專利名稱：馬達控制設備的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及一種馬達控制設備。更具體地，本發明涉及一種用于穩定并控制用于向馬達提供動力的逆變器以減輕該逆變器的效率下降的馬達控制設備和方法。
背景技術：
在交流馬達的典型控制裝置中，使用逆變器來控制施加至馬達的電壓。此外，該控制裝置根據交流馬達的有源區域來在第一控制線和第二控制線之間進行選擇。因此，控制器生成與同所選擇的控制線相關聯的轉矩命令值相對應的電流命令。也就是說，如日本特開2010-130726所述，第一控制線根據使交流馬達的轉矩相對于電流振幅達到最大的電流相位來設置與轉矩命令值相對應的轉矩電流命令。另一方面，第二控制線根據使與轉矩相對應的電流振幅高于第一控制線中的電流振幅的電流相位來設置與轉矩命令值相對應的轉矩電流命令。
發明內容
然而，已經發現，在第二控制線中，將電流的振幅設置得較高從而維持相對于電壓不足和其它因素的充分余量。結果，在切換為第二控制線時，逆變器的效率大幅下降。因此，根據所公開實施例的馬達控制設備的目的在于:在減輕逆變器的效率下降的同時，穩定并控制該逆變器。考慮到已知技術的狀態，本發明的一個方面是提供一種馬達控制設備，包括逆變器、電壓檢測器、轉速檢測器、命令值計算組件、逆變器控制器、狀態檢測器和偏移組件。逆變器被配置為將直流電力轉換成交流電力并將所述交流電力供給至馬達，其中所述直流電力是從直流電源輸入的。電壓檢測器被配置為檢測所述直流電源的直流電壓。轉速檢測器被配置為檢測所述馬達的轉速。命令值計算組件被配置為基于所述電壓檢測器檢測到的檢測電壓、從外部來源輸入的轉矩命令值、以及所述轉速檢測器檢測到的檢測轉速，來計算針對所述逆變器所輸出的交流電流的電流命令值。逆變器控制器被配置為基于所述電流命令值，來提供用于所述逆變器中所包括的開關元件的控制信號并對所述逆變器進行控制。狀態檢測器，其被配置為檢測所述逆變器的控制狀態。偏移組件被配置為根據所述狀態檢測器檢測到的控制狀態，使所述檢測電壓或所述檢測轉速以偏移量偏移。因此，所述命令值計算組件進一步被配置為基于通過所述偏移組件偏移后的檢測電壓或檢測轉速來修改所述電流命令值，并且使所述電流命令值中所包括的d軸電流命令值向負側增加。
現在參考構成該原始公開的一部分的附圖:圖1是根據所公開實施例的馬達控制設備的框圖；圖2是示出圖1所示的馬達控制設備中作為電流-電壓映射所存儲的映射的示例的圖；圖3是示出馬達控制設備的映射切換器的示例的框圖；圖4是馬達控制設備的映射參考電壓計算部的布線框圖的示例；圖5是示出馬達控制設備所進行的操作的示例的流程圖；圖6是示出圖5的流程圖的控制序列操作中的操作的示例的流程圖；圖7是根據另一所公開實施例的馬達控制設備的框圖；圖8是示出圖7所示的馬達控制設備中作為電流-電壓映射所存儲的映射的示例的圖；圖9是示出圖7所示的馬達控制設備的映射切換器的示例的框圖；圖10是圖7所示的馬達控制設備的映射參考轉速計算部的布線框圖的示例；以及圖11是示出圖7所示的馬達控制設備所進行的操作的示例的流程圖。
具體實施例方式現在將參考附圖來說明優選實施例。顯然本領域技術人員根據本發明可知，以下對這些實施例的說明僅是示例性說明，而`不是為了限制由所附權利要求書及其等同物所限定的本發明。圖1是根據所公開的第一實施例的馬達控制設備的示例框圖。在例示實施例的逆變器控制設備設置在諸如汽車、卡車、貨車和SUV等的電動車輛中的情況下，由三相交流電流供電的永磁馬達8用作連接至電動車輛的車軸的運動驅動源。例示實施例的馬達控制設備還可應用于例如混合動力汽車(HEV)或其它類型的車輛。例示實施例的逆變器控制設備可被配置成用于控制馬達8的操作的控制設備。該設備包括電流-電壓映射器1、電流控制器2、坐標轉換器3、脈沖寬度調制(PWM)轉換器4、電池5和逆變器6。該設備還包括電流傳感器7、磁極位置檢測器9、坐標轉換器10、轉速計算器11、LPF(低通濾波器)12、映射切換器13和電壓檢測器14。