CN101567661A - 在低电机速度时的谐波扭矩脉动降低 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在低电机速度时的谐波扭矩脉动降低。提供了用于降低电机中扭矩脉动的方法和系统。方法包括接收扭矩指令和基于所述扭矩指令确定消除电流指令。所述方法还包括基于所述消除电流指令产生谐波消除指令，其中所述谐波消除指令补偿由联接到所述逆变器的电流调节控制模块引起的相位移和衰减，所述逆变器联接到所述电机上。所述方法还包括将所述谐波消除指令提供给所述电流调节控制模块，其中所述电流调节控制模块配置成响应于所述谐波消除指令和所述扭矩指令来控制所述逆变器。

Description

在低电机速度时的谐波扭矩脉动降低

技术领域

本发明总地涉及电机驱动系统，更具体地，本发明涉及用于减小在电动或混合电动车辆驱动系统中使用的电机的扭矩脉动的方法和设备。

背景技术

在使用电动牵引电机的车辆中，使用交流(AC)电机驱动来向电机轴提供所需的扭矩。大多数电机驱动试图给电机定子绕组提供一组均衡的纯正弦波电流，以产生没有扭曲或脉动的恒定扭矩。但是，由于AC电机的实际设计限制，即便是纯正弦波定子电流激励也会存在扭矩脉动。扭矩脉动会引起速度脉动、产生传动系共振、或产生其它不期望的后果。在为车辆的情况下，扭矩脉动会产生车辆振动或噪声。

在某些情形下，电机产生的扭矩脉动可通过对电机设计进行机械改变来减小，所述电机设计例如绕阻配置、定子齿几何形状、转子势垒(barrier)几何形状和转子偏移(skewing)。但是，电机的扭矩脉动与扭矩密度之间存在着折衷。因此，在所有的实际应用中，当被提供正弦波电流时，电机产生一些扭矩脉动。可使用被动减振方法来减轻扭矩脉动的一些不利影响并降低噪声，例如给车辆添加结构性加强件或吸声材料。但是，这些减振方法成本高，且无法直接解决电机产生的扭矩脉动的问题。

在为混合动力或电动车辆的情况下，较高水平的管理控制器可利用试图调节提供给AC电机驱动的扭矩指令的算法，例如主动减振，以使部分地由于扭矩脉动而引起传动系共振的激励最小。但是，由于这些算法无法区别驾驶员需求扭矩指令的调节与AC电机的扭矩脉动引起的振动，所以它们通常无法在非常低的速度时操作。备选技术试图在基本同步参考系下引入谐波消除电流。但是，这些技术无法解决电流调节器带宽对系统的限制而可能导致增加扭矩脉动的影响。

发明内容

提供了一种用于减小电机中扭矩脉动的方法。所述电机联接到逆变器，该逆变器联接到电流调节控制模块，其中所述逆变器配置成驱动所述电机。所述方法包括接收扭矩指令和基于所述扭矩指令确定消除电流指令。所述方法还包括基于所述消除电流指令产生谐波消除指令，其中所述谐波消除指令被产生以补偿由所述电流调节控制模块引起的相位移和衰减，并将所述谐波消除指令提供给所述电流调节控制模块，其中所述电流调节控制模块配置成响应于所述谐波消除指令和所述扭矩指令来控制所述逆变器。

提供了一种用来响应于扭矩指令而减小电机中扭矩脉动的方法。所述电机联接到逆变器，该逆变器联接到电流调节控制模块，其中所述逆变器配置成驱动所述电机。所述方法包括基于所述扭矩指令确定谐波消除指令，其中所述谐波消除指令被调节成补偿由所述电流调节控制模块引起的相位移，并将所述谐波消除指令提供给所述电流调节控制模块。

提供了一种用来响应于扭矩指令而减小电机中扭矩脉动的控制器的设备，其中所述电机联接到逆变器。所述控制器包括：电流调节控制模块，其中所述电流调节控制模块响应于所述扭矩摊产生用于所述逆变器的控制信号；以及联接到所述电流调节控制模块的谐波消除指令块。所述谐波消除指令块配置成产生用于所述电流调节控制模块的谐波消除指令以降低扭矩脉动谐波，其中所述谐波消除指令补偿由所述电流调节控制模块引起的相位移。

