[發(fā)明專利]控制永磁交流機(jī)器的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810083352.2
• 申請日: 2008-03-13
• 公開（公告）號: CN101267184A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S·E·舒爾茨;S·希蒂;K·M·拉曼
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運作公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/14;H02P6/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫大鵬;楊松齡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及控制交流(AC)機(jī)器，更特別地涉及控制永磁機(jī)器的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在永磁(PM)型機(jī)器(machine)中，即使在沒有定子電流時，磁鐵的存在也會產(chǎn)生磁通量。該磁通量通常導(dǎo)致反電動勢(EMF)，其正比于馬達(dá)速度且可以增加超過直流(DC)總線電壓。例如，PM機(jī)器的相電壓隨著機(jī)器速度的增加而增加。超過預(yù)定速度時，PM機(jī)器的峰值線間電壓變得大于總線電壓。為了保持PM機(jī)器的電流控制，通常利用磁場減弱來降低反EMF。可以采用各種磁場減弱技術(shù)，而具體磁場減弱技術(shù)的選擇可以基于PM機(jī)器的特性(例如表面安裝PM型機(jī)器、內(nèi)部PM型機(jī)器等)和/或整個系統(tǒng)的要求來進(jìn)行。

在PM機(jī)器中，通常應(yīng)用去磁電流來減少PM機(jī)器的磁或總通量。當(dāng)前，d軸電流控制技術(shù)已經(jīng)用于在強(qiáng)的磁通量PM機(jī)器中磁場減弱反EMF。例如，負(fù)的d軸電流可以用于產(chǎn)生去磁通量分量，該去磁通量分量減少d軸通量和反EMF。由于d軸電流對機(jī)器電壓的弱影響，這些d軸電流控制技術(shù)對弱通量PM機(jī)器具有有限的成功。例如，在非線性過調(diào)制運行區(qū)中，d軸電流對總機(jī)器通量的低影響可能損害弱通量PM機(jī)器的磁場減弱運行。另外，在大的去磁電流下，對一些PM機(jī)器來說，d軸通量可能顛倒極性。在該情況下，增加負(fù)d軸電流能夠通過增加總電壓幅值而不是降低總電壓幅值來引起不穩(wěn)定性。因此，d軸電流控制對于一些以大的去磁電流在高速下運行的PM機(jī)器是不夠的。

在一種磁場減弱技術(shù)中，采用查詢表來以前饋方式產(chǎn)生初始的d和q軸電流指令。例如，PM機(jī)器的特性可以被測定且用于產(chǎn)生一模型，該模型用于確定效率優(yōu)化的控制參數(shù)。這些控制參數(shù)通常用作機(jī)器效率優(yōu)化控制的查詢表。這些控制參數(shù)也可以在電壓和電流界限內(nèi)確定。在理想的運行期間，使用這些控制參數(shù)的前饋控制基本足以提供PM機(jī)器在穩(wěn)態(tài)條件下的穩(wěn)定控制。

在理想情況下，當(dāng)實施且應(yīng)用于帶載荷的AC馬達(dá)運行時，這些前饋指令將通常產(chǎn)生希望的定子電壓。在較高的速度和/或轉(zhuǎn)矩下，定子電壓能夠很大，且查詢表的適當(dāng)選擇可使定子電壓保持在變頻器電壓界限內(nèi)。為了保持高速時的電流控制，當(dāng)可得到的電壓有限制時，需要附加的輔助，尤其是在瞬態(tài)運行期間或在實際機(jī)器參數(shù)和測定參數(shù)之間不匹配的情況下。由于非理想狀態(tài)的出現(xiàn)，例如參數(shù)變化(例如制造公差、溫度、老化等)，定子電壓趨于偏離希望的值。另外，在動態(tài)運行期間，希望有附加的定子電壓，其不能通過查詢表的穩(wěn)態(tài)指令提供。對于載荷下的穩(wěn)定機(jī)器運行，磁場減弱電壓環(huán)路通常用于修正模型和實際機(jī)器參數(shù)之間的誤差。

因此，希望提供適應(yīng)各種載荷條件的控制PM機(jī)器的系統(tǒng)和方法。另外，希望提供控制在空載或低載條件下運行期間的PM機(jī)器的系統(tǒng)和方法，其也提供快速的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性。此外，結(jié)合附圖和前述技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)，本發(fā)明的其它希望的特征和性質(zhì)從隨后的詳細(xì)說明和所附權(quán)利要求書將變得明了。

發(fā)明內(nèi)容

提供一種控制永磁(PM)機(jī)器的方法和系統(tǒng)。在一個實施例中，提供一種控制PM機(jī)器的方法，其包括：產(chǎn)生d軸電壓指令和q軸電壓指令，基于q軸電壓指令和d軸電流指令生成修正后的d軸電流指令，將修正后的d軸電流指令變換為修正后的d軸電壓指令，且將修正后的d軸電壓指令和q軸電壓指令傳輸?shù)絇M機(jī)器。d軸電壓指令基于d軸電流指令。

在另一實施例中，提供一種控制PM機(jī)器的方法。該方法包括：產(chǎn)生d軸電壓指令和q軸電壓指令；如果轉(zhuǎn)矩指令大于或等于第一轉(zhuǎn)矩值，則基于修正后的q軸電流指令生成修正后的q軸電壓指令；且如果轉(zhuǎn)矩指令小于或等于第二轉(zhuǎn)矩值，則基于q軸電壓指令和d軸電流指令生成修正后的d軸電壓指令。d軸電壓指令基于d軸電流指令，且q軸電壓指令基于q軸電流指令。d軸電流指令和q軸電流指令的每一個至少基于轉(zhuǎn)矩指令。第一轉(zhuǎn)矩值大于第二轉(zhuǎn)矩值。

在另一實施例中，提供一種控制PM機(jī)器的系統(tǒng)，其包括：具有輸入端和輸出端的變換器(converter)，輸入端構(gòu)造成接收d軸電流指令和q軸電流指令，輸出端構(gòu)造成聯(lián)接到PM機(jī)器；以及具有輸入端和輸出端的第一模塊，輸入端構(gòu)造成接收q軸電壓指令，輸出端聯(lián)接到變換器的輸入端。變換器構(gòu)造成基于d軸電流指令生成d軸電壓指令，且基于q軸電流指令生成q軸電壓指令。第一模塊構(gòu)造成基于q軸電壓指令生成d軸電流修正值。變換器還構(gòu)造成基于d軸電流修正值和d軸電流指令生成修正后的d軸電壓指令。

附圖說明

本發(fā)明將在后面結(jié)合附圖描述，其中相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件，且

圖1是包括根據(jù)示范性實施例的永磁機(jī)器的驅(qū)動系統(tǒng)的方塊圖；