專利名稱：在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)減少功率波動(dòng)的永磁激勵(lì)的同步電機(jī)的調(diào)節(jié)方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
眾所周知，在汽車技術(shù)中，永磁激勵(lì)的同步電機(jī)(PM同步電機(jī))作為集成的曲軸起動(dòng)發(fā)電機(jī)裝入內(nèi)燃機(jī)和變速器之間的汽車傳動(dòng)系中。
這種PM同步電機(jī)的調(diào)節(jié)是在轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定位的坐標(biāo)系中進(jìn)行的。圖1表示PM同步電機(jī)用脈沖逆變器進(jìn)行磁場(chǎng)定向的電流調(diào)節(jié)的一個(gè)例子。它是根據(jù)三相交流系統(tǒng)的相電流的實(shí)際值測(cè)量并根據(jù)測(cè)出的實(shí)際值計(jì)算相對(duì)于轉(zhuǎn)子位置的調(diào)節(jié)電壓的縱向和橫向分量。其中，橫向分量與要求的扭矩成比例。
在這種調(diào)節(jié)時(shí)，從PM電機(jī)的三相交流系統(tǒng)推導(dǎo)出的相電流ia、ib、ic在一個(gè)停車位交換器13中轉(zhuǎn)換成一個(gè)直角坐標(biāo)系的電流Id_ist和Iq_ist。其中，電流Id_ist表示電機(jī)的縱向電流的實(shí)際值；而電流Iq_ist則表示電機(jī)的橫向電流的實(shí)際值。
縱向電流實(shí)際值Id_ist通過一個(gè)疊加元件12輸入縱向電流調(diào)節(jié)器1，而橫向電流實(shí)際值Iq_ist則作為實(shí)際值輸入一個(gè)橫向電流調(diào)節(jié)器2。疊加元件12收到一個(gè)反饋信號(hào)作為另一個(gè)輸入信號(hào)，這個(gè)反饋信號(hào)從一個(gè)固定的去耦網(wǎng)絡(luò)5的輸出值uq′獲得。固定去耦網(wǎng)絡(luò)5除了滿足調(diào)節(jié)時(shí)的重要去耦外，還要完成與輸出限制器3和4共同工作的任務(wù)并用一種防扭振(Anti-windup)方法在縱向電流調(diào)節(jié)器1上達(dá)到高的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的磁場(chǎng)減弱。在高轉(zhuǎn)速情況下，PM同步電機(jī)的磁場(chǎng)減弱是需要的，否則感應(yīng)的電機(jī)電壓就會(huì)大于最大的變流器輸出電壓。后者是通過供電電壓即汽車電網(wǎng)電壓限制的。在這種磁場(chǎng)減弱運(yùn)行情況下，變流器在過調(diào)狀態(tài)工作，所以變流器輸出電壓不再是正弦形的。
一個(gè)由縱向電流額定值發(fā)生器9產(chǎn)生的額定值信號(hào)輸入縱向電流調(diào)節(jié)器1的額定值輸入端，而一個(gè)由橫向電流額定值發(fā)生器14產(chǎn)生的額定值信號(hào)則輸入橫向電流調(diào)節(jié)器2的額定值輸入端。橫向電流額定值發(fā)生器14根據(jù)一個(gè)蓄電池電壓傳感器的輸出信號(hào)產(chǎn)生上述橫向電流額定值信號(hào)。
在縱向電流調(diào)節(jié)器1的輸出端上提供一個(gè)縱向電流的調(diào)節(jié)值Id*，并在橫向電流調(diào)節(jié)器2的輸出端上提供一個(gè)橫向電流的調(diào)節(jié)值Iq*。這些調(diào)節(jié)值輸入固定的去耦網(wǎng)絡(luò)5中，該去耦網(wǎng)絡(luò)在用上述調(diào)節(jié)值的情況下測(cè)定PM同步電機(jī)的調(diào)節(jié)電壓的一個(gè)縱向電壓分量ud′和一個(gè)橫向電壓分量uq′。
