用于控制电动同步机器转矩的方法技术

本发明专利技术涉及一种方法，根据所述方法，基于对选择性确定的转子磁通量的估计，根据机器的操作状况，取决于所述机器的所述转子的操作温度并且进一步取决于所述转子的电流(Id，Iq)和励磁电压(Vq)的测量值以及由所述转子生成的旋转磁场的旋转速度(ωr)的测量值而生成定子电流设定点，所述定子电流设定点是基于所估计的磁通量生成的。

A method for controlling the torque of an electric synchronous machine

The invention relates to a method, according to the method of estimating the rotor flux of selectively determined based on the operation of the machine according to the situation, the rotor of the machine depends on the operating temperature and further on to the current of the rotor (Id, Iq) and excitation voltage (Vq) measurements and the rotation speed of the rotating magnetic field generated by the rotor (the Omega R) measurements to generate the stator current set point, the stator current set point is generated based on the magnetic flux estimation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制电动同步机器转矩的方法本专利技术的
是电动机器，并且更具体地是这类机器的命令。更具体地，其涉及具有永磁体的电动同步电机，具体用于电驱动机动车辆。图1示出了生产电动同步机器的一般原理。这种机器包括被称为定子的固定部分以及被称为转子的移动部分。在这种情况下，定子包括偏移120°并且以交流电供电的三个线圈B1、B2、B3。根据转子的类型，转子包括以直流电供电的线圈、或如所示出的永磁体A。在电驱动机动车辆中，必须精确地控制由电动电机提供的转矩。由于由电动机器递送的转矩与其中流动的电流直接关联，所以还必须精确地控制这些电流。在同步机器中，具体地在如图1中所展示的机器中，在定子的三个相位中的电流是正弦的并且各自相差2π/3弧度个相位。这些电流在电动机器中产生旋转磁场。像罗盘一样，转子与由定子产生的旋转磁场自然对齐。因此，转子的旋转频率等于定子电流的频率(因此称作“同步”)以用于在极对数量内。正是定子电流的振幅和转子磁体的功率产生了对于机器的旋转所必需的转矩。为了命令这些电流，因此，有必要对定子的相位施加相差2π/3弧度相位的正弦电压。通常，对几乎恒定值执行调节比对正弦信号更为简单。派克变换(Parktransform)通常用于将三相系统投射在二维空间上以用于放置在等效的旋转参考系中，在所述旋转参考系中正弦信号变得基本上恒定。在同步机器的情况下，派克参考系因此对应于与旋转场关联的并且因此与转子关联的参考系。转子绕组的轴被称为直轴，表示为d。正交轴被表示为q。通过使用在派克空间中表达的电流和电压进行工作，因此有可能作用于慢慢变化的这些电流上或电压上而非作用于正弦信号上，以便对待命令的三相机器进行调节。通过执行逆变换，能够返回到机器的正常参考系，并且因此精确地了解哪些电压或电流将被施加到机器的各个相位。在派克空间中，待命令的系统如下：其中：-Vd和Vq是施加到机器的派克平面的两条轴上的电压(以伏特为单位)，-Id、Iq分别是在派克平面的直轴和正交轴上的机器中流动的定子电流(以安培为单位)，-Rs表示机器定子的等效电阻(以欧姆为单位)，-Ld和Lq是机器的每条轴上的电感(以亨利为单位)，-ωr是机器的磁场的旋转速度(以弧度/秒为单位)；由于这是同步机器的情况，所以其等于转子的旋转速度乘以机器的极对数量，-Φf表示由转子磁体生成的通量(以韦伯Wb°为单位)；意图是在已知的速度范围上生成具有机器的最佳可能效率的转矩。可以如下计算转矩：Cem＝p(ΦdIq-ΦqId)(3)其中：-Cem是由机器生成的电磁转矩，-p是机器转子的极对数量，-Φd和Φq表示在机器的轴d和q上生成的通量。通量Φd和Φq由以下关系式给出：Φd＝LdId+ΦfetΦq＝LqIq(4)通过组合方程(3)和(4)，可能将转矩与定子电流之间的关系写为：项(Ld-Lq)表示机器的齿槽。其表示转子的金属部分与由定子产生的磁场对齐的能力。因此，在此机器中，对于每个转矩值，存在对定子电流Id和Iq的最优分布，其提供了最佳效率。因此可能确定机器的操作点，以便从磁通量Φf中获得转矩期望值。然而，此项Φf在电动机器的寿命中不是恒定的。此项甚至具体地与位于转子中的磁体的温度关联。首先，磁通量的变化造成转矩的精度问题。实际上，项Φf的误差立刻引入从关系式(5)中计算的转矩的误差。另外，由于通过考虑此项Φf的值来优化操作点，如果其值改变，则不再获得最优的操作点。因此，所产生的转矩可能不再是正确的转矩，并且此外，此新转矩并非以最佳可能的效率产生。