[发明专利]使用机器电流限制的永磁同步马达驱动器的功率管理

说明书

描述了多种用于控制电机(诸如永磁同步马达(PMSM)驱动器)或马达控制系统的操作的技术方案，以防止PMSM驱动器中的过大机器电流或电压。系统和方法采用用于PMSM的转矩控制算法，该算法使用对PMSM驱动器中的机器电流和电压容量两者的约束，以及根据在这些机器电流和电压约束下的最大允许转矩的在线转矩命令修改。

技术领域

本申请总体上涉及用于控制电机(诸如永磁同步马达(PMSM)驱动 器或马达控制系统)的操作的方法和系统。更具体地说，本申请涉及用于 限制PMSM驱动器中的机器电流和电压的方法和系统，以防止PMSM驱 动器中过大的机器电流或电压。在电动助力转向(EPS)系统中提供了示 例性实施例。

背景技术

永磁同步电机(PMSM)由于其诸如高功率密度、易控性和改进的可 靠性的性质而在电驱动应用中获得越来越多的关注。PMSM最广泛采用的 控制技术是矢量控制，其中所有交流(AC)信号通过参考坐标变换被转 换成直流(DC)信号。随后，利用电流调节器在同步旋转或d/q参考坐 标系中实施控制系统。

发明内容

根据一个或多个实施例，提供了一种系统和方法，该系统和方法被配 置为确定转矩命令，该转矩命令被限制在针对指定的最大DC链路电压的、 PMSM的最大转矩内，并且不超过指定的最大PMSM电流限值；以及使 用所述转矩命令执行最大转矩电流比(MTPA)计算，以确定用于PMSM 控制的电流命令。

根据一个或多个示例性实施例的一个方面，该系统和方法被分别进一 步配置为确定PMSM电压是否超过系统的指定的最大DC链路电压；以 及当PMSM电压不超过指定的最大DC链路电压时，将来自MTPA计算 的电流命令用于PMSM控制。

根据一个或多个示例性实施例的一方面，当MTPV计算确定PMSM 电压超过指定的最大DC链路电压时，该系统和方法被分别进一步配置为 执行MTPV计算，以确定：用于PMSM控制的电流命令，该电流命令在 PMSM的最大转矩被确定为小于或等于给定转矩命令时实现针对指定额 最大DC链路电压的、PMSM的最大转矩；以及用于PMSM控制的电流 命令，该电流命令在PMSM的最大转矩被确定为大于给定转矩命令时实 现所述给定转矩命令。

根据一个或多个示例性实施例的一个方面，当在MTPV计算期间确 定PMSM的最大转矩大于给定转矩命令时，该系统和方法被分别进一步 配置为减小PMSM电压，直到PMSM的最大转矩基本上等于针对指定的 马达速度的给定转矩命令为止，随后确定用于PMSM控制的电流命令。

根据一个或多个实施例，提供了一种系统和方法，其被配置为确定被 限制在马达的最大转矩内的转矩命令；使用所述转矩命令执行最大转矩电 流比(MTPA)计算以确定用于马达控制的电流命令；执行最大转矩电压 比(MTPV)计算，其根据需要修改电流命令以满足系统电压约束；计算 马达电流值；当所计算的马达电流值不超过指定的最大马达相电流限值时， 使用来自转矩控制模块的电流命令用于马达控制；以及当所计算的马达电 流值超过指定的最大马达相电流限值时，基于所选择的电流角度确定用于 马达控制的更新的电流命令。使用对马达电流角度的搜索操作来确定所选 定的电流角度，使得：如果所述计算的马达电流超过指定的最大马达相电 流限值，则所计算的马达电流的大小被固定在指定的最大马达相限值处， 并且从朝向0扫描所选定的电流角度，直到修改的转矩增大并且变为等于 由转矩控制模块命令的转矩并且电压小于或等于马达的指定最大DC链路 电压为止。

根据一个或多个示例性实施例的一个方面，该系统和方法被分别进一步 配置为通过扫描电流角度α来执行对所选定的电流角度的搜索操作，以获得 V_dq和T_e，其中使用如下方程确定I_dq:

I_d＝I_m，maxcosα，和

I_q＝I_m,maxsinα,