用于减小转矩脉动的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于减小转矩脉动的方法和设备。本发明专利技术提供用于减小永磁电动机系统中的转矩脉动的方法和设备，该永磁电动机系统包括联接至变换器的永磁电动机。所述方法包括以下步骤：接收转矩命令；响应于转矩命令产生转矩脉动减小信号；响应于转矩脉动减小信号修改操作控制信号从而产生减小脉动操作控制信号；以及向所述变换器提供所述减小脉动操作控制信号，以控制所述永磁电动机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及交流(AC)电动机驱动系统，更具体地涉及用 于减小AC电动才7L驱动系统中的转矩脉动的方法和设备。
技术介绍
交流(AC)电动机驱动的主要目的是为电动机轴提供请求转矩。 理想的是，提供的转矩是恒定的而没有畸变或波动。为此，代表性的 电动才7L驱动试图向电动才几定子绕组提供一组平衡的纯正弦电流。然而， 由于AC电动机的实际设计约束，即使利用纯正弦定子电流激励也会存 在转矩脉动。电动机设计者通常致力于使AC电动机产生的转矩脉动最 小化。这可通过特别注意绕组构造、定子齿几何形状、转子挡板几何 形状以及转子斜槽之类的设计方面来实现。然而，在AC电动机的转矩 脉动与转矩密度之间存在折中。因此，在所有实际应用中，当被供以正弦电流时，AC电动才几会产生一定程度的转矩脉动。根据应用，转矩脉动可能具有某些不利影响。例如，转矩脉动可 引起速度脉动或导致传动系谐振。在电动车或混合动力车的情况下， 这可引起对乘员造成干扰的车辆振动。通常采用主动阻尼算法来对付 这些不利影响。此外，施加在定子叠片上的径向力会产生定子振动和 噪音。通过增设结构加强件或声阻尼材料之类的被动手段来緩和噪音 可能是昂贵而不理想的方案。为此，期望研制最小化转矩脉动、定子 振动和噪音的基于软件的解决方案。因此，期望提供一种减小定子径向力以降低振动和噪音的方法和 设备。此外，期望消除或减小所选的转矩脉动谐波。而且，参照附图 以及上述
和
技术介绍
，从以下详细描述和所附权利要求将会 清楚本专利技术的其它期望特点和特征。
技术实现思路
提供一种控制器，其用于在永磁电动机系统中产生减小转矩脉动 脉宽调制操作控制信号。该控制器包括谐波抵消同步调节器块，其5电流调节转矩控制模块，其用于接收所述转矩命令和所述转矩脉动减 小信号，并用于响应于该转矩命令和该转矩脉动减小信号产生所述减 小转矩脉动脉宽调制操作控制信号。提供一种用于减小永石兹电动才几系统中的转矩脉动的方法，该永；兹电动机系统包括联接至变换器的永》兹电动才几。该方法包括以下步骤 接收转矩命令；响应于转矩命令产生转矩脉动减小信号；响应于转矩 脉动减小信号修改操作控制信号从而产生减小脉动操作控制信号；以 及向所述变换器提供所述减小脉动操作控制信号，以控制所述永磁电动机。附图说明以下结合下列附图描述本专利技术，其中相同附图标记指代相同元件， 并且图1示出根据本专利技术一个实施方式的电动机驱动系统；图2A示出用于根据本专利技术实施方式的图1电动机系统的相反电磁 力(EMF ) ( phase back electromagnetic force )的时间-电压曲线；图2B示出图2A的反EMF波形图的快速傅立叶变换，其为根据本 专利技术实施方式的谐波-谐波幅值曲线；图3A示出4艮据本专利技术实施方式的图1电动才几系统的三相电压的相 反EMF的时间-电压曲线；图3B示出根据本专利技术实施方式的、图3A的反EMF波形图的两个 静止坐标电压的相反EMF的时间-电压曲线；图3C示出图3B的反EMF波形图的快速傅立叶变换，其为根据本 专利技术实施方式的谐波-谐波幅值曲线；图4示出根据本专利技术实施方式的图1的电动机系统的更详细框图5示出根据本专利技术实施方式的图4的电动机系统的转矩脉动功 能性的启用/禁用功能信号图6示出根据本专利技术实施方式的图4电动机驱动系统的脉宽调制 (PWM)信号延迟的时序图7A示出才艮据本专利技术实施方式的图4电动机驱动系统在无基波电 流解耦情况下的转矩瞬变响应的曲线；图7B示出根据本专利技术实施方式的图4电动机驱动系统在基波电流 解耦情况下的转矩瞬变响应的曲线；图8示出根据本专利技术实施方式的图4电动机驱动系统的同步参照 系滤波器(synchronous frame