具有共模电压补偿的马达控制系统技术方案

本发明专利技术涉及具有共模电压补偿的马达控制系统。提供了一种马达控制系统，且包括马达，设置成监测施加至马达的相电流的至少一个差分放大器；以及电流补偿控制器。该电流补偿控制器与至少一个差分放大器通信，并被设置成周期性地确定所述至少一个差分放大器的共模电压。该电流补偿控制器还设置成基于共模电压确定校正的相电流值。

【技术实现步骤摘要】
具有共模电压补偿的马达控制系统
本专利技术涉及一种用于马达的控制系统，且更特别地涉及一种基于差分放大器的共模电压来确定校正相电流值的用于马达的控制系统。
技术介绍
永磁同步马达(PMSM)、表面式永磁(SPM)马达、或内置式永磁(IPM)马达的闭环电流模式控制通常要求相对精确的相电流测量以便维持由马达在具体限制下产生的转矩脉动。可以使用精密的分流电阻器和电流感应差分放大器来测量相电流。然而，差分放大器不仅放大差分电压，而且还放大输入端处共模电压的一些量。因此，当使用差分放大器的输出电压来计算相电流时，由于测量时在输入端处的共模电压的存在而导致得出的电流测量值具有误差。如果在差分放大器的输出端使用抗混叠滤波器，那么共模电压的影响将会随着脉宽调制(PWM)周期而改变。还应当注意到共模电压的量从部件到部件变化，并且可能由于具体的差分放大器而不同。当尝试对差分放大器中的共模电压进行补偿时，所有这些因素均会造成问题。
技术实现思路
在一个实施例中，提供一种马达控制系统，并且包括马达，设置成监测施加至马达的相电流的至少一个差分放大器，以及电流补偿控制器。电流补偿控制器与所述至少一个差分放大器通信，并且设置成周期性地确定所述至少一个差分放大器的共模电压。电流补偿控制器还设置成基于共模电压确定校正的相电流值。在另一个实施例中，提供了一种控制马达的方法。该方法包括通过电流补偿控制器周期性地确定至少一个差分放大器的共模电压。所述至少一个差分放大器设置成监测施加至马达的相电流。该方法包括通过电流补偿控制器基于共模电压确定校正的相电流值。这些和其它的优点和特征将会在下面结合附图的描述中变得更加显而易见。附图说明被视为本专利技术的主题特别地在说明书结论处指出并明确要求在权利要求中。下面的和其它的本专利技术的特征及优点会从下面结合附图的详细描述中显而易见，其中：图1是根据本专利技术一个示例性实施例的马达控制系统的方块图；图2是根据本专利技术另一个示例性实施例的数据流程图，其示出了示例性电流补偿控制器；图3是根据本专利技术另一个示例性实施例的数据流程图的替代实施例，其示出了示例性电流补偿控制器；以及图4是根据本专利技术另一个示例性实施例的示例性查找表，其在末行(行结束)校正期间产生。具体实施方式现在参照附图，其中将参照具体实施例描述本专利技术，而不是限制本专利技术，图1是马达控制系统10的示例性方块图。马达控制系统10包括指令电流控制器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、占空比计算控制器26、逆变器28、DC电源30、马达32、位置传感器34、速度传感器36、变换控制器38、a轴差分放大器40(该差分放大器也可称为运算放大器)、b轴差分放大器42、a轴模数转换器(ADC)44、b轴ADC46、以及电流补偿控制器48。在一个实施例中，马达32可以是永磁同步马达(表面式永磁(SPM)马达或内置式永磁(IPM)马达)，然而应当理解也可使用任何类型的使用相电流控制的电动马达。在图1所示的实施例中，逆变器28连接至DC电源30，其中DC电源30可为例如电池。DC电源30可通过DC输入线49连接至逆变器28。可以使用变换器51监测DC输入线49两端的桥电压Vecu。表示桥电压Vecu的控制信号53可被发送至指令电流控制器20以及占空比计算控制器26。在所示示例性实施例中，逆变器28通过线50、线52和线54传送三个交流(AC)相电流至马达32(例如，ia、ib和ic)用于马达32的运行和控制。出于反馈控制的目的，可检测通过线50和52传送至马达32的相电流ia和ib来确定流至马达32的瞬时电流。具体地，可以使用变换器56监测线50上的相电流ia，并且可以使用变换器58监测线52上的相电流ib。应当注意，尽管示出了变换器56和变换器58，但是可以只监测线50或52中的一条来测量相电流ia或相电流ib。表示所测量的相电流ia的控制信号60可从变换器56发送至a轴差分放大器40，并且表示所测量的相电流ib的控制信号62可从变换器58发送至b轴差分放大器42。相电流ia的增强或放大值随后从a轴差分放大器40发送至a轴ADC44，并且相电流ib62的放大值从b轴差分放大器42发送至b轴ADC46。a轴ADC44将相电流ia的放大值转换为数字值64。数字值64表示相电流ia的量级。b轴ADC46将相电流ib的放大值转换为数字值66。数字值66表示相电流ib的量级。