[發明專利]旋轉電機控制系統和旋轉電機控制方法

有效

• 申請號: 201280044314.0
• 申請日: 2012-09-11
• 公開（公告）號: CN103796868A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 洲濱將圭;宮田和英;荻野大介
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社;愛信艾達株式會社
• 主分類號: B60L15/02
• 分類號: B60L15/02;H02P27/06;H02P27/08;H02P21/14;H02P21/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 楊曉光;郭曉華

技術領域

本發明涉及旋轉電機控制系統和方法，更具體地說，涉及切換旋轉電機的控制模式的旋轉電機控制系統和方法。

背景技術

有一種控制將用作電動機或發電機的旋轉電機的方法，其中選擇性地使用以下控制模式中適合的一種：正弦波脈寬調制（PWM）控制模式、過調制控制模式和矩形波控制模式。過調制控制模式有時被稱為過調制PWM控制模式。

例如，公開號為2010-81663的日本專利申請（JP-2010-81663A）描述了一種被設計為在正弦波電流控制模式、過調制電流控制模式和矩形波電壓相位控制模式之間切換控制模式的旋轉電機控制系統。在專利文獻還描述了當在用于旋轉電機的矢量控制的d軸和q軸定義的d-q平面上定義最大效率特征線時，在最大效率特征線的較小角側設定充當用于從矩形波電壓相位控制模式切換到過調制電流控制模式的基準的切換線，在該最大效率特征線上，旋轉電機可以其最大效率執行操作。該專利文獻指出：可通過在該較小角側上設定該切換線，避免在模式切換期間發生控制波動（chattering）。

但是，當在d-q平面上的最大效率特征線的較小角側設定充當用于從矩形波控制模式切換到過調制控制模式的基準的切換線時，如果旋轉電機的每單位時間旋轉次數迅速減少，則從矩形波控制模式到過調制控制模式的切換將放緩。因此，即使旋轉電機的旋轉次數減少，被施加到旋轉電機的電壓也可保持在高位上。旋轉電機的旋轉次數可以快速減少，例如，當旋轉電機安裝在車輛上用于驅動車輪，并且車輪從滑移（slip）狀態轉變為抓地（grip）狀態時。例如，當該車輛在起伏的道路上行駛時，可能交替地重復滑移和抓地。當車輛在道路表面的突起（例如，貓眼石）上行駛時，也可能因為突然抓地導致的旋轉電機旋轉次數快速減少。在這種情況下，被施加到旋轉電機的電壓變得過度高于正常所需的電壓，因此，過量的相電流可能流過旋轉電機各相的定子線圈。這樣，在有效防止此類過量相電流導致設備發生可能故障的方面具有改進的空間。

盡管上面描述了當控制模式從矩形波控制模式切換到過調制控制模式時可能發生的問題，但是當控制模式從過調制控制模式切換到正弦波PWM控制模式時，也可能發生在旋轉電機旋轉次數快速減小時過量電流流過旋轉電機的問題。具體而言，調制度用于過調制控制模式與正弦波PWM控制模式之間的切換。調制度是作為被施加到旋轉電機的電壓的線間電壓的有效值與作為逆變器的直流（DC）電壓的系統電壓V之比。如果用于從控制過調制控制模式切換到正弦波PWM控制模式的調制度太小，則當旋轉電機的每單位時間旋轉次數快速減少時，從過調制控制模式到正弦波PWM控制模式的切換將變慢，因此，即使旋轉電機的旋轉次數減少，被施加到旋轉電機的電壓也可保持在高位上。例如，當旋轉電機安裝在車輛上用于驅動車輪，并且車輪從滑移狀態轉變為抓地狀態時，過度高于正常所需的電壓可能被施加于旋轉電機，因此，過量的相電流可能流過旋轉電機的各相的定子線圈。這樣，在有效防止此類過量相電流導致設備發生可能故障的方面具有改進的空間。

發明內容

本發明提供一種旋轉電機控制系統和方法，通過此系統和方法，可以在旋轉電機的旋轉次數突變時通過迅速切換其控制模式來有效地防止過電流流過旋轉電機。

根據本發明的第一方面的旋轉電機控制系統包括：測量裝置，其測量旋轉電機每預定時間段的旋轉次數；以及閾值更改單元，其被配置為根據所述旋轉次數的測量結果，更改用于切換所述旋轉電機的控制模式的控制切換閾值。

在根據本發明的第一方面的旋轉電機控制系統中，所述控制切換閾值可以是在具有彼此正交的d軸和q軸的d-q平面上的控制切換相位，所述旋轉電機的操作點在該d-q平面上移動，其中所述控制切換相位用于將所述旋轉電機的控制模式從矩形波控制模式切換到過調制控制模式；并且所述閾值更改單元可被配置為根據所述旋轉次數的測量結果，更改用于將所述旋轉電機的控制模式從所述矩形波控制模式切換到所述過調制控制模式的所述控制切換相位。

在根據本發明的第一方面的旋轉電機控制系統中，所述閾值更改單元可被配置為在所測量的旋轉次數已經減少預設抓地值或更大值時，根據所述旋轉次數的變化，將所述控制切換相位更改為突變切換相位，該突變切換相位位于在所述旋轉電機的操作由電流控制指示時通過連接電流指令繪制的電流指令線的較小角側，并且位于初始切換相位的較大角側；并且所述閾值更改單元可被配置為在所測量的旋轉次數尚未減少所述預設抓地值或更大值時，將所述控制切換相位設定為所述初始切換相位。