用于双绕线同步电动机驱动的前馈电流控制制造技术

一种控制双绕线同步电机的方法，包括：基于与第一绕组组合和第二绕组组合相关联的第一电动机电流命令和第二电动机电流命令，确定正负虚拟半电动机电流命令；基于虚拟半电动机电流命令并使用第一组增益因子和第二组增益因子来计算正负最终电压命令；以及基于最终电压命令，命令逆变器对两个绕组组合中的每一个施加输出电压，从而使在绕组组合中生成输出电流。输出电流各自具有d轴分量和q轴分量，并且第一组增益因子和第二组增益因子中的至少一组增益因子被配置为使第一输出电流的d轴分量和q轴分量与第二输出电流的d轴分量和q轴分量的变化解耦。的变化解耦。的变化解耦。

【技术实现步骤摘要】
用于双绕线同步电动机驱动的前馈电流控制

技术介绍

[0001]双绕线同步电机，也称为双绕组同步电机，是具有两组电气独立定子绕组的电机。这种双绕线同步电机可以用作电动机、发电机或电动机/发电机。每组定子绕组可以作为相应的半电动机(half
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motor)独立运转，并且可以由相应的逆变器供电。这种双绕线电动机可用于多种应用，并且可以为安全关键应用提供冗余，以便在失去多组定子绕组中的一组和/或多个逆变器中的一个的情况下继续运行。
[0002]双绕线同步电机，包括双绕线永磁同步电机(DW
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PMSM)，固有地在两组定子绕组之间具有电磁(电感)耦合(即，由流过两组定子绕组中每一组定子绕组的电流而生成的磁场所产生的感应引起的在电路之间的耦合)。这种感应导致电流的相关性，以及因此由双绕线电机的两个绕组组合产生的扭矩。这种耦合的程度或显著性取决于电机的具体设计，特别是设计的具体特征，包括但不限于定子槽、转子磁极、磁体的位置和绕组配置。
[0003]使用DW
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PMSM的传统应用通常不认为两个半电动机之间的电感耦合是显著的，并且所产生的电动机驱动系统硬件拓扑以及其中采用的控制算法产生次优的性能。
[0004]DW
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PMSM的扭矩控制通常经由电流控制间接执行，电流控制可以实现为闭环反馈电流控制系统，该系统采用电流调节器对电流测量值进行调节，或者作为使用电机的逆数学模型的前馈电流控制系统。电感耦合对电动机控制系统的总电流、以及扭矩和控制性能的影响在很大程度上取决于电流控制技术的选择和控制器的具体结构的选取。本公开描述了可用于DW
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PMSM开环电流控制的前馈电流控制器，该结构考虑了绕组组合之间的电磁耦合，以实现最佳电流和扭矩控制性能。

