專利名稱：用于估算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種估算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的技術(shù)，特別地涉及一種用于估算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置。
背景技術(shù)：
在此背景技術(shù)部分中公開的信息僅用于增強(qiáng)對本公開的一般背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)作為承認(rèn)或者任何形式的暗示該信息構(gòu)成對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說已知的現(xiàn)有技術(shù)。一般地，使用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源的車輛(如混合電動(dòng)車輛(HEV)和電動(dòng)車輛(EV))需要高水平的精·確轉(zhuǎn)矩控制。近來，因?yàn)橛捎谙⊥两饘俚膬r(jià)格增加使得永磁型電動(dòng)機(jī)的價(jià)格增加，所以作為HEV和EV的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)受到關(guān)注。通過使用逆變器(inverter)對交流電動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)施矢量控制的技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域中廣泛地使用。對感應(yīng)電動(dòng)機(jī)實(shí)施直接矢量控制或者間接矢量控制,并且一般地執(zhí)行對電動(dòng)機(jī)的參數(shù)變化有較小影響的間接矢量控制。然而，在執(zhí)行間接矢量控制的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，由外部因素(特別是溫度)的改變而引起的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的變化對轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生有影響，并且如果轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生時(shí)的變化增加，那么由于外部因素而使加速性能、運(yùn)行質(zhì)量和驅(qū)動(dòng)質(zhì)量改變時(shí)就會出現(xiàn)問題。與此相關(guān)地，公開了這樣一種技術(shù):其中轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)被實(shí)時(shí)地估算以使得轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生時(shí)的變化最小。圖1是圖示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于估算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置的構(gòu)造圖。在類似上述的系統(tǒng)中，從轉(zhuǎn)子參數(shù)獲得的d軸電壓可以是vi =RJ::-ojeaLfq:,^流控制器Iio的輸出可以是ν 。盡管這兩個(gè)值在理想情況下必須是相等的，但是如果轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)τ r由于諸如溫度等因素而改變，則所計(jì)算出的轉(zhuǎn)差速率與實(shí)際轉(zhuǎn)差速率之間產(chǎn)生有差值從而使得電流控制器110的輸出<與所計(jì)算出的d軸輸出V,不同。使用差值獲得轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的改變值Λ τ P而用于控制的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)i通過映射到(reflecting to)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的初始值Trt而被校正。如上所述，用于估算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的常規(guī)裝置估算該轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)，由此使得所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的改變值最小。然而，在如上使用d軸電壓的情況下，由于定子瞬態(tài)電感σ Ls的值是小的，所以由于轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)^的變化而導(dǎo)致的實(shí)際電壓變化也是小的。此外，當(dāng)q軸電流<被轉(zhuǎn)矩命令改變時(shí)，輕載時(shí)的d軸電壓4的值是小的從而使得其不足以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)^的變化。如從前述中注意到的是，在此所描述的系統(tǒng)的問題在于:該系統(tǒng)只有在負(fù)載達(dá)到預(yù)定的水平時(shí)才能應(yīng)用，以致于需嘗試使用d軸電圧I乘以速度或者乘以d軸電流 的方法。然而，盡管存在上述嘗試，但是常規(guī)系統(tǒng)仍然存在這樣的問題:在高速運(yùn)行期間，d軸電壓☆的值的變化不夠大從而不能檢測轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的變化，使得不易于將該方法應(yīng)用到主要使用高速運(yùn)行的EV/HEV驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本部分提供了本公開的一般概要，而并非是其全部范圍或其所有特征的完全公開。本公開的示例性方案基本上至少解決了上述問題和/或缺點(diǎn)，并且提供了下面的優(yōu)點(diǎn)。因此，本公開的方案提供了一種用于估算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置，該感應(yīng)電動(dòng)機(jī)構(gòu)造為通過較少受到周圍環(huán)境或者操作條件的影響而總是產(chǎn)生預(yù)定水平的轉(zhuǎn)矩。