该概述用于以简化的形式介绍精选的概念，其将在下面的详细描述中进一步描述。该概述既不确定所要保护主题的关键特征或本质特征，也不用来确定所要保护主题的范围。

附图说明

结构附图，参考其详细描述和权利要求可得到对主题的更加全面的理解，其中附图中相同的附图标记始终指代相似的元件。

图1为根据一个实施例的电机驱动系统的框图；

图2为图1中用于d-q参考系执行过程的电机驱动系统的详细框图，示出了根据一个实施例的另外的组件及组件之间的中间信号；

图3为根据一个实施例的谐波消除指令块的框图；

图4为图3中用于d-q参考系执行过程的谐波消除指令块的详细框图，示出了根据一个实施例另外的组件及组件之间的中间信号；

图5为用于根据一个实施例减小在低电机速度时的扭矩脉动的过程的流程图；

图6为示例情形时提供给电机的正弦波电流的曲线图；

图7为响应于图6中示例情形时的正弦波电流而由电机产生的扭矩的曲线图；

图8为图7中示例情形时电机扭矩的快速傅立叶变换(FFT)的曲线图；

图9为提供给含有谐波消除部件的电机的电流曲线图，所述谐波消除部件使用本文所述的示例情形时的技术；

图10为响应于图9中示例情形时的电流而由电机产生的扭矩的曲线图；以及

图11为图10中示例情形时电机扭矩的快速傅立叶变换(FFT)的曲线图。

具体实施方式

下面的详细描述实质上仅仅是示意性的，而不是限制主题的实施方式或该实施方式的应用和使用。如本文所使用的，词语“示例”意味着“用作范例、实例或例证”。本文作为示例描述的任何执行方法都不必看作是优于其它执行方法的优选或优势方式。另外，也不意图用前述的技术领域、背景技术、发明概述或以下的所附详细说明中描述的任何表述或暗示理论来限制本发明。

本文中可根据功能块和/或逻辑块元件来描述技术和工艺，并参考可由各种计算部件或装置执行的操作、处理任务和功能的符号表示法。这类操作、任务和功能有时称为计算机执行的、计算机化的、软件执行的或计算机实现的。实际上，一个或多个处理器装置可通过操作表示在系统存储器中存储器位置的数据位的电子信号以及其它处理信号来实现所述操作、任务和功能。保持数据位的存储器位置为具有对应于数据位的特定的电、磁、光学或有机特性的物理位置。应当理解，图中所示各种块元件可通过配置成执行规定功能的任意数量的硬件、软件和/或固件元件来实现。例如，系统或元件的实施便可使用可在一个或多个微处理器或其它控制装置的控制下实施多种功能的各种集成电路元件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查寻表等等。

下面的描述涉及“连接”或“联接”在一起的元件或节点或特征。如本文所使用的，除非以其它方式特别地描述，否则“连接”意味着一个元件/节点/特征直接连到另一个元件/节点/特征(或者直接与其通信联接)。同样，除非以其它方式特别地描述，否则“联接”意味着一个元件/节点/特征直接或间接连(或耦合)到另一个元件/节点/特征(或者直接或间接与其通信联接)，且不必是机械地。因此，虽然图中所示的示意图可表示元件的一个示例性布置，但是在所述主题的实施例中可具有另外的插入元件、装置、特征或组件。

为简便起见，本文不再详细描述涉及系统某些功能方面(以及系统的个别操作组件)的传统技术。另外，本文所含各图中所示的连线意图表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应当注意，在所述主题的实施例中可具有许多可选或另外的功能关系或物理连接。