技术实现思路

[0005]在本专利技术的一个实施例中，提供了一种用于控制双绕线同步电机的系统。该系统包括处理器和存储器，存储器包括指令。当指令由处理器执行时，使处理器：基于与第一绕组组合相关联的第一电动机电流命令和与第二绕组组合相关联的第二电动机电流命令，确定正虚拟半电动机电流命令和负虚拟半电动机电流命令；基于正虚拟半电动机电流命令并使用第一组增益因子来计算正虚拟半电动机前向路径电压命令；基于负虚拟半电动机电流命令并使用第二组增益因子来计算负虚拟半电动机前向路径电压命令；基于正虚拟半电动机前向路径电压命令，确定正虚拟半电动机最终电压命令；基于负虚拟半电动机前向路径电压命令，确定负虚拟半电动机最终电压命令；通过对正虚拟半电动机最终电压命令和负虚拟半电动机最终电压命令应用第二数学变换，确定第一最终电压命令和第二最终电压命令；基于第一最终电压命令，命令第一逆变器对第一绕组组合施加第一输出电压，从而使在第一绕组组合中生成第一输出电流；并且基于第二最终电压命令，命令第二逆变器对第二绕组组合施加第二输出电压，从而使在第二绕组组合中生成第二输出电流。第一输出电流和第二输出电流各自具有d轴分量和q轴分量，并且第一组增益因子和第二组增益因子中的至少一组增益因子被配置为使第一输出电流的d轴分量和q轴分量与第二输出电流的d轴分量和q轴分量的变化解耦。
[0006]在本专利技术的另一个实施例中，提供了一种控制双绕线同步电机的方法。本方法包括：基于与第一绕组组合相关联的第一电动机电流命令和基于与第二绕组组合相关联的第二电动机电流命令，确定正虚拟半电动机电流命令与负虚拟半电动机电压命令；基于正虚拟半电动机电流命令并使用第一组增益因子来计算正虚拟半电动机前向路径电压命令；基于负虚拟半电动机电流命令并使用第二组增益因子来计算负虚拟半电动机前向路径电压命令；基于正虚拟半电动机前向路径电压命令，确定正虚拟半电动机最终电压命令；基于负虚拟半电动机前向路径电压命令，确定负虚拟半电动机最终电压命令；通过对正虚拟半电动机最终电压命令和负虚拟半电动机最终电压命令应用第二数学变换，确定第一最终电压命令和第二最终电压命令；基于第一最终电压命令，命令第一逆变器对第一绕组组合施加第一输出电压，从而使在第一绕组组合中生成第一输出电流；并且基于第二最终电压命令，命令第二逆变器对第二绕组组合施加第二输出电压，从而使在第二绕组组合中生成第二输出电流。第一输出电流和第二输出电流各自具有d轴分量和q轴分量，并且第一组增益因子和第二组增益因子中的至少一组增益因子被配置为使第一输出电流的d轴分量和q轴分量与第二输出电流的d轴分量和q轴分量的变化解耦。
[0007]在本专利技术的另一实施例中，提供了一种控制双绕线同步电机的方法。该方法包括：基于与第一绕组组合相关联的第一电动机电流命令并使用第一组增益因子来计算第一前馈控制信号；基于与第二绕组组合相关联的第二电动机电流命令并使用第二组增益因子来计算第二前馈控制信号；基于第二电动机电流命令并使用第三组增益因子来计算第一耦合补偿信号；基于第一电动机电流命令并使用第四组增益因子来计算第二耦合补偿信号；基于第一前馈控制信号和第一耦合补偿信号来确定第一最终电压命令；基于第二前馈控制信号和第二耦合补偿信号来确定第二最终电压命令；基于第一最终电压命令，命令第一逆变器对第一绕组组合施加第一输出电压，从而使在第一绕组组合中生成第一输出电流；并且基于第二最终电压命令，命令第二逆变器对第二绕组组合施加第二输出电压，从而使在第二绕组组合中生成第二输出电流。第一输出电流和第二输出电流各自具有d轴分量和q轴分量，并且第三组增益因子和第四组增益因子中的至少一组增益因子被配置为使第一输出电流的d轴分量和q轴分量与第二输出电流的d轴分量和q轴分量的变化解耦。
[0008]从以下结合附图的描述中，这些和其他优点和特征将变得更加明显。
附图说明
[0009]特别指出了被视为本专利技术的主题，并在说明书结尾处的权利要求中明确要求保护。本专利技术的上述和其他特征以及优点可以从以下结合附图的详细描述中变得显而易见，其中：
[0010]图1是根据本公开的原理的EPS系统的示意图。
[0011]图2是根据本公开的原理的双绕线电动机驱动系统的示意图。
[0012]图3A
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图3B是根据本公开的原理的双绕线电动机驱动系统的示意图。
[0013]图4是根据本公开的原理的在同步参考系中的双绕线永磁同步电机的数学模型的表示的框图。
[0014]图5是根据本公开的原理的对双绕线永磁同步电动机的两个半电动机进行解耦的数学变换的表示的框图。
[0015]图6是示出根据本公开的原理的数学模型的框图，该数学模型示出应用解耦变换而产生双绕线永磁同步电动机的两个虚拟半电动机。
