从信号通道解耦谐波信号制造技术

一种从输入信号解耦谐波信号的方法，其中谐波信号是相对除输入信号以外的信号的谐波。将另一信号的角位置与代表该谐波的值相乘以获得角位置倍数。谐波解耦块使用角位置倍数获得代表谐波信号的校正信号，并且从输入电流减去校正信号以便从输入电流解耦谐波信号。此方法对于从注入高频信号以控制电动马达的电流中解耦多余的谐波是有用的。

Decoupling harmonic signals from signal channels

A method of decoupling harmonic signals from an input signal in which harmonic signals are harmonics relative to the signals other than the input signal. The angular position of another signal is multiplied by the value representing the harmonic to obtain an angular position factor. The harmonic decoupling block obtains the correction signal representing the harmonic signal using the angular position multiple, and subtracts the correction signal from the input current so as to decouple the harmonic signal from the input current. This method is useful for decoupling unwanted harmonics from the injection of high frequency signals to control the current of an electric motor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从电子或者机电电路的信号通道解耦谐波信号，并且特别涉及从输入信号解耦谐波信号，其中谐波信号是相对于除输入信号以外的信号的谐波。
技术介绍
在感应马达内，转子安装在定子内并且通过空气间隙与定子隔离。在马达的操作过程中，供给定子绕组的交流电流在转子绕组内感应出电流。由于磁性材料饱和，在转子磁通量流通区域的来自定子的漏磁电感倾向于比不存在转子磁通量的区域低。因为转子磁通量方向与直轴(d-轴)有关，交轴(q-轴)漏磁电感低于直轴漏磁电感。控制基于转子电感变化的感应式电机的操作是众所周知的。在至少一个建议与脉宽调制(PWM)变换器控制马达一起使用的公知方法中，马达的脉动信号注入到同步旋转基准框内。除了马达正常运作所需的其他电压外，该脉动信号是高频电压或电流，例如几百赫兹的量级。然后可以观察到在通量轴和正交轴之间的阻抗差。高频电压或电流强度可以用来作为驱动估计通量角速度(flux angular speed)以及位置的PI(比例-积分)控制器的误差信号。如果高频信号注入到漏磁电感最小的估算直轴内，高频电流将是最大。在正交轴内，相应于最大电感区域，高频电流将是零。例如，在图1中基本标号为20的公知控制器结构中，高频控制信号用于作为估算通量角速度和通量角度的误差信号。静止基准框内的马达定子电流iα及iβ在块22处转换到估算通量基准框内，该框以角速度ωe同步旋转。电流iqm具有与转矩电流值相应的DC分量以及与在乘法块26处注入的注入电压相应的高频分量。注入电压信号对于估算ωe和θe、用于机器矢量控制的定子通量角是有用的。除了这些已知分量之外，iqm可以包含由于不完整空载时间补偿产生的6ωe分量以及由于在测量iα和iβ时不平衡增益产生的2ωe分量。如果没有正确补偿电流传感器偏移，也可以存在定子频率ωe的分量。为了从注入分量消除这些多余分量以及DC分量，提供调到注入频率ωi处的带通滤波器(BPF)24。然而，如果BPF24的选择性太强，(即具有高品质因数Q)，它可以降低估算块的动态性能。那么，在许多结构中，出于动态原因使用了低于1的品质因数Q。因此，iqm的多余的(unwanted)谐波仍会引入到信号通道。通常使用开环结构消除这些谐波分量。例如，如下文进一步描述的，确定谐波分量 和 并且通过加法器28和30去除。结果信号通过低通滤波器(LPF)32平均为基本DC的分量，其结果通过比例积分(PI)控制器或者调整器34。通过加法器36加上通量角速度ωe_est的估算值。此估算值是从利用滑动角速度估算值ωslip_est以及转子速度估算值ωr_est的矢量控制系统(未图示)获得的。通过积分器38对结果ωe进行积分，以获得用于机器矢量控制的定子通量角θe。通过将振幅 和 及其相移 和 仔细映射为马达操作力矩的函数，得到分量 和 此映射将花费相当多的时间。此外，作为难以考虑到的变量(例如马达温度和转换器温度)的函数，谐波分量可以改变。因此，结果的准确性受到不利影响。