filter )的框图9A示出根据本专利技术实施方式的图8同步参照系滤波器的滤波器 响应的频率-幅值曲线；图9B示出根据本专利技术实施方式的图8同步参照系滤波器的滤波器 响应的频率-相位曲线；图10A示出根据本专利技术实施方式的、在相位修正之前图8的同步 参照系滤波器的直流(DC)响应的时间-电压曲线；图10B示出根据本专利技术实施方式的、在相位修正之后图8的同步 参照系滤波器的直流(DC)响应的时间-电压曲线；图11A示出根据本专利技术实施方式的、与图1的电动机系统类似的 电动机系统在不进行转矩脉动抵消情况下的测量转矩脉动；图11B示出根据本专利技术实施方式的、图4的电动机系统在转矩脉 动抵消情况下的测量转矩脉动；图12示出根据本专利技术实施方式的、进行转矩脉动抵消和不进行转 矩脉动抵消的十二次谐波转矩脉动含量；以及图13示出根据本专利技术实施方式的图4电动机系统的测量噪音。具体实施例方式以下详细描述在本质上仅为例示，并不旨在限制本专利技术或本专利技术 的应用和使用。而且，并不意图以前述
、
技术介绍
、专利技术内 容或者以下详细说明中出现的任何明确的或者暗含的理论进行界定。参照图1,根据本专利技术实施方式的电动机系统100包括三相交流 (AC)同步电动才几110,例如内置式永/磁(IPM)电动^li,其响应于来 自变换器120的信号进行操作。变换器120为电动机110提供电控制， 其连接在电源140的直流(DC)总线135之间。变换器120包括开关 122、 123、 124、 125、 126、 127,每个开关均包括与反并联二极管并 联连接的晶体管，例如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。开关122、 123、 124、 125、 126、 127响应于从控制器150至其晶体管栅极的信号进行 操作，以向电动机110的各相115提供电压，各对开关122/125、 123/126和124/127形成变换器120的相腿。速度检测电路160测量电动才几110的转子位置和转速，并包括联 接至电动机110的解析器162 (或者类似的速度感测装置)以感测电动 机110的转子位置，从而感测电动机110的转速。速度检测电路160 还包括解析器-数字转换器164,其将来自解析器162的信号转换成数 字信号(例如，数字电动机转速信号和数字转子角位置信号)。解析器 -数字转换器164为控制器150提供电动机110的转子角位置和转子速 度的数字表示。根据本实施方式，控制器150包括电流调节转矩控制模块170和 谐波抵消同步调节器块175。电流调节转矩控制模块170的输出端联接 至开关122、 123、 124、 125、 126、 127的各个晶体管的栅极，用于向 变换器120提供电动机控制信号，作为开关122、 123、 124、 125、 126、 127的晶体管的操作控制信号。向控制器150的输入端提供转矩命令"，并将该转矩命令"提供 给电流调节转矩控制模块170和谐波抵消同步调节器块175。电流调节 转矩控制才美块170接收来自电动机110的各相115的电流信号。根据 本实施方式，自所述相115感测到的电流为三相正弦电流信号，其包 括基波频率信号以及它的一个或多个谐波，根据电动机110的预定转 矩脉动特性限定所述谐波的幅值。谐波抵消同步调节器块175响应于转矩命令和电动机系统100的 预定转矩脉动特性产生转矩脉动减小信号。根据本实施方式，转矩脉 动减小信号包括响应于电动机110的预定转矩脉动特性限定的电流信 号的一个或多个预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减小永磁电动机系统中的转矩脉动的方法，该永磁电动机系统包括联接至变换器的永磁电动机，该方法包括以下步骤：　接收转矩命令；　响应于该转矩命令产生转矩脉动减小信号；　响应于转矩脉动减小信号修改操作控制信号，从而产生减小 脉动操作控制信号；以及　向所述变换器提供所述减小脉动操作控制信号，以控制所述永磁电动机。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SE舒尔茨，JP米勒，KM拉曼，SY李，
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]