[發(fā)明專利]以六步模式控制電機(jī)的方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510745239.6
• 申請(qǐng)日: 2015-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN105610380B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.S.伊姆;J.張;B.H.裴;M.A.瓦德拉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H02P27/06
• 分類號(hào): H02P27/06;H02P27/08;H02P21/22;H02P21/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 王小京

用于控制電連接至電機(jī)的逆變器的電壓源逆變器控制器包括電流命令發(fā)生器、六步通量控制器和電流調(diào)節(jié)器。六步通量控制器生成通量修正量，從而當(dāng)以六步模式操作該電機(jī)時(shí)調(diào)節(jié)在該電機(jī)的通量削弱速度/負(fù)載操作區(qū)中的通量。電流命令發(fā)生器將期望的扭矩轉(zhuǎn)化為三相期望的電流，該三相期望的電流被輸入至dq0?dq變壓器并且與該通量修正量組合從而確定修正后的直流?正交(dq)電流請(qǐng)求。電流調(diào)節(jié)器包括比例?積分反饋控制器、抗飽和元件、dq電壓限制元件和電壓幅值限制器。比例?積分反饋控制器和抗飽和元件對(duì)修正后的通量dq電流請(qǐng)求執(zhí)行閉環(huán)電流控制，從而確定命令的dq電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體涉及控制交流(AC)馬達(dá)/發(fā)電機(jī)，并且更具體地涉及用于控制AC馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的裝置、系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

同步幀電流調(diào)節(jié)器被用于AC馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的電流控制，該AC馬達(dá)/發(fā)電機(jī)諸如三相永磁式同步電動(dòng)馬達(dá)(電機(jī))。通過提供在寬頻率范圍上的動(dòng)態(tài)控制，同步幀電流調(diào)節(jié)器適合于許多工業(yè)應(yīng)用。

AC馬達(dá)/發(fā)電機(jī)，諸如三相永磁式同步電動(dòng)馬達(dá)(電機(jī))的控制通過使用三相脈寬調(diào)制的(PWM)逆變器實(shí)現(xiàn)。PWM逆變器能夠以若干不同操作模式控制，包括例如空間向量PWM(SVPWM)模式和六步模式。在基頻下逆變器的輸出電壓幅值在僅當(dāng)逆變器以該六步模式操作時(shí)變成其最大值。由于這種電壓幅值特性，在場(chǎng)削弱區(qū)中，相比于已知的SVPWM操作或不連續(xù)的空間向量PWM(DPWM)操作，以六步模式的操作能夠增加電機(jī)的扭矩能力，在所述場(chǎng)削弱區(qū)中，電壓幅值是扭矩能力的最主要的限制因素。然而，電壓幅值在六步模式中時(shí)不可控的。在六步模式中僅能夠調(diào)節(jié)電壓角度。相比于正常SVPWM模式或DPWM模式的操作，這等同于丟失了在可控能力方面的一個(gè)自由度(DOF)。由于這個(gè)DOF丟失，證明利用具有以六步模式操作的PWM逆變器的異步幀電流調(diào)節(jié)器存在挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

一種用于控制電連接至永磁式同步多相AC電機(jī)的逆變器的電壓源逆變器控制器包括電流命令發(fā)生器、六步通量(flux)控制器和電流調(diào)節(jié)器。六步通量控制器生成通量修正量(modifier)從而在以六步模式操作電機(jī)時(shí)調(diào)節(jié)在電機(jī)的通量削弱(flux-weakening)速度/負(fù)載操作區(qū)中的通量。電流命令發(fā)生器將期望的扭矩轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗥谕碾娏鳎撊嗥谕碾娏鞅惠斎胫羋q0-dq變壓器并且與通量修正量組合以確定修正后的通量直流-正交(direct-quadrature,dq)電流請(qǐng)求。電流調(diào)節(jié)器包括比例-積分反饋控制器、抗飽和元件、dq電壓限制元件和電壓幅值限制器。比例-積分反饋控制器和所述抗飽和元件對(duì)修正后的通量dq電流請(qǐng)求執(zhí)行閉環(huán)電流控制以確定命令的dq電壓。這包括dq電壓限制元件和電壓幅值限制器對(duì)命令的dq電壓強(qiáng)加限制；以及逆變器轉(zhuǎn)換經(jīng)限制的命令的dq電壓為脈寬調(diào)制的定子電流，從而以六步模式驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

逆變器控制器中的所述抗飽和元件包括電流命令補(bǔ)償，所述電流命令補(bǔ)償通過如下進(jìn)行確定：命令的六步直流電壓和命令的六步正交電壓與對(duì)應(yīng)的命令的直流電壓和命令的正交電壓之間的差相乘再乘以二次增益，再分別與d軸同步幀命令的電流和q軸同步幀定子電流相加。

本發(fā)明還提供一種用于控制電連接至永磁式同步多相AC電機(jī)的逆變器的方法，其包括：

生成通量修正量以當(dāng)以六步模式操作所述電機(jī)時(shí)調(diào)節(jié)在所述電機(jī)的通量削弱速度/負(fù)載操作區(qū)中的通量；

將期望的扭矩轉(zhuǎn)換為三相期望的電流，所述三相期望的電流被輸入至dq0-dq變壓器并且與所述通量修正量組合以確定修正后的通量直流-正交()dq電流請(qǐng)求；

對(duì)所述修正的通量dq電流請(qǐng)求執(zhí)行閉環(huán)電流控制，以確定命令的dq電壓，其包括：

對(duì)所述命令的dq電壓強(qiáng)加限制；

將經(jīng)限制的命令的六步dq電壓轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制的定子電流，從而驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)；以及

響應(yīng)于所述脈寬調(diào)制的定子電流，以所述六步模式控制所述電機(jī)。