然而，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，本公開并不限于上面解釋的特定公開。應(yīng)當(dāng)理解的是，這里沒有提到的其它技術(shù)主題可以被本領(lǐng)域的技術(shù)人員所領(lǐng)會。在本公開的一個(gè)總方案中，提供了一種用于估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置，所述裝置包括:電流控制器，其接收d軸電流命令值和q軸電流命令值從而輸出q軸電壓命令值；估算器，其接收所述d軸電流命令值和所述q軸電流命令值從而輸出q軸電壓估算值；控制器，其輸出轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的改變值，所述改變值是所述q軸電壓命令值與所述q軸電壓估算值之間的差值；以及加法器，其將轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的所述改變值與轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)相加從而輸出改變后的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。在一些示例性實(shí)施例中，所述電流控制器使用改變后的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)執(zhí)行電流控制。在一些示例性實(shí) 施例中，所述估算器使用q軸電壓等式以輸出q軸電壓估算值。在一些示例性實(shí)施例中，所述控制器利用比例積分控制來輸出所述轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的改變值。在一些示例性實(shí)施例中，所述裝置進(jìn)一步包括第一選擇器，其使用預(yù)定的第一參考表根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的溫度來選擇所述轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。在一些示例性實(shí)施例中，所述裝置進(jìn)一步包括第二選擇器，其使用預(yù)定的第二參考表根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的d軸電流來選擇所述轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。在一些示例性實(shí)施例中，所述裝置進(jìn)一步包括:第三選擇器，其使用預(yù)定的第三參考表根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的溫度來選擇所述轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)；以及第四選擇器，其使用預(yù)定的第四參考表根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的所述d軸電流來選擇所述轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。在一些不例性實(shí)施例中，所述第一參考表和所述第三參考表使用由于轉(zhuǎn)子電阻改變而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的改變來制備，而轉(zhuǎn)子電阻改變根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子的溫度而改變。在一些示例性實(shí)施例中，所述第二參考表和所述第四參考表使用由于電感而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的改變來制備，而所述電感根據(jù)所述d軸電流的值而改變。在一些示例性實(shí)施例中，所述裝置進(jìn)一步包括組合器，在速度低于預(yù)定水平時(shí)所述組合器以預(yù)定比例通過將所述第一選擇器、所述第二選擇器和所述第四選擇器中的任何一個(gè)的輸出和所述加法器的輸出相組合來輸出最終的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。
在一些示例性實(shí)施例中，在速度高于預(yù)定水平時(shí)所述組合器輸出所述加法器的輸出作為所述最終的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的用于估算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置所具有的有益效果在于:通過在低速段時(shí)使用參考表和通過在全速范圍段執(zhí)行溫度補(bǔ)償，在EV/HEV中能夠總是保持相似的加速性能和驅(qū)動(dòng)質(zhì)量。根據(jù)下面結(jié)合附圖的公開了本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，本公開的其它示例性方案、優(yōu)點(diǎn)和突出特征將變得更加顯而易見。需要理解的是，如這里使用的術(shù)語〃車輛〃或者〃車輛的〃或者其它類似的術(shù)語包括:機(jī)動(dòng)車，通常諸如客運(yùn)汽車(包括運(yùn)動(dòng)型多用途汽車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務(wù)車);船(包括各種小艇和船舶);航空器等，并且包括混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)車輛、插電式混合電動(dòng)車輛、氫燃料車輛以及其它替代性燃料車輛(例如，從除了石油之外的能源中獲得的燃料)。正如這里所提到的，混合動(dòng)力車輛是具有兩種以上動(dòng)力源的車輛，例如既以汽油作為動(dòng)力又以電力作為動(dòng)力的車輛。本發(fā)明的上述和其它的特征將敘述如下。