這些調(diào)節(jié)電壓分量ud′和uq′指的是直角坐標(biāo)系中的調(diào)節(jié)電壓分量并通過輸出限制器3或4輸入一個(gè)逆停車位轉(zhuǎn)換器6中。該轉(zhuǎn)換器的任務(wù)是把存在于直角坐標(biāo)系中的限幅調(diào)節(jié)電壓分量ud和uq轉(zhuǎn)換成三相交流系統(tǒng)的調(diào)節(jié)電壓分量ua、ub和uc。這些調(diào)節(jié)電壓分量在一個(gè)脈沖逆變器7中轉(zhuǎn)換成PM同步電機(jī)8的控制脈沖。
在固定去耦網(wǎng)絡(luò)5的輸出端輸出的調(diào)節(jié)電壓的橫向電壓分量uq′輸入求和器10中，該求和器算出上述橫向電壓分量的總值|uq′|。
求和器10的輸出信號(hào)作為閾值開關(guān)11輸入信號(hào)用。如果總值|uq′|超過預(yù)定的閾值，則在閾值開關(guān)11的輸出端輸出0值。如果總值|uq′|低于預(yù)定的閾值，則在閾值開關(guān)11的輸出端輸出一個(gè)值1。
關(guān)于含有一個(gè)電機(jī)模型的去耦網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成的實(shí)施例可參見本申請(qǐng)人的專利DE 100 44 181.5。
從DE 100 23 908 A1中已知一種測(cè)定電機(jī)的顯極轉(zhuǎn)子位置的方法，這種電機(jī)例如是一種具有脈沖逆變器的三相發(fā)電機(jī)。此外，設(shè)置了一個(gè)轉(zhuǎn)子繞組、一個(gè)帶電感的定子和一個(gè)布置在兩個(gè)相線端子之間的電源。在這種方法時(shí)，在用開關(guān)元件的情況下可分成兩相，在這兩相中測(cè)量相應(yīng)的相電壓變化，相電壓的疊加可實(shí)現(xiàn)顯極轉(zhuǎn)子位置的唯一測(cè)定。在公知的方法中，是以列表方式測(cè)定電壓變化時(shí)的轉(zhuǎn)子位置的。
此外，在期刊ETEP 1998年5/6月8卷、3期、157～166頁(yè)中描述了一種用磁場(chǎng)減弱運(yùn)行的永磁激勵(lì)同步電機(jī)，這種同步電機(jī)的最大速度與基本速度之間存在較大的比例。這是通過定子電流的一個(gè)附加的負(fù)的D分量來實(shí)現(xiàn)的。在公知的同步電機(jī)的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)子位置的測(cè)量是在使用輸出信號(hào)的情況下由三個(gè)霍耳傳感器來完成的，其中一個(gè)霍耳傳感器分別對(duì)應(yīng)相U、V、W之一。
從DE 199 28 481 A1中已知一種產(chǎn)生表示在考慮定子電壓降和主磁場(chǎng)電壓情況下的感應(yīng)電機(jī)磁場(chǎng)定向調(diào)節(jié)時(shí)要形成流動(dòng)電流和要形成扭矩電流的縱向電壓或橫向電壓調(diào)節(jié)值的方法，這種方法根據(jù)這些電流的調(diào)節(jié)值算出主磁場(chǎng)電壓。此外，該期刊提出了一種磁場(chǎng)定位的異步電機(jī)的圓頻率的測(cè)定方法以及一種實(shí)施磁場(chǎng)定位調(diào)節(jié)的異步電機(jī)至少兩相電流的探測(cè)和配對(duì)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提出的調(diào)節(jié)系統(tǒng)可減少在公知的系統(tǒng)時(shí)在高的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)產(chǎn)生的功率波動(dòng)。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的簡(jiǎn)單的變流器控制。這個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的由于在達(dá)到預(yù)定的轉(zhuǎn)速極限值時(shí)從一個(gè)PWM(脈寬調(diào)制)運(yùn)行無沖擊地過渡到一個(gè)閉塞運(yùn)行，減少了根據(jù)基本振蕩與相對(duì)于額定電壓過零和實(shí)際操作電壓過零的脈沖頻率的比例產(chǎn)生的角度不精確性。
