永磁同步马达驱动中的功率管理制造技术

描述了用于永磁同步机中的功率管理的技术方案，即永磁同步马达驱动中的功率管理。示例系统包括永磁同步马达(PMSM)和马达控制系统，该马达控制系统限制PMSM的供电电流和再生电流。该限制包括接收转矩指令并产生相应的电流指令，用于基于转矩指令产生转矩量。此外，该限制包括确定对应于电流指令汲取的估计的电池电流。此外，响应于超过阈值的估计的电池电流，产生修改的转矩指令，并且还产生与修改的转矩指令对应的修改的电流指令。修改的电流指令用于使PMSM产生转矩量。本发明专利技术有助于马达的功率管理。

【技术实现步骤摘要】
永磁同步马达驱动中的功率管理
本申请一般涉及马达控制系统，尤其涉及永磁同步机中的功率管理。
技术介绍
永磁同步机(PMSM)由于其高功率密度、优异的控制性能和可靠性而广泛用于电驱动应用中。通常，PMSM的转矩控制通过反馈电流控制间接地执行，通常利用电流和位置测量。磁场定向控制(FOC)是最常用的电流控制技术，其中所有AC信号通过参考系变换转换为DC信号。然后控制系统在同步旋转或d/q参考系中实现。
技术实现思路
描述了用于永磁同步机中的功率管理的技术方案。示例系统包括永磁同步马达(PMSM)和马达控制系统，该马达控制系统限制PMSM的供电电流和再生电流。该限制包括接收转矩指令并产生相应的电流指令，用于基于转矩指令产生转矩量。此外，该限制包括确定对应于电流指令汲取的估计的电池电流。此外，响应于超过阈值的估计的电池电流，产生修改的转矩指令，并且还产生与修改的转矩指令对应的修改的电流指令。修改的电流指令用于使PMSM产生转矩量。根据一个或多个实施例，限制马达控制系统中的供电电流和再生电流的方法包括接收转矩指令并产生相应的电流指令，以根据转矩指令产生转矩量。该方法还包括确定对应于电流指令汲取的估计的电池电流。响应于超过阈值的估计的电池电流，该方法包括产生修改的转矩指令，并产生对应于修改的转矩指令的修改的电流指令。此外，该方法包括发送修改的电流指令以使马达产生转矩量。根据一个或多个实施例，马达控制系统包括电流生成模块，其接收转矩指令并生成相应的电流指令，以根据转矩指令产成转矩量。此外，电池电流估计和比较模块确定从电源汲取的估计的电池电流，用于施加电流指令。此外，电池电流估计和比较模块将估计的电池电流与电池电流最大阈值进行比较。响应于超过电池电流最大阈值的估计的电池电流，电池电流估计和比较模块发送用于修改转矩指令的反馈因子，并且响应于满足电池电流最大阈值的估计的电池电流，发送用于产生转矩的电流指令。此外，电池电流预限制模块利用反馈因子修改转矩指令，并将修改的转矩指令发送到电流生成模块。从以下结合附图的描述中，这些和其他优点和特征将变得更加明显。附图说明在说明书所附的权利要求中特别指出并清楚地声明了被视为是本专利技术的主题。通过以下结合附图的详细描述，本专利技术的前述和其他特征以及优点将变得明显，其中：图1描绘了根据一个或多个实施例的EPS系统；图2描绘了用于PMSM的示例性转矩控制算法的框图；图3描绘了马达控制系统的功率流；图4描绘了根据一个或多个实施例的用于供电和再生电流限制的示例方法的流程图；图5描绘了根据一个或多个实施例的供电和再生电流预限制模块和反馈回路的框图；图6描绘了根据一个或多个实施例的示例性供电和再生电流估计和比较模块的框图；图7描绘了实施本文所述的供电和再生电流限制的示例性马达控制系统的示例结果；以及图8描绘了没有实施本文所述的供电和再生电流限制的示例性马达控制系统的示例结果。具体实施方式如本文所使用的，术语“模块”和“子模块”指的是一个或多个处理电路，例如专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或群组的)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适组件。可以理解，下面描述的子模块可以进行组合和/或被进一步划分。现在参考附图，其中将参考特定实施例描述技术方案，而不是对技术方案进行限制。图1是适合于实施所公开实施例的电动助力转向系统(EPS)40的示例性实施例。转向机构36是齿条齿轮式系统(rack-and-piniontypesystem)，并且包括位于壳体50内的齿条(未示出)和位于齿轮壳体52下方的小齿轮(也未示出)。随着操作者输入(在下文中表示为转动方向盘26(例如手轮等))，上转向轴29转动，并且通过万向接头34连接到上转向轴29的下转向轴51转动小齿轮。小齿轮的旋转使齿条移动，齿条又移动拉杆38(仅示出一个)，继而移动转向节39(仅示出一个)，转向节39转动可转向轮44(仅示出一个)。通过大致用附图标记24表示并且包括控制器16和电机46的控制装置提供电动助力转向辅助，电机46可以是永磁同步马达，在下文中表示为马达46。控制器16由车辆电源10通过线路12供电。控制器16从车辆速率传感器17接收表示车辆速率的车辆速度信号14。通过位置传感器32测量转向角(位置传感器32可以是光学编码型传感器、可变电阻型传感器或任何其他合适类型的位置传感器)，并且向控制器16提供位置信号20。可以使用转速计或任何其他设备测量马达速率，并作为马达速率信号21传输到控制器16。可以对表示为ωm的马达速率进行测量、计算或执行二者的组合。例如，马达速率ωm可以被计算为由位置传感器32在规定的时间间隔内测量的马达位置θ的变化。例如，可以根据等式ωm＝Δθ/Δt将马达速度ωm确定为马达位置θ的导数，其中Δt是采样时间，Δθ是采样间隔期间的位置变化。或者，可以从马达位置导出马达速率作为位置的时间变化率。应当理解，存在许多用于执行导数功能的众所周知的方法。当方向盘26转动时，转矩传感器28感测由车辆操作者施加到方向盘26的转矩。转矩传感器28可包括扭杆(未示出)和可变电阻型传感器(也未示出)，其相对于扭杆上的扭转量向控制器16输出可变转矩信号18。虽然这是一种转矩传感器，但是与已知信号处理技术一起使用的任何其他合适的转矩感测设备都可以用。响应于各种输入，控制器向电动马达46发送指令22，电动马达46通过蜗杆47和蜗轮48向转向系统提供转矩辅助，从而为车辆转向提供转矩辅助。应当注意，尽管通过参考用于电动转向应用的马达控制来描述所公开的实施例，但是应当理解，这些参考仅是说明性的，并且所公开的实施例可以应用于采用电动马达的任何马达控制应用，例如转向、阀控制等。此外，本文的参考和描述可适用于许多形式的参数传感器，包括但不限于转矩、位置、速度等。还应注意，本文对于电机的引用包括但不限于马达，以下为了简洁和简单起见，将在非限制性的情况下仅引用马达。在如图所示的控制系统24中，控制器16利用转矩、位置和速度等来计算传送所需输出功率的指令。控制器16设置成与马达控制系统的各种系统和传感器进行通信。控制器16接收来自每个系统传感器的信号，量化所接收的信息，并响应于此而提供输出指令信号，在本示例中，例如，提供到马达46。控制器16被配置为从逆变器(未示出，可以可选地与控制器16结合并且在本文中称为控制器16)产生必要的电压，使得当施加到马达46时，产生期望的转矩或位置。因为这些电压与马达46的位置和速度以及期望的转矩有关，所以确定了转子的位置和/或速度以及由操作者施加的转矩。位置编码器连接到转向轴51以检测角位置θ。编码器可以基于光学检测、磁场变化或其他方法来感测旋转位置。典型的位置传感器包括电位计、旋转变压器、同步器、编码器等，以及包括前述中的至少一个的组合。位置编码器输出表示转向轴51的角位置的位置信号20，从而输出马达46的角位置。期望的转矩可以由一个或多个转矩传感器28确定，转矩传感器28传输指示所施加转矩的转矩信号18。一个或多个示例性实施例包括这样的转矩传感器28和从其中得到的转矩信号18，因为它们可以响应于柔性扭杆、T形杆、弹簧或被配置为提供响应的类似装置(未示出)，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：永磁同步马达PMSM；以及马达控制系统，被配置为限制供电电流和再生电流，所述马达控制系统被配置为：接收转矩指令并产生相应的电流指令，用于根据所述转矩指令产生转矩量；确定对应于所述电流指令汲取的估计的电池电流；以及响应于超过阈值的所述估计的电池电流：产生修改的转矩指令；产生与所述修改的转矩指令相对应的修改的电流指令；及发送所述修改的电流指令以使所述PMSM产生转矩量。