結(jié)合在附圖中圖示的本發(fā)明的特定示例性實(shí)施例，現(xiàn)在將詳細(xì)描述本發(fā)明的以上和其它特征，附圖僅以圖示的方式在下文中給出，因此并不限制本發(fā)明，并且其中:圖1是圖示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于估算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置的構(gòu)造圖；圖2是圖示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的根據(jù)轉(zhuǎn)子溫度估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的示意圖；圖3是圖示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的根據(jù)轉(zhuǎn)子的d軸電流估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的示意圖；圖4是圖示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的根據(jù)轉(zhuǎn)子溫度以及轉(zhuǎn)子的d軸電流估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的示意圖；圖5是圖示出以二維實(shí)現(xiàn)的圖4的參考表的示意圖；圖6是圖示出根據(jù)本公開的第一示例性實(shí)施例的用于估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置的構(gòu)造圖；圖7A和圖7B是圖示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例在電動(dòng)機(jī)的定子溫度分別為高和低的情況下，在應(yīng)用最大轉(zhuǎn)矩命令之后的d軸電壓和q軸電壓變化的測量結(jié)果曲線圖；圖8A和圖8B是圖示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例在電動(dòng)機(jī)的定子溫度為高的情況下，在分別應(yīng)用低轉(zhuǎn)矩命令和高轉(zhuǎn)矩命令之后的d軸電壓和q軸電壓變化的測量結(jié)果曲線圖；圖9是圖示出根據(jù)本公開的第二示例性實(shí)施例的用于估算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置的示意圖；圖10是圖示出通過圖9的組合器執(zhí)行組合的方法的示意圖；以及圖11是圖示出根據(jù)本公開的第三示例性實(shí)施例的用于估算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置的示意圖。
本公開的另外的優(yōu)點(diǎn)、目的和特征將部分地在下文的說明中得到闡釋，并且在對下文進(jìn)行審查時(shí)，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說將部分地變得顯而易見，或者可以從本公開的實(shí)踐中得到了解。本公開的目的和其它優(yōu)點(diǎn)可以通過在書面說明書和其權(quán)利要求以及附圖中所特定指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。需要理解的是，本公開的上述一般性描述和下面的詳細(xì)描述是示例性的和解釋性的，并且意圖提供對如要求保護(hù)的本公開的進(jìn)一步解釋。
具體實(shí)施例方式在描述本公開時(shí)，可以省略本領(lǐng)域公知的結(jié)構(gòu)或過程的詳細(xì)描述以避免因關(guān)于這種公知結(jié)構(gòu)和功能的不必要細(xì)節(jié)而混淆本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對于本發(fā)明的理解。因此，說明書和權(quán)利要求書中所使用的特定術(shù)語或詞語的意思不應(yīng)當(dāng)限于字面的或通常采用的意義，而應(yīng)當(dāng)可以根據(jù)用戶或操作者的意圖和習(xí)慣使用而進(jìn)行解釋或者不同。因此，特定術(shù)語或詞語的定義應(yīng)當(dāng)基于整個(gè)說明書的內(nèi)容而定。詞尾“模塊”、“單元”和“部件”可以用于元件以便有助于本公開。重要的意思或功能可以不賦予該詞尾本身，并且需要理解的是，“模塊”、“單元”和“部件”可以一起使用或者互換使用。即，說明書中所描述的術(shù)語“器(_er)”、“件(-or)”、“部件”和“模塊”意指用于處理至少一個(gè)功能和操作的單元并且能夠通過硬件或軟件以及其組合而實(shí)現(xiàn)。如這里所使用的，“示例性”僅意味著是示例而不是最佳。也需要理解的是，為了簡明和易于理解的目的，這里描述的特征、層和/或元件圖示有相對于彼此的特定尺寸和/定位，并且實(shí)際的尺寸和/或定位可以基本上與所示出的不同。即，在附圖中，為了清楚，可以放大或縮小層、區(qū)域和/或其它元件的大小和相對大小。在全文中相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件，并且彼此相同的解釋將被省略。將要理解的是， 盡管這里可以使用術(shù)語第一、第二等來描述多種元件，但是這些元件不受這些術(shù)語所限制。這些術(shù)語僅用于將一個(gè)元件與另一個(gè)元件相區(qū)分。例如，第一區(qū)域/層可以稱作第二區(qū)域/層，并且相似地，第二區(qū)域/層可以稱作第一區(qū)域/層而不偏離本公開的教導(dǎo)。這里使用的術(shù)語僅是為了描述特定實(shí)施例的目的并且并不意圖限制一般的發(fā)明構(gòu)思。正如這里所使用的，單數(shù)形式“一(a)”、“一(an)”和“這個(gè)”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚地指出。在使用間接矢量控制來控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的情況下，如果轉(zhuǎn)子溫度改變，則轉(zhuǎn)子電阻艮改變(這又改變了轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù))，并且由此引起的轉(zhuǎn)差改變會影響轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生。工業(yè)電動(dòng)機(jī)一般用于控制速度的設(shè)備，盡管轉(zhuǎn)矩控制的重要性相對較小，然而對于轉(zhuǎn)矩控制被認(rèn)為是重要的EV/HEV的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制來說，必須考慮溫度的影響。此外，在工業(yè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的情況下，在速度低于額定速度時(shí)d軸電流恒定，而在速度高于額定速度時(shí)d軸電流與速度成反比例減少。然而，在用于增加效率的MTPA (每安培最大轉(zhuǎn)矩)驅(qū)動(dòng)的情況下，因?yàn)殡娏鞲鶕?jù)轉(zhuǎn)矩命令改變，所以勵(lì)磁電感Lm改變，并且因?yàn)長=Lm+I^，所以轉(zhuǎn)子電感L也改變，由此轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)也改變。因?yàn)檫@些改變具有非線性特性，所以使用如本公開中的參考表是有利的?，F(xiàn)在，將參照附圖對本公開的示例性實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