本文所讨论的技术和概念涉及降低电机驱动系统中的扭矩脉动。如本文所使用的，下标和上标的含义如下：

下标d和q：d-q参考系中的量。在笛卡尔坐标中，d-q参考系与电机内转子的旋转同步。

下标s：电机的定子绕阻中的量。

上标e：旋转(同步)参考系中的量。

上标r：有关机械转子的量。

上标^*：被指令的量。

参考图1，在具体实施例中，电机系统5包括，但不限制为：电机10、能源11、逆变器12、电子控制系统14、电流指令产生块16、谐波消除指令块18、求和点19、电流调节控制模块20和分解器系统22。

在具体实施例中，电机10联接到逆变器12，该逆变器12联接到能源11。电子控制系统14联接到电流指令产生块16和谐波消除指令块18。电流指令产生器块16还联接到能源11。电流指令产生块16的输出和谐波消除指令块18的输出送至求和点19，该求和点还接收电流调节控制模块20的输出。求和点19的输出联接至电流调节控制模块20。电流调节控制模块20还可联接到电机10，并且它输出给求和点19以产生反馈环。分解器系统22联接到电机10，并且还联接到谐波消除指令块18和电流调节控制模块20，以提供有关电机10的操作的信息。

在具体实施例中，电机10为具有转子和定子绕阻的三相交流(AC)电机。在各种实施例中，电机10可为内永磁(IPM)电机、感应电机、同步磁阻电机或其它已知的适当电机。另外，应当理解，本文所述主题不限于三相电机，并且可适于任何数量的相位。在具体实施例中，能源11给逆变器12提供用于驱动电机10的电能和/或电压。能源11可包括电池、燃料电池、超电容或本领域已知的任何其它适当能源。电机10响应于从逆变器12施加到定子绕阻上的电压而操作，其产生在定子绕阻中产生电流的扭矩。在具体实施例中，逆变器12向定子绕阻的每个相位都提供脉宽调制(PWM)的电压信号，该逆变器12可包括多个用于调制提供的电压的晶体管开关对，如本领域所了解的。

在具体实施例中，电子控制系统14可包括各种传感器和自动控制模块、电子控制单元(ECU)、或至少一个处理器和/或存储器，所述处理器和/或存储器包括存储在其上(或在其它计算机可读介质中)用于实施下述处理和方法的指令。尽管未示出，但是电子控制系统14可联接至另外的车辆元件，如本领域所了解的。在具体实施例中，电子控制系统14响应于扭矩需求产生扭矩指令(T^*)，并向电流指令产生块16和谐波消除指令块18提供扭矩指令。

在具体实施例中，电流指令产生块16以基本电子频率(f_e)产生同步定子电流指令(I_s ^e*)，以便以指令的扭矩操作电机10。根据一个实施例，同步定子电流指令实现为相对于d-q参考系的两个分量I_ds ^e*和I_qs ^e*，将在下面更详细地描述(见图2)。在具体实施例中，电流指令I_s ^e*基于扭矩指令(T^*)、能源电压(V_DC)、电机的角速度(ω_r)以及电机系统5的其它可能操作参数。电流指令产生块16向求和点19提供电流指令I_s ^e*。

在具体实施例中，谐波消除指令块18向求和点19提供第二电流指令(I_{s_H} ^e*)，以便消除电机10中基本电子频率的一部或几倍的扭矩脉动谐波。根据一个实施例，谐波消除指令可在d-q参考系中实现为I_{ds_H} ^e*和I_{qs_H} ^e*，将在下面更详细地描述(见图2)。谐波消除指令块18配置成执行如下面更详细描述的另外的任务和功能。

在具体实施例中，电流调节控制模块20给求和点提供从电机10反馈的测量电流(I_s ^e)。求和点19的输出为表示I_s ^e*+I_{s_H} ^e*-I_s ^e的电流误差指令(I_{s_err} ^e*)。根据一个实施例，电流调节控制模块20基于电流误差指令I_{s_err} ^e*产生三相电压指令。电流调节控制模块20给逆变器12提供三相电压指令以在电机10中产生指令扭矩。在具体实施例中，电流调节控制模块20调节电机10中的电流，如下面更详细描述的。

现在参考图2，在具体实施例中，电机系统5在d-q参考系中执行。在具体实施例中，电流调节控制模块20包括同步参考系电流调节器24、同步至固定变换块26、两至三相变换块28、三至两相变换块30和固定至同步变换块32。分解器系统22包括分解器34和分解器至数字转换器36。

