本公開涉及用于補償當電機被驅動時發(fā)生的損耗的電機驅動設備及其控制方法。

背景技術：

電機是設計成從電能獲得旋轉力的機器，并且可包括定子和轉子。轉子配置為與定子進行電磁相互作用并且可通過磁場與線圈中流動的電流之間作用的力而旋轉。

在電機中，發(fā)生銅損耗、鐵損耗以及諸如電源和逆變器的電力轉化單元的損耗，所述銅損耗是在電能轉化為機械能期間消耗的電流損耗，所述鐵損耗是在電機旋轉期間消耗的磁通量損耗。雖然最大轉矩電流比(mtpa)控制方法常規(guī)上已經(jīng)得到了廣泛地使用，但是通過其僅補償銅損耗。因此，最近，已經(jīng)對補償銅損耗、鐵損耗以及電力轉化單元的損耗的方法進行了大量研究。

技術實現(xiàn)要素：

技術問題

本公開的方面提供一種電機驅動設備及其控制方法，該電機驅動設備配置為調整驅動電流以補償銅損耗和鐵損耗，并且調整直流(dc)電壓以補償逆變器和電源的損耗。

技術方案

根據(jù)本公開的一個方面，一種電機驅動設備包括：逆變器，配置為向電機供應驅動電力；感測單元，配置為感測供應至逆變器的dc電壓和從逆變器供應至電機的驅動電流；以及控制器，配置為通過基于所感測的dc電壓和所感測的驅動電流計算所述電機的損耗并且通過基于所計算的所述電機的損耗控制所述逆變器調整所述驅動電流來補償鐵損耗和銅損耗。

控制器可通過基于所感測的dc電壓和所感測的驅動電流計算電機的溫度、電感、轉矩和旋轉速度并且基于所計算的溫度、電感、轉矩和旋轉速度控制逆變器調整驅動電流來補償鐵損耗和銅損耗。

控制器可基于逆變器命令計算公式控制逆變器調整所述驅動電流。

控制器可基于逆變器命令數(shù)據(jù)表格控制逆變器調整驅動電流。

所述感測單元可感測電機的旋轉位移，且控制器可基于所感測的旋轉位移計算旋轉速度。

控制器可計算相電阻以計算電機的溫度，并且基于所計算的相電阻計算所述溫度。

控制器可計算反電動勢常數(shù)以計算電機的溫度，并且基于所計算的反電動勢常數(shù)計算所述溫度。

感測單元可感測電機的溫度，且控制器可不計算溫度，而是使用所感測的溫度來控制逆變器。

控制器可不計算電感，而是使用預存儲參數(shù)。

根據(jù)本公開的另一方面，一種電機驅動設備包括：電源，配置為向逆變器供應dc電力；感測單元，配置為感測供應至逆變器的dc電壓和從逆變器供應至電機的驅動電流；以及控制器，配置為通過基于所感測的驅動電流以及與逆變器和電源有關的預存儲信息計算電機、逆變器和電源的損耗并且基于所計算的電機、逆變器和電源的損耗控制電源調整供應至逆變器的dc電壓來補償逆變器和電源的損耗。

控制器可通過基于所感測的驅動電流計算電機的轉矩和旋轉速度并且基于所計算的電機的轉矩和旋轉速度以及逆變器和電源的損耗控制電源調整dc電壓來補償逆變器和電源的損耗。

控制器可基于電源命令計算公式控制電源調整dc電壓。

控制器可基于電源命令數(shù)據(jù)表格控制電源調整dc電壓。

所述感測單元可感測電機的旋轉位移，且控制器可基于所感測的旋轉位移計算旋轉速度。

根據(jù)本公開的另一方面，一種電機驅動設備包括：逆變器，配置為向電機供應驅動電力；電源，配置為向逆變器供應dc電力；感測單元，配置為感測供應至逆變器的dc電壓和從逆變器供應至電機的驅動電流；以及控制器，配置為基于所感測的dc電壓和所感測的驅動電流以及與逆變器和電源有關的預存儲信息來計算電機、逆變器和電源的損耗，通過基于所計算的電機的損耗控制逆變器調整驅動電流來補償鐵損耗和銅損耗，并且通過基于所計算的電機、逆變器和電源的損耗控制電源調整供應至逆變器的dc電壓來補償逆變器和電源的損耗。

根據(jù)本公開的一方面，一種控制電機驅動設備的方法，該方法包括：感測供應至逆變器的dc電壓和從逆變器供應至電機的驅動電流；基于所感測的dc電壓和所感測的驅動電流來計算電機的損耗；以及通過基于所計算的電機的損耗調整驅動電流來補償鐵損耗和銅損耗。

所述方法可進一步包括基于所感測的dc電壓和所感測的驅動電流來計算電機的溫度、逆變器、轉矩和旋轉速度，可通過基于所計算的溫度、電感、轉矩和旋轉速度調整驅動電流來執(zhí)行對鐵損耗和銅損耗的補償。

可通過基于逆變器命令計算公式調整驅動電流來執(zhí)行對鐵損耗和銅損耗的補償。

可通過基于逆變器命令數(shù)據(jù)表格調整驅動電流執(zhí)行對鐵損耗和銅損耗的補償。

所述方法可進一步包括感測電機的旋轉位移，且基于所感測的旋轉位移來執(zhí)行對旋轉速度的計算。

可通過計算相電阻并且基于所計算的相電阻計算溫度來執(zhí)行對電機的溫度的計算。

可通過計算反電動勢常數(shù)并且基于所計算的反電動勢常數(shù)計算溫度來執(zhí)行對電機的溫度的計算。

所述方法可進一步包括感測電機的溫度，且可通過在不計算電機的溫度情況下使用所感測的電機的溫度來調整驅動電流。

可在不使用所感測的dc電壓和所感測的驅動電流的情況下使用預存儲參數(shù)來計算電感。

根據(jù)本公開的另一方面，一種控制電機驅動設備的方法，所述方法包括：感測供應至逆變器的dc電壓和從逆變器供應至電機的驅動電流；基于所感測的驅動電流以及與逆變器和電源有關的預存儲信息來計算電機、逆變器和電源的損耗；以及通過基于所計算的電機、逆變器和電源的損耗調整供應至逆變器的dc電壓來補償逆變器和電源的損耗。

所述方法可進一步包括基于所感測的驅動電流計算電機的轉矩和旋轉速度，且可通過基于所計算的電機的轉矩和旋轉速度以及逆變器和電源的損耗調整dc電壓來執(zhí)行對逆變器和電源的損耗的補償。

可通過基于電源命令計算公式調整dc電壓來執(zhí)行對損耗的補償。

可通過基于電源命令數(shù)據(jù)表格調整dc電壓來執(zhí)行對損耗的補償。

所述方法可進一步包括感測電機的旋轉位移，且可基于所感測的旋轉位移來執(zhí)行對旋轉速度的計算。

根據(jù)本公開的一方面，一種控制電機驅動設備的方法，所述方法可包括：感測供應至逆變器的dc電壓和從逆變器供應至電機的驅動電流；基于所感測的驅動電壓和所感測驅動電流以及與逆變器和電源有關的預存儲信息來計算電機、逆變器和電源的損耗；以及通過基于所計算的電機的損耗調整驅動電流來補償鐵損耗和銅損耗；以及通過基于所計算的電機、逆變器和電源的損耗調整供應至逆變器的dc電壓來補償逆變器和電源的損耗。

