用于运行内置式永磁同步电机的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于运行内置式永磁同步电机的装置，其用于在包括测量所述内置式永磁同步电机的转子的位置和转速的检测器的系统中通过接收弱磁控制区域I的第一电流指令来运行内置式永磁同步电机，所述装置包括：反馈单元，其将过调电压信息传送至校正单元；校正单元，其利用转子转速和所述过调电压信息以将所述第一电流指令校正为弱磁控制区域II的第二电流指令；控制单元，其控制所述第二电流指令以输出电压；第一限制单元，其将所述控制单元的输出限制在能够由逆变器单元合成的最大电压；以及逆变器单元，其利用电压限制单元的输出将用于跟踪指令转矩的三相电压指令施加至所述内置式永磁同步电机。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种电机驱动装置，特别涉及一种用于以高于额定转速的转速运行内置式永磁同步电机的驱动装置。
技术介绍
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的理解而不应被视为承认或者是任何形式的暗示该信息构成了对于本领域的技术人员来说是已知的现有技术。永磁同步电机(PMSM)是一种大功率且高效能的电机，其在包括混合动力车辆以及燃料电池车辆等的电动车辆领域以及其他产业中作为牵引电机被广泛地使用。特别地，内置式永磁同步电机(IPMSM)是一种具有插设在转子铁心中的永磁体的 用。在本申请领域中，IPMSM以转矩控制模式驱动，在该模式中实施矢量控制以独立控制磁通电流和转矩电流。此外，用于电动车辆或者混合动力车辆的IPMSM的转子驱动转速范围非常广泛甚至包括驱动区域中的弱磁控制区域II。弱磁控制区域II限定了其中IPMSM的电压极限椭圆的中心位于电流极限圆内部的情形。在弱磁控制区域II中，仅电压限制条件会对IPMSM的驱动限制条件产生影响，并且由于限制了逆变器的直流母线电压的大小，从输出转矩的角度，电压限制条件的最大使用是有利的。图I为图示了根据现有技术的内置式永磁同步电机的驱动系统的框图，其中该系统由逆变器驱动，该逆变器通过独立于指令转矩控制磁通电流和转矩电流的矢量控制来实施。常规的驱动系统包括逆变器101，IPMSM102以及附接于IPMSM的转子的转子位置检测器103。逆变器101接收指令转矩以输出能够由指令转矩驱动的电压Vas、Vbs, Vcs，并且所述转子位置检测器103计算或测量转子位置或转子转速。由转子位置检测器103计算或测量出的转子位置被用于由坐标转换器106、110进行坐标改变，并且转子转速被电流指令生成器104使用。所述电流指令生成器104响应于指令转矩、转子转速以及逆变器的直流母线电压输出关于同步参考帧的电流指令。对于IPMSM，所述电流指令生成器104通常使用两个或更多的2D查表，其中查表输出相对于整个驱动区域的关于同步参考帧的d轴电流指令和q轴电流指令。电流调节器105用于控制从电流指令生成器104获得的电流指令以输出关于同步参考巾贞的d轴电压和q轴电压。坐标转换器106利用由转子位置检测器103获得的转子位置信息以将电流控制单兀105的输出电压转换为关于固定参考巾贞的电压。电压限制器107利用电压极限六边形的内切圆将坐标转换器106的电压转换为能够由逆变器单元108合成的电压。电压限制器107的电压限制条件由直流母线电压确定，并且位于电压极限六边形的内切圆外部的电压被防止输出且停留在电压极限六边形的内切圆上。逆变器单元108为一种电压型逆变器，其包括诸如IGBT (绝缘栅双极晶体管)或MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)的功率半导体并且向IPMSM102提供用于跟踪(follow)指令转矩的电压指令Vas、Vbs> Vcs。电流传感器109被插设于IPMSM102和逆变器108之间以测量施加至IPMSM102的相电流，并且响应于坐标转换器110的坐标转换将由电流传感器109测量出的电流作为反馈返回至电流指令生成器104以及电流控制单元105。图2为图示了图I的IPMSM的驱动区域的示例性的视图，其中A为恒定转矩曲线，并且相对于恒定指令转矩的关于同步参考帧的d轴和q轴上的电流可具有无限组合，B为逆变器的电流限制条件，C、D和E是响应于转子转速的电压限制条件的示例，其中电压限制条件由转子转速改变，并且转子转速的增加使得电流限制椭圆的大小朝向于F方向减小。