在具体实施例中，求和点19的输出被联接至同步参考系电流调节器24。同步参考系电流调节器24被联接到同步至固定转换块26，该同步至固定转换块26被联接到两至三相转换块28，该两至三相转换块依次被联接至逆变器12。三至两相转换块30被联接到电机10和固定至同步转换块32，该固定至同步转换块32被联接到求和点19，以产生所示反馈环。

再参考图2，在具体实施例中，电流误差指令被提供给同步参考系电流调节器24。同步参考系电流调节器24通过提供电压指令来调节电机电流，使得电机10中测量的电流遵循电流指令(I_s ^e*+I_{s_H} ^e*)。同步参考系电流调节器24的输出为中间电压指令V_ds ^e*和V_qs ^e*，该中间电压指令通过同步至固定转换块26进行处理，该同步至固定转换块26使用转子位置θ_r(例如，来自分解器系统22，如下所述)以根据传统坐标转换将电压指令从同步参考系转换为固定参考系。同步至固定转换块26的输出为固定参考系两相α/β电压指令V_α ^*和V_β ^*。α/β电压指令然后传到两至三相转换块28，该两至三相转换块28将α/β电压指令转换为等效的三相信号V_a ^*、V_b ^*和V_c ^*。该三相固定参考系电压指令V_a ^*、V_b ^*、V_c ^*为传到逆变器12的操作控制信号，逆变器12处理电压指令，并将指令电压应用至电机10的定子绕阻。

在具体实施例中，两(或三)定子相位电流被感测，并被传到三至两相转换块30。三至两相转换块30将三相电流I_a、I_b和I_c转换为等效的两相α/β电流I_α和I_β。固定至同步转换块32(使用可如下所述由分解器系统22提供的转子位置θ_r)将α/β电流转换为同步参考系参量I_ds ^e和I_qs ^e，该同步参考系参量I_ds ^e和I_qs ^e被反馈到所示求和点19以产生电流控制反馈环。求和点19的输出(即，电流误差指令)为同步参考系误差信号，该信号被提供给同步参考系电流调节器24的输入。

在具体实施例中，分解器系统22包括联接到电机10的分解器34。分解器34的输出联接到分解器至数字转换器36。分解器至数字转换器36产生转子位置的数字表示，该数字表示被提供给同步至固定转换块26、固定至同步转换块32和谐波消除指令块18。

再参考图2，在具体实施例中，分解器系统22测量转子位置(θ_r)和电机速度(n_r)，并且将测量的值提供给其它系统元件。分解器34(或类似的速度感测装置)感测转子的位置，从而得到电机10的速度。分解器至数字转换器36将分解器34的信号转换为数字信号(例如，电机速度数字信号和转子角度位置数字信号)，如本领域所理解的。分解器系统22可向谐波消除指令块18、电流调节控制模块20和/或如本文所述的其它系统元件提供转子位置和电机速度的数字表示。

对于图2中所示的执行过程，谐波消除指令块18响应于扭矩指令和其它系统参数产生I_{ds_H} ^e*和I_{qs_H} ^e*。谐波消除控制块18的两个输出都送至求和点19。因此，谐波消除控制块18影响电流调节控制模块20的操作。

再参考图2，电流控制反馈环给电流调节控制模块20的频率响应引入带宽频率限制(即，截止频率)。带宽频率(f_bw)部分地受控于PWM逆变器12的最大转换频率和电机系统5的取样率，其中PWM逆变器12的最大转换频率和电机系统5的取样率为限制电流调节控制模块20的可获得带宽的两个因素。在具体实施例中，带宽频率的范围可从300-500Hz，但是在其它实施例中，带宽频率可为1kHZ或更高。电流调节控制模块20的带宽限制带来了衰减和相位移，影响了电流调节控制模块20的频率响应。这限制了同步参考系电流调节器24在指令频率接近或超过f_bw时如实地遵循谐波消除指令的能力。

