[发明专利]旋转电机控制系统和旋转电机控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及旋转电机控制系统和方法，更具体地说，涉及切换旋转电机的控制模式的旋转电机控制系统和方法。

背景技术

有一种控制将用作电动机或发电机的旋转电机的方法，其中选择性地使用以下控制模式中适合的一种：正弦波脉宽调制（PWM）控制模式、过调制控制模式和矩形波控制模式。过调制控制模式有时被称为过调制PWM控制模式。

例如，公开号为2010-81663的日本专利申请（JP-2010-81663A）描述了一种被设计为在正弦波电流控制模式、过调制电流控制模式和矩形波电压相位控制模式之间切换控制模式的旋转电机控制系统。在专利文献还描述了当在用于旋转电机的矢量控制的d轴和q轴定义的d-q平面上定义最大效率特征线时，在最大效率特征线的较小角侧设定充当用于从矩形波电压相位控制模式切换到过调制电流控制模式的基准的切换线，在该最大效率特征线上，旋转电机可以其最大效率执行操作。该专利文献指出：可通过在该较小角侧上设定该切换线，避免在模式切换期间发生控制波动（chattering）。

但是，当在d-q平面上的最大效率特征线的较小角侧设定充当用于从矩形波控制模式切换到过调制控制模式的基准的切换线时，如果旋转电机的每单位时间旋转次数迅速减少，则从矩形波控制模式到过调制控制模式的切换将放缓。因此，即使旋转电机的旋转次数减少，被施加到旋转电机的电压也可保持在高位上。旋转电机的旋转次数可以快速减少，例如，当旋转电机安装在车辆上用于驱动车轮，并且车轮从滑移（slip）状态转变为抓地（grip）状态时。例如，当该车辆在起伏的道路上行驶时，可能交替地重复滑移和抓地。当车辆在道路表面的突起（例如，猫眼石）上行驶时，也可能因为突然抓地导致的旋转电机旋转次数快速减少。在这种情况下，被施加到旋转电机的电压变得过度高于正常所需的电压，因此，过量的相电流可能流过旋转电机各相的定子线圈。这样，在有效防止此类过量相电流导致设备发生可能故障的方面具有改进的空间。

尽管上面描述了当控制模式从矩形波控制模式切换到过调制控制模式时可能发生的问题，但是当控制模式从过调制控制模式切换到正弦波PWM控制模式时，也可能发生在旋转电机旋转次数快速减小时过量电流流过旋转电机的问题。具体而言，调制度用于过调制控制模式与正弦波PWM控制模式之间的切换。调制度是作为被施加到旋转电机的电压的线间电压的有效值与作为逆变器的直流（DC）电压的系统电压V之比。如果用于从控制过调制控制模式切换到正弦波PWM控制模式的调制度太小，则当旋转电机的每单位时间旋转次数快速减少时，从过调制控制模式到正弦波PWM控制模式的切换将变慢，因此，即使旋转电机的旋转次数减少，被施加到旋转电机的电压也可保持在高位上。例如，当旋转电机安装在车辆上用于驱动车轮，并且车轮从滑移状态转变为抓地状态时，过度高于正常所需的电压可能被施加于旋转电机，因此，过量的相电流可能流过旋转电机的各相的定子线圈。这样，在有效防止此类过量相电流导致设备发生可能故障的方面具有改进的空间。

发明内容

本发明提供一种旋转电机控制系统和方法，通过此系统和方法，可以在旋转电机的旋转次数突变时通过迅速切换其控制模式来有效地防止过电流流过旋转电机。

根据本发明的第一方面的旋转电机控制系统包括：测量装置，其测量旋转电机每预定时间段的旋转次数；以及阈值更改单元，其被配置为根据所述旋转次数的测量结果，更改用于切换所述旋转电机的控制模式的控制切换阈值。

在根据本发明的第一方面的旋转电机控制系统中，所述控制切换阈值可以是在具有彼此正交的d轴和q轴的d-q平面上的控制切换相位，所述旋转电机的操作点在该d-q平面上移动，其中所述控制切换相位用于将所述旋转电机的控制模式从矩形波控制模式切换到过调制控制模式；并且所述阈值更改单元可被配置为根据所述旋转次数的测量结果，更改用于将所述旋转电机的控制模式从所述矩形波控制模式切换到所述过调制控制模式的所述控制切换相位。

在根据本发明的第一方面的旋转电机控制系统中，所述阈值更改单元可被配置为在所测量的旋转次数已经减少预设抓地值或更大值时，根据所述旋转次数的变化，将所述控制切换相位更改为突变切换相位，该突变切换相位位于在所述旋转电机的操作由电流控制指示时通过连接电流指令绘制的电流指令线的较小角侧，并且位于初始切换相位的较大角侧；并且所述阈值更改单元可被配置为在所测量的旋转次数尚未减少所述预设抓地值或更大值时，将所述控制切换相位设定为所述初始切换相位。