有益效果

根據(jù)電機驅動設備及其控制方法，可通過調整驅動電流以補償銅損耗和鐵損耗并且調整dc電壓以補償逆變器和電源的損耗來減少發(fā)生在電機中的損耗。

附圖說明

圖1是示出電機驅動設備的配置的框圖。

圖2是更詳細地示出電源和感測單元的框圖。

圖3是示出電機驅動設備的驅動單元、感測單元、存儲器以及控制器的框圖。

圖4是逆變器的詳細框圖。

圖5是控制器的詳細框圖。

圖6是控制器的另一詳細框圖。

圖7是示出銅損耗和鐵損耗、逆變器損耗以及電機驅動設備的總損耗的曲線圖。

圖8是示出電機的相電阻相對于溫度的曲線圖。

圖9是示出電機的反電動勢常數(shù)相對于溫度的曲線圖。

圖10是示出根據(jù)mtpa的d軸電流和q軸電流以及根據(jù)第一示例性實施方式的d軸電流和q軸電流的曲線圖。

圖11是示出電機驅動設備的驅動單元、感測單元、存儲器以及控制器的框圖。

圖12是控制器的詳細框圖。

圖13是示出dc電壓的效率關于電機的旋轉速度的曲線圖。

圖14是示出dc電壓的損耗關于電機的負載的曲線圖。

圖15是示出電機驅動設備的驅動單元、感測單元、存儲器以及控制器的框圖。

圖16是控制器的詳細框圖。

圖17是控制器的另一詳細框圖。

圖18是示出電機驅動設備的驅動單元、感測單元、存儲器以及控制器的框圖。

圖19是控制器的詳細框圖。

圖20是說明電機驅動設備的驅動單元、感測單元、存儲器以及控制器的框圖。

圖21是控制器的詳細框圖。

圖22是示出電機驅動設備的驅動單元、感測單元、存儲器以及控制器的框圖。

圖23是控制器的詳細框圖。

圖24是示出電機驅動設備的驅動單元、感測單元、存儲器以及控制器的框圖。

圖25是控制器的詳細框圖。

圖26是示出電機驅動設備的驅動單元、感測單元、存儲器以及控制器的框圖。

圖27是控制器的詳細框圖。

圖28是示出根據(jù)實施方式的補償電機驅動設備的損耗的方法的流程圖。

圖29是示出根據(jù)另一實施方式的補償電機驅動設備的損耗的方法的流程圖。

圖30是示出根據(jù)另一實施方式的補償電機驅動設備的損耗的方法的流程圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細參考本公開的、其實例在附圖中示出的實施方式，其中，在說明書全文中，相同的附圖標記指代相同的元件。在本公開的實施方式的以下描述中，并入本文的公知功能和配置的詳細描述在可能混淆本公開實施方式的主題時將會被省略。

本說明書中所使用的術語是鑒于本公開的功能從當前廣泛使用的一般術語中選擇的，但是可根據(jù)本領域技術人員的意圖或慣例或新技術的出現(xiàn)而改變。另外，在某些情況中，可存在申請人可任意選擇的術語，且在這種情況中，它們的含義在下文進行描述。因此，本說明書中所使用的術語應當基于術語所具有的實質含意和本說明書全文中的內容來解釋，而不基于術語的單純名稱來解釋。

雖然本發(fā)明的方面和實施方式在附圖中示出為單個集成配置，但是，只要各方面和實施方式的特征不彼此矛盾，各個方面和實施方式就可彼此自由地組合。

在下文，將參考附圖描述根據(jù)本公開的示例性實施方式的電機驅動設備及控制電機驅動設備的方法。

在下文，將參考圖1和2描述根據(jù)示例性實施方式的電機驅動設備。

圖1是示出電機驅動設備的配置的框圖。

如圖1所示，電機驅動設備1可包括驅動單元200、電源300、感測單元600、存儲器500、用戶接口400以及控制器700。

驅動單元200是配置為接收控制器700的控制信號并且生成電機100的驅動力的裝置。另外，驅動單元200可包括逆變器250和電機100。

逆變器250是配置為基于控制器700的控制信號向電機100供應經(jīng)轉化的電力的裝置。下文將參考圖4給出逆變器250的詳細描述。

電機100是配置為將從逆變器250和電源300接收到的電力轉化為機械能并且生成旋轉力的裝置。電機100可包括電機殼體、定子120、軸以及轉子110。

電機殼體限定電機100的外觀，并且聯(lián)接至定子120的固定突起以提供固定力來防止定子120旋轉。

定子120可包括定子芯、齒以及線圈。

定子芯構成定子120的框架以維持定子120的形狀，并且提供用于形成磁場的通道，使得通過電力磁化的第一齒以感應的方式將與其相鄰的第二齒磁化為與第一齒相反的極。

另外，定子芯可具有圓柱形形狀，并且可通過疊壓經(jīng)加壓處理的鋼板形成。可在定子芯的內側上沿圓周方向設置多個齒，且可在定子芯的外側上沿圓周方向設置多個固定突起。另外，定子芯可具有各種其它形狀，前提是維持定子120的形狀且將齒和固定突起設置在其中。

多個齒以分割區(qū)段設置在定子芯內部，且定子芯的內部空間可通過多個槽沿圓周方向分割。另外，齒可提供線圈所在的空間，并且可通過由供應至線圈的電流生成的磁場而磁化為北(n)極或南(s)極。

另外，齒可具有y形。在齒的外表面當中與轉子10相鄰的表面可彎曲成通過轉子10的磁通量集中芯有效地生成吸引力和排斥力。另外，齒還可具有為線圈提供空間并且用磁通量集中芯有效地生成吸引力和排斥力的各種其它結構。

線圈可設置在位于定子120的齒上的絕緣體上以通過施加至其的電力來生成磁場。因此，線圈可磁化位于相應線圈中的齒。

另外，電機可通過三相電或單相電操作。

另外，線圈的各種組合也可用于控制轉子110的旋轉，并且允許吸引力和排斥力有效地作用于轉子110的磁場和定子120的磁場之間。

纏繞線圈的方法可分為集中式纏繞和分布式纏繞。在集中式纏繞的情況下，一個相的所有線圈均集中在一個極下的同一個槽中。在分布式纏繞的情況下，將線圈引導至覆蓋多個齒極的至少兩個槽。另外，也可使用纏繞線圈的任何其它方法來有效地磁化齒。

最后，用于形成線圈的材料可為銅、鋁或銅與鋁的任何復合材料。另外，還可使用各種其它材料來制造線圈以有效地磁化齒。

軸可連接至轉子110的軸插入孔以與轉子110一起旋轉。

轉子110是使用作用在由永磁體生成的磁場與由定子120的齒生成的磁場之間的吸引力和排斥力來獲取電機100的旋轉力的裝置，并且可位于定子120內部。轉子110可包括轉子芯和永磁體。

轉子110可包括轉子芯和永磁體，轉子芯配置為使由永磁體生成的磁場的通道和所述磁場的磁通量集中，并且防止磁場散開，永磁體配置為生成磁場。

轉子芯可包括主芯、徑向芯、磁通量集中芯、內接合部、內磁通量防漏部以及外接合部。

主芯可構成轉子110的框架以在轉子110旋轉期間克服施加于轉子110的應力來維持轉子110的形狀。另外，主芯可提供由永磁體生成的磁場的通道，使得磁通量沿主芯流動。

徑向芯可聯(lián)接至主芯以沿與轉子110的圓周方向垂直的徑向方向向外延伸。徑向芯可提供允許磁通量流過由與徑向芯相鄰的一對永磁體生成的磁場的通道。

磁通量集中芯通過位于磁通量集中芯的相對側處的一對永磁體使得磁場在磁通量集中芯處產(chǎn)生來集中磁通量。

內接合部減小由在轉子110的旋轉期間產(chǎn)生的從轉子110的中心向外的離心力引起的磁通量集中芯的散開。具體地，內接合部位于磁通量集中芯的內側與主芯的外側之間，并且分別聯(lián)接至磁芯量集中芯的內側和主芯的外側。因此，內接合部減小磁通量集中芯的由離心力引起的向外位移，從減小磁通量集中芯的散開。

外接合部減小由在轉子110的旋轉期間生成的從轉子110的中心向外的離心力引起的磁通量集中芯、徑向芯以及永磁體的散開。具體地，外接合部位于徑向芯與磁通量集中芯之間，并且聯(lián)接至徑向芯和磁通量集中芯。因此，外接合部減小由離心力引起的磁通量集中芯、徑向芯以及永磁體的向外位移，以減小磁通量集中芯、徑向芯以及永磁體的散開。

上述主芯、徑向芯、磁通量集中芯、內接合部以及外接合部可由軟磁材料和金屬形成，以提供磁通量流過的通道并且具有導電性。另外，還可使用具有電磁傳導性并且不因外部應力而變形的各種其它材料來形成主芯、徑向芯、磁通量集中芯、內接合部以及外接合部。

永磁體可設置在徑向芯和磁通量集中芯的相對側處以在轉子芯中生成磁場。另外，永磁體可由鐵氧體材料形成。雖然鐵氧體是指合金元素或雜質被溶解在體心立方晶體的鐵中的固溶體，但是鐵氧體也可指代通常具有磁性或應用于磁場的陶瓷材料。另外，還可使用各種其它材料來形成永磁體允許吸引力和排斥力作用在由永磁體生成的磁場與由施加于定子120的線圈的電力生成的磁場之間。

雖然已經(jīng)基于內置永磁體(ipm)輪輻型電機描述了電機100，但是實施方式不限于ipm輪輻式電機。例如，電機100可為表面安裝式電機或v型電機。另外，電機100可為永磁體式電機或感應式電機。另外，電機100的轉子110可為凸極式，或轉子110可沿定子120的外圓周區(qū)域而不是其內圓周區(qū)域定位。

