用于马达控制系统的相电流测量中的偏移误差的检测技术方案

本发明专利技术涉及一种用于检测动力转向系统中的偏移误差的系统。该系统包括可编程高通滤波器模块，其被配置为对最终电压命令进行滤波并生成滤波的最终电压命令。滤波的最终电压命令包括正弦分量，增益和相位补偿模块，其被配置为在滤波的最终电压命令上执行增益补偿和相位补偿，以生成补偿的最终电压命令。误差检测模块被配置为确定定子参考坐标系中所述补偿的最终电压命令的偏移。的最终电压命令的偏移。的最终电压命令的偏移。

【技术实现步骤摘要】
用于马达控制系统的相电流测量中的偏移误差的检测

技术介绍

[0001]电动助力转向（EPS）系统需要使用扭矩控制的方法操作用以提供转向辅助的电动马达。当使用永磁同步机（PMSM）时，可以利用磁场定向控制（FOC）。FOC将静止参考坐标系中的AC相马达电压和电流信号转换为同步旋转的参考坐标系，通常被称为d/q轴参考坐标系，其中马达电压和电流变为直流（DC）量。通常通过闭环电流控制方法实现FOC扭矩控制，其中所述方法采用电流调节器以使命令电流和测量电流之间的误差最小化，以实现完美的电流跟踪。因此，电流控制需要测量马达电流，这可以通过测量电机的相电流来实现，然后电机的相电流经由派克变换（Park Transform）被变换于同步坐标系中以在同步参考坐标系中执行控制。
[0002]当在相电流测量中出现给定大小的偏移误差时，在同步参考坐标系中操作的闭环电流控制调整马达电压，使得马达电流的测量与命令匹配。由于测量是不正确的，因此实际马达电流也不正确。失效模式导致取决于马达位置的马达扭矩和电流误差，其可作为在马达轴处的大的扭矩波动而被感知，并且潜在地大于额定马达电流（对于硬件设计而言）。当由相电流测量偏移误差引起的扭矩波动超过某个阈值时，偏移误差能够产生沿与马达扭矩命令相对的方向的马达扭矩。当用在EPS系统中时，产生沿与期望的马达扭矩命令相对的方向的扭矩的失效导致超过来自驾驶员的手动（manual）的努力。