【技术特征摘要】
2017.11.06 US 15/804,1901.一种系统，包括：永磁同步马达PMSM；以及马达控制系统，被配置为限制供电电流和再生电流，所述马达控制系统被配置为：接收转矩指令并产生相应的电流指令，用于根据所述转矩指令产生转矩量；确定对应于所述电流指令汲取的估计的电池电流；以及响应于超过阈值的所述估计的电池电流：产生修改的转矩指令；产生与所述修改的转矩指令相对应的修改的电流指令；及发送所述修改的电流指令以使所述PMSM产生转矩量。2.根据权利要求1所述的系统，还包括反馈电流调节器，其将所述修改的电流指令转换为电压指令以施加到所述PMSM。3.根据权利要求1所述的系统，其中，产生所述修改的转矩指令包括迭代地修改所述转矩指令并确定所汲取的估计的电池电流，直到所述估计的电池电流满足所述阈值为止。4.根据权利要求3所述的系统，其中，修改所述转矩指令包括修改用于计算所述转矩指令的转矩因子k。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述转矩指令被计算为其中，Te是转矩指令，k是转矩因子，VDC是直流链电压，RC是马达控制系统的输入电阻，ωm是马达速度，并且ib是电池电流。6.根据权利要求3所述的系统，其中，修改所述转矩指令包括将所述转矩指令减小预定量。7.根据权利要求1所述的系统，其中，基于所述马达控制系统的运行模式动态地确定用于比较所估计的电池电流的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海波，P·普拉莫德，
申请(专利权)人：操纵技术IP控股公司，
类型：发明
国别省市：美国,US