本发明专利技术涉及用于永磁电机的电机控制电路，包括：电机需求信号生成器，其输出取决于所请求的电流需求和电机的电气位置的中间电机电流需求信号；扭矩脉动补偿级，其输出扭矩脉动补偿波形，扭矩脉动补偿波形包含具有至少与扭矩脉动的谐波频率相匹配的幅度的频率，扭矩脉动将由电机在其响应于中间信号被驱动的情况下生成，扭矩脉动补偿波形与扭矩脉动补偿级被调谐所在的设定频率和控制电路带宽下的扭矩脉动反相位；和相位误差补偿级，其接收扭矩脉动补偿波形作为输入并且输出经修正的扭矩脉动补偿波形，当电机控制带宽和频率不同于在扭矩脉动补偿级的调谐中所使用的电机控制带宽和频率时，扭矩脉动补偿信号的任何不希望的相位延迟或相位提前已经基本消除，使得经修正的波形与扭矩脉动反相位，并且，电机控制电路将中间电流需求信号与经修正的扭矩脉动补偿波形相结合以产生经补偿的电流需求信号；以及PI控制器，其接收取决于经补偿的电流需求信号的数值的输入信号。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于永磁电机的脉宽调制驱动的电机控制电路。
技术介绍
1、在用于永磁电机的电机控制电路的领域中众所周知的是，在某一的速度和工作点(电流需求)下，由于齿槽效应、电流测量噪声和桥式逆变器非线性等原因，在电机中会产生一定的扭矩脉动。这在汽车动力转向系统中在电机速度较低时尤为明显，因为驾驶员会在驾驶盘处感觉到脉动。为了改善这一点，已知在电机控制电路中包括扭矩脉动抵消级，有时称为低速补偿级(lscs)，因为在一些应用中可能仅在低速时起作用。该级生成适当的扭矩脉动抵消波形。根据电流需求，选择正确的系数作为波形的正弦幅度和余弦幅度。波形频率将取决于电机速度，因为已知脉动频率是电机速度的谐波。所引起的正弦波形和余弦波形相加在一起，这产生扭矩脉动抵消波形并且该扭矩脉动抵消波形与电机控制波形相加(或相减)，以产生总电机需求信号。效果是减少对于调谐所针对的谐波的特定阶或多阶的脉动。每阶都需要补偿波形中的单独分量。
2、电流需求脉动补偿的调谐可以通过在每个工作点(电流需求)以某一幅度(用于缩放)进行三次测量来实现。这些测量用于计算扭矩脉动抵消波形的最佳抵消幅度和相位。调谐通常由进行计算的软件工具在电机控制电路的设计过程中产生。这些系数随后保存在电机控制电路的存储器中，以便在电机控制电路工作过程中使用。
3、调谐在调谐所在的需求速度和带宽下最有效地起作用。测量各种需求，但通常只有一个速度、例如25rpm和一个带宽、例如100hz，一定程度上是因为需要大量测量。因此，当不同的带宽用于电机控制时，调谐仅部分有效。
4、考虑这样一个示例，其中lscs在0–220rpm之间工作，这意味着系统中存在一定范围的lscs补偿信号频率，取决于所补偿的阶。例如，对于转速为100rpm的具有3个极对的电机中的第三电气阶：f＝100/60*3*3＝15hz lscs信号频率。该频率将随速度变化。
5、根据针对电机电流控制电路所选择的带宽，lscs补偿信号的存在会对系统中的相位延迟产生显著影响。相位延迟意味着抵消波形与需要被抵消的谐波不完全反相位。这可以从附图的图1和图2中看出，其中，底部图代表相位延迟与频率的关系。信号的频率越高，则延迟越大。此外，当控制器的带宽更低时，效果更强，最普遍是因为电机电流控制器工作更慢或由于由电流测量电路导致的延迟。
6、在调谐过程中，由于带宽导致的任何相位延迟都被自动考虑在调谐中。然而，如果电机在100hz、25rpm下被调谐并且在220rpm下工作，对于第六电气脉动阶，在25rpm和220rpm之间的信号相位的差值例如为～60度。阶越高，则差值越大。因此，补偿信号在该速度下可能不是最有效的。在图2所示的特定情况下，补偿在60度延迟下完全失效。对于更高的延迟，脉动现在将进一步增强，直到180度。
7、申请人已经认识到，所期望的是，超过使用如上所述的现有技术lscs特别是在低速时所能实现的，进一步减少扭矩脉动谐波的存在。本专利技术旨在改善抵消信号对在车辆驾驶盘处感觉到的脉动的影响。
技术实现思路
1、根据第一方面，本专利技术提供了一种用于永磁电机的电机控制电路，该控制电路包括：
2、电机需求信号生成器，该电机需求信号生成器输出中间电机电流需求信号idq*，该中间电机电流需求信号取决于所请求的电流需求和电机的电气位置；
3、扭矩脉动补偿级，该扭矩脉动补偿级输出扭矩脉动补偿波形，该扭矩脉动补偿波形包含具有至少与扭矩脉动的谐波频率相匹配的幅度的频率，该扭矩脉动将由电机在该电机响应于中间信号被驱动时生成，扭矩脉动补偿波形与扭矩脉动补偿级被调谐所在的设定频率和控制电路带宽下的扭矩脉动反相位；以及
4、相位误差补偿级，该相位误差补偿级接收扭矩脉动补偿波形作为输入并且输出经修正的扭矩脉动补偿波形，其中，当电机控制带宽和频率不同于在扭矩脉动补偿级的调谐中所使用的电机控制带宽和频率时，扭矩脉动补偿信号的任何不希望的相位延迟或相位提前已经基本消除，使得经修正的波形与扭矩脉动反相位，
5、并且电机控制电路将中间电流需求信号idq*与经修正的扭矩脉动补偿波形相结合以产生经补偿的电流需求信号，以及