本發(fā)明所需的計(jì)算單元只引起一個(gè)很小的處理器負(fù)荷，因?yàn)樵撚?jì)算單元可用恒定的調(diào)節(jié)頻率工作而與轉(zhuǎn)速無關(guān)。變流器的開關(guān)頻率保持很低，所以它的開關(guān)損耗也保持很低。


附圖用來示范性地說明本發(fā)明。其中圖1表示一種PM同步電機(jī)的常規(guī)磁場(chǎng)定向的電流調(diào)節(jié)框圖；圖2表示一種PM同步電機(jī)的本發(fā)明磁場(chǎng)定向的電流調(diào)節(jié)第一實(shí)施例的框圖；圖3表示電流基本振蕩頻率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系；圖4表示最大角度偏差與轉(zhuǎn)速的關(guān)系；圖5表示一種PM同步電機(jī)的本發(fā)明磁場(chǎng)定向的電流調(diào)節(jié)第二實(shí)施例的框圖。
具體實(shí)施例方式
圖2表示PM同步電機(jī)8的本發(fā)明磁場(chǎng)定向的電流調(diào)節(jié)的第一實(shí)施例的框圖。在這種調(diào)節(jié)時(shí)，不需要從PM電機(jī)的多相交流系統(tǒng)推導(dǎo)相電流并用一個(gè)停車位轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成一個(gè)直角坐標(biāo)系的縱向電流實(shí)際值和橫向電流實(shí)際值。
圖2所示的裝置具有一個(gè)邏輯單元18，該邏輯單元在其輸出端上提供橫向電流的一個(gè)額定值Iq_soll。此外邏輯單元18配有多個(gè)輸入端。邏輯單元18的第一個(gè)輸入端與一個(gè)上一級(jí)控制器14連接。邏輯單元18的第二個(gè)輸入端連接在一個(gè)蓄電池電壓調(diào)節(jié)器17的輸出端上。該電機(jī)的轉(zhuǎn)速n的信息輸入邏輯單元18的第三個(gè)輸入端。
蓄電池電壓調(diào)節(jié)器17在輸入端一側(cè)與一個(gè)蓄電池電壓額定值發(fā)生器15和一個(gè)蓄電池電壓傳感器16連接。蓄電池電壓額定值發(fā)生器15例如是上一級(jí)的動(dòng)能管理，并給蓄電池電壓調(diào)節(jié)器17提供蓄電池額定電壓UBS。蓄電池電壓傳感器16用于測(cè)量蓄電池實(shí)際電壓UBI。這個(gè)蓄電池實(shí)際電壓例如在一個(gè)未示出的中間電路電容器上分接。
起動(dòng)過程按下列順序進(jìn)行從上一級(jí)控制器14發(fā)出一個(gè)起動(dòng)指令，該起動(dòng)指令含有額定扭矩M_soll的信息。在邏輯單元18中從這個(gè)額定扭矩推導(dǎo)出橫向電流額定值Iq_soll。橫向電流額定值Iq_soll輸入固定的去耦網(wǎng)絡(luò)19中，該去耦網(wǎng)絡(luò)含有一個(gè)固定的電機(jī)模型。在這個(gè)去耦網(wǎng)絡(luò)中，橫向電流額定值在考慮轉(zhuǎn)速n和存放的電機(jī)模型的情況下轉(zhuǎn)換成調(diào)節(jié)電壓的一個(gè)縱向電壓分量ud和一個(gè)橫向電壓分量uq。其中，利用了一個(gè)考慮了電機(jī)參數(shù)的存儲(chǔ)的表。在這種轉(zhuǎn)換時(shí)，對(duì)性能產(chǎn)生或多或少的有害影響，視電機(jī)模型的精度而定。