技术实现思路

[0003]在实施例中，提供了一种用于检测马达控制系统中的电流测量偏移误差的系统。所述系统包括可编程高通滤波器模块，其被配置为对最终电压命令进行滤波并生成包括正弦分量的滤波的最终电压命令；增益和相位补偿模块，其被配置成在滤波的最终电压命令上执行增益补偿和相位补偿，以生成补偿的最终电压命令。误差检测模块被配置为确定在定子参考坐标系中补偿的最终电压命令的偏移。
[0004]在本专利技术的另一实施例中，提供了一种用于检测动力转向系统中的电流测量偏移误差的方法。所述方法包括确定在转子参考坐标系中参考电压命令和最终电压命令的电压差异，所述电压差异包括常数分量和正弦分量。所述方法还包括对所述电压差异进行滤波以生成包括所述正弦分量的滤波电压差异。所述方法还包括在滤波的电压差异上执行增益补偿和相位补偿以生成补偿的电压差异。所述方法还包括确定补偿的电压差异在定子参考坐标系中的偏移。
[0005]在本专利技术的另一实施例中，提供了一种用于检测动力转向系统中的电流测量偏移误差的系统。所述系统包括电压差异计算模块，其被配置为确定转子参考坐标系中参考电压命令和最终电压命令的电压差异，所述电压差异包括常数分量和正弦分量。所述系统还包括可编程高通滤波器模块，其配置成对电压差异进行滤波并生成包括所述正弦分量的滤波的电压差异。所述系统还包括增益和相位补偿模块，其被配置为在滤波的电压差异上执行增益补偿和相位补偿，以生成补偿的电压差异。所述系统还包括误差检测模块，其被配置为确定定子参考坐标系中补偿的电压差异的偏移。
[0006]结合附图根据以下描述，这些和其它优点和特征将变得更加显而易见。
附图说明
[0007]在说明书结尾处在权利要求中具体地指出并明确地要求保护被认为是本专利技术的主题。结合附图从以下详细描述中显而易见到本专利技术的前述和其它特征和优点，附图中：图1是根据一个实施例的马达控制系统的示例性示意图；图2图示根据一些实施例的相电流测量诊断模块的示意图；图3图示根据另一实施例的相电流测量诊断模块的示意图；图4描绘图示根据一些实施例的处理结果的图表；图5图示根据一个实施例的确定偏移误差的方法；图6图示根据另一实施例的相电流测量诊断模块的示意图；图7描绘图示根据一些实施例的自适应低通滤波器的连续时间式和离散时间式实施方案的曲线图；图8图示根据另一实施例的相电流测量诊断模块的示意图；图9图示根据另一实施例的相电流测量诊断模块的示意图；图10图示根据另一实施例的相电流测量诊断模块的示意图；图11图示根据另一实施例的相电流测量诊断模块的示意图；和图12图示根据另一实施例的相电流测量诊断模块的示意图。
具体实施方式
[0008]现在参考附图，其中将参照具体实施例描述本专利技术，而不限制本专利技术。图1描绘根据本专利技术的一些实施例的在电流控制反馈回路中利用相电流测量的多相永磁同步电机（PMSM）的扭矩控制模块100的框图。如图所示，扭矩控制模块100包括马达参考电流生成器102、电流调节器模块104和电流测量诊断模块106。图1还描绘电流测量模块108和马达110。
[0009]如本文所使用的，术语“模块”或“子模块”是指专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器（共享的、专用的或成组的）和存储器、组合逻辑电路，和/或提供所描述的功能的其它合适的部件。当在软件中实现时，模块或子模块能够在存储器中体现为非暂时性机器可读储存介质，其可由处理电路读取并储存用于由处理电路执行以便实施方法的指令。此外，可以被组合和/或进一步划分图中所示的模块和子模块。
[0010]马达参考电流生成器102基于输入信号（包括马达扭矩命令114、马达速度116、源电压信号118和马达参数112）生成前馈电压命令120和电流命令122。马达扭矩命令114表示命令扭矩值，并且可以从另一个扭矩控制模块（未示出）得到，或者可以对应于由操作者生成的扭矩值。马达速度116是由速度传感器（未示出）测得的马达110的角速度。速度传感器可以包括例如编码器和用于基于由编码器接收到的信号计算马达110的转子的角速度的速度计算电路。源电压信号118表示来自DC电源（未示出）的桥电压。
[0011]马达参数112是马达110的估计值，包括例如马达常数K
e
（Volt/rad/s）、马达电路电阻R（Ohm）、直轴电感L
d
（Henry）和交轴电感L
q
（Henry）。
[0012]在一些实施例中，由马达参考电流生成器102生成的电流命令122包括基于马达扭矩命令114、源电压信号118和角速度的参考d轴电流命令和参考q轴电流命令。马达参考电
流生成器102还计算前馈电压命令120，其可以包括前馈d轴电压命令和前馈q轴电压命令。前馈电压命令120和电流命令122满足马达扭矩命令114。
[0013]电流调节器模块104基于前馈电压命令120、电流命令122和测得的马达电流124确定最终电压命令126。测得的马达电流124包括测得的d轴电流和测得的q轴电流，其在定子参考坐标系中从电流测量信号变换而来。