[0016]图7是示出根据本公开的原理的用于双绕线电动机的直接前馈电动机控制器的框图。
[0017]图8是示出根据本公开的原理的用于虚拟半电动机绕组的动态前馈电流控制器的框图。
[0018]图9是示出根据本公开的原理的用于虚拟半电动机绕组的静态前馈电流控制器的框图。
[0019]图10A
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图10B是示出了根据本公开的原理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于控制具有第一绕组组合和第二绕组组合的双绕线同步电机DWSM的系统，该系统包括：处理器和包括指令的存储器，当所述指令由所述处理器执行时，使所述处理器：基于与所述第一绕组组合相关联的第一电动机电流命令以及基于与所述第二绕组组合相关联的第二电动机电流命令，确定正虚拟半电动机电流命令和负虚拟半电动机电流命令；基于所述正虚拟半电动机电流命令并使用第一组增益因子，计算正虚拟半电动机前向路径电压命令；基于所述负虚拟半电动机电流命令并使用第二组增益因子，计算负虚拟半电动机前向路径电压命令；基于所述正虚拟半电动机前向路径电压命令，确定正虚拟半电动机最终电压命令；基于所述负虚拟半电动机前向路径电压命令，确定负虚拟半电动机最终电压命令；通过对所述正虚拟半电动机最终电压命令和所述负虚拟半电动机最终电压命令应用第二数学变换，确定第一最终电压命令和第二最终电压命令；基于所述第一最终电压命令，命令第一逆变器对第一绕组组合施加第一输出电压，从而使在所述第一绕组组合中生成第一输出电流；以及基于所述第二最终电压命令，命令第二逆变器对第二绕组组合施加第二输出电压，从而使在所述第二绕组组合中生成第二输出电流，其中，所述第一输出电流和所述第二输出电流各自具有d轴分量和q轴分量，并且所述第一组增益因子和所述第二组增益因子中的至少一组增益因子被配置为使所述第一输出电流的d轴分量和q轴分量与所述第二输出电流的d轴分量和q轴分量的变化解耦。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一组增益因子和所述第二组增益因子中的至少一组增益因子还被配置为使所述第一输出电流的d轴分量与所述第一输出电流的q轴分量的变化解耦。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一组增益因子和所述第二组增益因子两者一起使所述第一输出电流的d轴分量和q轴分量与所述第二输出电流的d轴分量和q轴分量的变化解耦。4.根据权利要求1所述的系统，其中，基于所述正虚拟半电动机电流命令计算所述正虚拟半电动机前向路径电压命令包括将所述第一组增益因子的至少一部分直接应用于所述正虚拟半电动机电流命令。5.根据权利要求1所述的系统，其中，基于所述负虚拟半电动机电流命令计算所述负虚拟半电动机前向路径电压命令包括将所述第一组增益因子的至少一部分直接应用于所述负虚拟半电动机电流命令。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述指令还使所述处理器基于正虚拟半电动机的估计的电动势BEMF来计算BEMF补偿电压，并且其中，所述正虚拟半电动机最终电压命令和所述负虚拟半电动机最终电压命令中的至少一个还基于所述BEMF补偿电压。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述正虚拟半电动机最终电压命令和所述负虚拟半电动机最终电压命令中的仅一个基于所述BEMF补偿电压。
8.一种控制具有第一绕组组合和第二绕组组合的双绕线同步电机DWSM的方法，该方法包括：基于与所述第一绕组组合相关联的第一电动机电流命令以及基于与所述第二绕组组合相关联的第二电动机电流命令，确定正虚拟半电动机电流命令和负虚拟半电动机电流命令；基于所述正虚拟半电动机电流命令并使用第一组增益因子，计算正虚拟半电动机前向路径电压命令；基于所述负虚拟半电动机电流命令并使用第二组增益因子，计算负虚拟半电动机前向路径电压命令；基于所述正虚拟半电动机前向路径电压命令，确定正虚拟半电动机最终电压命令；基于所述负虚拟半电动机前向路径电压命令，确定负虚拟半电动机最终电压命令；通过对所述正虚拟半电动机最终电压命令和所述负虚拟半电动机最终电压命令应用第二数学变换，确定第一最终电压命令和第二最终电压命令；基于所述第一最终电压命令，命令第一逆变器对第一绕组组合施加第一输出电压，从而使在所述第一绕组组合中生成第一输出电流；以及基于所述第二最终电压命令，命令第二逆变器对第二绕组组合施加第二输出电压，从而使在所述第二绕组组合中生...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：操纵技术IP控股公司，
类型：发明
国别省市：