电流补偿控制器48接收来自ADC44的数字值64和来自ADC46的数字值66(其分别表示线50上的相电流ia以及线52上的相电流ib)、桥电压Vecu、以及来自占空比计算控制器26的占空比值Da和Db作为输入。占空比计算控制器26生成占空比值Da和Db(在下文详细描述占空比值Da和Db)。电流补偿控制器确定校正的a轴相电流值IA_CORRECTED和校正的b轴相电流值IB_CORRECTED，其在下文详细描述。校正的a轴相电流值IA_CORRECTED补偿由于a轴差分放大器40中的共模电压而在电流测量值中产生的偏移电压误差，并且校正的b轴相电流值IB_CORRECTED补偿由于b轴差分放大器42中的共模电压而产生的偏移电压误差。变换控制器38从电流补偿控制器48接收校正的a轴相电流值IA_CORRECTED和校正的b轴相电流值IB_CORRECTED作为输入。在一个实施例中，变换控制器38为三相至两相变换控制器，其中AC电流的测量值(例如，输入的校正的a轴相电流值IA_CORRECTED和校正的b轴相电流值IB_CORRECTED)转换为等效测量电流，其为所测量的d轴电流IdMEASURED和所测量的q轴电流IqMEASURED。所测量的d轴电流IdMEASURED被发送至减法器70并且所测量的q轴电流IqMEASURED被发送至减法器72。指令电流控制器20从变换器51接收转矩参考指令Te、角速度ωm以及表示桥电压Vecu的控制信号53作为输入。转矩参考指令Te表示所命令的转矩值，且可从另一个控制器(未示出)得出，或可相应于操作器所产生的转矩值。角速度ωm由速度传感器36测量。速度传感器36可包括，例如，编码器和基于编码器所接收的信号计算马达32的转子(未示出)的角速度的速度计算电路。指令电流控制器20基于转矩指令Te计算参考d轴电流Id_REF和参考q轴电流Iq_REF、桥电压Vecu以及角速度ωm。例如，在一个实施例中，参考d轴电流Id_REF和参考q轴电流Iq_REF可使用查找表计算。然而，应当理解也可使用其它方法来确定参考d轴电流Id_REF和参考q轴电流Iq_REF。参考d轴电流Id_REF被发送至减法器70，且参考q轴电流Iq_REF被发送至减法器72。减法器70接收所测量的d轴电流IdMEASURED和参考d轴电流Id_REF。减法器70基于所测量的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表示所测量的d轴电流IdMEASURED和参考d轴电流Id_REF之间的误差。减法器72接收所测量的q轴电流IqMEASURED和参考q轴电流Iq_REF。减法器72基于所测量的q轴电流IqMEASURED和参考q轴电流Iq本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马达控制系统，所述马达控制系统包括：马达；设置成监测施加至马达的相电流的至少一个差分放大器；与所述至少一个差分放大器通信的电流补偿控制器，所述电流补偿控制器设置成：周期性地确定所述至少一个差分放大器的共模电压；以及基于共模电压确定校正的相电流值。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 13/8333541.一种马达控制系统，所述马达控制系统包括：马达；设置成监测施加至马达的相电流的至少一个差分放大器；与所述至少一个差分放大器通信的电流补偿控制器，所述电流补偿控制器设置成：周期性地确定所述至少一个差分放大器的共模电压；以及基于共模电压确定校正的相电流值，其中共模电压由下述公式确定：其中VCM_VOLTAGE表示共模电压，GCM为增益共模值，Vecu为瞬时桥电压，Di为瞬时占空比，Vecu,calTime为末行校正期间的桥电压，duty10%表示末行校正期间10%的占空比，以及VCM(10%DutyCycle)表示末行校正期间在10％占空比处的共模电压。2.一种马达控制系统，所述马达控制系统包括：马达；设置成监测施加至马达的相电流的至少一个差分放大器；与所述至少一个差分放大器通信的电流补偿控制器，所述电流补偿控制器设置成：周期性地确定所述至少一个差分放大器的共模电压；以及基于共模电压确定校正的相电流值，其中校正的相电流值由下述公式确定：其中ICORRECTED是校正的a轴相电流值IA_CORRECTED或者是校正的b轴相电流值IB_CORRECTED，ADCmtr_curr_volts表示由差分放大器监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·格布雷杰尔吉斯，R·拉贾文基塔苏布拉莫尼，T·塞巴斯蒂安，S·J·维加斯，V·E·列茨克，
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