[发明专利]用于电动机的无传感器控制的方法和系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及电动机的控制。更具体地，本发明涉及一种用于电动机(例如汽车驱动系统中使用的电动机)的无传感器控制的方法和系统。

背景技术

近年来，技术上的进步以及风格的不断演变已导致汽车设计发生显著变化。变化之一与汽车（特别是替代燃料车辆，例如混合动力车辆、电动车辆、和燃料电池车辆）内电动系统和驱动系统的复杂性有关。这种替代燃料车辆通常使用电动机(或许结合另一种致动器)来驱动车轮。

传统的电机控制系统通常包括反馈装置或者角位置传感器，例如解算器或编码器，以提供有关于电机的角频率(或“角速度”)和角位置信息。反馈装置及相关的接口电路增加电机控制系统的成本，这些成本在大量应用例如汽车制造中会变得太高昂。此外，角位置传感器及其相关的线束增加车辆中电驱动系统的复杂性和装配时间。

在汽车市场上，由燃料电池、蓄电池及包括电动机的混合动力系统提供动力的电动车辆正变得越来越普遍。随着电动车辆的生产量增加，反馈装置及相关接口电路的成本将变得值得重视。因此，汽车制造商一直在努力削减成本并且减少车辆零部件的数量。除去用于电机控制系统的反馈装置将导致显著降低电动车辆的成本。

现今混合动力电动车辆和电动车辆采用了许多电动机控制技术，例如电动机的矢量控制。电机矢量控制方案是计算密集型的电机控制方案，该控制方案将三相电机的相电压/相电流映射入二轴坐标系统。用于使用矢量控制方案激励电动机的结构是典型的三相电源逆变器，该电源逆变器包括六个功率晶体管，该功率晶体管调整对电动机的输出电压。矢量控制需要转子的角位置信息，该角位置信息通常是经由反馈装置或角位置传感器获得。无传感器控制的目的是利用交流电机的电磁特性获得转子角位置信息，因而排除了角位置传感器及其相关接口电路。

2007年11月29日提交的标题为“用于电动机无传感器控制的方法和系统”的美国专利申请公开第2009/0140676号中描述了用于电动机的无传感器控制的方法和系统，该专利申请公开的全部内容以参考的方式并入本文中。用于无传感器控制的方法和系统适用于永磁交流电机，例如三相永磁电机。

虽然有这些优点，但期望提供一种用于电动机无传感器控制的改进的方法和系统，该方法和系统可以连同包括至少永磁电机、同步磁阻电机和感应电机在内的电机使用。此外，基于后面的详细说明和所附权利要求，并且结合附图及前面的技术领域和背景技术，本发明的其它期望的特征和特点将变得显见。

发明内容

提供一种用于控制电动机的方法。基于估计的反电动势(EMF)值和估计的转子磁通角位置误差，可以生成估计的转子磁通角位置、估计的同步电频率和/或估计的转子频率中的至少两个。

本发明提供以下技术方案：

1. 一种方法，包括：

根据估计的反电动势(EMF)值而生成估计的转子磁通角位置误差；以及

根据所述估计的转子磁通角位置误差，生成估计转子磁通角位置、估计转子频率和估计同步电频率中的至少两个。

2. 如方案1所述的方法，还包括：

根据计算的磁通增量而生成估计的定子绕组磁通值；以及

根据磁通误差而生成所述估计的反电动势值，其中，所述估计的反电动势值的角度对应于所述估计的转子磁通角位置误差。

3. 如方案2所述的方法，还包括：

从测量的定子绕组磁通值减去所述估计的定子绕组磁通值，以生成所述磁通误差。

4. 如方案3 所述的方法，还包括：

根据电动机电流而生成所述测量的定子绕组磁通值。

5. 如方案4所述的方法，还包括：

根据所述电动机电流和电动机电压、所述估计的反电动势值和所述估计的定子绕组磁通值，生成所述计算的磁通增量。

6. 如方案5所述的方法，其中，所述电动机电流是同步坐标系两相反馈定子电流，其中，所述电动机电压是同步坐标系 d-轴和q-轴定子电压信号，其中，所述估计BEMF值是估计的d-轴和q-轴BEMF值，其中，所述估计的定子绕组磁通值是估计的d-轴和q-轴定子绕组磁通，其中，对于各采样时间的计算磁通增量是计算的 d-轴和q-轴磁通增量，并且其中，所述测量的定子绕组磁通值是d-轴定子绕组磁通和q-轴定子绕组磁通。