用于控制电机的方法和装置制造方法及图纸

描述了控制逆变器的方法，该逆变器向具有多个相绕组的永磁交流(permanentmagnetalternating current，PMAC)电机供电。该方法包括：选择PMAC电机的第一相绕组；在第一时刻，使第一相绕组与直流(direct current，DC)链路电路的第一DC端电连接，并保持第一相绕组与第一DC端之间的连接；确定该第一相绕组和PMAC电机的第二相绕组之间的磁通量差；选择使第二相绕组与第一DC端电连接的第二时刻；在第二时刻，使第二相绕组与第一DC端电连接；以及，保持第二相绕组与第一DC端之间的连接。基于确定的磁通量差选择第二时刻。基于确定的磁通量差选择第二时刻。基于确定的磁通量差选择第二时刻。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制电机的方法和装置
[0001]本专利技术涉及控制电机的供电，特别是控制多相电机的供电。更具体地，本专利技术提供了用于在多相电机中开启主动短路模式的改进手段，该改进手段可以减轻现有技术系统的问题。
[0002]电机用于各种机器，主要用于例如汽车的车辆，但也用于其他工业和商业设备，例如，风扇、泵、电梯、和冰箱。这种电机通常具有用于控制电机操作的控制器。这些电机中有许多是多相(例如，三相)的。这些电机中有许多是由直流(direct current，DC)电压源供电的(例如，由电池供电)。可以提供逆变器以将DC电压转换为交流(alternating current，AC)电压从而驱动每个相。
[0003]本专利技术在独立权利要求中阐述。优选的特征在从属权利要求中阐述。
[0004]本文中描述了一种控制逆变器的方法，该逆变器向具有多个相绕组的永磁交流(permanent magnet alternating current，PMAC)电机供电，该方法包括：选择该PMAC电机的第一相绕组；在第一时刻，使第一相绕组与DC链路电路的第一DC端电连接，并保持第一相绕组与第一DC端的连接；确定该第一相绕组和PMAC电机的第二相绕组之间的磁通量差；选择使第二相绕组与第一DC端电连接的第二时刻，该第二时刻不同于第一时刻，其中，基于确定的第一相绕组和第二相绕组之间的磁通量差选择第二时刻；在第二时刻，使第二相绕组与第一DC端电连接，并保持第二相绕组与第一DC端的连接。
[0005]在一些情况下，例如在电机或电源故障或出现意外(例如，车辆碰撞)的情况下，电机必须相当迅速地降低到零扭矩条件(或安全状态)，或者相当迅速地降低电机功率。出于安全原因和防止(进一步)损坏设备，电机相对快速地停止通常很重要。例如，在出现意外时，希望能尽快停止车辆的车轮转动。电机断电会导致不需要的制动扭矩，而断电和电池故障会使得逆变器因高压而损坏。特别是对永磁电机，如果反电动势较高，通过与电池断开连接来使电机停止可能会使得DC链路电流高到足以损坏逆变器。另一种使电机快速停止的方法是关闭电机的开关器件，例如，绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(metal
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oxide
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semiconductor field effect transistor，MOSFET)，但是这样会使得返回到DC链路电源的自然整流以及很强的电机制动。如果车辆在高速下转弯，较高的制动扭矩可能导致车轮失去牵引力，汽车可能会例如偏离道路。
[0006]因此，可以应用主动短路(active short circuit，ASC)模式来使电机停止，同时不出现自然整流并保持低制动扭矩。DC链路电压将以安全的方式降低。(由于不需要主动控制)主动短路是相当简单的减少这些问题的方法并且使能量在电机中耗散(因此不需要电池)。使用ASC模式防止了较大的反电动势，从而防止不需要的制动扭矩和/或可以保护逆变器和电机免受损坏。在多相电机中，ASC模式涉及将电机中的所有相绕组短路，例如，通过例如将电机中的所有相绕组连接到DC链路的正或负连接点来实现。
[0007]然而，在电机中快速进入主动短路模式会产生很大的瞬态电流，该瞬态电流会损坏逆变器或电机。应用ASC还可能使得电机中的转子磁铁去磁和/或损坏例如开关(例如，IGBT/MOSFET)或电容的其他组件。本文中描述的方法和系统试图减轻这些问题，特别是瞬
态电流的问题。
[0008]通过基于各相中的磁通量在不同时刻短路相绕组，可以提供开启多相PMAC电机中的ASC模式的改进方式。有利的是，通过基于相之间的磁通量差交错地在每个相上应用ASC，可以减少在应用ASC时在电机中出现的瞬态电流。