從一個(gè)例如每分鐘500轉(zhuǎn)的預(yù)定轉(zhuǎn)速極限值起，轉(zhuǎn)換邏輯18進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換過程，于是，蓄電池電壓調(diào)節(jié)器17的輸出信號(hào)IDC_soll作為橫向電流額定值Iq_soll傳送到去耦網(wǎng)絡(luò)19。在這個(gè)去耦網(wǎng)絡(luò)中，橫向電流額定值在考慮轉(zhuǎn)速n的情況下轉(zhuǎn)換成調(diào)節(jié)電壓的一個(gè)縱向電壓分量ud和一個(gè)橫向電壓分量uq。在這里也利用一個(gè)考慮了電機(jī)參數(shù)的存儲(chǔ)表，電機(jī)模型的不精確性通過上一級(jí)電壓調(diào)節(jié)來補(bǔ)償并在電機(jī)運(yùn)行中不導(dǎo)致效率損失。
借助于這個(gè)固定的電機(jī)模型求出的電壓分量ud入uq，這種電壓分量指的是直角坐標(biāo)系中的調(diào)節(jié)電壓分量，并輸入一個(gè)逆停車位轉(zhuǎn)換器6中，該轉(zhuǎn)換器的任務(wù)是把存在于直角坐標(biāo)系中的調(diào)節(jié)電壓分量ud和uq在考慮由位置傳感器24探測(cè)的顯極轉(zhuǎn)子角γ的情況下轉(zhuǎn)換成三相交流系統(tǒng)的調(diào)節(jié)電壓分量ua、ub和uc。這些調(diào)節(jié)電壓分量傳送到一個(gè)脈沖逆變器7，該脈沖逆變器在其輸出端提供PM同步電機(jī)8的控制脈沖。脈沖逆變器7的這個(gè)輸出端通過一個(gè)開關(guān)單元23與被控的PM電機(jī)8連接。
電壓分量ud和uq輸入一個(gè)計(jì)算單元20，該計(jì)算單元從這些電壓分量中算出轉(zhuǎn)子極軸和額定定子電壓空間矢量之間的額定角ε。此角按下式計(jì)算
ϵ=arctanuduq.]]>由于在磁場(chǎng)定向調(diào)節(jié)時(shí)相同值都用一個(gè)在整個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)相同的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以計(jì)算單元20用與調(diào)節(jié)一樣的相同節(jié)拍頻率工作。
計(jì)算單元20的輸出信號(hào)輸入連鎖開關(guān)裝置21中，該裝置直接由顯極轉(zhuǎn)子角γ提供節(jié)拍脈沖。有關(guān)該顯極轉(zhuǎn)子角的信息-如前述-例如用一個(gè)位置傳感器24來獲得。連鎖開關(guān)裝置21用來根據(jù)變流器的6個(gè)可能的開關(guān)狀態(tài)之一選擇控制脈沖，且其輸出信號(hào)也輸入轉(zhuǎn)換邏輯23中。
不用連鎖開關(guān)裝置，也可用一個(gè)功能上相當(dāng)于連鎖開關(guān)裝置的軟件程序。
在轉(zhuǎn)換邏輯23中進(jìn)行這樣的轉(zhuǎn)換，即不是在脈沖逆變器7中便是在連鎖開關(guān)裝置21中產(chǎn)生的控制脈沖傳送到PM電機(jī)8。這種轉(zhuǎn)換是根據(jù)轉(zhuǎn)速n在考慮一個(gè)可調(diào)的開關(guān)滯后的情況下進(jìn)行的，而可調(diào)的開關(guān)滯后則是用一個(gè)磁滯電路來實(shí)現(xiàn)的。滯后范圍例如在每分鐘800和1000轉(zhuǎn)之間。
用這種控制保證了從脈沖逆變器運(yùn)行無沖擊地過渡到閉塞運(yùn)行，在脈沖逆變器運(yùn)行中，框7的輸出信號(hào)通過轉(zhuǎn)換邏輯23傳送到PM電機(jī)8上，而在閉塞運(yùn)行中，連鎖開關(guān)裝置21的輸出信號(hào)則通過轉(zhuǎn)換邏輯23傳送到PM電機(jī)8。這是由于在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍使用相同的調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和在轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)速時(shí)連鎖開關(guān)裝置21的輸出信號(hào)等于脈沖逆變器7的輸出信號(hào)的緣故。其中，脈沖逆變器7的輸出信號(hào)帶有一定的統(tǒng)計(jì)角度不精確性或偏差，這個(gè)偏差隨不斷增加的轉(zhuǎn)速而變大，并在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)導(dǎo)致不希望有的功率波動(dòng)。