相对于恒定指令转矩能够由逆变器101控制的关于同步参考帧的d轴和q轴电流的大小被确定在同时满足电流限制条件和电压限制条件的范围内。在电压裕度(voltagemargin)足够大的情况下，电压限制条件不受限制条件的影响，这样在IPMSM的效能方面将有利于跟踪驱动MTPA (最大转矩电流比)的电流指令。例如，假如给出了预定转矩指令A，并且给出的电压限制条件为C，则跟踪指令转矩的电流指令被确定在G处，其中G为用于满足MTPA的驱动点，并且仅电流限制条件影响驱动点的区域被限定为恒定转矩区域。在转子转速增加以使得电压限制条件从C移动至D的情况下，因为G为不能受逆变器控制的电流区域，驱动点沿箭头方向从G移动至H。这里，如在其中驱动点从G移动至H的区域中，其中电压限制条件和电流限制条件均影响驱动点的区域被限定为弱磁控制区域I。在转子转速进一步增加以使得电压限制条件从D移动至E的情况下，电流限制条件不再能够影响驱动区域，并且仅电压限制条件能够影响驱动点。这里，其中仅电压限制条件影响驱动点的区域被限定为弱磁控制区域II。在弱磁控制区域II处的驱动点沿箭头方向从H移动至I。关于IPMSM102的同步参考帧的电压等式被提供为如下等式IVl = Rs/1 +COrXqsat等式2 AiVq8 = Rs^ + Lqi-TT- COrXds at其中，上标‘r’为同步参考帧，下标‘s’为固定参考帧的变量，为转子的角速度，‘ L ’和‘ C ’分别为关于同步参考巾贞的定子的d轴电流和q轴电流/ V；來‘ V； ’分别为关于同步参考帧的定子的d轴电压和q轴电压’和‘义:’分别为关于同步参考帧的定子的d轴转子磁通和q轴转子磁通,Rs>Lds和Lqs分别为定子阻抗以及定子的d轴电感和q轴电感。IPMSM102的驱动限制条件被分成电压限制条件和电流限制条件并且表示为如下等式3权利要求1.一种用于在包括测量所述内置式永磁同步电机的转子的位置和转速的检测器的系统中通过接收弱磁控制区域I的第一电流指令来运行内置式永磁同步电机的装置，所述装置包括反馈单元，其将过调电压信息传送至校正单元；校正单元，其利用转子转速和所述过调电压信息以将所述第一电流指令校正为弱磁控制区域II的第二电流指令；控制单元，其控制所述第二电流指令以输出电压；第一限制单元，其将所述控制单元的输出限制在能够由逆变器单元合成的最大电压；以及逆变器单元，其利用电压限制单元的输出将用于跟踪指令转矩的三相电压指令施加至所述内置式永磁同步电机。2.如权利要求I所述的装置，还包括第一转换单元，其利用接收自所述检测器的转子的位置信息将关于同步参考帧的控制单元的电压转换为关于固定参考帧的电压并将转换后的电压输出至所述第一限制单元。3.如权利要求I所述的装置，还包括电流传感器，其测量从所述逆变器单元输出至所述内置式永磁同步电机的相电流。4.如权利要求3所述的装置，还包括第二转换单元，其将接收自所述电流传感器的关于固定参考帧的相电流转换为关于同步参考帧的电流并且将转换后的电流提供至所述校正单元和所述控制单元。5.如权利要求I所述的装置，其中，所述反馈单元将所述控制单元的输出与由所述逆变器单元合成的电压之间的过调电压反馈至所述校正单元。6.如权利要求5所述的装置，其中，所述反馈单元对所述过调电压的大小进行积分以及高通滤波，并将高通滤波后的大小传送至所述校正单元。7.如权利要求I所述的装置，其中，所述校正单元包括处理单元以及第二限制单元，所述处理单元校正所述第一电流指令以生成在所述弱磁控制区域II的情形下的所述第二电流指令；所述第二限制单元通过所述第二电流指令来限制电流的大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在包括测量所述内置式永磁同步电机的转子的位置和转速的检测器的系统中通过接收弱磁控制区域I的第一电流指令来运行内置式永磁同步电机的装置，所述装置包括：反馈单元，其将过调电压信息传送至校正单元；校正单元，其利用转子转速和所述过调电压信息以将所述第一电流指令校正为弱磁控制区域II的第二电流指令；控制单元，其控制所述第二电流指令以输出电压；第一限制单元，其将所述控制单元的输出限制在能够由逆变器单元合成的最大电压；以及逆变器单元，其利用电压限制单元的输出将用于跟踪指令转矩的三相电压指令施加至所述内置式永磁同步电机。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：俞安橹，
申请(专利权)人：LS产电株式会社，
类型：发明
国别省市：