[0009]逆变器可以包括多个功率输出端，其中每个功率输出端通过开关元件可切换地连接到DC链路电路的两个DC端，以在每个功率输出端提供交流电。每个功率输出端可以用于向PMAC电机的多个相绕组中对应的一个相绕组提供交流电。在主动短路模式中，开关元件中选定的开关元件可以保持在导通状态，使得多个功率输出端电连接在一起。
[0010]因此，选择PMAC电机的第一相绕组可以包括选择多个功率输出端中的第一功率输出端，其中第一功率输出端对应PMAC电机的第一相绕组。
[0011]使第一相绕组与DC链路电路的第一DC端电连接可以包括在第一时刻将第一开关元件切换到导通状态，以使第一相绕组与DC链路电路的两个DC端中的第一DC端电连接。可以通过将第一开关元件保持在导通状态实现保持第一相绕组和第一DC端之间的连接。
[0012]多个功率输出端中的第二功率输出端可以对应PMAC电机的第二相绕组。使第二相绕组与第一DC端电连接可以包括在第二时刻将第二开关元件切换到导通状态，以使第二相绕组与第一DC端电连接。保持第二相绕组与第一DC端之间的连接可以包括将第二开关元件保持在导通状态。
[0013]第一相绕组和第二相绕组之间的磁通量差可以是连接到第一相的多个绕组上的磁通量和连接到第二相的多个绕组上的磁通量之间的磁通量差。
[0014]该方法还可以包括：在第一时刻和第二时刻之间的时间间隔内，使第二相绕组与DC链路电路的第二端电连接。第二端是DC链路电路的两个DC端中的一个。通过将第二相绕组连接到与第一相绕组所连接的DC端相反的DC端，第二相绕组中的电流将使得第二相绕组中的磁通量接近第一相绕组中的磁通量。因此，可以基于确定的第一相绕组和第二相绕组之间的磁通量差以及DC链路的第二端的DC电压，选择第一时刻和第二时刻之间的时间间隔。
[0015]在一些实施例中，基于PMAC电机的第一相绕组和第二相绕组之间的磁通量差达到零所需的时间，选择第二时刻和/或时间间隔。
[0016]优选地，选择第二时刻和/或时间间隔包括：采集多个采样时刻的电机数据，其中，在连续采样时刻之间有预定采样时间周期；计算对应的多个时间估计；每个时间估计是基于采集的采样时刻的电机数据，对PMAC电机的第一相绕组和第二相绕组之间的磁通量差达到零所需的时间的估计；将多个时间估计中的每个时间估计与预定采样时间周期相比较；选择小于或等于预定采样时间周期的第一时间估计；使用选择的第一时间估计选择第二时刻。优选地，多个采样时刻跟随在第一时刻之后。电机数据可以包括或涉及第一相绕组和/或第二相绕组中的磁通量，和/或可以包括或涉及DC链路的电压(可以从该电压中得到相绕组中的磁通量、绕组之间的磁通量差)。因此，可以在第一相绕组(在第一时刻)短路后监测第二相绕组和第一相绕组之间的磁通量差，并且可以调整第二时刻的选择，以补偿在第一时刻之后出现的电机工况下的波动，以改善相之间的磁通量差的减少。
[0017]优选地，在第二时刻使第二相绕组与第一DC端连接的步骤包括：施加长度为选择的时间估计的脉冲，以在第二时刻使第二相绕组与第一DC端电连接。逆变器(在正常操作
中)通常会通过使用脉宽调制(pulse wid本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制逆变器的方法，所述逆变器向具有多个相绕组的永磁交流(PMAC)电机供电，所述方法包括：选择所述PMAC电机的第一相绕组；在第一时刻，使所述第一相绕组与直流(DC)链路电路的第一DC端电连接，并保持所述第一相绕组与所述第一DC端之间的所述连接；确定所述第一相绕组和所述PMAC电机的第二相绕组之间的磁通量差；选择使所述第二相绕组与所述第一DC端电连接的第二时刻，所述第二时刻与所述第一时刻不同，其中，基于确定的所述第一相绕组和所述第二相绕组之间的所述磁通量差选择所述第二时刻；在所述第二时刻，使所述第二相绕组与所述第一DC端电连接，并保持所述第二相绕组与所述第一DC端之间的所述连接。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述第一时刻和所述第二时刻之间的时间间隔内，使所述第二相绕组与所述DC链路电路的第二端电连接。3.根据权利要求2所述的方法，其中，基于确定的所述第一相绕组和所述第二相绕组之间的所述磁通量差以及所述DC链路的所述第二端的DC电压，选择所述第一时刻和所述第二时刻之间的所述时间间隔。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于所述PMAC电机的所述第一相绕组和所述第二相绕组之间的所述磁通量差达到零所需的所述时间，选择所述第二时刻和/或所述时间间隔。5.