將作為馬達8的目標輸出值的從外部來源輸入的轉矩命令值(T*)、從轉速計算器11輸出的馬達8的角頻率(ω)和從映射切換器13輸出的電壓(V*d。)輸入至電流-電壓映射器I。將使用轉矩命令值(T*)、角頻率(ω)和電壓(V*d。)作為指標的用于輸出dq軸電流命令值(i*d，i*q)和dq軸解耦電壓命令值(Vh deplJh depl)的映射存儲在電流-電壓映射器I中。以下將說明這些映射的詳細結構的示例。電流-電壓映射器I參考這些映射，由此計算和輸出與轉矩命令值(T*)、角頻率(ω)和電壓(V*d。)相對應的dq軸電流命令值(i*d.1*q)和dq軸解稱電壓命令值(Vtdc^V=Ivtkpl)。“dq軸”是指轉動坐標系中的分量。在電流沿著d軸和q軸流動的情況下產生，產生dq軸解耦電壓命令值(V*d dc;pl，Y^icpl)，以及d軸上的oLdijPq軸上的“LA的解耦電壓。因而，dq軸解耦電壓命令值(Wddc^V*,dcpl)用作用于抵消這些解耦電壓的電壓。在該示例中，Ld表示d軸的感抗，并且Lq表示q軸的感抗。dq軸電流命令值(i*d，i*q)和dq軸解耦電壓命令值(Vh dc^V-Ltkpl)與從逆變器6輸出至馬達8的交流電流命令值相對應。如以下所述，基于這些命令值來確定開關元件的脈沖寬度和逆變器6的輸出電力。LPF12使用dq軸解耦電壓命令值(V*d depl，V*q_dcpl)作為輸入，截除高頻帶，并且輸出電壓命令值(V*d dc;pl flt，V*q_dcpLflt)。電流控制器2使用dq軸電流命令值(i*d，i*q)、電壓命令值(V*d dc;pl flt，V*q dcpl flt)和dq軸電流(id, iq)作為輸入,進行控制計算,并且將dq軸電壓命令值(V*d，V*,)輸出至坐標轉換器3和映射切換器13。應當理解，電流控制器2以及這里所論述的具有處理或控制能力的任何其它組件各自還可以包括或共用諸如輸入接口電路、輸出接口電路以及存儲裝置(諸如ROM(只讀存儲器)裝置和RAM(隨機存取存儲器)裝置等)等的其它傳統組件。RAM和ROM用于存儲處理結果以及電流控制器2和任何其它這種組件所運行的控制程序。此外，電流控制器2和這里所論述的任何其它這種組件以傳統方式有效地連接至車輛的各組件。本領域技術人員通過本發明顯然可知，電流控制器2和這里所論述的任何其它處理器或控制器的精確結構和算法可以是要執行這里所論述的實施例的功能的硬件和軟件的任意組合。坐標轉換器3使用dq軸電壓命令值(V*d，V*,)和磁極位置檢測器9的檢測值Θ作為輸入，并且使用以下的等式(I)將轉動坐標系的dq軸電壓命令值(V*d，V*q)轉換成固定坐標系的U、V和w軸的電壓命令值(V*u，V*v，V氣)。
權利要求
1.一種馬達控制設備，包括: 逆變器，其被配置為將直流電力轉換成交流電力并將所述交流電力供給至馬達，其中所述直流電力是從直流電源輸入的； 電壓檢測器，其被配置為檢測所述直流電源的直流電壓； 轉速檢測器，其被配置為檢測所述馬達的轉速； 命令值計算組件，其被配置為基于所述電壓檢測器檢測到的檢測電壓、從外部來源輸入的轉矩命令值、以及所述轉速檢測器檢測到的檢測轉速，來計算針對所述逆變器所輸出的交流電流的電流命令值； 逆變器控制器，其被配置為基于所述電流命令值，來提供用于所述逆變器中所包括的開關元件的控制信號并對所述逆變器進行控制； 狀態檢測器，其被配置為檢測所述逆變器的控制狀態；以及 偏移組件，其被配置為根據所述狀態檢測器檢測到的控制狀態，使所述檢測電壓或所述檢測轉速以偏移量偏移， 其中，所述命令值計算組件進一步被配置為基于通過所述偏移組件偏移后的檢測電壓或檢測轉速來修改所述電流命令值，并且使所述電流命令值中所包括的d軸電流命令值向負側增加。
2.根據權利要求1所述的馬達控制設備，其中，所述命令值計算組件被配置為存儲如下映射，其中所述映射涉及所述檢測電壓、所述轉矩命令值、所述檢測轉速、所述d軸電流命令值和q軸電流命令值之間的對應關系；以及在所述映射中所述轉矩 命令值和所述檢測轉速相同的條件下，與相對于第一檢測電壓存在偏移的第二檢測電壓相對應的d軸電流命令值向著負側大于與所述第一檢測電壓相對應的d軸電流命令值。