電源300可包括電網(wǎng)電源310和直流(dc)鏈路電源360。電網(wǎng)電源310是配置為向dc鏈路電源360提供交流(ac)電的電源單元等。電網(wǎng)電源310可從外部接收電力，并且將電力傳輸至dc鏈路電源360，或將電池的化學能等轉化為電能并且將所轉化的能量傳輸至dc鏈路電源360。

dc鏈路電源360將從電網(wǎng)電源310接收的ac電力轉化為dc電力，并且提供驅動逆變器250所需的電能。

感測單元600可包括配置為感測供應至線圈的驅動電流的電流傳感器610、配置為感測傳輸至逆變器250的dc電壓的電壓傳感器620、配置為感測轉子110的旋轉位移的角度傳感器630以及配置為感測電機100的溫度的溫度傳感器640。

電流傳感器610可檢測在電機100的三個輸入端子中流動的驅動電流值，并且電壓傳感器620可感測供應至逆變器250的輸入端子的dc電壓。下文將參考圖2更詳細地描述電流傳感器610和電壓傳感器620。

角度傳感器630設置在定子120的一側處以檢測轉子110的旋轉位移。另外，角度傳感器630可向控制器700提供由角度傳感器630感測的轉子110的旋轉角度。

具體地，角度傳感器630使用n型半導體，并且可通過霍爾效應用電壓來表達磁場。因此，角度傳感器630可通過感測由轉子110的旋轉引起的磁場中的感測變化來輸出與轉子110的旋轉位移有關的角度、頻率、驅動時間等。

轉子110的旋轉位移還可通過使用諸如旋轉變壓器、電位計、絕對編碼器以及增量編碼器的任何其它角度傳感器以及上述霍爾傳感器來檢測。

具體地，作為旋轉電力變壓器的旋轉變壓器是配置為輸出與處于連接至電機100的軸的狀態(tài)的轉子110的位置成比例的ac電壓的模擬角度傳感器。電位計是配置為通過根據(jù)角度改變可變電阻來計算與旋轉角度成正比例的電輸入的角度傳感器。絕對編碼器是配置為在不設置參考位置的情況下使用光脈沖波來檢測旋轉程度的角度傳感器。增量編碼器是通過在設置參考位置之后增加和減小所測量的角度來計算角度以通過使用光脈沖波來檢測旋轉度的角度傳感器。

另外，還可將測量角度和頻率的各種其它傳感器用作角度傳感器630。

另外，雖然可使用一個角度傳感器630，但是也可設置兩個、三個或更多個角度傳感器?？设b于電機驅動設備1的單價、要感測的旋轉位移的誤差范圍等來確定角度傳感器630的數(shù)量。

溫度傳感器640感測電機100的溫度。具體地，溫度傳感器640可感測電機100的溫度，其中，電機100的溫度因供應至電機100的驅動電流的增加或電機100的旋轉速度或負載的增加而升高。

下文將參考圖24和圖25更詳細地描述溫度傳感器640。

存儲器500是配置為存儲與由感測單元600感測的電機100的旋轉位移和傳輸至逆變器250的電壓命令有關的數(shù)據(jù)、控制器700的控制數(shù)據(jù)、輸入單元410的輸入數(shù)據(jù)、通信單元的通信數(shù)據(jù)等。

存儲器500還可存儲逆變器命令數(shù)據(jù)510、電源命令數(shù)據(jù)560和預存儲參數(shù)590。

逆變器命令數(shù)據(jù)510是用于補償銅損耗和鐵損耗并且為生成對應于電機100的溫度(或相電阻)、電感、轉矩以及旋轉速度的補償值或命令所需要的數(shù)據(jù)，所述銅損耗和所述鐵損耗是電機100的損耗。逆變器命令數(shù)據(jù)510可包括逆變器命令計算公式511和逆變器命令數(shù)據(jù)表格512。

逆變器命令計算公式511是將電機100的溫度(或相電阻)、電感、轉矩以及旋轉速度用作輸入變量來計算命令的公式。所計算的命令控制由逆變器250生成的驅動電流。逆變器命令計算公式511可包括考慮電機100的損耗(即，作為電流損耗的銅損耗和作為磁通量損耗的鐵損耗)的公式。

逆變器命令數(shù)據(jù)表格512是指分別與電機100的溫度(或相電阻)、電感、轉矩以及旋轉速度的多個不連續(xù)變量對應的多個命令以查找表形式布置的數(shù)據(jù)。逆變器命令數(shù)據(jù)表格512可包括實驗計算值以在制造或設計電機驅動設備1時基于實驗來最小化電機的損耗。

電源命令數(shù)據(jù)560是用于補償諸如電源300和逆變器250的電力轉化單元的損耗并且為生成與電機100的轉矩和旋轉速度以及電力轉化單元的損耗對應的補償值或命令所需要的數(shù)據(jù)。電源命令數(shù)據(jù)560可包括電源命令計算公式561和電源命令數(shù)據(jù)表格562。

在這方面，電力轉化單元是指配置為將輸入電力從一種形式轉化為另一種形式以向諸如電源300和逆變器250的電機100供應驅動電力的元件。

電源命令計算公式561是將電機100的轉矩和旋轉速度以及電力轉化單元的損耗用作輸入變量來計算命令的公式。所計算的命令控制由電源300生成的dc電壓。電源命令計算公式561是考慮電機100的損耗和電力轉化單元的損耗(即，電力轉化單元的開關損耗和傳導損耗)的公式。

電源命令數(shù)據(jù)表格562是指分別與電機100的轉矩和旋轉速度以及電力轉化單元的損耗的多個不連續(xù)變量對應的多個命令以查找表形式設置的數(shù)據(jù)。電源命令數(shù)據(jù)表格562包括實驗計算值以在制造或設計電機驅動設備1時基于實驗最小化電力轉化單元的損耗。

預存儲參數(shù)590是生成或控制驅動電流或dc電壓所需的變量集合。預存存參數(shù)590是生成或控制驅動電流或dc電壓所需要的變量當中變化或不變化或具有很少變化并且在制造或設計電機驅動設備1時設置在表格中并存儲的變量。例如，預存儲參數(shù)590可包括與d軸電感、q軸電感、反電動勢常數(shù)、電機100的慣性、電機100的極數(shù)、逆變器250的固有數(shù)據(jù)表以及電源300的固有數(shù)據(jù)表有關的數(shù)據(jù)。

存儲器500可包括非易失性存儲器，例如只讀存儲器(rom)、高速隨機存取存儲器(ram)、磁盤存儲裝置以及閃速存儲裝置或任何其它非易失性半導體存儲裝置。

例如，存儲器500可為半導體存儲裝置，例如安全數(shù)字(sd)存儲卡、安全數(shù)字高容量(sdhc)存儲卡、迷你sd存儲卡、迷你sdhc存儲卡、快閃轉存(tf)存儲卡、微型sd存儲卡、微型sdhc存儲卡、記憶棒、緊湊型閃存(cf)、多媒體卡(mmc)、mmc微型、極速(xd)卡等。

另外，存儲器500可包括經(jīng)由網(wǎng)絡具有遠程存取能力的網(wǎng)絡附接存儲裝置。

用戶接口400是配置為允許用戶向電機驅動設備1輸入命令或識別電機驅動設備1的操作的元件。用戶接口400可包括輸入單元4和顯示器420。

輸入單元410是用于選擇電機驅動設備1的操作的多個操控按鈕的組合。輸入單元410可配置成按壓操控按鈕的推動型、控制用戶期望的電機驅動設備1的操作的滑動開關型或用輸入用戶期望的操作的觸摸型。另外，還可將用于輸入用戶期望的電機驅動設備1的操作的各種其它輸入裝置用作輸入單元410。

顯示器420可以以視覺、聽覺和/或觸覺方式向用戶顯示由控制器700控制的電機驅動設備1的控制狀態(tài)、由感測單元600感測的電機驅動設備1的操作狀態(tài)等。

控制器700可包括配置為控制電機驅動設備1的總體操作的主控制器710和配置為控制驅動單元200的操作的驅動控制器760。

另外，控制器700可用作中央處理單元(cpu)，且cpu的類型可為微處理器。微處理器是指算術邏輯單元、寄存器、程序計數(shù)器、命令解碼器、控制電路等設置在至少一個硅片上的處理裝置。

另外，微處理器可包括用于圖像或視頻的圖形處理的圖形處理單元(gpu)。微處理器可實施為包括核和gpu的片上系統(tǒng)(soc)。微處理器可包括單核、雙核、三核、四核及其倍數(shù)的核。

