使用平均同步坐标电流控制AC电机制造技术

一种用于控制动力传动系系统中的电机的方法（其中从动负载连接到所述电机的转子）包括使用连接到所述电机的相绕组的电流传感器在采样周期的起始点处测量相电流。还在前一采样周期的中点处确定单独的相电流。在起始点和前一中点处确定所述转子的角位置，之后使用所述相电流和角位置计算所述电机在所述起始点和前一中点处的同步参考坐标电流。所述方法包括计算所述采样周期内的平均同步参考坐标电流并且使用所述平均值调节所述电机的操作。一种电气系统包括所述电机，功率逆变器模块，以及执行所述方法的控制器。

【技术实现步骤摘要】
使用平均同步坐标电流控制AC电机
电机（例如牵引马达或马达/发电机单元）在各种动力传动系系统中用于生成和传递马达转矩至从动负载。在一些配置中，永磁体附接到或安置在转子的叠片内，由定子环绕，并且耦接到从动负载。通过定子的单独的槽内的一定缠绕长度的铜线或条形导体形成电磁体，使得定子绕组在由电源充能时将生成具有交替极性的电磁场。
技术介绍
相互作用的转子和定子场的合成推拉力致使转子围绕其轴线旋转，这最终例如经由一组中间行星齿轮组为耦接到转子的从动负载提供动力。从动负载的标识随电机的预期应用而变化。常见电力从动负载包括（例如）机动车辆的道路车轮或传动带，以及传动轴、传送机系统和升降机，其中电机的转矩和速度针对这些和其它示例性从动负载按应用特有的方式变化。可以使用比例-积分控制器来调节电机的输出转矩和速度。机器控制通常针对同步参考坐标（frame）使用独立电流控制回路来实现，其中所述同步参考坐标由直轴（d轴）和交轴（q轴）限定。如在电机控制的技术中所使用的，d轴电流和电压是有目的地实时变化以调节定子中的磁化通量的水平的具体控制参数，而q轴电流和电压被独立控制以便调节电机的输出转矩和/或速度。上述同步参考坐标轴（共同称为dq轴）形成用于机器控制的连续旋转参考坐标。在现有马达控制方案中，通常忽略连续坐标旋转的控制效果。然而，同步参考坐标电流（即，上述d轴和q轴电流）在给定采样周期的整个持续时间内不是恒定的。缺乏恒定性可能导致实时机器参数估计误差，或此类参数的特性的误差，特别是在磁链、交流电阻和磁芯损耗估计的领域中。这些类型的误差最终可能导致转矩产生误差以及其它不期望的影响。
技术实现思路
如本文中所述，本公开的方法和伴随系统旨在帮助避免对具有电机（特别是多相/交流(AC)电机）的电路的总体控制中的不期望性能降级。除电机以外，所述电路还可以包括多单元直流(DC)电池组，将电机连接到DC电池组的功率逆变器模块(PIM)，以及控制器。所公开的方法实施为实时用于计算和控制给定采样周期内电机的平均同步坐标电流（即，d轴和q轴电流）的计算机可执行算法，其中所述采样周期可能对应于PIM的脉冲宽度调制(PWM)间隔。一般来说，本方法每一采样周期对电机的单独的相电流采样两次（包括中间采样），并且外推上述同步参考坐标的中间采样位置。然后使用采样值和外推中间采样位置来计算或者以其它方式确定电机的平均同步坐标电流。此后，控制平均同步坐标电流以调节电机的转矩和/或速度操作，这可以包括控制其中采用所述电路的动力传动系系统的操作。用于控制多相电机的方法的特定实施例包括：使用一组电流传感器在当前采样周期的起始点处测量电机的相电流；以及还在先前采样周期的中点处确定相电流。如本文中所使用的，术语“先前采样周期”描述了就在当前采样周期之前发生的采样周期。所述方法包括：经由控制器在所述起始点和所述中点处确定电机的同步参考坐标的位置。然后使用相电流和同步参考坐标位置经由所述控制器计算电机在起始点和中点处的同步参考坐标电流。此后，所述方法通过使用当前和中点同步参考坐标电流计算所述当前采样周期的持续时间内的所述平均同步参考坐标电流而继续。作为所公开示例性实施例的一部分，所述方法可以包括使用所计算的平均同步参考坐标电流经由所述控制器来调节电机的转矩和/或速度。在所述先前采样周期的所述中点处确定所述相电流可以包括经由电流传感器测量所述相电流或者经由所述控制器外推所述相电流。计算所述当前采样周期的持续时间内的所述平均同步参考坐标电流可以包括使用所述控制器的电流观察器确定当前或未来时刻的平均同步参考坐标电流。在此实施例中，计算平均同步参考坐标电流可以包括使用所述当前和/或过去时刻的平均同步参考坐标电流外推所述未来时刻的所述平均同步参考坐标电流。外推所述未来时刻的所述平均同步参考坐标电流可以由控制器使用线性外推或者经由二阶或更高阶外推来实现。在一些实施例中，所述方法可以包括：针对所述当前采样周期或所述先前采样周期确定平均同步参考坐标电流和瞬时采样的同步坐标电流之间的差；通过低通滤波器处理所述差以产生经滤波的差；以及使用所述经滤波的差经由所述控制器实时调整至电机的一组同步参考坐标电流命令。电机可以具有耦接到机动车辆的道路车轮的转子。在此实施例中，调节电机的转矩或速度包括控制道路车轮的对应转矩或速度。在一些配置中，控制器可以在逻辑中记录或假定所述同步参考坐标电流在同时进行的采样之间被成形为整流正弦波。计算所述当前采样周期的持续时间内的所述平均同步参考坐标电流于是可以包括求解以下方程式：其中，Ix,avg是平均同步参考坐标电流，Ix(k)、Ix(k-0.5)和Ix(k-1)是时间(k)、(k-0.5)和(k-1)的同步参考坐标电流，并且其中，时间(k)是当前采样，时间(k-0.5)是中点采样，并且(k-1)是先前采样。本文中还公开一种电气系统，其具有带有相绕组和转子的交流(AC)多相电机。所述电气系统还包括功率逆变器模块(PIM)，所述功率逆变器模块(PIM)连接到电池组和相绕组，并且响应于脉冲宽度调制信号被配置成向所述相绕组输出AC电压以使所述多相电机充能。电流传感器测量电机的相电流。在此实施例中，控制器在当前采样周期的起始点处从电流传感器接收所测量的相电流，并且在先前采样周期的中点处确定相电流，其中所述先前采样周期就在当前采样周期之前发生。控制器还在起始点和中点处确定同步参考坐标位置，使用所测量的相电流和同步参考坐标位置计算电机在起始点和中点处的同步参考坐标电流，并且使用起始点和中点处的同步参考坐标电流计算所述当前采样周期的持续时间内的平均同步参考坐标电流。此后，控制器使用所述平均同步参考坐标电流调节电机的操作。以上
技术实现思路
并不旨在表示本公开的每一个可能实施例或每一个方面。相反，前述
技术实现思路
旨在例示本文中公开的一些新颖方面和特征。结合附图和所附权利要求，根据用于执行本公开的代表性实施例和模式的以下具体实施方式，本公开的以上特征和优点以及其它特征和优点将容易显而易见。本文还包括以下技术方案。技术方案1.一种用于控制多相电机的方法，所述方法包括：使用一组电流传感器在当前采样周期的起始点处测量所述多相电机的相电流；在先前采样周期的中点处确定所述相电流，其中，所述先前采样周期就在所述当前采样周期之前发生；经由控制器在所述起始点和所述中点处确定所述多相电机的转子的角位置；使用在所述起始点和所述中点处确定的所述相电流和所述角位置经由所述控制器来计算所述多相电机在所述起始点和所述中点处的同步参考坐标电流；使用在所述起始点和所述中点处的所述同步参考坐标电流来计算所述当前采样周期的持续时间内的平均同步参考坐标电流；以及使用所述平均同步参考坐标电流经由所述控制器来调节所述多相电机的转矩和/或速度。技术方案2.根据技术方案1所述的方法，其中，在所述先前采样周期的所述中点处确定所述相电流包括经由所述组电流传感器测量所述相电流。技术方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制多相电机的方法，所述方法包括：/n使用一组电流传感器在当前采样周期的起始点处测量所述多相电机的相电流；/n在先前采样周期的中点处确定所述相电流，其中，所述先前采样周期就在所述当前采样周期之前发生；/n经由控制器在所述起始点和所述中点处确定所述多相电机的转子的角位置；/n使用在所述起始点和所述中点处确定的所述相电流和所述角位置经由所述控制器来计算所述多相电机在所述起始点和所述中点处的同步参考坐标电流；/n使用在所述起始点和所述中点处的所述同步参考坐标电流来计算所述当前采样周期的持续时间内的平均同步参考坐标电流；以及/n使用所述平均同步参考坐标电流经由所述控制器来调节所述多相电机的转矩和/或速度。/n

