用于控制同步电机的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于包括定子和转子的同步三相电机的控制方法(50)，所述方法包括：测量(51)该定子的第一相和第二相的电流；测量(52)该转子的角位置；计算(53)在转子参考系中测量的这些电流；测量(54)转子电流；计算(55)自动控制误差；计算(57)该电机的控制电压；以及将这些控制电压施加到所述电机。该方法的特征在于这些控制电压是在该转子参考系中以递归方式并根据命令更新周期值、DC电压值和该转子的电气角速度来计算(57)的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制同步电机的方法
本专利技术涉及电机的控制领域。更具体地，本专利技术涉及一种用于控制同步电机的方法。
技术介绍
同步电机在汽车领域以及各种各样的其他工业应用(包括可再生能源领域、铁路运输等)中是众所周知的。同步电机包括被描述为定子的固定部分以及被描述为转子的移动部分。定子包括三个线圈，这些线圈互相偏置120°并且被供应交流电流。转子可以在绕线转子同步机器(被称为缩写WRSM)的情况下包括被供应直流电流的线圈，或者(在永磁同步机器或PMSM的情况下)包括永磁体，这些永磁体由定子绕组生成的电磁场驱动旋转。由电机传递的电磁转矩由电流相对于转子轴线的振幅和取向产生。因此，设定点转矩可以以与转子相关联的参考系(也被描述为转子参考系)中的设定点电流(或电压)来表示。从现有技术中已知的是用于控制同步机器的多种方法，包括在由申请人提交的文献FR3012270中描述的方法。然而，现有技术中的这些方法通常不能同时用于WRSM和PMSM。此外，已知的方法不允许静态误差消除、在瞬态条件下的良好表现以及对反电动势的影响进行有效补偿的同时组合，同时又要适应电压饱和的条件并且补偿电流的谐波分量。因此，需要一种用于同步电机的控制方法，该控制方法相对简单地适用于WRSM和PMSM，同时又能解决上述问题。
技术实现思路
提出了一种用于控制包括定子和转子的同步三相电机的方法，所述方法包括：-测量所述定子的第一相和第二相的电流；-测量该转子的角位置；-计算在转子参考系中测量的所述电流；-计算自动控制误差；-计算该电机的控制电压；以及-将所述控制电压施加到所述电机。所述控制电压的计算是在所述转子参考系中以递归方式并根据用于更新控制的周期值、DC电压的值和该转子的电气角速度来执行的。因此，可以实现用于电机的简单控制方法，该方法适用于任何类型的同步机器，并且解决了与现有技术有关的上述问题。有利地且非限制性地，所述测量的电流是在转子参考系中通过派克变换计算的。因此，可以以快速且可靠的方式变换在转子参考系中测量的电流。有利地且非限制性地，该方法包括用于测量转子电流的步骤；并且控制电压的计算与要施加到绕线转子上的电压的计算相结合。因此，该方法可以简单地适于在绕线转子机器上运行。有利地且非限制性地，该方法包括用于补偿电流谐波的电压的递归计算的步骤。因此，除了上述所有优点之外，还可以以简单的方式补偿电流谐波。有利地且非限制性地，针对控制电压的所述计算步骤包括在0处进行初始化以用于递归的目的。因此，针对控制电压的计算步骤的初始化是相对简单的。本专利技术进一步涉及一种包括定子和转子的同步三相电机的控制设备，所述设备包括：-用于测量所述定子的第一相和第二相的电流的部件；-用于测量该转子的角位置的部件；-用于测量转子电流的部件；-用于计算在转子参考系中测量的所述电流的装置；-用于计算自动控制误差的装置；-用于计算该电机的控制电压的装置；以及-用于将所述控制电压施加到所述电机的装置。这些用于计算控制电压的装置适合于在所述转子参考系中以递归方式并根据用于更新控制的周期值的值、DC电压的值和该转子的电气角速度来执行所述计算。本专利技术进一步涉及一种电气系统，该电气系统包括具有定子和绕线转子或永磁体转子的同步电机、用于为所述电机供电的蓄电电池、能够将该蓄电电池的DC电压变换为用于控制该同步电机的三相控制电压的三相逆变器、以及上述类型的控制设备。本专利技术进一步涉及一种机动车辆，该机动车辆包括上述类型的电气系统。附图说明根据参照附图通过指示而非限制的方式提供的本专利技术的具体形式的实施例的以下描述，本专利技术的进一步具体特征和优点将产生，在附图中：-图1和图2示出了在根据本专利技术的第一和第二种形式的实施例的针对具有永磁体转子的同步电机的方法中用于计算控制电压的步骤的示意性表示；-图3示出了对在图1和图2中表示的针对本专利技术的第一种形式的实施例的用于控制具有绕线转子的同步电机的步骤的补充步骤的示意性表示；-图4示出了根据本专利技术的第一种形式的实施例的电气系统的电路布局；-图5示出了根据本专利技术的第一种形式的实施例的方法中的步骤的简图。具体实施方式参考图4，电气系统包括同步三相电机2、接收要施加到定子的定子控制电压的三相逆变器3、以及直流到直流(DC-DC)转换器(也被描述为斩波器)，该转换器能够接收要施加到转子的转子控制电压。通过输入的方式，三相逆变器3从蓄电电池5接收DC电压VDC，并且由控制设备4控制以部署用于控制电机的方法。参考图1至图5，根据本专利技术的控制方法的目的是控制逆变器3，使得该逆变器生成控制电压以施加到电机2的定子和转子(对于转子，其中电机2是绕线转子型)。因此，控制设备适合于将期望传递到电机2的控制电压传送到逆变器；在这种情况下，逆变器3的动作通过其电源开关的换向从电池的DC电压VDC生成必要的控制电压。以独立的方式控制逆变器3，从而按照根据本专利技术的控制方法的要求从DC电压VDC生成用于电机的控制电压。另外，本领域技术人员将熟悉的是并非本专利技术目的的用于控制逆变器的不同技术，诸如“脉冲宽度调制”技术(也被称为英语首字母缩略词“PWM”)。在本专利技术的这种形式的实施例中，控制设备4是微控制器或微处理器。另外，控制设备4根据固有时钟脉冲频率对方法进行部署，并且以离散且重复的方式执行该方法的步骤。控制设备4进一步包括实时存储器，该实时存储器允许存储在先前时刻k-1、k-2等部署的方法的计算结果和测量结果，以便允许在稍后时刻k采用这些结果。在实践中，由于根据本专利技术的方法具有递归性质，因此必须能够访问在先前时刻对方法进行部署的结果。由控制设备4部署的用于控制电机的方法包括用于测量定子的第一相和第二相的电流的第一步骤51。在这种情况下，相电流的测量51是通过测量在前两相中串联的部件(诸如在逆变器3与电机2之间安装的电流计)来执行的。该方法还部署了用于测量转子位置的步骤52，该转子位置可以由分解器、光电编码器、电感式编码器或本领域技术人员已知的任何其他装置来测量52。在本专利技术的第一种形式的实施例中，电机包括绕线转子，使得以与对定子的前两相的测量类似的方式执行对转子电流的进一步测量54。然后在与转子相关联的参考系(d，q)(也描述为转子参考系)中对定子的前两相中的电流(这里将被更简单地描述为定子电流)进行变换。对于在转子参考系中对在时刻k测量的定子电流的变换，在这种形式的实施例中采用了派克变换。因此，根据对这两个定子电流ia和ib的测量52以及对转子角度θ的测量，通过应用派克变换来计算53电流和-其中，是在与转子相关联的派克参考系(d，q)中在时刻k测量的定子电流的向量；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于包括定子和转子的同步三相电机的控制方法(50)，所述方法(50)包括：/n-测量(51)所述定子的第一相和第二相的电流