圖2是圖示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例根據(jù)轉(zhuǎn)子溫度估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的示意圖。參照圖2，根據(jù)本公開的估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)是根據(jù)轉(zhuǎn)子溫度Tnwt估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)S卩，在讀取轉(zhuǎn)子溫度Tnrot之后，使用參考表A獲取與轉(zhuǎn)子溫度相適應(yīng)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù) τΓ 。在圖2中，轉(zhuǎn)子溫度Tnwt被參考表A的輸入端接收到。因?yàn)檗D(zhuǎn)子溫度難以測量，所以在本公開中測量的是相對容易測量的電動(dòng)機(jī)的定子溫度。參考表A通過使用轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)來制備，轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)因轉(zhuǎn)子電阻的改變而改變，而轉(zhuǎn)子電阻改變是根據(jù)轉(zhuǎn)子溫度而改變。在非限定性的示例中，可以基于輸入{20[°C ]、40[°C ]、60[°C ]、80[°C ]}的轉(zhuǎn)子溫度來制作{300 [ms]、270 [ms]、250 [ms]、240 [ms]}的參考表A，而表中不能獲得的值通過上述值的線性插值而使用。圖3是圖示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的根據(jù)轉(zhuǎn)子的d軸電流估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的示意圖，其中說明了一種根據(jù)轉(zhuǎn)子的d軸電流^:的變化利用電感飽和現(xiàn)象提取轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)τ r2的方法。轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)τ r與轉(zhuǎn)子電感L成比例，在d軸電流I:的值增加的情況下，由于飽和現(xiàn)象轉(zhuǎn)子電感L在其大小方面也發(fā)生改變。即，因?yàn)檗D(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)^由于d軸電流 而改變，所以可以使用參考表B來獲得轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在圖3中，將d軸電流<用作參考表B的輸入。參考表B是通過使用轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的改變來制備，轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的改變是基于根據(jù)d軸電流/I的值而改變的電感。在非限定性的示例中，基于輸入{30[A]、60[A]、90`[A]、120[A]}的d軸電流<的值來制備{240[ms]、200 [ms]、170 [ms]、150 [ms]}的參考表B，而表中不能獲得的值通過上述值的線性插值而使用。圖4是圖示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例根據(jù)轉(zhuǎn)子溫度以及轉(zhuǎn)子的d軸電流估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的示意圖，其中使用參考表A和參考表B來估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。在如圖4所示的根據(jù)本公開的估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)中，通過利用圖2的參考表A而獲得的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)工^映射于圖3的參考表B。利用這種類型的方法，能夠獲得由轉(zhuǎn)子溫度Tmtrt和d軸電流<的值最終映射的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)τ rt。此時(shí)，如果圖3的參考表B的{120[%]、100[%]、85[%]、75[%]}是采用百分比制作的，那么利用圖2的參考表A獲得100%的值，也能夠使用參考表A和參考表B簡單地實(shí)現(xiàn)本公開的估算。圖5是圖示出以二維方式實(shí)現(xiàn)的圖4的參考表的示意圖，其中能夠以與圖4中的方法相同的方法來估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。圖6是圖示出根據(jù)本公開的第一示例性實(shí)施例的用于估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置的結(jié)構(gòu)圖。與使用d軸電壓的常規(guī)估算裝置不同，圖6中的用于估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置是這樣的:使用q軸電圧I未補(bǔ)償轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)^從而獲得補(bǔ)償后的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)^。