另外，控制器700可包括在電連接至微處理器的獨立電路板中包括gpu、ram或rom的圖形處理板。

下文將參考圖3至圖27更詳細地描述控制器700。

圖2是更詳細地示出電源和感測單元的框圖。

如上所述，電機驅動設備1可包括電源300和感測單元600。

電源300可將外部ac電力轉化為dc電力。具體地，電源300可包括配置為接收外部電能并且將ac電力供應給電機驅動設備1的電網(wǎng)電源310和配置為將所供應的ac電力轉化成dc電的dc鏈路電源360。

dc鏈路電源360可包括整流器電路rc、功率因數(shù)校正電路pfc和平滑電路sc。

整流器電路rc可將從電網(wǎng)電源310接收的ac電力轉化為dc電力。整流器電路rc可為具有4個二極管的全波橋式整流器電路或具有2個二極管和2個電容器的半波橋式整流器電路。另外，整理器電路rc可具有將ac電力轉化成dc電力的各種其它電路配置。

功率因數(shù)校正電路pfc可調整被轉化成dc形式的電力的大小。具體地，功率因數(shù)校正電路pfc可接收由控制器700確定的補償值或dc電力命令并且調整dc電力的大小以減小電力轉化單元的損耗。

平滑電路sc可消除由功率因數(shù)校正電路pfc補償?shù)膁c電的噪聲。具體地，平滑電路sc可配置成低通濾波器(lpf)并且消除高頻噪聲。例如，平滑電路sc可配置為使得電容器并聯(lián)連接至兩個節(jié)點或緩沖器并聯(lián)連接至電容器。另外，平滑電路sc可具有各種其它電路配置來消除dc電力的噪聲。

感測單元600可感測電機驅動設備1的狀態(tài)，并且可包括電流傳感器610和電壓傳感器620。

電流傳感器610可檢測流過電機100的三個輸入端子的驅動電流值。即，電流傳感器610可包括配置為感測a相驅動電流的第一電流傳感器611、配置為感測b相驅動電流的第二電流傳感器612以及配置為感測c相驅動電流的第三電流傳感器613，這些電流傳感器分別設置在電機100的三個輸入端子上。電流傳感器610可檢測與電機100的輸入端子串聯(lián)連接的分流電阻器r1的電壓降，或使用電流檢測器檢測電流。另外，電流傳感器610可包括低通濾波器(lpf)和模擬數(shù)字(a/d)轉化器，其中，低通濾波器配置為消除包括在逆變器250的輸出端子的電流信號中的噪聲分量，模擬數(shù)字轉化器配置為將噪聲分量從其中消除的模擬電流信號轉化成數(shù)字信號。另外，電流傳感器610可進一步包括用于感測a相電流、b相電流和c相電流中的至少一個的任何其它裝置。

電壓傳感器620可感測dc電壓，該dc電壓是逆變器250的輸入端子的電力信號。具體地，電壓傳感器620可并聯(lián)連接至電阻器r2的相對端以檢測dc電壓，其中，電阻器r2連接在逆變器250的電力信號端子與接地端子之間。另外，電壓傳感器620可包括lpf和a/d轉化器，其中，lpf配置為消除包括在輸入端子的電壓信號中的噪聲分量，a/d轉化器配置為將噪聲分量從其中消除的模擬電壓信號轉化為數(shù)字信號。

上文已經(jīng)描述了用于驅動電機的電機驅動設備的配置。在下文，將描述根據(jù)本公開實施方式的用于補償電機和電力轉化單元的損耗的電機驅動設備的配置。

首先，將參考圖4至圖10描述根據(jù)第一示例性實施方式的電機驅動設備，該電機驅動設備在不使用角度傳感器和溫度傳感器的情況下來調整驅動電流以補償電機損耗。

圖3是示出電機驅動設備的驅動單元、感測單元、存儲器以及控制器的框圖。圖4是逆變器的詳細框圖。

驅動單元200可包括配置為生成旋轉力的電機100和配置為向電機100供應驅動電流的逆變器250。

如圖4中所示，逆變器250可包括三個上開關電路器q11至q13和三個下開關電路q21至q23。

上開關電路器q11至q13和下開關電路q21至q23可包括高壓開關，例如高電壓雙極結型晶體管、高壓場效應晶體管或絕緣柵雙極型晶體管(igbt)以及續(xù)流二極管。

具體地，三個上開關電路器q11至q13并聯(lián)連接至dc供給電壓vcc，且三個下開關電路q21至q23并聯(lián)連接至接地電壓gnd。另外，三個上開關電路器q11至q13分別串聯(lián)連接至三個下開關電路q21至q23。分別連接有三個上開關電路器q11至q13和三個下開關電路q21至q23的三個節(jié)點分別被連接至電機100的三個輸入端子a、b和c。

逆變器250可通過以預定順序接通上切換電路q11至q13中的一個和下切換電路q21至q23中的一個來向電機100供應驅動電流。

圖5是控制器700的詳細框圖。圖6是控制器700的另一詳細框圖。另外，圖7是示出銅損耗和鐵損耗、逆變器損耗以及電機驅動設備1的總損耗的曲線圖。

如圖7中所說明，當電機100被驅動時，在電機100中可能會發(fā)生作為電流損耗的銅損耗和作為磁通量損耗的鐵損耗，且在逆變器250中可能會發(fā)生損耗。在電機100的操作中，當電機100在弱磁通量控制之前在參考負載或參考速度以下驅動時，控制器700通常在最大轉矩電流比(mtpa)控制模式下控制電機100。然而，mtpa控制是鑒于電機100的銅損耗而僅補償銅損耗不補償鐵損耗的方法，且因此不補償作為發(fā)生在電機100旋轉期間的磁通量損耗的鐵損耗。因此，電機驅動設備1可執(zhí)行另一種控制方法來補償鐵損耗和逆變器損耗。

在這種情況下，作為電流損耗的銅損耗可由等式1表達。作為磁通量損耗的鐵損耗可由通過等式2表達的滯后損耗、通過等式3表達的渦流損耗以及通過等式4表達的反常渦流損耗的和來表達。

等式1

等式1用于計算銅損耗。在等式1中，pcooper是銅損耗、rs是相電阻，且is是驅動電流。

等式2

phys＝khysbⁿω

等式2用于計算滯后損耗。在等式2中，phys是滯后損耗、khys是滯后常數(shù)、b是磁通量密度，且ω是電機的旋轉速度。

等式3

peddy＝keddyb²ω²

等式3用于計算渦流損耗。在等式3中，peddy是渦流損耗且keddy是渦流常數(shù)。

等式4

pexe＝kexeb^1.5ω^1.5

等式4用于計算反常渦流損耗。在等式4中，pexe是反常渦流損耗且kexe是反常渦流常數(shù)。

在這里，鐵損耗可為通過將等式2的滯后損耗、等式3的渦流損耗以及等式4的反常渦流損耗相加而獲得的值。另外，滯后常數(shù)、渦流常數(shù)以及反常渦流常數(shù)可作為預存儲參數(shù)590預存儲在存儲器500中。

具體地，如圖7中所說明，當旋轉速度為6600rpm且作為負載的轉矩為0.5nm時，在被供應q軸電流的情況下，銅損耗cl隨著d軸電流增加而增加，而鐵損耗il和逆變器損耗vl隨著d軸電流增加而減小。在綜合考慮了銅損耗cl、鐵損耗il以及逆變器損耗vl之后，確認總損耗ltl不會隨著d軸電流的減小或增加而增加或減小。當d軸電流為-9a時，消耗了76w的最小總損耗ltl。因此，當電機100以6600rpm旋轉且其被施加0.5nm的負載時，應將d軸電流調整為-9a以最小化通過結合銅損耗cl、鐵損耗il以及逆變器損耗vl獲得的總損耗ltl。

如圖5中所示，控制器700可包括主控制器710和驅動控制器760。

主控制器710可通過根據(jù)用戶的操作指令從存儲器500中檢索逆變器命令數(shù)據(jù)510來計算速度命令w*，并且將速度命令w*傳輸至驅動控制器760。

另外，主控制器710可基于由電流傳感器610感測的驅動電流和由電壓傳感器620感測的dc電壓來調整驅動電流以最小化損耗。具體地，主控制器710可包括相電阻估算器721、溫度估算器722、電感估算器723以及逆變器命令計算器726。

相電阻估算器721可基于由電流傳感器610感測的驅動電流、由速度計算器761計算的旋轉速度以及電機100的電感來估算電機100的相電阻。這可使用等式5進行評估。

等式5

rs＝f1(id，iq，ld，lq，ω)

