交流马达驱动器中电流测量偏移误差的闭环补偿制造技术

本申请公开了交流马达驱动器中电流测量偏移误差的闭环补偿。公开了用于补偿永磁同步马达(PMSM)驱动器中的电流测量偏移误差的系统和方法。该系统和方法包括：读取输出电压命令信号；从输出电压命令信号中提取电流测量偏移误差的特征；以及基于特征使用反馈路径补偿闭环中的电流测量偏移误差。

【技术实现步骤摘要】
交流马达驱动器中电流测量偏移误差的闭环补偿
本公开涉及电流测量偏移误差，并且尤其涉及用于永磁同步马达驱动器中的电流测量偏移误差的闭环补偿的系统和方法。
技术介绍
诸如汽车、卡车、运动型多用途车、跨界车、小型货车或其他合适的车辆之类的车辆可以包括电动助力转向(EPS)系统。这样的EPS系统通常包括用于在车辆的操作期间提供转向辅助的电动马达。为了提供这种转向辅助，EPS系统可以根据转矩控制的方法来驱动电动马达。电动马达可以包括永磁同步马达(PMSM)驱动器。当使用PMSM驱动器时，EPS系统可以利用磁场定向控制(FOC)。FOC将静止参考坐标系中的交流(AC)相马达电压和电流信号转换到同步旋转的参考坐标系(通常称为d/q轴参考坐标系)，其中，马达电压和电流变为直流(DC)量。FOC转矩控制通常通过闭环电流控制方法来实现，该方法采用电流调节器以最小化命令的电流和测量的电流之间的误差，从而实现完美的电流跟踪。因此，电流控制需要测量马达电流，这可以通过测量PMSM驱动器的相电流来实现，然后相电流经由派克变换(parktransform)被变换到同步坐标系中以在同步参考坐标系中执行控制。当在相电流测量中发生一定幅度的偏移误差时，在同步参考坐标系中运行的闭环电流控制器会调整马达电压，以使马达电流的测量结果与命令的电流相匹配。由于测量结果不正确，所以电流控制器会导致实际马达电流变得不正确。这种故障模式会导致与马达位置有关的马达转矩和电流误差，这可能会被视为马达轴上的大转矩波动(torqueripple)，并且可能大于(硬件设计的)额定马达电流。当由相电流测量偏移误差引起的转矩波动超过某个阈值时，该偏移误差可能产生与马达转矩命令相反的方向上的马达转矩。当在EPS系统中使用时，在与期望的马达转矩命令相反的方向上产生转矩的故障导致以下情况：无法向驾驶员提供转向辅助，而且与车辆在手动转向模式中操作的情况(即，没有主动EPS系统的情况)相比，驾驶员最终需要施加更大的力。
技术实现思路
本公开大体上涉及电流测量偏移误差的检测。公开的实施例的一方面包括一种用于补偿交流(AC)马达驱动器中的电流测量偏移误差的系统。该系统包括处理器和存储器。该存储器包括指令，该指令在由处理器执行时使处理器：读取输出电压信号，从输出电压信号中提取电流测量偏移误差的特征(signature)，以及基于该特征使用反馈路径补偿闭环中的电流测量偏移误差。公开的实施例的另一方面包括一种用于补偿交流(AC)马达驱动器中的电流测量偏移误差的方法。该方法包括：读取输出电压信号，从输出电压信号中提取电流测量偏移误差的特征，以及基于该特征使用反馈路径补偿闭环中的电流测量偏移误差。公开的实施例的另一方面包括一种电子装置。该电子装置包括处理器和存储器。该存储器包括指令，该指令在由处理器执行时使处理器：读取输出电压信号，从输出电压信号中提取电流测量偏移误差的特征，以及基于该特征使用反馈路径补偿闭环中的电流测量偏移误差。在以下对实施例、所附权利要求书和附图的详细描述中公开了本公开的这些和其他方面。附图说明当结合附图阅读时，通过以下详细描述，本公开被最好地理解。要强调的是，根据惯例，附图的各种特征未按比例绘制。相反，为了清楚起见，各种特征的尺寸被任意地扩大或缩小。图1A-1C大体上示出了根据本公开原理的具有闭环电流测量偏移误差补偿的交流(AC)马达驱动系统。图2大体上示出了根据本公开原理的控制器系统。图3是大体上示出根据本公开原理的用于AC马达驱动器中的电流测量偏移误差的闭环补偿的方法的流程图。具体实施方式以下的讨论针对本公开的各种实施例。尽管这些实施例中的一个或多个可能是优选的，但是所公开的实施例不应被解释为或以其他方式用作限制包括权利要求的本公开的范围。另外，本领域技术人员将理解，以下描述具有广泛的应用，并且对任何实施例的讨论仅旨在成为该实施例的示例性讨论，而无意于暗示包括权利要求的本公开的范围限于该实施例。一些机器(例如，车辆、船、飞机、无人机、动力设备、场地设备、泵、压缩机等)可以包括交流(AC)马达驱动器，该马达驱动器以闭环控制AC马达。电流测量系统可以被包括在闭环中以测量同步马达的电流输出。使用电流测量系统的机器可能受到电流测量偏移误差的影响。电流测量偏移误差基于电流测量中的非理想性或故障而产生。电流测量偏移误差可能由电流估计器不正确地测量从AC马达输出的电流而导致。在使用电流调节器的闭环系统中，电流调节器产生所需的输出电压信号，以使测量的电流变得等于命令的电流。在这种情况下，当测量的电流与命令的电流不同时，输出电压信号将是不正确的(例如，与基于命令的电流的预期输出电压信号不同)，这是因为电流调节器正在尝试使测量的电流(例如，其与命令的电流不同)与命令的电流相匹配。测量电路中的逐渐变化(例如，运算放大器(运放)、失调漂移等)可能导致较小的电流测量偏移误差。测量电路的故障可能导致更大的电流测量偏移误差。如所讨论的那样，如果保持不予检测和/或不予缓解，故障模式将导致与马达位置有关的马达转矩和电流误差，该误差可能会被认为是马达轴处的大转矩波动，并且可能大于(硬件设计的)额定马达电流。当由相电流测量偏移误差引起的转矩波动超过某个阈值时，该偏移误差可能产生与马达转矩命令相反的方向上的马达转矩。当在EPS系统中使用时，在与所需的马达转矩命令相反的方向上产生转矩的故障导致以下情况：无法向驾驶员提供转向辅助，而且与车辆在手动转向模式中操作的情况(即，没有主动EPS系统的情况)相比，驾驶员最终需要施加更大的力。因此，诸如本文所述的那些系统和方法可以被配置为通过提供用于在任何AC马达驱动器和电流测量系统中对电流测量偏移误差进行电子补偿的技术来解决上述问题。在一些实施例中，本文描述的系统和方法能够检测、学习和补偿电流测量偏移误差引起的对AC马达驱动器的影响。例如，使用闭环补偿控制，可以至少部分地补偿电流测量偏移误差的影响。在一些实施例中，本文描述的系统和方法可以被配置为提供用于实时检测AC马达驱动器和电流测量系统中的相间电流测量偏移误差的技术。本文描述的系统和方法可以被配置为使用各种数学模型来提取电流测量偏移误差的特征，使用闭环补偿器来补偿电流测量偏移误差，以及校正电流测量偏移误差。在一些实施例中，本文描述的系统和方法可以被配置为实时地改变测量的电流以调节AC马达驱动器的操作，从而以更期望的方式来控制AC马达。本文描述的系统和方法可以导致使用包括AC马达的机器的AC马达性能增强、AC马达寿命延长、转向增强以及客户体验增强。公开的技术适用于具有交流电(AC)电机的任何电动马达驱动器以及任何电流测量架构(涉及同轴(in-line)和低侧(lowside)二个方面的电流测量架构)。低侧电流测量系统可以指的是将与负载串联的电流传感器放置在负载和接地之间。同轴电流测量系统可以指的是将电流传感器放置为与电路串联，使得流经电路的电流也流经电流传感器。此外，公开的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于补偿交流AC马达驱动器中的电流测量偏移误差的系统，所述系统包括：/n处理器；以及/n存储器，所述存储器包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器：/n读取输出电压命令信号；/n从所述输出电压命令信号中提取电流测量偏移误差的特征；以及/n基于所述特征使用反馈路径补偿闭环中的电流测量偏移误差。/n