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171116 FR 17607681.一种用于包括定子和转子的同步三相电机的控制方法(50)，所述方法(50)包括：
-测量(51)所述定子的第一相和第二相的电流
-测量(52)该转子的角位置(θ[k])；
-计算(53)在转子参考系(d，q)中测量的所述电流
-计算(55)自动控制误差(εd[k]，εq[k]，εf[k])；
-计算(57)该电机的控制电压(vd[k]，vq[k]，vf[k])；以及
-将所述控制电压(vd[k]，vq[k]，vf[k])施加到所述电机，
其中，所述控制电压(vd[k]，vq[k]，vf[k])的计算(57)是在所述转子参考系(d，q)中以递归方式并根据用于更新控制的周期值(Ts)、DC电压(VDC)的值和该转子的电气角速度(ω[k])来执行的，其中，所述方法的特征在于，该方法包括用于补偿电流谐波的电压的递归计算(56)的步骤。


2.如权利要求1所述的方法(50)，其特征在于，所述测量的电流是在该转子参考系(d，q)中通过派克变换计算的。


3.如权利要求1或2所述的用于控制绕线转子电机的方法(50)，其特征在于，该方法包括用于测量转子电流的步骤(54)；并且控制电压(vd[k]，vq[k]，vf[k])的计算与要施加到该绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·科泰希，
申请(专利权)人：雷诺股份公司，日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：法国;FR