等式5用于計算相電阻。在等式5中，f1是計算相電阻的函數(shù)、id是d軸電流、iq是q軸電流、ld是d軸電感，且lq是q軸電感。

當相電阻估算器721使用等式5估算相電阻時，可使用所估算的相電阻來估算電機100的當前溫度。

圖8是示出電機的相電阻關于溫度的曲線圖。如圖8中所說明，相電阻隨著溫度的升高而線性增加。例如，當電機100的溫度為0℃時，相電阻為0.11ω，而當電機100的溫度為120℃時，相電阻為0.17ω。因此，此關系可由等式6表達。

等式6

temp＝f2(rs)

等式6用于計算電機100的溫度。在等式6中，temp是電機的溫度，且f2是計算相電阻的函數(shù)。

即，溫度估算器722可使用等式6來估算電機100的溫度。另外，溫度估算器722可將使用等式6估算的電機100的溫度傳輸至逆變器命令計算器726。

另外，除了使用相電阻的方法之外，溫度估算器722還可使用將參考圖6至圖9描述的任何其它因數(shù)(例如反電動勢常數(shù))來估算溫度。

圖9是說明電機的反電動勢常數(shù)關于溫度的曲線圖。

如圖9中所示，電機100的溫度隨著反電動勢常數(shù)的增加而線性減小。例如，當電機100的溫度為0℃時，反電動勢常數(shù)為0.18v/rad/s，而當電機100的溫度為120℃時，反電動勢常數(shù)為0.12v/rad/s。

因此，如圖6中所示，主控制器710包括反電動勢常數(shù)估算器724，且反電動勢常數(shù)估算器724可基于由電流傳感器610感測的驅動電流和由速度計算器761計算的旋轉速度來估算反電動勢常數(shù)，并且將所估算的反電動勢常數(shù)傳輸至溫度估算器722。

溫度估算器722可基于具有如圖9中所示的關系的所估算的反電動勢常數(shù)來估算電機100的當前溫度，并且將所估算的溫度傳輸至逆變器命令計算器726。

電感估算器723可基于由電流傳感器610感測的驅動電流和由電壓傳感器620感測的dc電壓來計算d軸電感和q軸電感。例如，電感估算器723可通過向電機100供應測試電壓、使用電壓等式來計算d軸電感和q軸電感。另外，電感估算器723可通過從存儲器500中檢索預存儲參數(shù)590并且搜索與由電流傳感器610感測的驅動電流和由電壓傳感器620感測的dc電壓對應的數(shù)據(jù)來計算d軸電感和q軸電感。另外，還可使用各種其它方法來估算d軸電感和q軸電感。

逆變器命令計算器726可基于由溫度估算器722估算的電機100的溫度、由電感估算器723估算的d軸電感和q軸電感、由速度計算器761計算的電機100的旋轉速度以及與在控制轉矩時由速度控制器763計算的電機100的負載對應的轉矩來確定用于調整補償銅損耗和鐵損耗的驅動電流的逆變器命令或速度命令。另外，逆變器命令計算器726可使用存儲在存儲器500中的逆變器命令數(shù)據(jù)510來確定逆變器命令或速度命令。具體地，逆變器命令計算器726可通過使用作為連續(xù)命令計算方法的逆變器命令計算公式511或通過使用作為不連續(xù)命令計算方法的逆變器命令數(shù)據(jù)表格512來確定逆變器命令或速度命令。

將參考等式7描述通過使用作為連續(xù)命令計算方法的逆變器命令計算公式511來計算逆變器命令或速度命令的方法。

等式7

ω^*＝f3(temp．ld，lq，t，ω)

公式7用于計算調整驅動電流的速度命令。在等式7中，w*是速度命令，且f3是計算速度命令的函數(shù)。

逆變器命令計算器726可通過將電機100的溫度、d軸電感、q軸電感、轉矩以及電機100的旋轉速度用作等式7的輸入變量來計算速度命令作為輸出，并且將輸出傳輸至主控制器710。

雖然上文已經(jīng)示例性地描述了通過將由逆變器命令計算器726計算的速度命令傳輸至主控制器710來調整驅動電流的情況，但是逆變器命令計算器726也可計算逆變器命令或電流命令，并且將所計算的逆變器命令和電流命令傳輸至逆變器250或主控制器710以調整驅動電流。

驅動控制器760可基于由逆變器命令計算器726確定并且從逆變器命令計算器726接收的速度命令將控制信號傳輸至逆變器250來調整驅動電流。

具體地，驅動控制器760通過將速度命令與旋轉速度進行比較來計算d軸電流命令和q軸電流命令idq*、通過將所計算的dq軸電流命令idq*與dq軸電流idq進行比較來計算dq軸電壓命令，并且將控制信號傳輸至逆變器250。

另外，驅動控制器760可包括速度計算器761、速度控制器763、第一坐標系變壓器762、電流控制器764、第二坐標系變壓器765以及脈沖寬度調制器766。

速度計算器761可基于從脈沖寬度調制器766傳輸至逆變器250的開關頻率和由電流傳感器610感測的驅動電流來計算電機100的旋轉速度w，并且將結果提供給速度控制器763和主控制器710。

速度控制器763可通過將從主控制器710輸出的速度命令w*與從速度計算器761輸出的電機100的旋轉速度w進行比較來計算dq軸電流命令idq*，并且將結果提供給電流控制器764。

第一坐標系變壓器762可將從電流傳感器610輸出的電機100的驅動電流iabc轉化為dq軸電流idq，并且將結果提供給電流控制器764。

電流控制器764可通過將從速度控制器763輸出的dq軸電流命令idq*與從第一坐標系變壓器762輸出的dq軸電流idq進行比較來計算dq軸電壓命令vdq*，并且將結果提供給第二坐標系變壓器765。

第二坐標系變壓器765可將從電流控制器764輸出的dq軸電壓命令vdq*轉化為驅動電壓命令vabc*，并且將結果提供給脈沖寬度調制器766。

脈沖寬度調制器766可基于從第二坐標系變壓器765輸出的驅動電壓命令vabc*輸出脈沖寬度調制信號來控制包括在逆變器250中的上切換電路q11至q13和下切換電路q21至q23。

圖10是示出根據(jù)mtpa的d軸電流和q軸電流以及根據(jù)第一示例性實施方式的d軸電流和q軸電流的曲線圖。

即，圖10是在考慮電機100的損耗時確定獲得每單位電流的最大轉矩的點的曲線圖。每單位電流的最大轉矩在作為電流損耗的銅損耗在等效轉矩曲線et中為最低的點處獲得。

如上所述，用于根據(jù)mtpa控制僅補償銅損耗的驅動電流可能與用于補償銅損耗和鐵損耗兩者的驅動電流不同。

具體地，如圖10中所示，根據(jù)僅補償銅損耗的mtpa控制的dq軸電流曲線mtpa位于根據(jù)補償銅損耗和鐵損耗兩者的損耗最小化控制(lmc)控制的dq軸電流曲線lmc的左側。即，在相同轉矩下僅補償銅損耗的d軸電流和q軸電流的大小與用于補償銅損耗和鐵損耗兩者的d軸電流和q軸電流的大小不同。

另外，雖然根據(jù)第一示例性實施方式估算d軸電感、q軸電感以及反電動勢常數(shù)，但是也可從存儲器500中檢索預存儲參數(shù)590且在不執(zhí)行估算的情況下使用該預存儲參數(shù)590。

在下文，將參考圖11至圖14描述根據(jù)第二示例性實施方式的電機驅動設備，該電機驅動設備在不使用角度傳感器的情況下調整dc電壓以補償電力轉化單元的損耗。

圖11是示出電機驅動設備的驅動單元、感測單元、存儲器以及控制器的框圖。圖12是控制器的詳細框圖。圖13是示出dc電壓的效率關于電機的旋轉速度的曲線圖。圖14是示出dc電壓的損耗關于電機的負載的曲線圖。

如圖13中所示，電機100的效率可根據(jù)供應給逆變器250的dc電力的大小和電機100的旋轉速度而變化。

具體地，當dc電壓為310v時，電機100的效率η1隨著電機100的旋轉速度從電機100開始驅動增加而增加。然而，效率η1在大約3600rpm的旋轉速度下被最大化并且從此降低。

具體地，當dc電壓為380v時，電機100的效率η2隨著旋轉速度從電機100開始驅動增加而增加。然而，效率η2在大約4500rpm的旋轉速度下被最大化并且從此降低。

