存储装置和处理器。该存储装置被构造为存储反向电阻值的表格。该反向电阻值以基于速度的斜率、基于速度的偏差和转差速度为基础。上述处理器被构造为采用经存储的反向电阻值的表格，以上述转差速度和操作速度为基础，确定损耗补偿电阻器的电阻值。该电阻值表示电感设备中的多种电磁损耗。上述处理器还被构造为采用上述电阻值，基于至少一个等效电路，更新至少一个控制公式。上述处理器还被构造为基于上述经更新的至少一个控制公式，控制上述电感设备。本专利技术还公开一种控制器，该控制器包括存储装置和处理器。该存储装置被构造为存储反向电阻值的表格，该反向电阻值以基于速度的偏差为基础。上述处理器被构造为采用经存储的反向电阻值的表格，以操作速度为基础，确定损耗补偿电阻器的电阻值。该电阻值表示电感设备中的多种电磁损耗。上述处理器还被构造为采用上述电阻值，基于至少一个等效电路，更新至少一个控制公式。上述处理器还被构造为根据上述经更新的至少一个控制公式，控制上述永久磁铁设备。本专利技术也公开一种计算机可读取的存储装置，该存储装置具有指令的程序，该指令在被处理器而执行时，其使该处理器执行：确定损耗补偿电阻器的电阻值；采用上述电阻值，基于等效电路，更新至少一个控制公式；基于上述经更新的至少一个控制公式，控制上述设备。该电阻值表示设备中的多种电磁损耗。该电阻值根据反向电阻值而确定，其中，该反向电阻值以基于速度的偏差和/或基于速度的斜率和滑移速度为基础。附图说明通过下面的具体描述结合附图，本领域的技术人员将会更清楚本专利技术的各种目的，特征和优点，在这些附图中：图1A表示本专利技术的多个方面的电感设备的d轴线等效电路；图1B表示本专利技术的多个方面的电感设备的q轴线等效电路；图2A表示本专利技术的多个方面的永久磁铁设备的d轴线等效电路；图2B表示本专利技术的多个方面的永久磁铁设备的q轴线等效电路；图3表示本专利技术的多个方面的控制系统的方框图；图4A表示与用于起动发电一体机的滑行试验的例子有关的图表，其为本专利技术的多个方面的永久磁铁设备的例子；图4B表示针对本专利技术的多个方面的图4A所示的滑行试验而计算的反向电阻值的图表；图5A表示与针对交流牵引电动机的2个滑行试验的例子有关的图表，其为本专利技术的多个方面的电感设备的例子；图5B表示针对本专利技术的多个方面的图5A所示的滑行试验而计算的反向电阻值的图表；图6表示与本专利技术的多个方面的于取样RPS点处的性能试验的例子有关的图表；图7表示与本专利技术的多个方面的偏差和斜率例子有关的图表，该偏差和斜率用于计算反向电阻，该反向电阻可转换为损耗补偿电阻器的电阻值；图8表示本专利技术的多个方面的控制器的方框图；图9～10表示本专利技术的多个方面的用于确定损耗补偿电阻器的电阻值的方法；图11表示本专利技术的多个方面的用于控制电感设备的方法；图12表示本专利技术的多个方面的控制起动发电一体机的方法；图13表示控制法则(law)图的例子。具体实施方式为了描述本专利技术，采用下述的符号：brc损耗偏差fdq复合矢量固定架的实际矢量分量固定架的Imag矢量分量fdD轴线量fqQ轴线量经估计的量f*受到控制的量λm互磁通链链λr转子磁通链λs定子磁通链ii损耗电流im磁化电流ir转子电流is定子电流LdqDQ定子电感Lm互感Lr转子电感Ls定子电感L1＝Lls定子泄漏电感L2＝Llr转子泄漏电感mrc损耗斜率ω任意速度ωe电速度ωr＝ωre转子电速度ωslip转差速度p磁极pL损耗功率Ri＝Rc总损耗电阻rr转子电阻rs定子电阻导数算符σ耦合系数Te电机转矩vdc直流连接电压vs定子电压量可采用根据等效电路而推出的公式，模拟电感设备和永久磁铁设备。可采用下述的公式确定定子电压：可采用下述的公式确定上述转子电压：可采用下述的公式确定电流：ids+idr＝idm(5)iqs+iqr＝iqm(6)可采用下述的公式确定定子磁通链：λds＝λdm+L1ids(7)λqs＝λqm+L1iqs(8)可采用下述的公式确定转子磁通链：λdr＝λdm+L2idr(9)λqr＝λqm+L2iqr(10)可采用下述的公式确定互磁通链：λdm＝Lmidm(11)λqm＝Lmiqm(12)可采用下述的公式确定牵引模拟的所需扭矩输出：可采用下述的公式确定用于获得所需的扭矩(针对在转子磁通取向下的Q轴线和D轴线)的命令电流：可采用下述的公式确定在转子磁通取向下的转差速度(转差率)：可采用下述的公式确定观测到的转子磁通取向下的D轴线磁通：但是，上述公式基于等效电路，该等效电路忽略某些电磁损耗，比如PWM损耗、铁芯损耗、与杂散荷载损耗。