參照圖6，用于估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置包括電流控制器10、q軸電壓估算器20、控制器30和加法器40。 電流控制器10利用d軸電流命令值^和q軸電流命令值ζ來獲得q軸電壓命令值<。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，使用電流控制器10獲得電壓命令值的方法是公知的，因此將不再提供對其詳細(xì)的解釋。q軸電壓估算器20接收d軸電流命令值<和q軸電流命令值< 并且利用q軸電壓等式4 =Κζ -來獲得q軸電壓估算值$?？刂破?0獲得q軸電壓估算值V與q軸電壓命令值間的差值。q軸電壓估算值％是利用與特定溫度相關(guān)的轉(zhuǎn)子參數(shù)的值，并且盡管q軸電壓估算值V與轉(zhuǎn)子溫度無關(guān)，但是由于隨溫度而改變的轉(zhuǎn)子參數(shù)，q軸電壓命令值V由于溫度而改變。通過使這兩個(gè)值之間的差值最小能夠獲得預(yù)定轉(zhuǎn)矩。為了使這兩個(gè)值之間的差值最小，根據(jù)本公開的控制器30例如可以是PIC (比例積分控制器)?？刂破?0的輸入是q軸電壓估算值與q軸電壓命令值之間的差值，而控制器30的輸出是轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的改變值Λ τ。加法器40是這樣一種部件:使轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)τ r0與控制器30的輸出相加從而輸出改變后的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)t，控制器30的輸出是轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的改變值Λ τ。如從上文注意到的是，如果輸出了被用于估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置改變的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)I，并且根據(jù)改變后的 轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)由電流控制器10執(zhí)行電流控制，那么能夠改變q軸電壓命令值(。因此，控制器30使得轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)改變直到改變后的q軸電壓命令值等于q軸電壓估算值，從而能夠獲得預(yù)定轉(zhuǎn)矩。從本公開的第一示例性實(shí)施例中可以注意到，與利用d軸電壓估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的常規(guī)系統(tǒng)不同，具有比瞬態(tài)電感σ Ls的值更大的值的定子電感Ls被用于使根據(jù)溫度而定的電壓差值顯著。此外，鑒于q軸電壓等式V; =RJ；-ω^ζ:，所以所受到的更多影響來自d軸電流 ，并且即使負(fù)載變得更小，d軸電流也保持預(yù)定的水平，從而使得根據(jù)本公開的裝置更少受到負(fù)載的影響。圖7A和圖7B是圖示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例在電動(dòng)機(jī)的定子溫度分別是高和低的情況下，在應(yīng)用最大轉(zhuǎn)矩命令之后的d軸電壓和q軸電壓的變化的測量結(jié)果曲線圖。參照圖7A和圖7B，能夠注意到的是，在低速時(shí)d軸電壓和q軸電壓的變化是不顯著的，在高速時(shí)根據(jù)溫度而定的電壓差值在q軸電壓處更大，這意味著轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的變化對q軸電壓輸出具有更大的影響，并且在轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的溫度補(bǔ)償方面使用q軸電壓更加有利。圖8A和圖8B是圖示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例在電動(dòng)機(jī)的定子溫度是高的情況下，在分別應(yīng)用低轉(zhuǎn)矩命令和高轉(zhuǎn)矩命令之后的d軸電壓和q軸電壓的變化的測量結(jié)果曲線圖。參照圖8A和圖8B，即使負(fù)載中存在變化，q軸電壓也保持相對恒定的水平，使得與利用d軸電壓的常規(guī)方法不同，在所有負(fù)載范圍內(nèi)都可以使用根據(jù)本公開的裝置。此外，因?yàn)樵诟鶕?jù)本公開的估算裝置中使用了電壓，所以當(dāng)速度變得更快時(shí)增強(qiáng)了準(zhǔn)確性。圖9是圖示出根據(jù)本公開的第二示例性實(shí)施例的用于估算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置的示意圖，其中圖6的用于估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置與圖2至圖4的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的估算相結(jié)合。因此，盡管圖9示例出了圖4的方法，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說應(yīng)當(dāng)是顯而易見的是，本公開并不限于此。參照圖9，用于估算轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置包括電流控制器10、q軸電壓估算器20、控制器30、加法器40、第一參考表選擇器50、第二參考表選擇器60以及組合器70。結(jié)合圖6已經(jīng)提供了電流控制器10、q軸電壓估算器20、控制器30以及加法器40的操作，因此在下文中將不再作詳細(xì)說明。第一參考表選擇器50利用如圖2中的基于轉(zhuǎn)子溫度的參考表A來選擇轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)，并且第二參考表選擇器60利用如圖3中的基于電動(dòng)機(jī)的d軸電流的參考表B來選擇轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)，其中由第二參考表選擇器60輸出的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)被輸入至加法器40。組合器70以預(yù)定的比例將第二參考表選擇器60的輸出τ r0和加法器40的輸出A相組合從而輸出用于控制的最終轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)^，。&1。組合器70所使用的組合類型可以基于電動(dòng)機(jī)的特性而改變。圖10是圖示出通過圖9的組合器執(zhí)行組合的方法的示意圖。參照圖9，根據(jù)本公開的組合器70圖示出這樣一種方法:其中在速度低于特定速度時(shí)進(jìn)行線性組合，并且在速度大于特定速度時(shí)加法器40的輸出被認(rèn)為是最終的輸出。然而，本公開并不限于此。采用上述方法， 可以將相對于實(shí)際轉(zhuǎn)子溫度的轉(zhuǎn)矩誤差控制在5%以內(nèi)。下面的表格示出了在速度分別在較低溫度(30°C )和較高溫度(80°C )時(shí)改變的情況下，在補(bǔ)償之前和之后的轉(zhuǎn)矩差，其中每個(gè)轉(zhuǎn)矩誤差的單位是％。[表一]