在這方面，在dc電壓為310v的情況與dc電壓為380v的情況的比較中，在從0rpm至4500rpm的旋轉速度范圍內，dc電壓為310v的情況下的效率η1大于dc電壓為380v的情況下的效率η2。然而，當電機100的旋轉速度大于4500rpm時，380v的dc電壓的效率η2大于310v的dc電壓的效率η1。

除了如圖13中所示考慮電機100的情況之外，在如圖14中所示考慮電機100和逆變器250的情況下，電力消耗可根據(jù)供應至逆變器250的dc電力的大小和電機100的負載而變化。

具體地，當dc電壓為310v時，電機100和逆變器250的損耗隨著電機100的負載從電機100的驅動開始增加而緩慢增加，并且從負載為55％p2的點快速增加。

另外，當dc電壓為380v時，電機100和逆變器250的損耗隨著電機100的負載從電機100的驅動開始增加而增加，并且在從55％至65％的負載范圍內減小。然而，電機100和逆變器250的損耗在從負載為65％p1的點再次增加。

在這方面，在dc電壓為310v的情況與dc電壓為380v的情況的比較中，在從0％至57％的負載范圍內，在dc電壓為310v的情況下電機100和逆變器250的損耗p2小于在dc電壓為380v的情況下的損耗p1。然而，當電機100的負載大于57％時，在dc電壓為380v的情況下的損耗p1小于在dc電壓為310v的情況下的損耗p2。

因此，電機驅動設備1的損耗可通過基于如圖13和圖14中所示的電機100的效率和電機驅動設備1的電力消耗關于dc電壓而變化的現(xiàn)象調整dc電壓來進行補償。

如圖11和圖14中所示，驅動控制器760可通過基于電機100的旋轉速度和轉矩以及電力轉化單元的損耗計算dc電壓命令并且將所計算的dc電壓命令傳輸至電源300來控制電源300以調整dc電力。

這里，電力轉化單元的損耗可包括開關損耗和傳導損耗。開關損耗可由等式8表達，且傳導損耗可由等式9表達。

等式8

公式8用于計算開關損耗。在等式8中，et和ed是無變化或變化很小的變量，且關于et和ed的信息可作為預存儲參數(shù)590存儲在存儲器500中。

等式9

等式9用于計算傳導損耗。在等式9中，vt、vd、rt以及rd是無變化或變化很小的變量，且關于vt、vd、rt以及rd的信息可作為預存儲參數(shù)590存儲在存儲器500中。

驅動控制器760可計算dc電壓命令以調整dc電力來補償?shù)仁?的開關損耗和等式9的傳導損耗。

具體地，驅動控制器760可包括電力轉化單元損耗估算器731和電源命令計算器736。

電力轉化單元損耗估算器731可基于預存儲在存儲器500中的參數(shù)590當中由電流傳感器610感測的驅動電流、從脈沖寬度調制器766接收的開關頻率以及電力轉化單元的數(shù)據(jù)表來估算電力轉化單元的損耗。

另外，電力轉化單元損耗估算器731可通過使用以查詢表形式存儲的數(shù)據(jù)執(zhí)行不連續(xù)計算或可執(zhí)行以函數(shù)形式的連續(xù)計算。將參考等式10描述連續(xù)計算。

等式10

ptrans＝f4(dstrans，iabc，fsw)

等式10用于計算電力轉化單元的損耗。在等式10中，ptrans是電力轉化單元的損耗，f4是計算電力轉化單元的損耗的函數(shù)，dstrans是電力轉化單元的數(shù)據(jù)表，且fsw是電力轉化單元的開關頻率。

如等式10中所示，電力轉化單元損耗估算器731可基于電力轉化單元的數(shù)據(jù)表、驅動電流以及開關頻率來估算電力轉化單元的損耗，并且將所估算的電力轉化單元的損耗傳輸至電源命令計算器736。

電源命令計算器736可基于由電力轉化單元損耗估算器731估算的電力轉化單元的損耗、由速度計算器761計算的電機100的旋轉速度以及在控制轉矩期間由速度控制器763計算的電機100的轉矩來確定用于調整dc電壓以補償電力轉化單元的損耗的dc電壓命令。另外，電源命令計算器736可使用存儲在存儲器500中的電源命令數(shù)據(jù)560來確定dc電壓命令。具體地，電源命令計算器736可通過使用作為連續(xù)命令計算方法的電源命令計算公式561或通過使用作為不連續(xù)命令計算方法的電源命令數(shù)據(jù)表格562來確定dc電壓命令。

將參考等式11來描述使用作為連續(xù)命令計算方法的電源命令計算公式561對電源命令的計算。

等式11

等式11用于計算dc電壓命令。在等式11中，v*cc是dc電壓命令，且f5是計算dc電壓命令的函數(shù)。

電源命令計算器736可通過將電機100的轉矩和旋轉速度以及電力轉化單元的損耗用作等式11的輸入變量來計算dc電壓命令作為輸出，并且將輸出傳輸至電源300。

電源300可通過基于從電源命令計算器736接收的dc電壓命令調整dc電壓來補償電力轉化單元的損耗。

例如，電機驅動設備1可通過在旋轉速度小于預定速度且轉矩小于預定轉矩時將dc電壓調整為310v并且通過在旋轉速度等于或大于預定速度且轉矩等于或大于預定轉矩時將dc電壓調整為380v來補償電力轉化單元的損耗。

另外，電機驅動設備1可通過考慮逆變器250的損耗和電源300的損耗兩者來補償電力轉化單元的損耗，其中，逆變器和電源是電力轉化單元的部件。然而，電機驅動設備1還可通過僅考慮逆變器250的損耗來補償逆變器250的損耗，或通過僅考慮電源300的損耗來補償電源300的損耗。

上文已經(jīng)描述了根據(jù)第一示例性實施方式的調整逆變器的驅動電流以補償電機的銅損耗和鐵損耗的情況以及根據(jù)第二示例性實施方式的調整電源的dc電壓以補償電力轉化單元的損耗的情況。

在下文，將參考圖15至17描述根據(jù)第三示例性實施方式的電機驅動設備1，其中，所述電機驅動設備1調整驅動電流和dc電壓以補償電機的銅損耗和鐵損耗以及電力轉化單元的損耗。

圖15是示出電機驅動設備的驅動單元、感測單元、存儲器以及控制器的框圖。圖16是控制器的詳細框圖。圖17是控制器的另一詳細框圖。

電流傳感器610可感測供應至電機100的驅動電流，且電壓傳感器620可感測供應至逆變器250的dc電壓，且驅動電流和dc電壓可被傳輸至主控制器710和驅動控制器760。

主控制器710可接收分別由電流傳感器610和電壓傳感器620感測的驅動電流和dc電壓，并且估算電機100的溫度和電感以及電力轉化單元的損耗。

具體地，相電阻估算器721可基于驅動電流、旋轉速度以及電感來估算相電阻，且溫度估算器722可基于所估算的相電阻來估算電機100的溫度。然而，也可在不使用相電阻的情況下估算溫度。反電動勢常數(shù)估算器724可基于驅動電流和旋轉速度來估算反電動勢常數(shù)，且溫度估算器722可基于所估算的反電動勢常數(shù)來估算電機100的溫度。

電感估算器723可基于所感測的驅動電流和dc電壓來計算d軸電感和q軸電感。例如，電感估算器723可通過向電機100供應測試電壓、使用電壓等式來計算d軸電感和q軸電感。另外，電感估算器723可通過憑借從存儲器500中檢索預存儲參數(shù)590來搜索與由電流傳感器610感測的驅動電流和由電壓傳感器620感測的dc電壓對應的數(shù)據(jù)來計算d軸電感和q軸電感。另外，還可使用各種其它方法來估算d軸電感和q軸電感。

電力轉化單元損耗估算器731可基于預存儲在存儲器500中的參數(shù)590當中的所感測的驅動電流、由脈沖寬度調制器766確定的開關頻率以及電力轉化單元的數(shù)據(jù)表來估算電力轉化單元的損耗。

逆變器命令計算器726可基于由溫度估算器722估算的電機100的溫度、由電感估算器723估算的d軸電感和q軸電感、由速度計算器761計算的電機100的旋轉速度以及在控制轉矩期間由速度控制器763計算的電機100的轉矩來計算逆變器命令或速度命令，并且將所計算的命令傳輸至逆變器250或速度控制器763。另外，電源命令計算器736可基于由電力轉化單元損耗估算器731估算的電力轉化單元的損耗、由速度計算器761計算的電機100的旋轉速度以及在控制轉矩期間由速度控制器763計算的電機100的轉矩來計算dc電壓命令，并且將所計算的dc電壓命令傳輸至電源300。