现在参考图3和图4，在具体实施例中，谐波消除指令块18产生谐波消除指令I_{s_H} ^e*以降低由确认的脉动谐波H引起的扭矩脉动。在具体实施例中，谐波消除指令块18包括，但不限制于：消除电流指令块38、量值补偿块40、相位补偿块42、停用块44和直角坐标转换块46。谐波消除指令块18可接收扭矩指令(T^*)、转子位置(θ_r)、电机速度(n_r)、电子角速度(ω_e＝2πf_e)、电流调节器带宽(ω_bw)和/或要消除的脉动谐波(H)作为输入。如图4中所示，谐波消除指令块18可在d-q参考系中实现和/或执行。

在所示实施例中，消除电流指令块38联接到量值补偿块40和相位补偿块42。量值补偿块40的输出联接到停用块44的输入。停用块44的输出和相位补偿块42的输出联接到直角坐标转换块46。如图2中所示，直角坐标转换块46联接到求和点19。在具体实施例中，量值补偿块40补偿电流调节控制模块20的衰减，相位补偿块42补偿电流调节控制模块20的相位移，如下面所更加详细描述的。

现在参考图5，在具体实施例中，谐波消除指令块可配置成执行扭矩脉动降低过程以及下述其它任务、功能和操作。所述各种任务可通过软件、硬件、固件或其任意组合来执行。为示意性起见，下面的描述涉及与图1-4相关的上述元件。实际上，所述任务、功能和操作可通过所述系统的不同元件来执行。应当理解，可包括任意数量的另外或可选任务，并且任意数量的另外或可选任务可被包含到具有本文未详细描述的另外功能的更全面的程序或过程中。

再参考图5，并继续参考图3和图4，在具体实施例中，要消除的脉动谐波被确认为H(任务502)。根据一个实施例，H为表示引起扭矩脉动的基本电子频率谐波的整数倍数。在具体实施例中，脉动谐波可基于电机操作特性而预先确定，并在谐波消除指令块18中预先配置。根据另一实施例，脉动谐波可在谐波消除指令块18的外部被产生(即，从电子控制系统或另一车辆控制模块提供给谐波消除指令块18)。在具体实施例中，谐波消除指令块18基于确认的脉动谐波产生谐波消除指令。

在具体实施例中，谐波消除指令块配置为接收扭矩指令T^*(任务504)。可响应于用户扭矩需求(即，车辆驾驶员压下加速器踏板)从车辆内的电子控制系统或其它控制模块将扭矩指令提供给消除电流指令块38。

在具体实施例中，消除电流指令块38基于扭矩指令确定消除电流指令(任务506)。消除电流指令块38基于扭矩指令和预先确定的电机扭矩特性来提供用于谐波频率的消除电流指令(H*f_e)。电机的扭矩脉动特性为电机设计的复变函数，包括定子和转子迭片几何形状及绕阻结构。在具体实施例中，预先确定的扭矩特性可根据经验或有限元分析(FEA)来确定。根据一个实施例中，消除电流指令块38通过从查寻表39获得消除电流指令来确定消除电流指令，其中查寻表39含有对应于可能输入扭矩指令的范围的已存储的电流消除指令。在另一实施例中，消除电流指令块38可通过对扭矩指令进行多项式曲线拟合操作来确定消除电流指令。在具体实施例中，消除电流指令为具有量值(M)和消除相位角(φ)的极性量，如图4中标明的。

在具体实施例中，谐波消除指令块18通过基于确认的脉动谐波频率改变消除电流指令的量值来产生消除指令，以补偿电流调节控制模块的衰减(任务508)。电流调节控制模块可被模型化为单极低通过滤器，具有在带宽频率(ω_bw＝2πf_bw)的一极，其中电流调节器的增益具有频率响应 $G\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{1}{\sqrt{1+{\left(\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{bw}}}\right)}^2}}.$ 因此，随着提供给电流调节控制模块的指令频率的增加(即，ω→ω_bw)，所述衰减增加(或增益的量值减小)。在具体实施例中，为补偿衰减，量值补偿块40通过将所述量值乘以补偿因数而产生调节量值(M′)，从而 $M^{\′}=M\×\sqrt{1+{\left(\frac{H\·{\mathrm{\ω}}_e}{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{bw}}}\right)}^2}.$ 参考图4，量值补偿块40可包括联接到第一乘法器43的增益补偿操作块41，其中第一乘法器43接收消除电流指令量值M作为输入。增益补偿操作块41计算的值，并将结果提供给第一乘法器43以产生M′。根据一个实施例，电流调节控制模块的带宽频率可预先确定，因此量值补偿块40可预先配置。

