[發明專利]電機控制方法及系統

有效

• 申請號: 201110355846.3
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN103107760A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 李勇;康鵬舉;周榮暉;沈祥明;陳驍;蔡自立;趙彤
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 彭久云

技術領域

本發明有關一種用以控制電機的方法和系統，尤其涉及一種用以控制交流電機的方法和系統。

背景技術

交流電機由控制系統輸出的電壓矢量控制并且產生電機力矩來驅動混合動力汽車或電動汽車的車輪。電壓矢量是由直流電壓轉變而來。電機力矩隨著電壓幅值和電壓相角的改變而改變。目前，電機力矩通過同時調節電壓幅值和電壓相角來控制。然而這樣很難確定一個電壓幅值和電壓相角的組合來保證電機力矩盡可能大從而保證直流電壓利用率盡可能高。

現有一種方法用來提高電機力矩和直流電壓利用率，該方法通過固定電壓幅值并改變電壓相角來實現，如此僅通過改變電壓相角來控制電機力矩。例如，IEEE工業電子學匯刊2005年6月52卷第3號(IEEE?Transactions?on?Industrial?Electronics，Vol.52，No.3，June?2005)中的“永磁同步電機的力矩控制的開發和測試(Development?and?testing?of?the?torque?control?for?the?permanent-magnet?synchronous?motor)”。然而這種方法在推導過程中假設了很多近似，做了大量的簡化，難以保證電機力矩相對于電壓相角線性變化。這一方法的缺點是不能快速連續地計算和控制電機力矩。

因此，有必要提供一種電機控制方法和系統來解決上面提及的技術問題。

發明內容

本發明的一個方面在于提供一種電機控制方法。該方法包括：通過信號單元獲得電機的電信號，電信號包括電機力矩和角速度；通過計算單元計算電壓矢量的電壓相角，計算單元的輸入包括命令力矩、電機力矩、角速度及電壓矢量的電壓幅值，其中電壓相角是變量且電壓幅值是常量；通過調制器調制由所述電壓相角和所述電壓幅值形成的所述電壓矢量成控制逆變器的開關信號；通過逆變器根據開關信號轉換直流電壓為電壓矢量；以及提供電壓矢量給電機；在角速度不變和電壓相角的單調區間內電機力矩相對于電壓相角線性變化。

本發明的另一個方面在于提供一種控制方法，用以控制電機產生的電機力矩。該控制方法包括：固定從逆變器輸出的電壓矢量的電壓幅值；以及調節電壓矢量的電壓相角來控制電機力矩；在電機的角速度不變和電壓相角的單調區間內電機力矩相對于電壓相角線性變化。

本發明的再一個方面在于提供一種控制系統，用以控制電機。該控制系統包括：信號單元，用以輸出電機的電信號，電信號包括電機力矩和角速度；控制器，與信號單元連接并設有計算單元，計算單元用以計算電壓矢量的電壓相角，計算單元的輸入包括命令力矩、電機力矩、角速度及電壓矢量的電壓幅值，電壓相角是變量且電壓幅值是常量；在角速度不變和電壓相角的單調區間內電機力矩相對于電壓相角線性變化。

本發明的控制方法和系統中通過改變電壓相角來控制電機力矩，且電機力矩與電壓相角成線性變化，從而可快速連續地控制電機力矩。

附圖說明

通過結合附圖對于本發明的實施方式進行描述，可以更好地理解本發明，在附圖中：

圖1所示為本發明電機系統的一實施例的模塊圖。

圖2所示為用于圖1所示的電機系統中的控制器的計算單元的一實施例的模塊圖。

圖3所示為用于圖1所示的電機系統中的控制器的計算單元的另一實施例的模塊圖。

具體實施方式

除非另作定義，此處使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本發明專利申請說明書以及權利要求書中使用的“第一”“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。同樣，“一個”或者“一”等類似詞語也不表示數量限制，而是表示存在至少一個。除非另行指出，“前部”“后部”“下部”和/或“上部”等類似詞語只是為了便于說明，而并非限于一個位置或者一種空間定向。“包括”或者“包含”等類似的詞語意指出現在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵蓋出現在“包括”或者“包含”后面列舉的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“連接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。

圖1是本發明一種實施例的電機系統100的模塊圖。在圖1所示的實施例中，電機系統100包括電機10和控制電機10的控制系統200。控制系統200包括與電機連接的逆變器20、與逆變器20連接的直流電源30、與逆變器20連接的調制器40、與調制器40連接的控制器50及與控制器50連接的信號單元60。