[發明專利]電壓飽和的馬達電流控制下的供應電流管理

在審

• 申請號: 202011346163.7
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112865651A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: P·普拉莫德;張喆;K·納姆布利
• 申請（專利權）人: 操縱技術IP控股公司
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/14;H02P29/032;H02P25/026;H02P27/06;B62D5/04
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 石海霞;金鵬

提供了一種用于改進的抗飽和的系統和方法，該改進的抗飽和最小化在同步馬達驅動器的電壓飽和的電流控制操作下的供應電流消耗。該系統和方法使用電壓限制模塊和抗飽和模塊，該電壓限制模塊被配置為在馬達控制系統達到配置的閾值時接收限制前電壓命令并生成限制后電壓命令，該抗飽和模塊被配置為確定限制前電壓命令和限制后電壓命令之間的電壓差，并使用電壓差和選定為最小化供應電流的補償增益來計算抗飽和反饋電流。補償增益包括被選擇為將馬達電流軌跡朝向零馬達電流向量移動的值的增益矩陣，并且抗飽和模塊將增益矩陣值乘以電壓差。然后抗飽和反饋電流和輸入電流命令相加并作為輸入提供給控制器。

技術領域

本申請大體上涉及馬達控制系統，尤其涉及在電壓飽和狀態下管理馬達控制系統中的供應電流，并且更具體地涉及在諸如電動助力轉向(EPS)系統等電機中使用的馬達控制系統。

背景技術

EPS系統通常使用電動馬達驅動器來向駕駛員提供轉向輔助轉矩。通常，通過調節馬達電流來間接地執行使用永磁同步電機(PMSM)的電動馬達驅動系統的轉矩控制。一般而言，使用反饋控制體系架構來執行電機電流的電流控制，該反饋控制體系架構使用磁場定向控制(FOC)技術，具有同步旋轉參考系中的測量的電流。反饋控制通常表現出良好的穩態跟蹤性能、快速的動態響應、高帶寬和令人滿意的干擾抑制。因此，反饋電流控制通常用于控制多相交流電機(例如，PMSM)。

發明內容

根據一個或多個說明性實施例，提供了一種馬達控制系統，該馬達控制系統用于防止控制器飽和(windup)并在電壓飽和狀態下管理供應電流。馬達控制系統包括：電壓限制模塊，其被配置為在馬達控制系統達到與配置的閾值相對應的選定的電壓限制時接收限制前電壓命令并生成限制后電壓命令，該配置的閾值用于限制施加到由馬達控制系統控制的馬達的電壓；以及抗飽和模塊，其被配置為通過從限制前電壓命令減去限制后電壓命令來確定電壓差，并使用電壓差和選定為最小化供應電流的補償增益來計算抗飽和反饋電流。

根據一個或多個說明性實施例，還提供了一種用于防止控制器飽和并在電動馬達中的電壓飽和狀態下管理供應電流的方法。例如，該方法包括：在馬達控制系統達到與配置的閾值相對應的選定的電壓限制時，由馬達控制系統中的電壓限制模塊接收限制前電壓命令，并生成限制后電壓命令，該配置的閾值用于限制施加到由馬達控制系統控制的馬達的電壓；以及由馬達控制系統中的抗飽和模塊通過從限制前電壓命令減去限制后電壓命令來確定電壓差，并使用電壓差和選定為最小化供應電流的補償增益來計算抗飽和反饋電流。

根據系統和方法的其他說明性方面，補償增益包括被選擇為將馬達的馬達電流軌跡朝向零馬達電流向量移動的值的增益矩陣，并且抗飽和模塊將增益矩陣值乘以電壓差。

根據系統和方法的另一個說明性方面，抗飽和模塊使用包括使用以下增益矩陣來縮放差的計算來計算抗飽和反饋電流：

其中，K_Add、K_Adq、K_Aqd和K_Aqq是抗飽和參數。

根據系統和方法的另一個說明性方面，抗飽和反饋電流被提供為對馬達控制系統的輸入電流命令的反饋，以將電壓差的反饋交叉耦合引入電流誤差。

根據系統和方法的另一個說明性方面，抗飽和反饋電流和輸入電流命令相加并被提供為積分控制器的輸入以生成電壓命令。

根據系統和方法的另一個說明性方面，通過與基于電動馬達的測量的電流的第二反饋電流相加進一步修改輸入電流命令。

根據系統和方法的說明性方面，基于反電動勢補償和基于電動馬達的測量的電流的反饋來計算限制前電壓命令。