[发明专利]用于五相机过调制的方法、系统和设备

说明书

关于联邦资助研究或开发的声明

本发明在美国能源部提供的政府支持(DE-FC26-07NT43123)下进行。政府对本发明具有特定权利。

技术领域

本发明的各实施例总体上涉及用于控制多相系统(例如采用五相机的多相系统)操作的技术，且更具体地涉及用于五相系统中的过调制的方法、系统和设备。

背景技术

电机广泛用于各种应用中。例如，混合动力/电动运载工具(HEVs)典型地包括电动牵引驱动系统，该电动牵引驱动系统包括交流(AC)电动马达，交流电动马达由具有直流(DC)电源(例如蓄电池)的功率转换器驱动。AC电动马达的马达绕组可被联接到功率变换器模块(PIM)的变换器子模块。每个变换器子模块包括成对开关，其以互补方式开关以执行快速开关功能，从而将DC电力转换为AC电力。这种AC电力驱动AC电动马达，AC电动马达进而驱动HEV传动系的轴。传统HEV采用两个三相脉宽调制(PWM)的变换器模块和两个AC三相机(例如AC马达)，且每个三相AC机由三相PWM变换器模块中所联接的对应一个驱动。

许多现今高性能AC马达驱动器都使用了场定向控制(FOC)或“矢量”控制的原理来控制AC电动马达的操作。特别地，矢量控制常用于可变频驱动器，以通过控制供给到AC电动马达的电流来控制施加于AC电动马达轴的扭矩(并最终控制速度)。简言之，定子相电流被测量并被转换为对应的复数空间矢量。此电流矢量然后被转变为随AC电动马达的转子旋转的坐标系统。

近来，研究者已经看到在包括电动运载工具在内的各种应用中使用多相机的可能性。在此使用的术语“多相”是指多于三相，并可用于表示具有三相或更多相的电机。多相电机的一个示例是五相AC机。在五相系统中，五相PWM变换器模块驱动一个或多个五相AC机。

虽然正在探索在HEV中使用五相系统(例如五相变换器和马达构造)的可能性，不过，在这些系统可真正实现之前仍需进行大量工作。例如，在HEV中采用五相电驱动器的应用环境中，希望具有高扭矩用于任意给定旋转速度，这是因为可用最大扭矩允许HEV更快地加速和减速，并在驾驶过程中具有更佳的动态性能。

因此，希望增大由驱动五相AC机的变换器模块产生的输出电压，这是因为，这增大了由五相机产生的机械扭矩，其可以改进机器效率和性能、以及对DC电压源的利用。通过随后结合附图进行的详细描述和所附权利要求书以及前述技术领域和背景技术，本发明的其它所希望的特征和特性将变得明显。

发明内容

本发明的实施例涉及用于控制矢量控制马达驱动系统中的五相机的操作的方法、系统和设备，所述矢量控制马达驱动系统包括用于驱动五相机的五相PWM控制的变换器模块。在一个实施例中，所提供的方法、系统和设备用于过调制参考电压矢量，以优化对五相变换器模块进行控制的电压命令信号，以增大由所述五相变换器模块所产生的输出电压。

根据此实施例，为了确定参考电压矢量是否处于线性调制区域内，确定参考电压矢量的量值(Vr)是否小于或等于用于线性调制区域的电压阈值(Vlin)。如果确定参考电压矢量处于第一过调制区域内，则基于参考电压矢量的量值(Vr)和校正因子系数k(MI)产生参考电压矢量的修正量值(Vr^*)，而参考电压矢量的角度(α)不变。

当确定参考电压矢量的量值(Vr)大于线性调制区域的电压阈值(Vlin)时，通过确定参考电压矢量的量值(Vr)是否小于或等于第一过调制区域的电压阈值(VI)，从而确定参考电压矢量是处于第一过调制区域内还是处于第二过调制区域内。如果参考电压矢量的量值(Vr)大于第一过调制区域的电压阈值(VI)，则确定参考电压矢量处于第二过调制区域内，并产生参考电压矢量的修正量值(Vr^*)和参考电压矢量的修正角度(α^*)。参考电压矢量的修正角度(α^*)不同于参考电压矢量的角度(α)。

在第二过调制区域中，参考电压矢量的修正量值(Vr^*)和修正角度(α^*)都基于扇区的角度范围而变化。

例如，当参考电压矢量的角度(α)处于第一角度范围中时，基于第一激活电压开关矢量(V_n)确定(例如计算出)参考电压矢量的修正量值(Vr^*)，并基于扇区序数(n)确定参考电压矢量的修正角度(α^*)。