用于确定参考D轴电流和Q轴电流的电动机控制系统技术方案

提供一种用于确定参考D轴电流和Q轴电流的电动机控制系统。电动机控制系统包括电动机、直流电源和直流输入线路以及电流命令控制器。直流电源产生跨直流输入线路的电桥电压。电流命令控制器被配置以监控电桥电压和转矩参考命令。电流命令控制器被配置以基于转矩参考命令来计算参考Q轴电流。电流命令控制器被配置以基于参考Q轴电流的数值来计算参考D轴电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于电动机的控制系统，并且更具体来说，涉及用于确定参考d轴电流和参考q轴电流的电动机控制系统。
技术介绍
内置式永磁同步电动机（IPMSM）的输出转矩可以通过电压命令和相位超前角来确定。IPMSM的具体输出转矩通过首先选择具体的正交轴（也称为q轴）参考电流和直轴（也称为d轴）参考电流并且随后基于选定的正交轴参考电流和直轴参考电流来确定电压命令和相位超前角来确定。
技术实现思路
在一个实施例中，提供用于确定参考d轴电流和参考q轴电流的电动机控制系统。电动机控制系统包括具有测出的电动机速度的电动机、直流电源和直流输入线路以及电流命令控制器。直流电源产生跨直流输入线路的电桥电压。电流命令控制器与电动机和直流输入线路通信。电流命令控制器被配置以监控电桥电压和转矩参考命令。电流命令控制器被配置以基于转矩参考命令来计算参考q轴电流。电流命令控制器被配置以基于参考q轴电流的数值来计算参考d轴电流。在另一个实施例中，提供一种用于确定参考d轴电流和参考q轴电流的方法。该方法包括监控发送给电流命令控制器的电桥电压和转矩参考命令。该方法还包括基于转矩参考命令来计算参考q轴电流。该方法还包括如果参考q轴电流的数值小于或等于预定参考q轴电流值并且如果电压命令值的数值小于电桥电压，则基于第一工作区域来计算参考d轴电流。这些和其他优点以及特征将从结合附图的以下描述变得更加显而易见。附图说明在说明书结尾的权利要求书中特别指出并且清楚地要求保护本专利技术的主题。本专利技术的以上和其他特征以及优点从结合附图的以下详细描述变得显而易见，附图中：图1是根据本专利技术的一个示例性实施例的电动机控制系统的方框图；以及图2是根据本专利技术的另一个示例性实施例的用于确定参考d轴电流和参考q轴电流的过程流程图。具体实施方式现在参照附图，其中将参照具体实施例来描述本专利技术而不限制本专利技术，图1是电动机控制系统10的示例性方框图。电动机控制系统10包括电流命令控制器20、d轴比例积分增益（PI）控制器22、q轴PI控制器23、极性转换控制器24、脉宽调制（PWM）逆变控制器26、逆变器28、直流电源30、电动机32、位置传感器34、速度传感器36、变换控制器38、a轴电流放大器40、b轴电流放大器42、a轴模数转换器（ADC）44以及b轴ADC 46。在一个实施例中，电动机42可以是内置式永磁同步电动机（IPMSM），然而，应理解，可以同样使用任何类型的使用相电流来控制的电动机。在如图1所示的实施例中，逆变器28连接到直流电源30，其中直流电源30可以例如是电池。直流电源30可以通过直流输入线路49连接到逆变器28。换能器51可以用来监控跨直流输入线路49的电桥电压Vecu。表示电桥电压Vecu的控制信号53可以被发送到电流命令控制器20和PWM逆变控制器26。在如图所示的示例性实施例中，逆变器26通过用于电动机32的工作和控制的线路50、线路52和线路54将三个交流（AC）相电流传（例如，ia、ib和ic）输到电动机32。为了反馈控制的目的，可以检测通过线路50和52传输到电动机32的相电流ia和ib以确定到电动机32的瞬时电流流量。具体来说，换能器56可以用来监控线路50上的相电流ia，并且换能器58可以用来监控线路52上的相电流ib。应注意，尽管示出换能器56和换能器58，但是仅可以监控线路50或52中的一个来测量相电流ia或相电流ib。表示测量出的相电流ia的控制信号60可以从换能器56发送到a轴电流放大器40，并且表示测量出的相电流ib的控制信号62可以从换能器58发送到b轴电流放大器42。随后，相电流ia的倍增或放大值从a轴电流放大器40发送到a轴ADC 44并且相电流ib的放大值从b轴电流放大器42发送到b轴ADC 46。a轴ADC 44将相电流ia的放大值转换成数字值64。数字值64表示相电流ia的数值。b轴ADC 46将相电流ib的放大值转换成数字值66。数字值66表示相电流ib的数值。变换控制器38从ADC 44接收数字值64并且从ADC 46接收数字值66作为输入。在一个实施例中，变换控制器38是三相至两相变换控制器，其中交流电流的测量出的值（例如，表示相电流ia的数字值64和表示相电流ib的数字值66）被转换成相等的测量出的直流电流分量，这些直流电流分量是测量出的d轴电流IdMEASURED和测量出的q轴电流IqMEASURED。测量出的d轴电流IdMEASURED被发送到减法器70并且测量出的q轴电流IqMEASURED被发送到减法器72。