[发明专利]在低电机速度时的谐波扭矩脉动降低

说明书

技术领域

本发明总地涉及电机驱动系统，更具体地，本发明涉及用于减小在电动或混合电动车辆驱动系统中使用的电机的扭矩脉动的方法和设备。

背景技术

在使用电动牵引电机的车辆中，使用交流(AC)电机驱动来向电机轴提供所需的扭矩。大多数电机驱动试图给电机定子绕组提供一组均衡的纯正弦波电流，以产生没有扭曲或脉动的恒定扭矩。但是，由于AC电机的实际设计限制，即便是纯正弦波定子电流激励也会存在扭矩脉动。扭矩脉动会引起速度脉动、产生传动系共振、或产生其它不期望的后果。在为车辆的情况下，扭矩脉动会产生车辆振动或噪声。

在某些情形下，电机产生的扭矩脉动可通过对电机设计进行机械改变来减小，所述电机设计例如绕阻配置、定子齿几何形状、转子势垒(barrier)几何形状和转子偏移(skewing)。但是，电机的扭矩脉动与扭矩密度之间存在着折衷。因此，在所有的实际应用中，当被提供正弦波电流时，电机产生一些扭矩脉动。可使用被动减振方法来减轻扭矩脉动的一些不利影响并降低噪声，例如给车辆添加结构性加强件或吸声材料。但是，这些减振方法成本高，且无法直接解决电机产生的扭矩脉动的问题。

在为混合动力或电动车辆的情况下，较高水平的管理控制器可利用试图调节提供给AC电机驱动的扭矩指令的算法，例如主动减振，以使部分地由于扭矩脉动而引起传动系共振的激励最小。但是，由于这些算法无法区别驾驶员需求扭矩指令的调节与AC电机的扭矩脉动引起的振动，所以它们通常无法在非常低的速度时操作。备选技术试图在基本同步参考系下引入谐波消除电流。但是，这些技术无法解决电流调节器带宽对系统的限制而可能导致增加扭矩脉动的影响。

发明内容

提供了一种用于减小电机中扭矩脉动的方法。所述电机联接到逆变器，该逆变器联接到电流调节控制模块，其中所述逆变器配置成驱动所述电机。所述方法包括接收扭矩指令和基于所述扭矩指令确定消除电流指令。所述方法还包括基于所述消除电流指令产生谐波消除指令，其中所述谐波消除指令被产生以补偿由所述电流调节控制模块引起的相位移和衰减，并将所述谐波消除指令提供给所述电流调节控制模块，其中所述电流调节控制模块配置成响应于所述谐波消除指令和所述扭矩指令来控制所述逆变器。

提供了一种用来响应于扭矩指令而减小电机中扭矩脉动的方法。所述电机联接到逆变器，该逆变器联接到电流调节控制模块，其中所述逆变器配置成驱动所述电机。所述方法包括基于所述扭矩指令确定谐波消除指令，其中所述谐波消除指令被调节成补偿由所述电流调节控制模块引起的相位移，并将所述谐波消除指令提供给所述电流调节控制模块。

提供了一种用来响应于扭矩指令而减小电机中扭矩脉动的控制器的设备，其中所述电机联接到逆变器。所述控制器包括：电流调节控制模块，其中所述电流调节控制模块响应于所述扭矩摊产生用于所述逆变器的控制信号；以及联接到所述电流调节控制模块的谐波消除指令块。所述谐波消除指令块配置成产生用于所述电流调节控制模块的谐波消除指令以降低扭矩脉动谐波，其中所述谐波消除指令补偿由所述电流调节控制模块引起的相位移。

该概述用于以简化的形式介绍精选的概念，其将在下面的详细描述中进一步描述。该概述既不确定所要保护主题的关键特征或本质特征，也不用来确定所要保护主题的范围。

附图说明

结构附图，参考其详细描述和权利要求可得到对主题的更加全面的理解，其中附图中相同的附图标记始终指代相似的元件。

图1为根据一个实施例的电机驱动系统的框图；

图2为图1中用于d-q参考系执行过程的电机驱动系统的详细框图，示出了根据一个实施例的另外的组件及组件之间的中间信号；

图3为根据一个实施例的谐波消除指令块的框图；

图4为图3中用于d-q参考系执行过程的谐波消除指令块的详细框图，示出了根据一个实施例另外的组件及组件之间的中间信号；

图5为用于根据一个实施例减小在低电机速度时的扭矩脉动的过程的流程图；

图6为示例情形时提供给电机的正弦波电流的曲线图；

图7为响应于图6中示例情形时的正弦波电流而由电机产生的扭矩的曲线图；

图8为图7中示例情形时电机扭矩的快速傅立叶变换(FFT)的曲线图；

图9为提供给含有谐波消除部件的电机的电流曲线图，所述谐波消除部件使用本文所述的示例情形时的技术；

图10为响应于图9中示例情形时的电流而由电机产生的扭矩的曲线图；以及

图11为图10中示例情形时电机扭矩的快速傅立叶变换(FFT)的曲线图。

具体实施方式