在具体实施例中，谐波消除指令块18通过改变消除相位角来产生谐波消除指令，以补偿电流调节控制模块的相位移(任务510)。如上所述，电流调节控制模块可模型化为单极低通过滤器，具有在带宽频率(ω_bw＝2πf_bw)的一极，使得电流调节控制模块的相位移由 $\mathrm{\γ}={\tan }^{-1}\left(\frac{H\×{\mathrm{\ω}}_e}{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{bw}}}\right)$ 来决定。参考图4，相位补偿块42可包括相位修正块45，该相位修正块45计算

的值以产生γ。另外，必须通过加上对应于诊谐波位置的谐波相位角来说明确认的脉动谐波的位置，该谐波相位角由H×θ_r来决定，其可通过第二乘法器47产生。在具体实施例中，相位补偿块42通过加上补偿相位移和谐波相位角来修改消除相位角，其中所述谐波消除相位角由φ′＝φ+γ+H×θ_r来决定。

再参考图4，在具体实施例中，停用块44配置成如果电机速度(n_r)大于阈值速度(n_th)则禁用谐波消除指令(任务512、514)。在这点上，停用块44可通过比例因数块49和第三乘法器51来执行，其中第三乘法器51接收M′作为输入。比例因数块49计算提供给第三乘法器51的比例因数d_n以便随着速度增大而禁用谐波消除指令。随着速度增大，基本电子频率增加(f_e)，这引起谐波消除指令的频率(即，H×f_e)接近逆变器的转换频率。在某点，谐波频率相对于转换频率的比达到一水平，在该水平下由于脉冲比(谐波频率相对于输出PWM频率的比)限制，谐波消除指令不再有效的水平。因此，当速度增大时，使谐波消除指令无效。

在具体实施例中，分解器系统22可提供电机速度n_r给停用块44。在可选实施例中，电机速度可基于 $n_r=\frac{120f_e}{p}$ 来计算，其中p为电机中的极的数目。在具体实施例中，通过将调节的量值乘以比例因数来改变谐波消除指令的量值，以在第一速度(n₁)与阈值速度之间平顺地禁用谐波消除指令。例如，比例因数d_n可从速度n₁时的1线性地变化至速度n_th(和其后的速度)时的0，使得n_th≥n_r≥n₁，M″＝d_n×M′。

在具体实施例中，直角坐标转换块46将谐波消除指令从极性量(具有量值M″和相位φ′)转换为直角坐标量(任务516)。在具体实施例中，直角坐标转换块46产生在d-q同步参考系中的谐波消除指令，其中 $I_{\mathrm{ds}\_H}^{e*}=M^{\′\′}\cos {\mathrm{\φ}}^{\′}$ 和 $I_{\mathrm{qs}\_H}^{e*}=M^{\′\′}\sin {\mathrm{\φ}}^{\′}.$ 参考图4，直角坐标转换块46可实现为正弦操作块53、余弦操作块55、第四乘法器57和第五乘法器59。正弦操作块53和余弦操作块55每个都接收谐波消除相位角φ′，并分别执行φ′的正弦和余弦函数。第四乘法器57接收正弦操作块53的输出和M″作为输入，并产生I_{qs_H} ^e*。第五乘法器59接收余弦操作块55的输出和M″作为输入，并产生I_{ds_H} ^e*。谐波消除指令块通过求和点19提供谐波消除指令给电流调节控制模块(任务518)。扭矩脉动降低过程500持续地运行，并且由任务504、506、508、510、512、514、516和518限定的循环可重复和响应于系统中的变化，例如，扭矩指令T^*或转子位置的变化。