【技术特征摘要】
20191129 US 16/699,5391.一种用于补偿交流AC马达驱动器中的电流测量偏移误差的系统，所述系统包括：
处理器；以及
存储器，所述存储器包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器：
读取输出电压命令信号；
从所述输出电压命令信号中提取电流测量偏移误差的特征；以及
基于所述特征使用反馈路径补偿闭环中的电流测量偏移误差。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，为了基于所述特征来使用反馈路径补偿闭环中的电流测量偏移误差，所述指令还使所述处理器：
生成补偿所述电流测量偏移误差的校正项；
将所述校正项应用于估计的电流，以将经补偿的估计电流输出到电流调节器；以及
验证经由所述反馈路径从电流调节器接收到的后续输出电压命令信号不包括所述电流测量偏移误差。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，随着所述AC马达驱动器操作AC马达，实时进行对所述电流测量偏移误差的补偿。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，为了从所述输出电压命令信号中提取所述电流测量偏移误差的特征，所述指令还使所述处理器：从所述输出电压命令信号中提取同步频率下的正弦分量。


5.根据权利要求4所述的系统，其中，为了基于所述特征补偿所述电流测量偏移误差，所述指令还使所述处理器：将所述特征输入到自适应谐振器中以输出校正项。


6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述指令还使所述处理器：通过对所述校正项进行变换并将经变换的校正项与估计的同步坐标系电流相加来补偿同步参考坐标系中的电流测量偏移误差。


7.根据权利要求1所述的系统，其中，为了从所述输出电压命令信号中提取电流测量偏移误差的特征，所述指令还使所述处理器：将所述特征转换为DC信号。


8.根据权利要求7所述的系统，其中，为了基于所述特征补偿电流测量偏移误差，所述指令还使所述处理器：将所述DC信号输入到常规积分器中以输出DC校正项。


9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述指令还使所述处理器：将所述DC校正项应用于同步坐标系估计的电流，以直接补偿同步参考坐标系中的电流测量偏移误差。


10.一种用于补偿交流AC马达驱动器中的电流测量偏移误差的方法，所述方法包括：
读取输出电压命令信号；
从所述输出电压命令信号中提取电流测量偏移误差的特征；以及
基于所述特征使用反馈路径补偿闭环中的电流测量偏移误差。

【专利技术属性】
技术研发人员：P·普拉莫德，张喆，K·纳姆布利，I·O·罗维，A·萨哈，
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