權(quán)利要求
1.一種包括轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的用于估算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置，其構(gòu)造為用于所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制，所述裝置包括: 電流控制器，其接收d軸電流命令值和q軸電流命令值從而輸出q軸電壓命令值； 估算器，其接收所述d軸電流命令值和所述q軸電流命令值從而輸出q軸電壓估算值； 控制器，其輸出轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的改變值，所述改變值是所述q軸電壓命令值與所述q軸電壓估算值之間的差值；以及 加法器，其將轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的所述改變值與轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)相加從而輸出改變后的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述電流控制器使用改變后的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)執(zhí)行電流控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述估算器使用q軸電壓等式以輸出所述q軸電壓估算值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述控制器利用比例積分控制來輸出轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的所述改變值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括第一選擇器，其使用預(yù)定的第一參考表根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的溫度來選擇所述轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括第二選擇器，其使用預(yù)定的第二參考表根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的d軸電流來選擇所述轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括:第三選擇器，其使用預(yù)定的第三參考表根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的溫度來選擇所述轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)；以及第四選擇器，其使用預(yù)定的第四參考表根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的d軸電流來選擇所述轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的裝置，其中所述第一參考表和所述第三參考表使用由于轉(zhuǎn)子電阻改變而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的改變來制備，而轉(zhuǎn)子電阻改變根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子的溫度而改變。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，所述第二參考表和所述第四參考表使用由于電感而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的改變來制備，而所述電感根據(jù)所述d軸電流的值而改變。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括組合器，在速度低于預(yù)定水平時(shí)所述組合器以預(yù)定比例通過將所述第一選擇器、所述第二選擇器和所述第四選擇器中的任何一個(gè)的輸出和所述加法器的輸出相組合來輸出最終的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中在速度高于預(yù)定水平時(shí)所述組合器輸出所述加法器的輸出作為所述最終的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于估算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的裝置，所述裝置是這樣的接收d軸電流命令值和q軸電流命令值從而輸出q軸電壓命令值、輸出q軸電壓估算值、輸出轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的改變值，所述改變值是所述q軸電壓命令值與所述q軸電壓估算值之間的差值，并且將轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的所述改變值與轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)相加，由此輸出改變后的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。
文檔編號H02P21/14GK103095205SQ20121041835
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者李銑祐 申請人:Ls產(chǎn)電株式會社