现在参考图6-11，对于示例的情形，当谐波消除指令块未被使用并且向电机提供图6中所示正弦波电流时，电机扭矩具有如图7中所示的脉动成分。图8示出了图7中所示扭矩脉动的快速傅立叶变换(FFT)，展示了由对应于12^th谐波的基本电子频率的主要谐波产生的扭矩脉动。如图9中所示，当通过H＝12起动谐波消除指令块时，由于提供给电流调节控制模块的谐波消除电流，提供给电机的电流变形，而不是纯正弦的。响应于谐波消除指令，电机产生更加平顺的扭矩，显著地降低了扭矩脉动振荡，如图10中所示。如图11中所示，图10中电机扭矩的FFT展示了具有H＝12的谐波消除指令块有效地消除了12^th谐波。

应当理解，所示实施例仅仅是为了说明的目的，电机系统可被改变以包括另外的谐波消除指令块，或者谐波消除指令块可被改变(即，通过复制单独的成分块)以另外的谐波作为目标并进一步降低扭矩脉动。因此，在可选实施例中，可利用一个或多个谐波消除指令块来产生消除多重谐波的指令。

上述方法和/或系统的一个优点是电机系统在低电机速度产生更加平顺的扭矩。另外，对于由电流调节控制模块引起的衰减和相位移的补偿，允许随着基本电子频率的增加而通过同步参考系电流调节器来如实地遵循谐波消除指令。其它实施例可将上述系统和方法使用在不同类型的汽车、不同运输工具(例如，船舶或飞机)中或不同的机械系统中，总之，它可使用在存在扭矩脉动谐波的任何情形中。

尽管在前面的详细描述中已经展示了至少一个具体实施例，但是应当理解，存在大量的变型。还应当理解，本文所述的具体实施例或实施方式并非以任何方式限制所要求保护主题的范围、应用或结构。另外，前面的详细描述给本领域的技术人员提供了执行所述实施例或实施方式的方便的路线图。应当理解，在不脱离由权利要求限定的范围的情况下，可对元件的功能和布置进行各种改变，在提交该专利申请时，所述范围包括已知的等效物或可预见的等效物。

Claims (20)

1.一种用来降低使用在车辆电机驱动系统中的电机中的扭矩脉动的方法，其中所述电机联接到逆变器，该逆变器联接到电流调节控制模块，其中所述逆变器配置成驱动所述电机，所述方法包括：

