脉冲宽度调制逆变器的电流调节器的抗积分饱和控制。一种电学逆变器的控制架构，包括实现为圆形电压限制器的命令限制器。该命令限制器包括耦合到例如同步坐标系电流调节器的命令源的笛卡尔坐标至极坐标转换器。该笛卡尔坐标至极坐标转换器提供ｄ－ｑ命令电压的幅值和相位分量。该命令限制器还包括：幅值限制器，将该幅值分量限制在该逆变器的最大基波电压分量；以及极坐标至笛卡尔坐标转换器，将该受限幅值分量和该相位分量转换成调整的ｄ－ｑ命令电压。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术的实施例一般而言涉及用于电动机的控制器，更具体而言 涉及适用于电动机的脉冲宽度调制逆变器的电流调节器的抗积分饱和(and - windup)控制方案.
技术介绍
例如可以用于电力或混合车辆的电力牵引驱动，需要使用高电压 以在有限的体积和重量内尽可能高效地产生扭矩.对于这种高电压应 用，电力驱动系统可以使用用于脉冲宽度调制(PWM)的过调制处理 器来工作，该过调制处理器包括六阶梯(six-step)模式(下述).图 1为用于多相AC电动机102的已知电流调节器和控制架构100的示意 图，架构100包括在连接布置106上驱动AC电动机102的PWM逆 变器104,该连接布置106可包括任意数目的连接线.连接布置106所 提供的连接的数目是由AC电动机102中使用的相位的数目决定.例如， 三相位AC电动机102将具有三个连接线.连接布置106可包括或者被 耦合到电流传感器108，电流传感器108的数目也由AC电动机102中 使用的相位的数目决定.电流传感器108的输出利用连接线112耦合到 变换处理器110.连接线112的数目仍由AC电动机102中使用的相位 的数目决定，在该例子中为3，当在与AC电动机102的定子同步的参考坐标系即静止坐标系中 观察时，由电流传感器108测量的三相电流(L、 ^和^)通常承栽正 弦电流波形.在变换处理器110中，这些三相电流利用下述方程(1) 变换成同步的d-q坐标系<formula>formula see original document page 6</formula>(1)在方程(1 )，转子角度《为根据机械转子位置和电动机极数(motor pole number)计算得到的电学转子位置.转子角度《由传感器(未示出)测量.在笛卡尔坐标系中，d-q参考坐标系与电学转子位置《的旋 转同步.如此处使用，下标和上标的含义如下.下标a、 6和"相位"6和c的量下标rf和《d-q坐标系内的量下标s:定子绕线的量上标j:静止坐标系内的量上标r:旋转(同步)坐标系内的量上标*: 命令(command)的量当信号通过同步坐标系电流调节器114并通过命令电压限制器 116/118被处理时，信号使用d-q坐标系，且处理的信号在旋转变换处 理器120内再次变换到定子参考坐标系.变换处理器110的输出为测量的d-q电流4和/"如图l所示，所 测量的d-q电流(4和。)耦合到同步坐标系电流调节器114,具体而 言，测量的d电流(& )耦合到d比例积分(PI)调节器122，且测量 的q电流(C )辆合到q PI调节器124.此外，命令的d-q电流(C和 。 )从更高水平控制器(例如，扭矩或速度控制器)通过各个连接线 126/128耦合到相应d和q PI调节器122/124.从相应命令电压限制器 116/118输出的箝位电压命令(^;和C )被反馈到相应的d和qPI 调节器122/124。前馈电压(C和^，)通过相应连接线130/132提供到相应d 和qPI调节器122/124.通常是由电流控制器、速度控制器或者扭矩控 制器基于电动机速度、电动机参数以及电动机汲取的电流来提供这些 前馈电压.d和q PI调节器122/124的命令输出电压耦合到命令电压限 制器116/118，如下文结合困3所讨论.从命令电压限制器116/118输出的箝位电压命令(FX;,和C) 耦合到旋转变换处理器120，以按下述方程将同步坐标系内的电压变换 为静止坐标系内的电压，其中该命令电压在该静止坐标系内旋转旋转变换处理器120的d和q输出耦合到过调制处理器134(该处血 owf<formula>formula see original document page 7</formula>理器包括六阶梯模式).在静止参考坐标系内旋转的旋转电压命令(OC )由过调制处理器134处理.如果命令电压(C和C ) 的幅值小于;K。