為了避免高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的這種不希望的功率波動(dòng)，進(jìn)行了由脈沖逆變器運(yùn)行到閉塞運(yùn)行的上述轉(zhuǎn)換。
在現(xiàn)有技術(shù)中，高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)產(chǎn)生的這種功率波動(dòng)建立在考慮要產(chǎn)生的損失而不允許脈沖逆變器或PWM(脈寬調(diào)制)轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率選得過大。所以在曲軸發(fā)電起動(dòng)電機(jī)的使用場(chǎng)合中，用例如8千赫的PWM頻率工作。轉(zhuǎn)速和電流基本振蕩頻率之間的關(guān)系用下式表示
f=n60·p]]>所以，對(duì)一個(gè)轉(zhuǎn)速范圍介于每分鐘0和6500之間的2·p＝24極的曲軸起動(dòng)發(fā)電機(jī)來說，需要0～1300赫的頻率范圍。這可從圖3表示電流基本振蕩頻率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖中一目了然。此圖的橫坐標(biāo)表示轉(zhuǎn)速n，每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，縱坐標(biāo)表示頻率f赫茲。
由于整個(gè)運(yùn)行范圍存在8千赫的PWM頻率，所以根據(jù)電流基本振蕩與脈沖頻率的比例得出一個(gè)相對(duì)于額定電壓過零和實(shí)際操作電壓過零的角度不準(zhǔn)確性。這可從圖4表示在PWM頻率為8千赫時(shí)相對(duì)于額定電壓過零的最大角度偏差與轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖中一目了然。此圖的橫坐標(biāo)表示轉(zhuǎn)速n，每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，縱坐標(biāo)表示角度偏差WF的度數(shù)。
這種統(tǒng)計(jì)的不精確性或這種偏差導(dǎo)致高的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的不希望有的功率波動(dòng)。為了避免這種統(tǒng)計(jì)的不精確性，按圖2所示的實(shí)施例進(jìn)行與轉(zhuǎn)速有關(guān)的轉(zhuǎn)換或由PWM運(yùn)行與轉(zhuǎn)速有關(guān)地轉(zhuǎn)換成閉塞運(yùn)行。另一種辦法是，也可通過PWM頻率增加到例如90千赫開關(guān)頻率來避免上述的功率波動(dòng)。但由于高的開關(guān)損失和由于高的變流器費(fèi)用，這種辦法意義不大。
圖2所示實(shí)施例的其他優(yōu)點(diǎn)在于，由于計(jì)算單元20可用恒定的調(diào)節(jié)頻率工作而與轉(zhuǎn)速無關(guān)，所以只存在很小的附加的處理器負(fù)荷。而在PWM運(yùn)行的情況中，在整個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，PWM頻率和逆停車位轉(zhuǎn)換器的頻率都隨轉(zhuǎn)速增加，從而導(dǎo)致大的處理器負(fù)荷的后果。