3.根據權利要求1所述的馬達控制設備，其中，所述命令值計算組件被配置為存儲如下映射，其中所述映射涉及所述檢測電壓、所述轉矩命令值、所述檢測轉速、所述d軸電流命令值和q軸電流命令值之間的對應關系；以及在所述映射中所述轉矩命令值和所述檢測電壓相同的條件下，與相對于第一檢測轉速存在偏移的第二檢測轉速相對應的d軸電流命令值向著負側大于與所述第一檢測轉速相對應的d軸電流命令值。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的馬達控制設備，其中， 所述偏移組件被配置為使所述檢測電壓或所述檢測轉速逐級偏移，直到所述狀態檢測器檢測到的控制狀態為穩定狀態為止。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的馬達控制設備，其中， 所述狀態檢測器被配置為計算所述逆變器的調制系數，并且在所述調制系數大于預定調制系數的情況下判斷為所述逆變器的控制狀態為不穩定；以及 所述偏移組件被配置為在所述狀態檢測器檢測到的控制狀態為不穩定的情況下，使所述檢測電壓或所述檢測轉速偏移。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的馬達控制設備，其中，還包括: 電流檢測器，其被配置為檢測從所述逆變器流向所述馬達的電流， 其中，所述狀態檢測器被配置為判斷所述命令值計算組件計算出的電流命令值和所述電流檢測器檢測到的檢測電流之間的電流差，并且在所述電流差超過預定電流閾值的情況下判斷為所述逆變器的控制狀態為不穩定；以及 所述偏移組件被配置為在所述狀態檢測器檢測到的控制狀態為不穩定的情況下，使所述檢測電壓或所述檢測轉速偏移。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的馬達控制設備，其中， 所述偏移組件被配置為在所述狀態檢測器檢測到的控制狀態從不穩定變為穩定的情況下，利用比所述偏移量小的變化量，來使偏移后的檢測電壓恢復為所述檢測器檢測到的所述檢測電壓或者使偏移后的檢測轉速恢復為所述檢測轉速。
8.—種馬達的控制方法，包括以下步驟: 使逆變器進行工作以將直流電源所提供的直流電力轉換成交流電力并將所述交流電力供給至馬達； 檢測所述直流電源的直流電壓； 檢測所述馬達的轉速； 基于檢測到的直流電壓、從外部來源輸入的轉矩命令值、以及檢測到的轉速，來計算針對所述逆變器輸出的交流電流的電流命令值； 基于所述電流命令值來生成用于所述逆變器中所包括的開關元件的控制信號并對所述逆變器進行控制； 檢測所述逆變器的控制狀態； 根據檢測到的控制狀態來使檢測到的直流電壓或檢測到的轉速以預定偏移量偏移；以及 基于偏移后的檢測電壓或偏移后的檢測轉速來修改所述電流命令值，以使所述電流命令值中所包括的d軸電流命令值向負側增加。
全文摘要
一種馬達控制設備，包括逆變器(6)、電壓檢測器(14)、轉速檢測器(11)、命令值計算組件(1)、逆變器控制器(4)、狀態檢測器(131,132,133,134)和偏移組件(135)。逆變器(6)將直流電力轉換成供給至馬達(8)的交流電力。電壓檢測器(14)檢測直流電壓，并且轉速檢測器(11)檢測馬達(8)的轉速。計算組件(1)計算電流命令值和轉矩命令值以及馬達轉速。控制器(4)基于該電流命令值來提供控制信號以對逆變器(6)進行控制。狀態檢測器(131,132,133,134)檢測逆變器(6)的控制狀態，并且偏移組件(135)使檢測電壓或檢測轉速以偏移量偏移。計算組件(1)基于偏移后的檢測電壓或檢測轉速來修改電流命令值，以使包括在該電流命令值中的d軸電流命令值向負側增加。
文檔編號H02P21/06GK103109455SQ201180044715
公開日2013年5月15日 申請日期2011年9月7日 優先權日2010年9月28日
發明者杉田秀彥, 伊藤健 申請人:日產自動車株式會社