逆變器250可通過基于從逆變器命令計算器726或主控制器710接收的控制信號調整驅動電流來補償電機100的銅損耗和鐵損耗。另外，電源300可通過基于作為從電源命令計算器736接收的控制信號的dc電壓命令調整dc電壓來補償諸如逆變器250和電源300的電力轉化單元的損耗。

在下文，將描述根據(jù)與在不使用角度傳感器的情況下以無傳感器方式計算速度的第一示例性實施方式不同的第四示例性實施方式的電機驅動設備，該電機驅動設備通過憑借使用角度傳感器來感測電機的旋轉位移來計算旋轉速度。

圖18是示出電機驅動設備的驅動單元、感測單元、存儲器以及控制器的框圖。圖19是控制器的詳細框圖。

電流傳感器610可感測供應至電機100的驅動電流，電壓傳感器620可感測供應至逆變器250的dc電壓，角度傳感器630可感測電機100的旋轉位移，且所感測的驅動電流、dc電壓以及旋轉位移可傳輸至主控制器710和驅動控制器760。

驅動控制器760的速度計算器761可基于由角度傳感器630感測的電機100的旋轉位移和由脈沖寬度調制器766確定的開關頻率來計算電機100的旋轉速度，并且將所計算的旋轉速度傳輸至速度控制器763和主控制器710。

主控制器710可通過接收分別由電流傳感器610和電壓傳感器620感測的驅動電流和dc電壓來估算電機100的溫度和電感。

具體地，相電阻估算器721可基于驅動電流、旋轉速度以及電感來估算相電阻，且溫度估算器722可基于所估算的相電阻來估算電機100的溫度。

電感估算器723可基于所感測的驅動電流和dc電壓來計算d軸電感和q軸電感。例如，電感估算器723可通過向電機100供應測試電壓、使用電壓等式來計算d軸電感和q軸電感。另外，電感估算器723可通過憑借從存儲器500中檢索預存儲參數(shù)590搜索與由電流傳感器610感測的驅動電流和由電壓傳感器620感測的dc電壓對應的數(shù)據(jù)來計算d軸電感和q軸電感。另外，還可使用各種其它方法來估算d軸電感和q軸電感。

逆變器命令計算器726可基于由溫度估算器722估算的電機100的溫度、由電感估算器723估算的d軸電感和q軸電感、由速度計算器761計算的電機100的旋轉速度以及在控制轉矩期間由速度控制器763計算的電機100的轉矩來計算逆變器命令或速度命令，并且將所計算的命令傳輸至逆變器250或速度控制器763。

逆變器250可通過基于從逆變器命令計算器726或主控制器710接收的控制信號調整驅動電流來補償電機100的銅損耗和鐵損耗。

在下文，將描述根據(jù)與在不使用角度傳感器的情況下以無傳感器方式計算速度的第二示例性實施方式不同的第五示例性實施方式的電機驅動設備，所述電機驅動設備通過憑借使用角度傳感器來感測電機的旋轉位移來計算旋轉速度。

圖20是示出電機驅動設備的驅動單元、感測單元、存儲器以及控制器的框圖。圖21是控制器的詳細框圖。

電流傳感器610可感測供應至電機100的驅動電流，電壓傳感器620可感測供應至逆變器250的dc電壓，角度傳感器630可感測電機100的旋轉位移，且所感測的驅動電流、dc電壓以及旋轉位移可傳輸至主控制器710和驅動控制器760。

驅動控制器760的速度計算器761可基于由角度傳感器630感測的電機100的旋轉位移和由脈沖寬度調制器766確定的開關頻率來計算電機100的旋轉速度，并且將所計算的旋轉速度傳輸至速度控制器763和主控制器710。

主控制器710可通過接收分別由電流傳感器610和電壓傳感器620感測的驅動電流和dc電壓來估算電力轉化單元的損耗。

具體地，電力轉化單元損耗估算器731可基于預存儲在存儲器500中的參數(shù)590當中由電流傳感器610感測的驅動電流、由脈沖寬度調制器766確定的開關頻率以及電力轉化單元的數(shù)據(jù)表來估算電力轉化單元的損耗。

電源命令計算器736可基于由電力轉化單元損耗估算器731估算的電力轉化單元的損耗、由速度計算器761計算的電機100的旋轉速度以及在控制轉矩期間由速度控制器763計算的電機100的轉矩來計算dc電壓命令，并且將所計算的dc電壓命令傳輸至電源300。

電源300可通過基于作為從電源命令計算器736接收的控制信號的dc電壓命令調整dc電壓來補償諸如逆變器250和電源300的電力轉化單元的損耗。

在下文，將描述根據(jù)與在不使用角度傳感器的情況下以無傳感器方式計算速度的第三示例性實施方式不同的第六示例性實施方式的電機驅動設備，該電機驅動設備通過憑借使用角度傳感器來感測電機的旋轉位移來計算旋轉速度。

圖22是示出電機驅動設備的驅動單元、感測單元、存儲器以及控制器的框圖。圖23是控制器的詳細框圖。

電流傳感器610可感測供應至電機100的驅動電流，電壓傳感器620可感測供應至逆變器250的dc電壓，角度傳感器630可感測電機100的旋轉位移，且所感測的驅動電流、dc電壓以及旋轉位移可傳輸至主控制器710和驅動控制器760。

驅動控制器760的速度計算器761可基于由角度傳感器630感測的電機100的旋轉位移和由脈沖寬度調制器766確定的開關頻率來計算電機100的旋轉速度，并且將所計算的旋轉速度傳輸至速度控制器763和主控制器710。

主控制器710可通過接收分別由電流傳感器610和電壓傳感器620感測的驅動電流和dc電壓來估算電機100的溫度和電感以及電力轉化單元的損耗。

具體地，相電阻估算器721可基于驅動電流、旋轉速度以及電感來估算相電阻，且溫度估算器722可基于所估算的相電阻來估算電機100的溫度。然而，也可在不使用相電阻的情況下估算溫度。反電動勢常數(shù)估算器724可基于驅動電流、旋轉速度以及電感來估算反電動勢常數(shù)，且溫度估算器722可基于所估算的反電動勢常數(shù)來估算電機100的溫度。

電感估算器723可基于所感測的驅動電流和dc電壓來計算d軸電感和q軸電感。例如，電感估算器723可通過向電機100供應測試電壓、使用電壓等式來計算d軸電感和q軸電感。另外，電感估算器723可通過憑借從存儲器500中檢索預存儲參數(shù)590搜索與由電流傳感器610感測的驅動電流和由電壓傳感器620感測的dc電壓對應的數(shù)據(jù)來計算d軸電感和q軸電感。另外，還可使用各種其它方法來估算d軸電感和q軸電感。

電力轉化單元損耗估算器731可基于預存儲在存儲器500中的參數(shù)590當中由電流傳感器610感測的驅動電流、由脈沖寬度調制器766確定的開關頻率以及電力轉化單元的數(shù)據(jù)表來估算電力轉化單元的損耗。

逆變器命令計算器726可基于由溫度估算器722估算的電機100的溫度、由電感估算器723估算的d軸電感和q軸電感、由速度計算器761計算的電機100的旋轉速度以及在控制轉矩期間由速度控制器763計算的電機100的轉矩來計算逆變器命令或速度命令，并且將所計算的命令傳輸至逆變器250或速度控制器763。另外，電源命令計算器736可基于由電力轉化單元損耗估算器731估算的電力轉化單元的損耗、由速度計算器761計算的電機100的旋轉速度以及在控制轉矩期間由速度控制器763計算的電機100的轉矩來計算dc電壓命令，并且將所計算的dc電壓命令傳輸至電源300。

逆變器250可通過基于從逆變器命令計算器726或主控制器710接收的控制信號調整驅動電流來補償電機100的銅損耗和鐵損耗。另外，電源300可通過基于作為從電源命令計算器736接收的控制信號的dc電壓命令調整dc電壓來補償諸如逆變器250和電源300的電力轉化單元的損耗。

在下文，將描述根據(jù)與基于所估算的相電阻和反電動勢常數(shù)來估算溫度的第一示例性實施方式不同的第七示例性實施方式的電機驅動設備，在該電機驅動設備中，溫度傳感器直接感測電機的溫度。

圖24是示出電機驅動設備的驅動單元、感測單元、存儲器以及控制器的框圖。圖25是控制器的詳細框圖。

電流傳感器610可感測供應至電機100的驅動電流，電壓傳感器620可感測供應至逆變器250的dc電壓，且所感測的驅動電流和所感測的dc電壓可傳輸至主控制器710和驅動控制器760。