此外，變流器的開關(guān)頻率較小，所以變流器的開關(guān)損耗較小。
其次，消除了歸因于PWM節(jié)拍引起的角度不精確性并由此也消除了歸因于這種不精確性引起的不希望有的功率波動(dòng)。角度精確性只取決于位置傳感器本身。
圖5表示一種PM同步電機(jī)按照本發(fā)明磁場(chǎng)定向電流調(diào)節(jié)的第二實(shí)施例的框圖。
這個(gè)實(shí)施例與圖2所示第一實(shí)施例的區(qū)別在于PM同步電機(jī)的調(diào)節(jié)電壓的縱向分量ud和橫向分量uq產(chǎn)生的方式方法。圖5所示實(shí)施例是按下述方式進(jìn)行的
從PM電動(dòng)機(jī)的三相交流系統(tǒng)中推導(dǎo)的相電流ia、ib、ic在一個(gè)停車位轉(zhuǎn)換器13中轉(zhuǎn)換成一個(gè)直角坐標(biāo)系的電流Id_ist和Iq_ist。電流Id_ist表示電機(jī)的縱向電流的實(shí)際值，而電流Iq_ist則表示電機(jī)的橫向電流的實(shí)際值。
縱向電流實(shí)際值Id_ist通過一個(gè)疊加元件12輸入一個(gè)縱向電流調(diào)節(jié)器1中，而橫向電流實(shí)際值Iq_ist則作為實(shí)際值輸入橫向電流調(diào)節(jié)器2中。疊加元件12收到一個(gè)來自固定去耦網(wǎng)絡(luò)5的輸出值uq′的反饋信號(hào)作為另一個(gè)輸入信號(hào)。固定去耦網(wǎng)絡(luò)5除了滿足調(diào)節(jié)時(shí)的重要去耦外，還要完成與輸出限制器3和4共同工作的任務(wù)并用一種防車身縱搖方法在縱向電流調(diào)節(jié)器1上達(dá)到高的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的磁場(chǎng)減弱。在高轉(zhuǎn)速情況下，PM同步電機(jī)的磁場(chǎng)減弱是需要的，否則感應(yīng)的電機(jī)電壓就會(huì)大于最大的變流器輸出電壓。后者是通過供電電壓即汽車電網(wǎng)電壓限制的。在這種磁場(chǎng)減弱運(yùn)行情況下，變流器在過調(diào)狀態(tài)工作，所以變流器輸出電壓不再是正弦形的。
一個(gè)由縱向電流額定值發(fā)生器9產(chǎn)生的額定值信號(hào)輸入縱向電流調(diào)節(jié)器1的額定值輸入端，而一個(gè)由橫向電流額定值發(fā)生器14產(chǎn)生的額定值信號(hào)則輸入橫向電流調(diào)節(jié)器2的額定值輸入端。橫向電流額定值發(fā)生器14根據(jù)一個(gè)蓄電池電壓傳感器的輸出信號(hào)產(chǎn)生上述橫向電流額定值信號(hào)。
在縱向電流調(diào)節(jié)器1的輸出端上提供一個(gè)縱向電流的調(diào)節(jié)值Id*，并在橫向電流調(diào)節(jié)器2的輸出端上提供一個(gè)橫向電流的調(diào)節(jié)值Iq*。這些調(diào)節(jié)值輸入固定的去耦網(wǎng)絡(luò)5中，該去耦網(wǎng)絡(luò)在用上述調(diào)節(jié)值的情況下測(cè)定PM同步電機(jī)的調(diào)節(jié)電壓的一個(gè)縱向電壓分量ud′和一個(gè)橫向電壓分量uq′。
這些調(diào)節(jié)電壓分量ud′和uq′指的是直角坐標(biāo)系中的調(diào)節(jié)電壓分量并通過輸出限制器3或4轉(zhuǎn)換成一個(gè)限幅的縱向電壓分量ud和一個(gè)限幅的橫向電壓分量uq。
在固定去耦網(wǎng)絡(luò)5的輸出端輸出的調(diào)節(jié)電壓的橫向電壓分量uq′輸入求和器10中，該求和器算出上述橫向電壓分量的總值|uq′|。
