用于转子磁通取向设备控制的四象限电压限制器制造技术

用于四象限电压限制器的方法、系统和计算机可读取的存储装置，该限制器通过在电动机驱动扭矩命令和再生扭矩命令下维持转子磁通并折返扭矩，从而将受到控制的相电压限制在逆变器的伏秒容量的范围内。在一个实施方式中，(a)在电动机驱动操作中，强制给q轴线电压一个上限；(b)在再生操作中，强制给q轴线电压一个下限。

【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61/946,558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，如同它们在这里全部列出一样。
技术介绍
即使在设备被逆变器的电压限制约束的情况下，仍应当维持设备扭矩和磁通控制。设备的受到控制的伏秒超过可从逆变器而获得的伏秒时，由于将会失去设备控制，过量的相电流将会流动。可导致这样的场合的典型的操作条件包括高设备速度和/或低逆变器直流连接电压。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，为了提供坚固的机构，在所有操作条件下命令电动机驱动扭矩和再生扭矩时，必须维持设备控制。在本专利技术的一个方面中，提供一种四象限电压限制器，其通过在电动机驱动扭矩命令下和再生扭矩命令下维持转子磁通并折返扭矩，将被命令的相电压适当地限制在逆变器的伏秒容量的范围内。在一个实施方式中，提供一种由处理器实施的四象限电压限制器方法，该方法将受到控制的相电压限制在逆变器的伏秒容量的范围内，该四象限电压限制器方法包括：在电动机驱动操作中，通过上述处理器强制给q轴线电压一个上限；在再生操作中，通过上述处理器强制给q轴线电压一个下限。在另一实施方式中，提供一种四象限电压限制器系统，该系统将受到控制的相电压限制在逆变器的伏秒容量的范围内，该四象限电压限制器系统包括：处理器；存储器，该存储器存储计算机可读取的指令，该指令在被上述处理器执行时实施：第1强制单元，该第1强制单元用于在电动机驱动操作中强制给q轴线电压一个上限；第2强制单元，该第2强制单元用于在再生操作中强制给q轴线电压一个下限。在还一实施方式中，提供一种计算机可读取的存储装置，该存储装置包括用于四象限电压限制的计算机程序，在该限制中，将受到控制的相电压限制在逆变器的伏秒容量的范围内，该计算机程序包括用于下述步骤的指令：在电动机驱动操作中，通过上述处理器强制给q轴线电压一个上限；在再生操作中，通过上述处理器强制给q轴线电压一个下限。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表示与常规机构有关的图表，该常规机构在电压于再生中受到限制时产生过电流(特别是，在电压受到限制时与再生中的Idq有关的图表)；图1B表示与在电压于再生中受到限制时的常规机构有关的图表(特别是，在电压受到限制时与再生中的Vdq有关的图表)；图2表示(根据本专利技术的一个方面的)一组伏秒省略，给定固定设备速度和逆变器直流电压(可见，对于所有可能的电流矢量，Iq的减小的绝对值产生更少的用于给定的操作速度的所需的直流电压)；图3表示与根据本专利技术的一个方面的电压限制机构有关的图表(特别是，与在电压收到限制时的再生中的Vdq有关的图表)；图4A表示与根据本专利技术的一个方面的电压限制机构有关的图表(特别是，与在电压收到限制时的电动机驱动中的Idq有关的图表)；图4B表示与根据本专利技术的一个方面的电压限制机构有关的图表(特别是，与在电压收到限制时的电动机驱动中的Vdq有关的图表)；图4C表示与根据本专利技术的一个方面的电压限制机构有关的图表(特别是，与在电压收到限制时的再生中的Idq有关的图表)；图5表示根据本专利技术的一个方面的装置的方框图；图6表示根据本专利技术的一个方面的系统的方框图；图7表示根据本专利技术的一个方面的系统部件的方框图；图8表示根据本专利技术的一个方面的方法的方框图。具体实施方式为了描述本专利技术，并且提出本专利技术的权利要求，术语“电动机驱动”用于指代电动机正在接收作为输入的电力，并且正在提供作为输出的扭矩。为了描述本专利技术，并且提出本专利技术的权利要求，术语“再生”(或“发电”或“正在发电”)用于指代电动机正在接收作为输入的扭矩，并且正在提供作为输出的电力。为了描述本专利技术，并且提出本专利技术的权利要求，术语“折返扭矩”用于指代在给定该系统的物理约束(比如逆变器直流电压)的情况下将扭矩降低到可获得的值。为了描述本专利技术，并且提出本专利技术的权利要求，术语“限制的电压”(比如用于在电动机驱动中被限制的电压或者在再生中被限制的电压的描述中)用于指代因为所需的交流电压的峰值超过给定逆变器的直流电压的情况下从物理上可能的程度，所以逆变器不能够产生所需的扭矩和磁通的场合。为了描述本专利技术，并且提出本专利技术的权利要求，采用下述的符号：fdq复合矢量fdD轴线量fqQ轴线量f*受到控制的量λr转子磁通链is定子电流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ωe电速度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定子电压量现在参照常规的电压限制器，其对绝对值vq提供上限。