【技术特征摘要】
20190204 US 16/2667991.一种用于控制多相电机的方法，所述方法包括：
使用一组电流传感器在当前采样周期的起始点处测量所述多相电机的相电流；
在先前采样周期的中点处确定所述相电流，其中，所述先前采样周期就在所述当前采样周期之前发生；
经由控制器在所述起始点和所述中点处确定所述多相电机的转子的角位置；
使用在所述起始点和所述中点处确定的所述相电流和所述角位置经由所述控制器来计算所述多相电机在所述起始点和所述中点处的同步参考坐标电流；
使用在所述起始点和所述中点处的所述同步参考坐标电流来计算所述当前采样周期的持续时间内的平均同步参考坐标电流；以及
使用所述平均同步参考坐标电流经由所述控制器来调节所述多相电机的转矩和/或速度。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述先前采样周期的所述中点处确定所述相电流包括经由所述组电流传感器测量所述相电流。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述先前采样周期的所述中点处确定所述相电流包括经由所述控制器外推所述相电流。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述当前采样周期的持续时间内的平均同步参考坐标电流包括使用所述控制器的电流观察器来确定当前或未来时刻的平均同步参考坐标电流。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，计算所述先前采样周期的所述持续时间内的平均同步参考坐标电流包括使用所述当前和/或过去时刻的平均同步参考坐标电流来外推所述未来时刻的所述平均同步参...

【专利技术属性】
技术研发人员：CW塞克雷斯特，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US