求和器10的輸出信號(hào)作為閾值開關(guān)11的輸入信號(hào)用。如果總值|uq′|超過預(yù)定的閾值，則在閾值開關(guān)11的輸出端輸出0值。如果總值|uq′|低于預(yù)定的閾值，則在閾值開關(guān)11的輸出端輸出一個(gè)值1。
獲得PM同步電機(jī)的控制脈沖用的調(diào)節(jié)電壓的縱向分量ud和橫向分量uq的進(jìn)一步處理與上述第一實(shí)施例相同。
附圖標(biāo)記一覽表1縱向電流調(diào)節(jié)器2橫向電流調(diào)節(jié)器3限制器4限制器5去耦網(wǎng)絡(luò)6逆停車位變換器7脈沖逆變器8PM(永磁)同步電機(jī)9縱向電流額定值發(fā)生器10 求和器11 閾值開關(guān)12 疊加元件13 停車位變換器14 上一級(jí)的控制(電機(jī)控制器)15 蓄電池電壓額定值發(fā)生器16 蓄電池電壓傳感器17 蓄電池電壓調(diào)節(jié)器18 邏輯單元19 具有固定電機(jī)模型的去耦網(wǎng)絡(luò)20 計(jì)算單元21 連鎖開關(guān)裝置22 磁滯電路23 轉(zhuǎn)換邏輯24 顯極轉(zhuǎn)子角的位置傳感器ia、ib、ic 三相交流系統(tǒng)的相電流Id_ist 縱向電流實(shí)際值Iq_soll 縱向電流額定值Iq_ist 橫向電流實(shí)際值Iq_soll 橫向電流額定值Id*縱向電流調(diào)節(jié)值IDC-soll蓄電池電壓調(diào)節(jié)器的橫向電流額定值
Iq*橫向電流調(diào)節(jié)值M_soll 額定扭矩N轉(zhuǎn)速ua、ub、uc 三相交流系統(tǒng)的調(diào)節(jié)電壓UBS蓄電池電壓額定值UBI蓄電池電壓實(shí)際值ud，ud′ 調(diào)節(jié)電壓縱向分量uq，uq′ 調(diào)節(jié)電壓的橫向分量WF 角度誤差ε 額定值γ 顯極轉(zhuǎn)子角
權(quán)利要求
1.一種永磁激勵(lì)的同步電機(jī)的磁場(chǎng)定向調(diào)節(jié)方法，包括如下的方法步驟—測(cè)定調(diào)節(jié)電壓的一個(gè)縱向電壓分量(ud)和一個(gè)橫向電壓分量(uq)，—將測(cè)定的縱向電壓分量和測(cè)定的橫向電壓分量轉(zhuǎn)換成同步電機(jī)的控制脈沖，其中—在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，測(cè)定的縱向電壓分量和測(cè)定的橫向電壓分量轉(zhuǎn)換成同步電機(jī)的控制脈沖是在用一個(gè)脈沖逆變器(7)的情況下進(jìn)行的，—在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，在用一個(gè)連鎖開關(guān)裝置(21)或一個(gè)在功能上相當(dāng)于該連鎖開關(guān)裝置的軟件程序的情況下，是根據(jù)轉(zhuǎn)子極軸和額定定子電壓空間矢量之間的額定角(ε)進(jìn)行的。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征為，額定角(ε)以測(cè)定的縱向電壓分量和測(cè)定的橫向電壓分量按下式計(jì)算ϵ=arctanuduq.]]>
3.按權(quán)利要求1或2的方法，其特征為，在連鎖開關(guān)裝置中或在用一個(gè)相當(dāng)于該連鎖開關(guān)裝置的軟件程序的情況下選擇變流器的多個(gè)可能的開關(guān)狀態(tài)之一。
4.按權(quán)利要求3的方法，其特征為，在考慮轉(zhuǎn)子位置角度(γ)的情況下選擇變流器的多個(gè)可能的開關(guān)狀態(tài)之一。
5.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其特征為，在脈沖逆變器(7)的輸出信號(hào)和連鎖開關(guān)裝置(21)的輸出信號(hào)或借助于軟件程序產(chǎn)生的控制信號(hào)之間進(jìn)行與轉(zhuǎn)速有關(guān)的轉(zhuǎn)換。