[0014]对于不同类型的电流调节器设计，前馈电压命令通常是不同的。应当理解的是，用于电流测量偏移诊断实施方案的前馈电压项可以与用于使用纯静态前馈控制的马达控制的前馈电压项相似或等同。此外，最终电压命令可以是电流调节器的输出。然而，如果这些电压的测量是可用的，则也可以代替最终电压命令使用由逆变器施加于马达的实际电压，或任何其它合适的电压。
[0015]电流调节器模块104向马本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测马达控制系统中的电流测量偏移误差的系统，包括：变换模块，其被配置为将最终电压命令从同步参考坐标系转换至定子参考坐标系；参考电流生成器，所述参考电流生成器被配置成计算前馈电压命令以满足马达扭矩命令；可编程低通滤波器模块，其被配置成对变换的最终电压命令进行滤波且生成滤波的最终电压命令，所述滤波的最终电压命令包括对应于所述电流测量偏移误差的常数分量；以及误差检测模块，其被配置成基于所述定子参考坐标系中所述滤波的最终电压命令确定所述电流测量偏移误差；其中所述变换模块使用逆派克变换来变换所述最终电压命令，以将所述最终电压命令变换至所述定子参考坐标系。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可编程低通滤波器模块包括基于同步马达频率和能够校准的常数的传递函数。3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述变换模块将所述最终电压命令中对应于所述电流测量偏移误差的正弦分量变换成常数分量。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述可编程低通滤波器模块使用利用如下传递函数的一阶滤波其中k是常数值，且ω
e
是与马达控制相关联的马达的同步频率。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述低通滤波器模块在离散域中执行低通滤波。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，其中所使用的所述离散域是根据：,其中T
s
是采样时间。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还基于转子参考坐标系中的所述最终电压命令来确定所述电流测量偏移误差。8.一种用于检测马达控制系统中的电流测量偏移误差的方法，包括：确定转子参考坐标系中参考电压命令和最终电压命令的电压差异，所述电压差异包括常数分量和正弦分量；将来自转子参考坐标系的电压差异变换成定子参考坐标系中的变换的电压差异；计算前馈电压命令以满足马达扭矩命令；对所述变换的电压差异进行滤波以生成包括所述常数分量的滤波的电压差异；以及基于所述定子参考坐标系中的所述滤波的电压差异确定电流测量偏移误差；其中使用逆派克变换来变换所述电压差异，以将所述电压差异变换至所述定子参考坐标系。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，其中滤波是基于传递函数，所述传递函数是基于马达控制的马达的同步马达频率和能够校准的常数。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，其中从所述转子参考坐标系到所述定子参考坐标系的所述电压差异的变换将所述最终电压命令中对应于所述电流测量偏移误差的所述正弦分量变换成所述变换的电压差异中的常数分量。11.一种用于检测马达控制系统中的电流测量偏移误差的系统，包括：电压差异计算模块，其被配置为确定转子参考坐标系中参考电压命令和最终电压命令的电压差异，所述电压差异包括第一常数分量和第一正弦分量；变换模块，其被配置为将所述电压差异变换至定子参考坐标系中，变换的电压差异包括第二常数分量和第二正弦分量；参考电流生成器，所述参考电流生成器被配置成计算前馈电压命令以满足马达扭矩命令；可编程低通滤波器模块，其配置成对所述变换的电压差异进行滤波且生成包括所述第二常数分量的滤波的电压差异；以及误差检测模块，其被配置为基于所述定子参考坐标系中的所述滤波的电压差异确定所述电流测量偏移误差；其中所述变换模块将所述最终电压命令中对应于所述电流测量偏移误差的所述第一正弦分量变换成所述变换的电压差异中的所述第二常数分量，其中所述变换模块对所述电压差异执行逆派克变换，以将所述电压差异变换至所述定子参考坐标系。12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，其中所述可编程低通滤波器模块包括基于同步马达频率和能够校准的常数的传递函数。13.一种用于检测马达控制系统中的电流测量偏移误差的系统，包括：控制模块，其被配置为响应于操作者命令来生成用于马达的最终电压命令；变换模块，其将所述最终电压命令从同步参考坐标系转换至定子参考坐标系，其中所述变换模块使用逆派克变换来变换所述最终电压命令，以将所述最终电压命令变换至所述定子参考坐标系；可编程低通滤波器模块，其对变换的最终电压命令进行滤波且生成滤波的最终电压命令，所述滤波的最终电压命令包括对应于所述电流测量偏移误差...

【专利技术属性】
技术研发人员：P普拉莫德，S巴拉尔，JA克莱瑙，
申请(专利权)人：操纵技术IP控股公司，
类型：发明
国别省市：