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例是针对用于从输入信号解耦谐波信号的方法，其中，该谐波信号是相对除该输入信号以外的信号的谐波。该方法包括将另一信号的角位置与代表该谐波的值相乘得到角位置倍数。输入信号与角位置倍数的正弦相乘得到第一乘积信号。输入信号与角位置倍数的余弦相乘得到第二乘积信号。过滤第一及第二乘积信号得到DC余弦信号和DC正弦信号。DC余弦信号乘以两倍的角位置倍数正弦得到第一校正信号。DC正弦信号与两倍的角位置倍数余弦相乘得到第二校正信号。从输入信号中减去校正信号。在另一实施例中，本专利技术针对从输入信号解耦谐波信号的系统，其中该谐波是除输入信号以外的信号的N次谐波。该系统包括将另一信号的角位置乘以N以得到角位置倍数的乘法器。第一正弦乘法器将输入信号和角位置倍数的正弦相乘得到第一乘积信号。第一余弦乘法器将输入信号和角位置倍数的余弦相乘得到第二乘积信号。第一过滤器过滤第一乘积信号以得到第一DC信号。第二过滤器过滤第二乘积信号以得到第二DC信号。第二正弦乘法器将第一DC信号乘以两倍的角位置倍数正弦得到第一校正信号。第二余弦乘法器将第二DC信号与两倍的角位置倍数余弦相乘得到第二校正信号。加法器从输入信号减去校正信号。在另一实施例中，描述了用于从输入到马达的电流解耦谐波信号的方法，其中该谐波信号是相对马达的通量角速度的N次谐波。该方法包括积分通量角速度以得到通量角位置。该角位置乘以N得到角位置倍数。输入电流与角位置倍数的正弦相乘得到第一乘积信号。输入电流与角位置倍数的余弦相乘得到第二乘积信号。过滤第一及第二乘积信号得到DC余弦信号和DC正弦信号。DC余弦信号乘以两倍的角位置倍数正弦得到第一校正信号。DC正弦信号乘以两倍的角位置倍数余弦得到第二校正信号。从输入电流中减去校正信号。在另一实施例中，一种用于控制电动马达的控制系统包括将控制信号注入到马达的输入电流内的脉宽调制(PWM)控制器。比例积分(PI)控制器由控制信号驱动以估算马达的通量角速度。积分器对估算的通量角速度进行积分以估算通量角位置。谐波解耦块使用估算的通量角位置以获得多个代表谐波信号的校正信号，该谐波信号是相对估算的通量角速度的谐波，并且从输入电流减去校正信号以从输入电流对谐波信号进行解耦。在又一实施例中，一种用于控制电动马达的方法包括将控制信号注入到马达的输入电流内以驱动比例积分(PI)控制器来估算马达的通量角速度。对估算的通量角速度进行积分以估算通量角位置。估算的通量角位置用于获得多个代表谐波信号的校正信号，该谐波信号是相对估算的通量角速度的谐波。从输入电流减去校正信号以从输入电流对谐波信号进行解耦。在又一实施例中，一马达装置具有电动马达和将控制信号注入到马达的输入电流内的控制器。该马达装置包括由控制信号驱动以估算马达的通量角速度的比例积分(PI)控制器、对估算的通量角速度进行积分以估算通量角位置的积分器，以及谐波解耦块，该谐波解耦块使用估算的角位置获得多个代表谐波信号的校正信号，并且从输入电流减去校正信号以从输入电流对谐波信号进行解耦，其中，该谐波信号是相对估算的通量角速度的谐波。通过下文提供的详细描述，本专利技术的其他应用范围显而易见。应该理解，只是显示本专利技术优选实施例的详细描述与特定实例为示意性目的，而并不倾向于限制本专利技术的范围。附图说明通过详细描述和附图将更全面地理解本专利技术，其中图1是用于估算定子通量位置的公知结构示意图；图2是根据本专利技术一实施例的马达装置示意图；图3是根据本专利技术一实施例用于估算定子通量位置的控制系统示意图；以及图4是根据本专利技术一实施例的谐波解耦块示意图。具体实施例方式后续各种实施例的描述实质上仅是示范性的并且决不倾向于限制本专利技术、其应用或者使用。虽然结合感应马达和感应马达控制系统对本专利技术的实施例进行了描述，应该理解本专利技术并不局限于此。实施例考虑为与许多不同类型的电子与机电电路和系统结合使用，其中希望从信号通道解耦谐波信号。根据本专利技术一实施例的马达装置在图2中一般用附图标记50表示。马达54，例如感应马达，经由脉宽调制(PWM)控制器58驱动。控制器58包括将下文进一步描述的高频信号注入到其内的定子通量位置估算器100。马达定子输入电流iα和iβ输入到定子通量位置估算器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从输入信号解耦谐波信号的方法，其中所述谐波信号是相对除所述输入信号以外的谐波，所述方法包括：将另一信号的角位置与代表所述谐波的值相乘以获得角位置倍数；将所述输入信号与所述角位置倍数的正弦相乘以获得第一乘积信号；将 所述输入信号与所述角位置倍数的余弦相乘以获得第二乘积信号；过滤所述第一和第二乘积信号获得ＤＣ余弦信号和ＤＣ正弦信号；将所述ＤＣ余弦信号与所述角位置倍数的正弦的两倍相乘以获得第一校正信号；将所述ＤＣ正弦信号与所述角位置 倍数的余弦的两倍相乘以获得第二校正信号；以及从所述输入信号减去所述校正信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C斯坦库，S希蒂，S舒尔兹，N帕特尔，
申请(专利权)人：通用汽车公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]