[發明專利]計算在控制電機操作中使用的電壓提前的方法、系統和裝置

有效

• 申請號: 201310355700.8
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103516277A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: S·E·舒爾斯;M·J·格里默;K·S·馬賈羅夫;W·R·考索恩
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨

技術領域

技術領域主要涉及用于控制多相系統操作的技術，并且更特別地，涉及用于計算在控制電機操作中使用的脈寬調制(PWM)電壓提前的方法、系統和裝置。

背景技術

電機有廣泛的應用。例如，混合動力/電動車輛(HEV)典型地包括電力牽引驅動系統，其包括交流(AC)電機，其由功率逆變器和直流(DC)電源(例如蓄電池)驅動。AC電動機的電動機繞組可被連接至功率逆變器模塊(PIM)的逆變器子模塊。每一個逆變器子模塊包括一對開關，其以互補的方式切換，以執行快速切換函數將DC功率轉換為AC功率。這一AC功率驅動AC電動機，AC電動機又驅動HEV傳動系的軸。

一些傳統的HEV應用兩個三相脈寬調制(PWM)逆變器模塊和兩個三相AC電機(例如，AC電動機)，每一個均由連接到其的三相PWM逆變器模塊中的相應一個驅動。在一些系統中，電壓指令信號被施加至脈寬調制(PWM)模塊。PWM模塊將PWM波形施加至相位電壓指令信號，以控制相位電壓指令信號的脈寬調制且產生被提供給PWM逆變器模塊的開關信號。

很多現代的高性能AC電動機驅動使用磁場定向控制(FOC)或“矢量”控制的原理來控制AC電動機的控制操作。特別地，矢量控制通常用于變頻驅動中以通過控制饋至AC電動機的電流來控制施加于AC電動機的軸的轉矩(并因此控制其速度)。簡而言之，定子相位電流被測量并轉換為對應的復雜空間矢量。這一電流矢量隨后被變換至隨AC電動機的轉子旋轉的坐標系。

近來，研究者已經在包括電動車輛的多種應用中使用多相電機。如在此使用的，術語“多相位”表示兩個或多個相位，且可被用于表示具有兩個或多個相位的電機。多相電機典型地包括多相PWM逆變器模塊，其驅動一個或多個多相AC電機。這樣的多相電機的一個示例是三相AC電機。在三相系統中，一相PWM逆變器模塊驅動一個或多個三相AC電機。

在這樣的多相系統中，電壓指令信號被施加至脈寬調制(PWM)模塊。為了控制電壓指令信號的脈寬調制，PWM模塊產生PWM波形，其等效于時均意義的即將到來的電壓指令信號。PWM波形具有可控占空比及可變PWM周期，且被用于產生提供給PWM逆變器模塊的開關言號。

PWM逆變器模塊使用脈寬調制(PWM)，以高效率地產生可變電壓/頻率輸出。PWM電壓波形被電動機阻抗有效地過濾，得到轉向電動機的正弦曲線基頻電流。然而，PWM固有地導致在轉向電動機的AC輸出相電流上以及在高壓DC鏈路輸入上產生波紋電流。這些諧波電流又產生噪聲、電磁干擾(EMI)、總線共振、或甚至是轉矩波動問題。諧波電流典型地處于第一或第二開關頻率載波群及其邊帶。諧波譜可以具有在不同諧波頻率處具有大振幅的尖銳且明顯的波峰。這些大振幅波峰通常是最差情形的元兇，就噪聲、EMI、總線共振、以及轉矩波動而言。

減小電流頻譜中不同諧波的幅度的一個傳統方法是，以固定的速率快速地改變逆變器的開關頻率。這被稱為“高頻振動”。高頻振動已經被應用于AC逆變器以及很多其它類型的電氣系統，在這些系統中需要傳播由于某周期循環(例如系統時鐘或PWM)引起的發射光譜。

盡管有這些改進，但是當試圖在實際的系統中實施高頻振動技術時還出現很多問題。

需要提供一種改進的方法、系統和裝置，用以在電動機驅動系統中實施高頻振動，用于控制多相電機的操作。還需要提供改進的方法、系統和裝置，用以計算在控制電機的操作中使用的PWM電壓提前。本發明的其它期望特征和特性將通過下面結合附圖和前面的技術領域和背景技術部分的詳細描述和所附權利要求而變得清楚。

發明內容

本公開的實施方式涉及用于控制包括驅動電機的逆變器模塊的電動機驅動系統中的電機的操作的方法、系統和裝置。

依照一些公開的實施方式，提供一種系統，其包括慢速任務處理器模塊、中速任務處理器模塊和快速任務處理器模塊。