电流命令控制器20从换能器51接收转矩参考命令Te、角速度ωm以及表示电桥电压Vecu的控制信号53作为输入。转矩参考命令Te表示命令的转矩值，并且可以从另一个控制器（未示出）获得或者可以对应于操作者所产生的转矩值。角速度ωm由速度传感器36测量。速度传感器36可以包括例如编码器和用于基于编码器所接收到的信号来计算电动机32的转子（未示出）的角速度的速度计算电路。电流命令控制器20基于转矩命令Te、电桥电压Vecu以及角速度ωm来计算参考d轴电流Id_REF和参考q轴电流Iq_REF，以下进行描述。参考d轴电流Id_REF被发送到减法器70，并且参考q轴电流Iq_REF被发送到减法器72。减法器70接收测量出的d轴电流IdMEASURED和参考d轴电流Id_REF。减法器70基于测量出的d轴电流IdMEASURED和参考d轴电流Id_REF确定d轴误差信号74。d轴误差信号74表示测量出的d轴电流IdMEASURED与参考d轴电流Id_REF之间的误差。减法器72接收测量出的q轴电流IqMEASURED和参考q轴电流Iq_REF。减法器72基于测量出的q轴电流IqMEASURED和参考q轴电流Iq_REF确定q轴误差信号76。q轴误差信号76表示测量出的q轴电流IqMEASURED与参考q轴电流Iq_REF之间的误差。d轴PI控制器22从减法器70接收d轴误差信号74作为输入。d轴PI控制器22计算d轴电压信号VD。d轴电压信号VD是基于d轴比例增益KP和d轴积分增益Ki。同样，q轴PI控制器23从减法器72接收q轴误差信号76作为输入。q轴PI控制器23计算q轴电压信号VQ。q轴电压信号VQ是基于q轴比例增益KP和q轴积分增益Ki。极性转换控制器24从d轴PI控制器22接收d轴电压信号VD并且从q轴PI控制器23接收q轴电压信号VQ作为输入。基于这些输入，极性转换控制器24确定电压命令Vcmd和相位超前角δ。PWM逆变控制器26从极性转换控制器24接收电压命令Vcmd和相位超前角δ作为输入。PWM逆变控制器26还接收由电动机位置传感器34测量出的转子角度值θr。在一个示例性实施例中，PWM逆变控制器26可以包括过调制空间矢量PWM单元来产生三个相应的占空比值Da、Db和Dc。占空比值Da、Db和Dc用来驱动逆变器28的门驱动电路（未示出），所述门驱动电路激励电动机32的相位。现在将描述由电流命令控制器20确定参考d轴电流Id本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定参考d轴电流和参考q轴电流的电动机控制系统，其包括：电动机；直流电源和直流输入线路，直流电源产生跨直流输入线路的电桥电压；电流命令控制器，其与电动机和直流输入线路通信，电流命令控制器被配置以：     监控电桥电压和转矩参考命令；     基于转矩参考命令来计算参考q轴电流；以及     基于参考q轴电流的数值来计算参考d轴电流。

【技术特征摘要】
2013.03.12 US 13/7952611.一种用于确定参考d轴电流和参考q轴电流的电动机控制系统，其包括：
电动机；
直流电源和直流输入线路，直流电源产生跨直流输入线路的电桥电压；
电流命令控制器，其与电动机和直流输入线路通信，电流命令控制器被配置以：
     监控电桥电压和转矩参考命令；
     基于转矩参考命令来计算参考q轴电流；以及
     基于参考q轴电流的数值来计算参考d轴电流。
2.如权利要求1所述的电动机控制系统，其中如果参考q轴电流的数值小于或等于预定参考q轴电流值，并且如果电压命令值的数值小于电桥电压，则参考d轴电流是基于第一工作区域。
3.如权利要求2所述的电动机控制系统，其中如果如由平滑函数确定的参考d轴电流小于零，则在第一工作区域中将参考d轴电流设定为零。
4.如权利要求2所述的电动机控制系统，其中如果如由平滑函数确定的参考d轴电流大于预定参考d轴值，则在第一工作区域中将参考d轴电流设定为预定参考d轴值。
5.如权利要求2所述的电动机控制系统，其中平滑函数通过以下公式来确定参考d轴电流：
Id_REF = K1 * (abs(ωm ) + k_K2 * abs(Te) – k_K3)；以及
K1 = k_a2 *(Te)2 + k_a1*(Te) + k_a0
其中k_a0、k_a1、k_a2、k_K1以及k_K2是从电动机的参数获得的常数，Id_REF是参考d轴电流，并且ωm是测量出的电动机速度。
6.如权利要求5所述的电动机控制系统，其中如果参考q轴电流的数值大于预定参考q轴电流值，并且如果电压命令的数值小于电桥电压，则选择第二工作区域。
7.如权利要求6所述的电动机控制系统，其中电流命令控制器通过以下公式在第二工作区域中确定第二参考d轴电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：AG格布雷杰吉斯，R拉贾文基塔苏布拉莫尼，T塞巴斯蒂安，S巴拉尔，
申请(专利权)人：操纵技术IP控股公司，
类型：发明
国别省市：美国;US