溫度傳感器640可感測電機100的溫度并且將所感測的溫度傳輸至主控制器710。溫度傳感器640可替代根據(jù)第一示例性實施方式或第四示例性實施方式的相電阻估算器、反電動勢常數(shù)估算器和溫度估算器直接感測電機100的溫度，并且將所感測的溫度傳輸至逆變器命令計算器。逆變器命令計算器可使用所接收的溫度來計算逆變器命令或速度命令。

另外，溫度傳感器640可通過感測電阻變化、通過感測熱電動勢、基于硅二極管或晶體管的溫度特性或基于熱電現(xiàn)象來感測電機100的溫度。

具體地，根據(jù)通過感測電阻變化來測量電機100的溫度的方法，可使用電阻溫度檢測器(rtd)?？墒褂没陔娮韪鶕?jù)溫度而變化的半導體的特性來感測溫度的熱敏電阻。在熱敏電阻中，可使用負溫度系數(shù)(ntc)、正溫度系數(shù)(ptc)和臨界溫度電阻(ctr)。

另外，當溫度傳感器640通過使用熱電動勢來感測電機100的溫度時，可使用熱電偶元件，其中，熱電偶元件通過使用兩根不同的金屬線感測電機100的溫度。

另外，可將各種其它溫度傳感器用作溫度傳感器640來測量電機100的溫度。

主控制器710可通過接收分別由電流傳感器610和電壓傳感器620感測的驅動電流和dc電壓來估算電機100的電感。

具體地，電感估算器723可基于所感測的驅動電流和dc電壓來計算d軸電感和q軸電感。例如，電感估算器723可通過向電機100供應測試電壓、使用電壓等式來計算d軸電感和q軸電感。另外，電感估算器723可通過憑借從存儲器500中檢索預存儲參數(shù)590搜索與由電流傳感器610感測的驅動電流和由電壓傳感器620感測的dc電壓對應的數(shù)據(jù)來計算d軸電感和q軸電感。另外，還可使用各種其它方法來估算d軸電感和q軸電感。

逆變器命令計算器726可基于由溫度傳感器640感測的電機100的溫度、由電感估算器723估算的d軸電感和q軸電感、由速度計算器761計算的電機100的旋轉速度以及在控制轉矩期間由速度控制器763計算的電機100的轉矩來計算逆變器命令或速度命令，并且將所計算的命令傳輸至逆變器250或速度控制器763。逆變器250可通過基于從逆變器命令計算器726或主控制器710接收的控制信號調整驅動電流來補償電機100的銅損耗和鐵損耗。

在下文，將描述根據(jù)與基于所估算的相電阻或反電動勢常數(shù)來估算溫度的第三示例性實施方式不同的第八示例性實施方式的電機驅動設備，在該電機驅動設備中，溫度傳感器直接感測電機的溫度。

圖26是示出電機驅動設備的驅動單元、感測單元、存儲器以及控制器的框圖。圖27是控制器的詳細框圖。

電流傳感器610可感測供應至電機100的驅動電流，電壓傳感器620可感測供應至逆變器250的dc電壓，且所感測的驅動電流和dc電壓可傳輸至主控制器710和驅動控制器760。

溫度傳感器640可感測電機100的溫度并且將所感測的溫度傳輸至主控制器710。溫度傳感器640可直接感測電機100的溫度，而不使用根據(jù)第一示例性實施方式或第四示例性實施方式的相電阻估算器、反電動勢常數(shù)估算器以及溫度估算器，并且將所感測的溫度傳輸至逆變器命令計算器。逆變器命令計算器可使用所接收的溫度來計算逆變器命令或速度命令。

主控制器710可通過接收分別由電流傳感器610和電壓傳感器620感測的驅動電流和dc電壓來估算電機100的電感以及電力轉化單元的損耗。

電感估算器723可基于所感測的驅動電流和dc電壓來計算d軸電感和q軸電感。例如，電感估算器723可通過向電機100供應測試電壓、使用電壓等式來計算d軸電感和q軸電感。另外，電感估算器723可通過憑借從存儲器500中檢索預存儲參數(shù)590搜索與由電流傳感器610感測的驅動電流和由電壓傳感器620感測的dc電壓對應的數(shù)據(jù)來計算d軸電感和q軸電感。另外，還可使用各種其它方法來估算d軸電感和q軸電感。

電力轉化單元損耗估算器731可基于預存儲在存儲器500中的參數(shù)590當中的所感測的驅動電流、由脈沖寬度調制器766確定的開關頻率以及電力轉化單元的數(shù)據(jù)表來估算電力轉化單元的損耗。

逆變器命令計算器726可基于由溫度傳感器640感測的電機100的溫度、由電感估算器723估算的d軸電感和q軸電感、由速度計算器761計算的電機100的旋轉速度以及在控制轉矩期間由速度控制器763計算的電機100的轉矩來計算逆變器命令或速度命令，并且將所計算的命令傳輸至逆變器250或速度控制器763。另外，電源命令計算器736可基于由電力轉化單元損耗估算器731估算的電力轉化單元的損耗、由速度計算器761計算的電機100的旋轉速度以及在控制轉矩期間由速度控制器763計算的電機100的轉矩來計算dc電壓命令，并且將所計算的dc電壓命令傳輸至電源300。

逆變器250可通過基于從逆變器命令計算器726或主控制器710接收的控制信號調整驅動電流來補償電機100的銅損耗和鐵損耗。另外，電源300可通過基于作為從電源命令計算器736接收的控制信號的dc電壓命令調整dc電壓來補償諸如逆變器250和電源300的電力轉化單元的損耗。

上文已經(jīng)描述了電機驅動設備的配置。在下文，將參考圖28至圖30描述補償電機驅動設備的損耗的方法。

圖28是示出根據(jù)實施方式的補償電機驅動設備的損耗的方法的流程圖。

首先，電壓傳感器感測從電源供應至逆變器的dc電壓(s110)，電流傳感器感測從逆變器供應至電機的驅動電流(s120)，且將所感測的dc電壓和所感測的驅動電流傳輸至驅動控制器和主控制器。

主控制器基于從電壓傳感器和電流傳感器接收的dc電壓和驅動電流來計算電機的損耗(s130)。另外，主控制器基于所計算的電機的損耗向逆變器或驅動控制器傳輸逆變器命令或速度命令，且逆變器或驅動控制器通過調整驅動電流補償電機的鐵損耗和銅損耗(s140)。

圖29是示出根據(jù)另一實施方式的補償電機驅動設備的損耗的方法的流程圖。

首先，電壓傳感器感測從電源供應至逆變器的dc電壓(s210)，電流傳感器感測從逆變器供應至電機的驅動電流(s220)，且將所感測的dc電壓和所感測的驅動電流傳輸至驅動控制器和主控制器。

主控制器基于從電流傳感器接收的驅動電流以及預存儲在存儲器中的與逆變器和電源有關的信息來計算電機、逆變器以及電源的損耗(s230)。另外，主控制器通過憑借基于電機、逆變器以及電源的損耗計算dc電壓命令并且將所計算的dc電壓命令傳輸至電源來控制電源以電源調整dc電壓，來補償逆變器和電源的損耗(s240)。

圖30是示出根據(jù)另一實施方式的補償電機驅動設備的損耗的方法的流程圖。

首先，電壓傳感器感測從電源供應至逆變器的dc電壓(s310)，電流傳感器感測從逆變器供應至電機的驅動電流(s320)，且將所感測的dc電壓和所感測的驅動電流傳輸至驅動控制器和主控制器。

主控制器基于從電壓傳感器和電流傳感器接收的dc電壓和驅動電流來計算電機的損耗。另外，主控制器基于從電流傳感器接收的驅動電流以及預存儲在存儲器中的與逆變器和電源有關的信息來計算逆變器和電源的損耗(s330)。

根據(jù)主控制器將基于所計算的電機損耗計算的逆變器命令或速度命令傳輸至逆變器或驅動控制器并且逆變器或驅動控制器調整驅動電流，電機的鐵損耗和銅損耗得到補償(s340)。另外，主控制器通過憑借將基于所計算的電機、逆變器和電源的損耗而計算的dc電壓命令傳輸至電源來控制電源以調整dc電壓，從而補償逆變器和電源的損耗(s350)。

將對本領域技術人員顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可在本發(fā)明中進行各種修改和改變。因此，意圖是，本發(fā)明涵蓋本發(fā)明的修改和變化，只要它們在所附權利要求及其等同的范圍內。