本公开涉及控制永磁体同步电机的方法以及电机电路。本公开涉及一种控制例如电动助力转向系统的电机的方法，包括以下步骤：从电机接收指示所需扭矩的电机扭矩需求信号；根据电机扭矩需求信号生成电流需求信号，该电流需求信号指示要施加到每一相以满足扭矩需求的电流，并且所述方法还包括：从电机确定一个或多个运行值，以及根据通过将通量链模型拟合到测得的运行值而获得的电机的一个或多个参数来设置电流需求信号。
【技术实现步骤摘要】
控制永磁体同步电机的方法以及电机电路
本专利技术涉及控制永磁体同步电机的方法以及包括这种电机的电机电路。
技术介绍
众所周知，永磁体同步电机可以用在广泛的应用中。已证明它们尤其适合在电动助力转向系统中使用，因为它们能够在宽的扭矩范围内精确运行，并且是鲁棒的且具有成本效益。在电动助力转向系统中，电机响应于扭矩需求信号而被驱动以将扭矩施加到转向轴或转向机构的其它部件，以帮助驾驶员转动车轮。在完全线控转向系统中，电机可以是转动车辆的转向轮的唯一装置，但是一般而言它将与驾驶员施加的扭矩一起施加扭矩。在电动助力转向系统中，将要求电机在非常宽的速度范围内运行，包括低至零速度。逆变器用于从车辆上的车载DC电池产生多相变频AC电流。永磁体同步电机的转子与电源同步地旋转。通过改变供应给电机的AC电流的频率，可以改变电机速度。对于具有表面安装磁体的永磁体同步电机，在低速下，可用的辅助扭矩与供应给电机的相电流的量值成比例。在较高速度下，由逆变器供应的电流相对于电机的反电动势相位超前。这允许电机即使在减小的电平下仍以较高速度提供扭矩。逆变器包括一组开关元件，开关元件可以被打开和闭合以将每个相连接到正电池电源或接地。以限定的模式快速打开和闭合开关使得能够将AC波形施加到DC电池电源的每一相。在EPS系统中采用的典型逆变器桥包括多个硅金属氧化物(MOSFET)半导体开关元件，其控制递送到电机的电流，从而控制电机的旋转。使用微控制器实时地执行确定MOSFET开关的接通状态的顺序和定时的控制算法。微控制器读取多个传感器信号以提供诸如电机相电流或转子位置的测量结果，以告知这些算法。典型的闭环电动机电路1在图1中示出。这包括电流控制器2，该电流控制器2响应于所请求的目标电流而使用向量控制或者生成电流需求信号，该电流需求信号进而用于生成由逆变器3施加到电机4的每个相绕组的电压波形。对由此生成的相电流进行测量，然后将其反馈到电流控制器2(通常为PI控制器)，从而控制所请求的相电压以实现目标电流。在控制电机的扭矩重要的布置中，诸如当用于在动力转向系统中施加辅助扭矩时，将从扭矩控制器5馈入电流控制器的扭矩需求信号中导出目标电流。为了提供所需的反馈，需要用于测量每个相中的电流的装置6，并且为了正确生成电压波形，还需要转子的位置。这可以被测量，或者可以使用无传感器位置控制的形式来估计转子的位置。在一些情况下，可以测量扭矩而不是电流，并且可以将其反馈到PI控制器2，PI控制器2从扭矩控制器5接收扭矩需求信号作为输入，比较扭矩需求与测得的扭矩以产生扭矩误差信号，该扭矩误差信号被PI控制器驱动至零。这一般是不实际的，因为需要专用的扭矩传感器来准确测量电机扭矩。在诸如动力转向系统之类的应用中使用电机的情况下，电机在使用中会经受宽的温度范围。电机可以位于车辆的发动机盖下方的非绝缘空间。申请人已经认识到，许多电机参数是温度相关的，进而，电机的性能和所使用的电机控制方法将依赖于温度的变化。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种控制电机的方法，该方法在一些情况下可以改善温度的至少一些影响，或者以其它方式改进现有电机控制方法的性能。根据第一方面，本专利技术提供了一种控制例如电动助力转向系统的电机的方法，该方法包括以下步骤：从电机接收指示所需扭矩的电机扭矩需求信号；根据电机扭矩需求信号生成电流需求信号，该电流需求信号指示要施加到每一相以满足扭矩需求的电流，并且还包括：从电机确定一个或多个运行值，以及根据通过将通量链模型拟合到测得的运行值而获得的电机的一个或多个参数来设置电流需求信号。通过基于通过将通量链模型拟合到在电机使用时获得的真实运行数据而获得的一个或多个参数来设置电流需求信号，可以有利地设置电机的性能，并且在方法的各种实施方式中进行优化或以其它方式进行改进以适应性调整观察到的电机参数。该方法可以包括根据一个或多个参数的值来修改电流需求信号。该修改可以以多种方式来实现。例如，可以生成电流需求信号并且可以对其进行修改以产生经修改的电流需求信号，然后将其馈送到电机驱动级。可替代地，设置电流需求信号的步骤可以直接取决于一个或多个参数，使得电流需求的值不是这样被修改，而是取决于那一个或多个参数。确定一个或多个运行参数的步骤可以包括测量一个或多个参数或使用无传感器测量技术来估计它们。在该方法的第一优选布置(下文中称为自适应相位超前)中，该方法的修改电机性能的步骤可以包括：在经受运行约束的情况下，在被命令的运行速度处最大化由电机产生的电磁扭矩。这些约束可包括最大相电流和可用电源电压。通常，在实验室中确定适用于任何速度的相位超前并将其规划到控制器中。这可以仅在一个温度处完成。