6、pi控制器，该pi控制器接收输入信号，该输出信号取决于经补偿的电流需求信号的数值。
7、通过实施本专利技术，能够在标准的电机电流控制电路带宽和速度(例如，500hz和25rpm或甚至更低的速度)下调谐一组电机控制电路，其中，超前补偿器电路确保：当电路在与经调谐的带宽不同的带宽下被使用时，在扭矩脉动补偿信号中的任何相位误差被消除。此外，用户能够切换到任何带宽并且在扭矩脉动补偿级的全速范围内工作，而不必担心电流需求信号性能下降，因为这将由电机控制电路自动校正。
8、相位误差补偿级可以基于具有至少一个比例系数的传递函数对扭矩脉动补偿信号施加相位补偿，所述常数或每个常数的数值存储在控制电路的电子存储器中，并且一个或多个适当的比例系数根据电机速度、带宽和频率来选择。这里的带宽是指包括电机和pi控制器在内的电机电流闭环电路的带宽。
9、存储的信息可以包括传递函数所使用的一个或多个比例系数的多维映射(map)。
10、电机控制电路可以配置为使得，扭矩脉动补偿级的输出被输入到传递函数，并且传递函数的输出与中间扭矩需求信号组合。
11、传递函数可以具有以下形式：
12、
13、其中：
14、x是函数的输入；
15、y是函数的输出；
16、c(s)是定义经修正的扭矩脉动补偿波形的传递函数的输出；
17、s是复变拉普拉斯变换变量；
18、ω0是滤波器零交越频率；
19、ts是时间常数；
20、以及
21、α是存储在存储器中的比例系数。
22、在该传递函数中，ω0随工作点移动，因此ω0＝ω。
23、增益：
24、该增益可以通过适当选择系数“α”的数值来设定，以便补偿由于将传递函数应用于扭矩脉动补偿波形而导致的任何增益损失。
25、传递函数还对输入信号施加以下相移：
26、相位：
27、
28、根据需要的相移可以从增益和相位公式确定“α”的所需数值。
29、本领域技术人员将会理解，相位误差补偿级可以使用不同的变换，该变换可以具有两个或多个比例系数。
30、系统可以包括存储器，传递函数存储在该存储器中并且所述比例系数或每个比例系数存储在该存储器中，可选地如上所建议地作为映射存储。存储器可以是存储有在调谐过程中设定的扭矩脉动补偿级所使用的参数的相同存储器。
31、相位误差补偿级可以包括两个功能模块。第一模块根据带宽和电机转子速度确定用于所述一个或多个比例系数的数值。这样，该模块的功能可以认为是对相位误差的预测。第二模块在输入端接收扭矩脉动补偿波形并且使用传递函数对本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于永磁电机的电机控制电路，所述控制电路包括：
2.根据权利要求1所述的电机控制电路，其中，所述相位误差补偿级基于具有至少一个比例系数的传递函数对所述扭矩脉动补偿信号施加相位补偿，常数或每个常数的数值存储在所述控制电路的电子存储器中，并且一个或多个适当的所述比例系数根据电机速度、带宽和频率来选择。
3.根据权利要求2所述的电机控制电路，其中，所存储的信息包括所述传递函数所使用的一个或多个比例系数的多维映射。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的电机控制电路，其中，所述电机控制电路配置为使得相位补偿级功能的输出被相加到所述中间电机电流需求信号以产生总电流需求信号。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的电机控制电路，其中，所述相位误差补偿级的传递函数具有以下形式：
6.根据权利要求5所述的电机控制电路，其中，所述传递函数的增益通过适当选择系数“α”的数值来设定，以便补偿由于将所述传递函数应用于所述扭矩脉动补偿波形而造成的任何增益损失。
7.根据任一项前述权利要求所述的电机控制电路，其中，所述相位误差补偿级包括：
8.一种电机电路，包括永磁电机和根据权利要求1至7中任一项所述的电机控制电路。
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【技术特征摘要】
1.一种用于永磁电机的电机控制电路，所述控制电路包括：
2.根据权利要求1所述的电机控制电路，其中，所述相位误差补偿级基于具有至少一个比例系数的传递函数对所述扭矩脉动补偿信号施加相位补偿，常数或每个常数的数值存储在所述控制电路的电子存储器中，并且一个或多个适当的所述比例系数根据电机速度、带宽和频率来选择。
3.根据权利要求2所述的电机控制电路，其中，所存储的信息包括所述传递函数所使用的一个或多个比例系数的多维映射。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的电机控制电路，其中，所述电机控制电路配置为使得相位补偿...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·塞莫诺夫，C·威廉姆斯，C·狄克逊，
申请(专利权)人：采埃孚汽车英国有限公司，
类型：发明
国别省市：
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