接收扭矩指令；

基于所述扭矩指令确定消除电流指令；

基于所述消除电流指令产生谐波消除指令，其中所述谐波消除指令被产生以补偿由所述电流调节控制模块引起的相位移和衰减；以及

将所述谐波消除指令提供给所述电流调节控制模块，其中所述电流调节控制模块配置成响应于所述谐波消除指令和所述扭矩指令来控制所述逆变器。

2.如权利要求1所述的方法，所述电机具有电子角速度和电机速度，并且包括具有一位置的转子，其中产生所述谐波消除指令还包括：

确认第一脉动谐波，所述第一脉动谐波为所述电机的基本电子频率的倍数；

基于所述第一脉动谐波、所述电子角速度和所述转子的位置来改变所述消除电流指令的相位角；以及

基于所述电子角速度和所述第一脉动谐波来改变所述消除电流指令的量值。

3.如权利要求2所述的方法，其中改变所述相位角还包括加上由

决定的补偿相位移，其中H为所述第一脉动谐波，θ_r为所述转子的位置，ω_e为所述电子角速度，ω_bw为所述电流调节控制模块的带宽。

4.如权利要求2所述的方法，其中改变所述量值还包括将所述量值乘以

其中H为所述第一脉动谐波，ω_e为所述电子角速度，ω_bw为所述电流调节控制模块的带宽。

5.如权利要求2所述的方法，还包括如果所述电机速度高于阈值速度则禁用所述谐波消除指令。

6.一种用来响应于扭矩指令降低电机中的扭矩脉动的方法，其中所述电机联接到逆变器，该逆变器联接到电流调节控制模块，其中所述逆变器配置成驱动所述电机，所述方法包括：

基于所述扭矩指令确定谐波消除指令，其中所述谐波消除指令被调节成补偿由所述电流调节控制模块引起的相位移；以及

将所述谐波消除指令提供给所述电流调节控制模块。

7.如权利要求6所述的方法，其中确定所述谐波消除指令还包括：

基于所述扭矩指令确定消除电流指令，其中所述消除电流指令为具有量值和消除相位角的极性量；以及

确认第一脉动谐波，所述第一脉动谐波为所述电机的基本电子频率的倍数，其中所述谐波消除指令基于所述消除电流指令和所述第一脉动谐波确定。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述电机还包括具有一位置的转子，其中确定所述谐波消除指令还包括：

基于所述第一脉动谐波和所述转子的位置产生谐波相位角；

基于所述第一脉动谐波、所述电机的电子角速度和所述电流调节控制模块的带宽产生补偿相位移；以及

将所述谐波相位角、所述补偿相位移和所述消除相位角相加以产生谐波消除相位角。

9.如权利要求8所述的方法，其中产生所述谐波相位角由H×θ_r来决定，其中H为所述第一脉动谐波，θ_r为所述转子的位置。

10.如权利要求8所述的方法，其中产生所述补偿相位移由

来决定，其中H为所述第一脉动谐波，ω_e为所述电子角速度，ω_bw为所述电流调节控制模块的带宽。

11.如权利要求7所述的方法，其中确定所述谐波消除指令还包括基于所述第一脉动谐波、所述电机的电子角速度和所述电流调节控制模块的带宽来产生调节量值。

12.如权利要求11所述的方法，其中产生所述调节量值还包括将所述量值乘以

其中H为所述第一脉动谐波，ω_e为所述电子角速度，ω_bw为所述电流调节控制模块的带宽。

13.如权利要求7所述的方法，其中基于所述扭矩指令确定所述消除电流指令还包括从查寻表获取所述消除电流指令，所述查寻表具有存储在其中的基于所述电机的特性的多个电流消除指令，所述多个电流消除指令对应于多个可能扭矩指令。

14.如权利要求7所述的方法，其中基于所述扭矩指令确定所述消除电流指令还包括对所述扭矩指令进行多项式曲线拟合操作，其中所述多项式曲线拟合基于所述电机的特性。

15.如权利要求7所述的方法，还包括：

确认第二脉动谐波，所述第二脉动谐波为所述基准电子频率的第二倍数；

基于所述消除电流指令和所述第二脉动谐波确定第二谐波消除指令；以及

将所述第二谐波消除指令提供给所述电流调节控制模块。

16.如权利要求7所述的方法，其中确认所述第一脉动谐波还包括选择所述基本电子频率的整数倍数，所述整数倍数表示引起扭矩脉动的基本电子频率的谐波。

17.如权利要求7所述的方法，还包括：

将所述谐波消除指令转换为直接坐标指令；以及

将所述直角坐标指令提供给所述电流调节控制模块。

18.如权利要求6所述的方法，其中所述电机具有电机速度，并且所述方法还包括如果所述电机速度高于阈值速度则禁用所述谐波消除指令，所述禁用通过基于所述电机速度根据比例因数改变所述谐波消除指令的量值，使得当所述电机速度达到所述阈值速度时所述量值降低至零来实现。

19.一种用来响应于扭矩指令降低电机中扭矩脉动的控制器，所述电机联接到逆变器，所述控制器包括：

电流调节控制模块，其中所述电流调节控制模块响应于所述扭矩指令产生用于所述逆变器的控制信号；以及

联接到所述电流调节控制模块的谐波消除指令块，所述谐波消除指令块配置成产生用于所述电流调节控制模块的谐波消除指令以降低扭矩脉动谐波，其中所述谐波消除指令被产生以补偿由所述电流调节控制模块引起的相位移。

20.如权利要求19所述的控制器，还包括配置成如果所述电机的速度高于阈值速度则停用所述谐波消除指令的停用块。

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