在本专利技术的方法中，当取决于使用模型获得的参数的值而修改电流需求时，可以在电机使用中改变该相位超前。通过使用模型在线计算最优相位超前量，而不是使用固定的预定相位超前量值，可以最大化电机在实际运行条件下的能力。可替代地，可以避免识别在一定的运行温度范围内的最优相位超前的昂贵且冗长的过程。该方法可以通过使用通量链模型来确定获得每安培最大扭矩(在基速度以下)和每伏特最大扭矩(在基速度以上)。在基速度以下，唯一的约束是最大相电流，其受硬件设计的限制。在这种情况下，在基速度以下，使用扭矩式(1)查找在某个相电流处产生最大扭矩的dq电流集。反之，确定产生给定扭矩的最优dq电流集。目标是在可能的最小的相电流量值或电流向量长度下获得可能的最大扭矩。这个问题的解决方案在文献中被称为MTPA曲线或每安培最大扭矩曲线。通过在通量式中引入饱和项及交叉耦合项，与线性模型相比，最优dq电流处的最大扭矩的准确性得到了提高。在基速度以上，DC链路电压作为附加约束进入。然后，在基速度以上的任何速度处相对于最大可用电压和最大相电流来确定最大扭矩，反之，确定在某一DC链路电压和最大相电流处产生给定扭矩的最优dq电流集。然后应在可能的最小相电流量值或电流向量长度情况下产生所需的扭矩。然后将dq电流集或相电流和相位超前角的集合传递到dq电流控制器。在该方法的第二优选布置(称为扭矩估计)中，该方法可以单独实现，或者与本文所述的第一细化或任何其它方法步骤组合实现，该方法可以将值拟合到通量链模型，该模型包括表示永磁体通量链随磁体温度的变化的项。该方法可以如上面提到的式(1)所限定。该方法还可以包括计算在电机的使用期间要供给到d轴和q轴通量链的电磁扭矩以及供应给电机的d轴和q轴电流。通过利用包括磁通量变化、磁饱和以及d轴和q轴之间的交叉耦合效应的通量链模型，可以获得准确的电机扭矩在线估计。该方法可以包括将估计的扭矩与由扭矩需求信号指示的需求的扭矩进行比较，以得出指示扭矩差的误差项，并将该误差项输入到控制器。控制器可以根据误差项生成电流需求信号。可替代地或附加地，该方法可以包括将计算出的扭矩值用于监测和诊断功能，以评估电机或电子器件的健康状况。在该方法的第三有利布置(称为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种控制例如电动助力转向系统的电机的方法，包括以下步骤：/n从电机接收指示所需扭矩的电机扭矩需求信号；/n根据电机扭矩需求信号生成电流需求信号，该电流需求信号指示要施加到每一相以满足扭矩需求的电流，并且所述方法还包括：/n从电机确定一个或多个运行值，以及/n根据通过将通量链模型拟合到测得的运行值而获得的电机的一个或多个参数来设置电流需求信号。/n
【技术特征摘要】
20181207 GB 1819999.21.一种控制例如电动助力转向系统的电机的方法，包括以下步骤：
从电机接收指示所需扭矩的电机扭矩需求信号；
根据电机扭矩需求信号生成电流需求信号，该电流需求信号指示要施加到每一相以满足扭矩需求的电流，并且所述方法还包括：
从电机确定一个或多个运行值，以及
根据通过将通量链模型拟合到测得的运行值而获得的电机的一个或多个参数来设置电流需求信号。
2.如权利要求1所述的方法，其中修改电机的性能的步骤包括：在经受运行约束的情况下，在所命令的运行速度处最大化由电机产生的电磁扭矩，这些约束能够包括最大相电流和可用电源电压。
3.如权利要求2所述的方法，包括通过使用通量链模型来确定获得基速度以下的每安培最大扭矩和基速度以上的每伏特最大扭矩。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，还包括将值拟合到包括表示永磁体磁通量链随磁体温度的变化的项的通量链模型。
5.如权利要求4所述的方法，包括在电机使用期间利用包括磁通量变化、磁饱和以及d轴和q轴之间的交叉耦合效应的通量链模型来计算在给定的d轴和q轴通量链以及供应给电机的d轴和q轴电流的情况下的电磁扭矩。
6.如权利要求5所述的方法，包括将估计的扭矩与由扭矩需求信号指示的需求的扭矩进行比较，以得出指示扭矩差的误差项，并且将所述误差项输入到控制器。
7.如权利要求5或权利要求6所述的方法，包括将计算出的扭矩值用于监测和诊断功能以评估电机的健康状况。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括使用通量链模型来识别在电机使用期间或当电机离线时电机内的永磁体的运行温度。
9.如权利要求8所述的方法，包括在电机使用之前预先确定电机的对温度相对不敏感的一个或多个参数，并且在电机使用期间的稍后时间测量电机的运行值并根据那些运行值根据通量链模型建立电机的相同参数，所述方法将那些参数的离线值与在线值进行比较以识别磁通量变化了多少。
10.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·冒尔，L·爱拉，A·思奇文，
申请(专利权)人：TRW有限公司，TRW汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。