，则该电压不被过调制处理器134调整，其中该+^为线性空间矢量PWM的最大电压，如果幅值大于;^，由于逆变器的物理限制，该逆变器无法实现该电压的命令相位和幅值.这种情况 下，过调制处理器134将箝位输出电压的相位和/或幅值调整为调整电 压(《w和K;)，其基波分量幅值和相位与稳态下的命令电压(^;,和^t。uf)的幅值和相位相匹配.当电压幅值大于^^时，PWM逆变器104由于其物理限制而无法合成该命令电压的瞬时相位和幅值.然 而，由于过调制处理的作用，PWM输出电压的基波分量将与命令电压 相同.存在许多种过调制方法，这些过调制方法实现了命令电压的基 波分量直至六阶梯PWM.过调制处理器134的输出辆合到逆变换处理器136.逆变换处理器 136将旋转电压命令的静止坐标系表示从过调制处理器134如下所述地 转换为电压命令的三相位正弦表示.(3)逆变换处理器136的输出耦合到PWM逆变器104, PWM逆变器 104驱动AC电动机102.图2描述d轴PI调节器122的示例.q轴PI调节器124按相同方 式工作.在图2, PI调节器122包括四个求和点(参考数字152、 154、 156和158)、三个乘法器常数(参考数字162、 164和166)以及积分 器168.求和点152形成d轴电流误差(4,),其为命令d电流(4') 和测量d电流(4)之间的差值.来自求和点152差值输出的d轴电流<formula>formula see original document page 8</formula>误差(4，)在166乘以比例增益常数(Kpd),且倍乘值为在求和点 156被求和的三个值之一，从求和点156输出的电压命令(G )将使 电流误差(4，)最小化，并被输入到命令电压限制器116.在图1中 示出的命令电压限制器116的d轴输出在求和点158减去电压命令 (FT )。求和点158的电压差值输出在元件162乘以抗积分饱和增益 (Kad),且倍乘值在求和点154减去d轴电流误差(w ).求和点154 的差值输出在元件164乘以积分增益(Kid)，倍乘值被积分器168积分， 且积分器168的积分值输出为在求和点156被求和的三个值中的另一 个.电流调节器的输出(即，积分器168的积分值输出，以及在元件 166被比例增益常数(Kpd)缩放的求和点152的输出)在求和点156 加到前馈电压(^ )以产生电压命令().图3为命令电压限制器116/118的示意图。在图3，命令电压限制 器116/118为两个分离但相同的电压限制器，用于限制相应的输入电压 (「r和《).每个限制器116/118的命令电压输出(c和c)被分 别限制在± r:之间和± r;之间.在已知系统中，当逆变器使用在线性PWM范围之外的过调制处 理器工作时，如上所述，电流调制性能退化.这种退化是因此，电流 调节器的瞬时输出电压被过调制处理器调整为约束在逆变器的物理限 制之内。当这种电压约束导致电流误差时，PI调节器的积分器饱和， 且这种饱和产生大的过冲或下冲.这称为PI调节器的积分饱和现象. 抗积分饱和控制的作用是防止电压箝位过程中的积分饱和现象.当输 出本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电动机控制器的控制架构，该控制架构包括： 笛卡尔坐标至极坐标转换器，配置成接收同步坐标系ｄ轴命令电压（Ｖ↓［ｄｓ］↑［ｒ↑［＊］］）和同步坐标系ｑ轴命令电压（Ｖ↓［ｑｓ］↑［ｒ↑［＊］］），并响应于Ｖ↓［ｄｓ］↑［ｒ↑［＊］］及Ｖ↓［ｑｓ］↑［ｒ↑［＊］］来提供幅值坐标和相坐标； 幅值限制器，配置成处理该幅值坐标以在该幅值坐标超过阈值时产生受限幅值，并提供该幅值坐标或该受限幅值作为输出幅值；以及 极坐标至笛卡尔坐标转换器，配置成处理该输出幅值和该相坐标，并基于该输出幅值和该相坐标产生箝位同步坐标系ｄ轴命令电压（Ｖ↓［ｄｓ＿ｏｕｔ］↑［ｒ↑［＊］］）和箝位同步坐标系ｑ轴命令电压（Ｖ↓［ｑｓ＿ｏｕｔ］↑［ｒ↑［＊］］）。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：B裵，SE舒尔茨，S希蒂，NR佩特尔，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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