[發明專利]用于控制永磁電動機驅動系統的方法及系統

有效

• 申請號: 200710146474.7
• 申請日: 2007-08-03
• 公開（公告）號: CN101359892A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: N·R·帕特爾;B·－H·貝;J·M·納加施馬;T·－S·寬;S·K·蘇
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P6/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王岳;王忠忠

技術領域

本發明大致涉及控制交流(AC)電動機，更具體的是涉及用于控制同步永磁電動機的系統和方法。

背景技術

交流電動機使用于多種應用場合中，其中包括車輛，并且希望交流感應電動機具有簡單的、堅固的結構，并且需要易維護以及節省成本。在車輛中使用的交流電動機通常受到控制(例如，通過電壓源變換器)，以使得所述電動機相電流為正弦曲線。提供正弦曲線形的輸入電流給所述交流電動機通常可以產生最高平均轉矩，而不會產生額外的低頻諧波，該低頻諧波可以是所述交流電動機中的轉矩脈動源。

在電動車輛(EV)/燃料電池電動車輛(FCEV)/混合電動車輛(HEV)動力裝置中，其中一種設計可以最大程度地利用有效直流總線電壓。利用基于感應電機的動力裝置驅動系統，通常實施六級切換操作以便在高速范圍運行期間利用直流總線電壓。由于存在滑動(slip)(也就是，轉子頻率和定子頻率之間的差)，因此利用感應電機來實現該六級操作通常很簡單。例如，可以通過控制所述定子電壓的相位來控制該滑動。

一些交流電動機是具有正弦曲線形的反電磁場(EMF)波形的永磁電動機。同步永磁電動機(SPMM)通常具有高的功率密度和高效率特性，并因此而較適合于EV/FCEV/HEV動力裝置場合。滑動的概念不適用于SPMM驅動系統，這是因為SPMM缺少可測的滑動。此外，所述轉子電流的幅值易受相對于轉子角度的絕對定子電壓相位的影響，因此實現SPMM的六級控制是復雜的。六級控制算法通常具有處于傳統矢量控制算法和所述六級控制算法之間的復雜的過渡算法。這些過渡算法進一步增加了SPMM的六級控制的復雜度。

因此，需要提供一種控制永磁電動機驅動系統的方法。更具體的是，需要提供一種用于控制SPMM驅動系統的方法，該驅動系統最優地利用所述直流總線電壓，同時保持定子電流的控制。此外，需要提供一種用于永磁電動機驅動系統的控制系統。而且，結合附圖和前述技術領域以及背景技術部分的內容，本發明的其它所需的特征和特性將從隨后詳細的描述和所附的權利要求中變得更加明顯。

發明內容

提供用于控制永磁電動機的方法和系統。在一個示例性實施例中，提供一種方法來控制永磁電動機，該方法包括響應于電壓誤差調節第一電流指令，從而產生第一調節電流的步驟、將每個所述第一調節電流和第二電流指令限制在最大電流值以下的步驟、將所述第一調節電流轉換成第一電勢的步驟、將所述第二電流指令轉換成第二電勢的步驟，以及提供所述第一和第二電勢給所述永磁電動機的步驟。該電壓誤差在所述永磁電動機電壓飽和期間從第二電流指令得到。

在另一個示例性實施例中，提供一種用于控制永磁電動機的方法，該方法包括響應于第一電壓誤差調節第一電流指令，從而產生第一調節電流的步驟、響應于第二電壓誤差調節所述第二電流指令，從而產生第二調節電流的步驟、將每個所述第一調節電流和所述第二電流指令限制在最大電流值以下的步驟、將所述第一調節電流轉換成第一電勢的步驟、將所述第二調節電流轉換成第二電勢的步驟，以及提供所述第一和第二電勢給所述永磁電動機的步驟。該第一電壓誤差在所述永磁電動機電壓飽和期間從第二電流指令得到。該第二電壓誤差在所述永磁電動機電壓飽和期間從第一電流指令得到。

提供一種控制系統，用于調整具有飽和電流的永磁電動機的輸入電壓。該控制器包括第一電流補償模塊、第二電流補償模塊以及轉換模塊。該第一電流補償模塊被構造成從第一電流指令中減去第一誤差，從而產生第一調節電流，并且將所述第一調節電流限制到第一最大電流，從而產生第一限制電流。所述第二電流補償模塊被構造成將第二電流指令限制到第二最大電流，從而產生第二限制電流。所述第二最大電流從所述第一最大電流和所述飽和電流得到。該轉換模塊耦合到所述第一和第二電流補償模塊，以用于將所述第一限制電流轉換成第一輸入電壓，并用于將所述第二限制電流轉換成第二輸入電壓。當將所述第二限制電流轉換成所述第二輸入電壓時產生所述第一誤差。

附圖說明

本發明將結合附圖來進行描述，其中相同的標記表示相同的元件，以及

圖1是根據本發明的一個示例性實施例的永磁電動機的控制系統的框圖；

圖2是根據本發明的另一個示例性實施例的永磁電動機的控制系統的框圖；

圖3是用于說明本發明的控制系統的操作的峰值轉矩的曲線圖；

圖4是用于說明本發明的控制系統的操作的峰值功率的曲線圖；

圖5是用于說明本發明的控制系統的操作的系統效率的曲線圖；以及

圖6是根據本發明的一個示例性實施例控制永磁電動機的方法的流程圖。

具體實施方式