6.按權(quán)利要求5的方法，其特征為，在考慮開關(guān)滯后的情況下進(jìn)行與轉(zhuǎn)速有關(guān)的轉(zhuǎn)換。
7.永磁激勵(lì)的同步電機(jī)的磁場(chǎng)定向調(diào)節(jié)裝置，具有—測(cè)定調(diào)節(jié)電壓的一個(gè)縱向電壓分量(ud)和一個(gè)橫向電壓分量(uq)的電路單元(17，18，19；1～5，10～12)，—把測(cè)定的縱向電壓分量(ud)和測(cè)定的橫向電壓分量(uq)轉(zhuǎn)換成同步電機(jī)的控制脈沖的第一裝置(6，7)，該裝置具有一個(gè)脈沖逆變器(7)，—把測(cè)定的縱向電壓分量(ud)和測(cè)定的橫向電壓分量(uq)轉(zhuǎn)換成同步電機(jī)的控制脈沖的第二裝置(20，21)，該裝置具有一個(gè)連鎖開關(guān)裝置(21)或一個(gè)在功能上相當(dāng)于該連鎖開關(guān)裝置的軟件程序并根據(jù)轉(zhuǎn)子極軸和額定定子電壓空間矢量之間的額定角(ε)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
8.按權(quán)利要求7的裝置，其特征為，該裝置具有一個(gè)計(jì)算單元(20)，該計(jì)算單元具有測(cè)定的縱向電壓分量(ud)的一個(gè)輸入端、測(cè)定的橫向電壓分量(uq)的一個(gè)輸入端和一個(gè)在轉(zhuǎn)子極軸與額定定子電壓空間矢量之間的額定角(ε)進(jìn)行的有關(guān)信息的輸出端。
9.按權(quán)利要求8的裝置，其特征為，計(jì)算單元(20)按下式計(jì)算額定角(ε)ϵ=arctanuduq.]]>
10.按權(quán)利要求7至9任一項(xiàng)的裝置，其特征為，連鎖開關(guān)裝置(21)或軟件程序用來選擇變流器的多個(gè)開關(guān)狀態(tài)之一。
11.按權(quán)利要求10的裝置，其特征為，在考慮轉(zhuǎn)子位置角(γ)的情況下選擇變流器的多個(gè)可能的開關(guān)狀態(tài)之一。
12.按權(quán)利要求7至11任一項(xiàng)的裝置，其特征為，該裝置具有一個(gè)磁滯電路(22)，其輸出信號(hào)作為開關(guān)信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換單元(23)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁激勵(lì)的同步電機(jī)的磁場(chǎng)定向的調(diào)節(jié)方法和裝置。在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，測(cè)定的縱向電壓分量和測(cè)定的橫向電壓分量轉(zhuǎn)換成同步電機(jī)的控制脈沖是在使用一個(gè)脈沖逆變器的情況下進(jìn)行的，而在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，則在使用一個(gè)連鎖開關(guān)裝置或一個(gè)在功能上相當(dāng)于該連鎖開關(guān)裝置的軟件程序的情況下進(jìn)行的。通過本發(fā)明可減少在公知系統(tǒng)中由于相對(duì)于額定電壓過零和實(shí)際操作電壓過零時(shí)的角度不精確性而引起的高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的功率波動(dòng)。
文檔編號(hào)H02P9/00GK1647358SQ03807660
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2003年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月3日
發(fā)明者M·埃森哈德特, A·索伊費(fèi)爾特, K·雷希貝格 申請(qǐng)人:羅伯特-博希股份公司