在这样的常规电压限制器中，正确地给出D轴线优先性，以便维持允许0id误差的磁通。当在电压限制时进行电动机驱动时，通过vq限而限定另外的iq。当在电压限制时进行发电时，由于降低绝对值iq电流所需要的额外的vq电压被vq限所限制，故iq漏掉(runaway)。关于这样的常规电压限制器，下述的公式成立：公式1和2“转子磁通取向的定子电压”：公式1公式2公式3～6(常规电压限制)：公式3公式4公式5公式6现在参照图1A，该图表示与常规机构有关的图表，该常规机构在电压于再生中受到限制时产生过电流(特别是，与在电压受到限制时的再生中的Idq有关的图表)。关于图1A，idRef(参考)作为线(trace)“A”而示出，iqRef(参考)作为线“B”而示出，idFb(反馈)作为线“C”而示出，iqFb(反馈)作为线“D”而示出。在该图1A中，idRef和iqRef指代想要的量，idFb和iqFb指代正在获得的量。如箭头1所示，由于为了将电流拉回，电压不能够增加，故具有瞬间过电流。现在参照图1B，该图表示与在电压于再生中受到限制时的常规机构有关的图表(特别是，与在电压受到限制时的再生中的Vdq有关的图表)。关于图1B，vqFF(前馈)作为线“A”而示出，vdFF(前馈)作为线“B”而示出，vqUL(上限)作为线“C”而示出，vqLL(下限)作为线“D”而示出，vdUL(上限)作为线“E”而示出，vdLL(下限)作为线“F”而示出，vd作为线“G”而示出，vq作为线“F”而示出(前馈为预测d/q电压，其用作电流调节器的“前馈”)。如箭头1所示，VqUL降低直至其限制Vq。如箭头2所示，伴随再生功率的增加，Vd增加。现在参照图2，该图表示(根据本专利技术的一个方面的)一组伏秒省略，给定固定设备速度和逆变器直流电压(可见，对于所有可能的电流矢量，Iq的减小的绝对值产生更少的用于给定的操作速度的所需的直流电压)。还参照图2，下述的公式成立：公式7和8“终端电压”：公式7公式8公式9“逆变器电压限制”：公式9公式10“高速”：公式10rs＜＜Lsσωe＜Lsωe公式11“在电流方面的逆变器电压限制”公式11公式12还参照图2，可见，在本例子中，限制到105mVs的Idq电压作为线“A”而示出，限制到122mVs的Idq电压作为线“B”而示出，限制到145mVs的Idq电压作为线“C”而示出，限制到1300A的Idq电流作为线“D”而示出。现在参照根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由处理器实施的四象限电压限制器方法，该方法将受到控制的相电压限制在逆变器的伏秒容量的范围内，该四象限电压限制器方法包括：在该电动机驱动操作中，通过上述处理器强制给q轴线电压一个上限；在该再生操作中，通过上述处理器强制给q轴线电压一个下限。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.28 US 61/946,5581.一种由处理器实施的四象限电压限制器方法，该方法将受到控制的相电压限制在逆变器的伏秒容量的范围内，该四象限电压限制器方法包括：在该电动机驱动操作中，通过上述处理器强制给q轴线电压一个上限；在该再生操作中，通过上述处理器强制给q轴线电压一个下限。2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过在电动机驱动扭矩命令和再生扭矩命令下维持转子磁通并折返扭矩，将受到控制的相电压限制在逆变器的伏秒容量的范围内。3.根据权利要求1所述的方法，其中，在该电动机驱动操作中，在允许d轴线电压具有上述逆变器可产生的任何值时，上述上限为剩余的逆变器容量。4.根据权利要求1所述的方法，其中，在该再生操作中，允许d轴线电压具有上述逆变器可产生的任何值。5.根据权利要求4所述的方法，其中，在该再生操作中，上述下限低于维持磁通所需的额定值。6.根据权利要求1所述的方法，其中，上述电动机驱动操作具有选自下述组的速度：(a)正速度，和(b)负速度；并且上述再生操作具有选自下述组的速度：(a)正速度，和(b)负速度。7.根据权利要求1所述的方法，其中，上述电动机驱动操作和上述再生操作用于车辆。8.一种四象限电压限制器系统，该系统将受到控制的相电压限制在逆变器的伏秒容量的范围内，该四象限电压限制器系统包括：处理器；和存储器，该存储器存储计算机可读取的指令，该指令在被上述处理器执行时实现：第1强制单元，该第1强制单元用于在电动机驱动操作中强制给q轴线电压一个上限；和第2强制单元，该第2强制单元用于在再生操作中强制给q轴线电压一个下限。9.根据权利要求8所述的系统，其中，通过在电动机驱动扭矩命令和再生扭矩命令下维持转子磁通并折返扭矩，将受到控制的相电压限制在逆变器的伏秒容量的范围内。10.根据权利要求8所述的系统...

【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