根据本专利技术的多个方面，损耗补偿电阻器Ri(在这里也称为Rc)被添加到等效电路中从而说明这些损耗。设备可按照2个模式操作：电动机驱动和发电机。图3表示2个设备：交流牵引电动机310和起动发电一体机(ISG)350。该交流牵引电动机310为电感设备的例子。该起动发电一体机为永久磁铁设备的例子。在该设备按照电动机驱动模式而操作时，将上述逆变器305的电力提供给该设备。通过该设备而提供给输出轴315的机械功率是逆变器305所提供的功率与电磁损耗和机械损耗之间的差。在该设备处于发电机模式时，从输出轴315提供机械功率给该设备，该设备将电力提供给该逆变器305。输出轴315所提供的机械功率与提供给该逆变器305的电力之间的差为电磁损耗和机械损耗。图1A和图1B表示电感设备的等效电路。图1A为d轴线等效电路，图1B为q轴线等效电路，两者位于以速度ω而旋转的任意的参考架中。如该两个附图所示，包括损耗补偿电阻器Ri，其与互感Lm并联。在图1A中，定子被模拟为电阻器rs、定子泄漏电感Lis和交叉耦合定子磁通链λqs乘以速度。转子被模拟为电阻rr、转子泄漏电感Lls和交叉耦合转子磁通链λqr乘以速度差。交叉耦合电压被设置为与损耗补偿电阻器串联本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，该方法包括：确定损耗补偿电阻器的电阻值，该电阻值表示设备中的多种电磁损耗，该电阻值根据反向电阻值而确定，其中，该反向电阻值以基于速度的偏差和/或基于速度的斜率和转差速度为基础；采用电阻值，基于等效电路，更新至少一个控制公式；基于上述经更新的至少一个控制公式，控制上述设备。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.28 US 61/946,5611.一种方法，该方法包括：确定损耗补偿电阻器的电阻值，该电阻值表示设备中的多种电磁损耗，该电阻值根据反向电阻值而确定，其中，该反向电阻值以基于速度的偏差和/或基于速度的斜率和转差速度为基础；采用电阻值，基于等效电路，更新至少一个控制公式；基于上述经更新的至少一个控制公式，控制上述设备。2.根据权利要求1所述的方法，其中，上述多种电磁损耗包括铁芯损耗、杂散荷载和脉冲宽度调制(PWM)损耗。3.根据权利要求1所述的方法，其中，上述多种电磁损耗包括铁芯损耗和脉冲宽度调制(PWM)损耗。4.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括：在用于上述设备的至少一个等效电路中添加损耗补偿电阻器，该至少一个等效电路具有上述已确定的电阻值。5.根据权利要求1所述的方法，其中，上述设备为电感设备。6.根据权利要求1所述的方法，其中，上述设备为永久磁铁设备。7.根据权利要求6所述的方法，其中，上述设备为永久磁铁设备，上述转差速度为零，上述电阻值与上述偏差成比例。8.根据权利要求5所述的方法，其中，通过下述方式，确定上述偏差，该方式为：获得在将电感设备被控制到最小磁通时的操作速度的损耗与在上述电感设备停止时的操作速度的损耗之间的差，将操作速度的损耗之间的差转换为操作速度的反向电阻。9.根据权利要求5所述的方法，其中，通过多个估计的电阻而确定基于速度的斜率，通过下述方式，确定每个估计的电阻，该方式为：使受到控制的扭矩与采用电感设备的输出轴上的扭矩传感器测定的实际扭矩之间的差达到最小，该差是针对电感设备的特定速度和针对经计算的转差速度的，其中，针对其它的操作速度，对基于速度的斜率进行内插处理。10.一种控制器，该控制器包括：存储装置，该存储装置被构造为存储反向电阻值的表格，该反向电阻值以基于速度的斜率、基于速度的偏差和转差速度为基础；和处理器，该处理器被构...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·沃沃斯，A·P·莱昂斯，
申请(专利权)人：BAE系统控制有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US