根据权利要求4所述的方法，其中，选择所述第二时刻和/或所述时间间隔包括：采集多个采样时刻的电机数据，其中，在连续采样时刻之间有预定采样时间周期；计算对应的多个时间估计；每个所述时间估计是基于采集的所述采样时刻的所述电机数据，对所述PMAC电机的所述第一相绕组和所述第二相绕组之间的所述磁通量差达到零所需的所述时间的估计；将所述多个时间估计中的每个时间估计与所述预定采样时间周期相比较；以及选择小于或等于所述预定采样时间周期的第一时间估计；使用选择的所述第一时间估计选择所述第二时刻。6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述第二时刻使所述第二相绕组与所述第一DC端连接的所述步骤包括：施加所述长度为选择的所述时间估计的脉冲，以在所述第二时刻使所述第二相绕组与所述第一DC端电连接。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述逆变器具有等于所述采样时间周期的脉宽调制时基。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：确定所述第一相绕组和所述PMAC电机的第三相绕组之间的磁通量差；选择使所述第三相绕组与所述第一DC端电连接的第三时刻，所述第三时刻与所述第一时刻和所述第二时刻不同，其中，基于确定的所述PMAC电机的所述第一相绕组和所述第三相绕组之间的所述磁通量差选择所述第三时刻；
在所述第三时刻，使所述第三相绕组与所述第一DC端电连接，并保持所述第三相绕组与所述第一DC端之间的所述连接。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，选择所述PMAC电机的第一相绕组包括：确定所述PMAC电机的所述多个相绕组中每个相绕组中的所述磁通量；以及选择具有最高磁通量值的所述相绕组作为所述第一相绕组。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：在所述第一时刻之前，切换所述逆变器中的多个开关元件以向每个相绕组提供交流(AC)电。11.根据权利要求10所述的方法，还包括：在切换所述开关元件以向每个相绕组提供所述交流电的同时，监测所述PMAC电机的所述多个相绕组中每个所述相绕组中的所述磁通量。12.根据权利要求11所述的方法，其中，基于在所述第一时刻监测到的所述第一相绕组和第二相绕组和/或第三相绕组中的所述磁通量，确定所述PMAC电机的所述第一相绕组和第二相绕组之间和/或所述第一相绕组和第三相绕组之间的磁通量差。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二时刻晚于所述第一时刻，以及可选地，所述第三时刻晚于所述第一时刻。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定所述PMAC电机的所述第一相绕组和所述第二相绕组之间的所述磁通量差包括：确定所述第一相绕组上的随时间变化的所述电压；确定所述第二相绕组上的随时间变化的所述电压；计算所述第一相绕组上的所述电压对时间的积分；计算所述第二相绕组上的所述电压对时间的积分；以及确定所述第一相上的所述电压的所述积分与所述第二相上的所述电压的所述积分之间的所述差。15.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，确定所述PMAC电机的所述第一相绕组和所述第二相绕组之间的所述磁通量差包括：确定所述第一相绕组上的随时间变化的所述电压；确定所述第二相绕组上的随时间变化的所述电压；确定所述第一相绕组上的随时间变化的所述电压和所述第二相绕组上的随时间变化的所述电压之间的所述差；以及计算所述第一相绕组上的所述电压和所述第二相绕组上的所述电压之间的所述差对时间的积分。16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，确定所述第一相绕组上的所述电压和所述第二相绕组上的所述电压包括确定以下中的一项或两项：所述DC链路电路上的所述电压；以及来自相应的所述功率输出端的所述脉宽调制输出。17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定所述PMAC电机的所述第一相绕组和所述第二相绕组之间的所述磁通量差包括：
例如通过使用霍尔效应传感器、感测电阻、或巨磁电阻(GMR)传感器进行测量，来确定所述第一相绕组和所述第二相...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯，
申请(专利权)人：博格华纳盖茨黑德有限公司，
类型：发明
国别省市：