现有技术包含旨在根据电动机器的操作状况来改进其操作点的解决方案。在这方面，可以参考文献CN102522930，其涉及从热模型中形成电动机器的操作点，所述热模型用于根据定子的温度来评估磁体的温度以便修改操作点。还可以参考文献CN103888041，其涉及对非零速度时以及零电流时的通量Φf进行估计。此外，文献US2009/0153087涉及通过在温度提高时对提供至机器的转矩的设定点进行放大从而根据温度来提高电动机器的转矩精度。鉴于以上内容，本专利技术提出了使用对磁通量的估计来控制电动同步机器的转矩，所述磁通量是由能够连续递送具有经提高效率的精确转矩的机器的转子的磁体生成的。因此，本专利技术的目的是一种用于控制电动同步机器的转矩的方法，其中，生成能够设定转矩期望值的定子电流设定点。根据此方法的总体特征，取决于机器的操作状况——根据所述机器的所述转子的操作温度或者根据定子电流的测量值、在与所述转子关联的旋转参考系中的正交定子电压的测量值以及所述机器的旋转磁场的旋转速度的测量值，根据对所述定子磁通量的选择性确定的估计来生成所述定子电流设定点，所述定子电流设定点是根据所估计的磁通量生成的。根据另一特征，根据所述转子在所述机器低速时的温度来选择性地估计所述磁通量。在一种实现模式中，在根据转子温度的所述磁通量进行估计期间，所述转子的热模型用于递送所述转子的温度值，所述磁通量是使用所述温度值从映射(mapping)中提取的。根据又另一特征，从所述热模型中确定所述转子的温度，并且如果所述温度超过阈值，则限制所述机器的功率。关于电流设定点，这些可以根据期望转矩和所估计的通量而从映射中提取。分别针对相对较低和相对较高的机器速度值，可以首先根据所述转子的操作温度或者其次根据所述电流测量值、所述电压测量值以及所述磁场的所述旋转速度测量值来对所述磁通量进行估计。还可能借助于调节器使用定子电流设定点生成值来生成定子励磁电压值。有利地，以与用于更新对所述转子磁通量的所述估计的频率完全相同且比用于计算将所述电流调节到其设定点所必需的所述定子电压的频率要小的频率来迭代地实施用于生成所述电流设定点的步骤。通过阅读仅借助非限制性示例并且参照附图所给出的以下说明，本专利技术的其他的目的、特征以及优点将会清楚，在这些附图中：-已经提及的图1展示了电动同步机器的总体结构；-图2是展示了磁通量Φf的估计的框图；-图3示意性地展示了用于确定转子温度的热模型；-图4是展示了形成定子绕组的励磁电压的原理的；并且-图5和图6是展示了转子的通量变化对电动机器的操作点的影响的曲线；-图7a和7b是展示了对由电动同步机器提供的转矩精度的提高的曲线。如以上所说明的，由电动机器生成的转矩取决于机器的齿槽、在派克平面的轴上的机器中流动的定子电流、转子的极对数量以及由转子的磁体生成的通量。本专利技术提出了确定机器的操作点，即，根据对机器的磁通量Φf的估计生成定子电流设定点Id和Iq。对于机器的整个可能使用范围执行此估计，从而生成电流Id和Iq，以便获得转矩期望值。应当注意的是，迭代地执行此估计，即，以预定频率(例如，100Hz)，在随后的迭代过程中对之前迭代时估计的通量进行修改，从而获得对应于期望转矩的通量值。根据第一种方法，由以下关系式估计通量Φf：然而，应当注意的是，优选地，相对较快地更新定子绕组的励磁电压值，例如以大约10kHz的频率。然而，更慢地更新操作点，例如，如以上指示的，以大约100Hz的频率。因此，电流的调节相对较快并且确保以小于10ms朝向设定点值收敛，这意味着，在操作点Id、Iq的下一变化之前，达到电流调节的收敛阶段。可以以用于更新操作点的频率(即，以小于用于更新电压的频率的频率)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制电动同步机器的转矩的方法，其中，生成能够设定转矩期望值的定子电流设定点，其特征在于，取决于所述机器的操作状况，根据所述机器的所述转子的操作温度或者根据定子电流(Id，Iq)的测量值、在与所述转子关联的旋转参考系中的正交定子电压(Vq)的测量值以及所述机器的所述旋转磁场的旋转速度(ωr)的测量值，根据对转子磁通量的选择性确定的估计来生成所述定子电流设定点，所述定子电流设定点是根据所估计的磁通量生成的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.17 FR 15534401.一种用于控制电动同步机器的转矩的方法，其中，生成能够设定转矩期望值的定子电流设定点，其特征在于，取决于所述机器的操作状况，根据所述机器的所述转子的操作温度或者根据定子电流(Id，Iq)的测量值、在与所述转子关联的旋转参考系中的正交定子电压(Vq)的测量值以及所述机器的所述旋转磁场的旋转速度(ωr)的测量值，根据对转子磁通量的选择性确定的估计来生成所述定子电流设定点，所述定子电流设定点是根据所估计的磁通量生成的。2.如权利要求1所述的方法，其中，根据所述转子在所述机器低速时的温度来选择性地估计所述磁通量。3.如在权利要求1或2中任一项所述的方法，其中，在根据所述转子温度对所述磁通量进行估计期间，所述转子的热模型(2)用于递送所述转子的温度值，所述磁通量是使用所述温度值从映射(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·梅里耶纳，E·尼格雷，
申请(专利权)人：雷诺股份公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR