CN103178771A - 限制再生电流的电机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机控制系统，该系统包括电机和控制模块。电机工作在一旋转速度，并产生再生电流。电机具有目标励磁减弱电流，其配置为将再生电流限制到阈值。控制模块与电机通信。控制模块接收电机转矩指令。控制模块包括控制逻辑，其基于电机转矩指令和电机的旋转速度来识别目标励磁减弱电流。

Description

限制再生电流的电机控制系统

技术领域

本发明涉及一种电机控制系统，特别地涉及一种构造成将电机的再生电流限制到阈值的电机控制系统。

背景技术

电动转向系统包括电机和具有逆变驱动电路的控制器。电机和控制器的结合有时称为电致动器。电致动器在两个工作方向上旋转。也就是，电致动器可顺时针工作也可以逆时针工作。电致动器还工作为在两个方向上产生转矩。因此，电致动器工作在电机的所有四个工作象限，也就是说电机转矩和电机速度的每一个可以是正的或负的，形成四个可能的工作结合。

当电致动器工作在象限2或象限4中时，电致动器作为发电机工作。也就是，当电机转矩和电机速度具有相反的符号(即正或负)时，供电电流将变成负向。负向供电电流还被称为再生电流。例如，当电致动器连接到车载电池时，再生电流可以被送向车载电池。车载电池的性能随时间变差。因此，如果电池性能降低或车载电气系统问题出现，再生电流可能不被车载电池所吸收。因此，需要限制由电致动器工作在象限2或象限4时所产生的再生电流的量。在一种减少到达车载电池的再生电流的方法中，无源元件，例如电阻元件可以被用来消耗再生电流。但是，无源元件可能较大，难以封装。

除了减少再生电流，电机典型地具有需要满足象限1和象限3的转矩与速度需求。因此，可以采用一种被称为相位超前的方法来满足转矩与速度需求，从而从电机产生的功率的量增加。相位超前包括允许所施加的电机电压的相位相对于产生的电机反电动势(BEMF)的相位偏移。当相位超前不需要满足象限2和象限4中的转矩与速度需求时，可使用零相位超前值。这种方法使得用于控制器的软件相对简单。但是，可能产生相对较大的电机电流(即，在一个实例中电机电流可能高达大约220安培)，这可能造成对控制器的内部电路的电气应力，还可能造成噪声问题。

在另一种方法中，相位超前可用于象限2和象限4来满足转矩与速度性能需求。在这种方法中，计算相位超前角，使得电机的d轴或励磁电流在象限2或象限4中大约为零。该方法产生较少的电机电流，从而减少控制器的内部电路上的电气应力。然而，该方法还可能产生相对大量的再生电流。

发明内容

提供一种电机控制系统，包括电机和控制模块。电机以某一旋转速度工作，并产生再生电流。电机具有目标励磁减弱电流，配置为将再生电流限制到阈值。电机包括多个电机电路参数。控制模块与电机通信。控制模块接收电机转矩指令。控制模块包括控制逻辑，其基于电机转矩指令和电机的旋转速度来确定目标励磁减弱电流。控制模块包括控制逻辑，其用于确定相位超前角来产生目标励磁减弱电流。控制模块包括控制逻辑，其基于电机转矩指令、旋转速度和多个电机电路参数来确定电机电压指令。电机电压指令应用于相位超前角。

在另一个实施例中，电机控制系统包括电机和控制模块。电机以某一旋转速度工作。电机工作产生再生电流。电机具有目标励磁减弱电流，其配置为将第二工作象限和第四工作象限中的再生电流限制到阈值，电机还包括多个电机电路参数、转矩产生电流和励磁减弱电流。控制模块与电机通信。控制模块接收电机转矩指令。控制模块包括基于电机转矩指令和电机旋转速度来识别目标励磁减弱电流的控制逻辑。控制模块包括监测电机的转矩产生电流和励磁减弱电流的控制逻辑。控制模块包括基于电机转矩指令计算目标转矩产生电流的控制逻辑。控制模块包括控制逻辑，其将转矩产生电流与目标转矩产生电流相比较和将励磁减弱电流与目标励磁减弱电流相比较。控制模块包括确定相位超前角来产生目标励磁减弱电流的控制逻辑。控制模块包括基于电机转矩指令、旋转速度和多个电机电路参数确定电机电压指令的控制逻辑。电机电压指令应用于相位超前角。

结合附图从下述说明内容中将更明确地得到这些和其他的优点和特征。

附图说明

在说明书的结尾处在权利要求中本发明的主题被特别地指出和明显地请求保护。

结合附图，从下面详细的说明中清楚地获得本发明的上述和其他特征，和优点，其中：

图1是电机控制系统的示例性图示说明；

图2是图1所示电机的矢量图；

图3是说明图1所示电机的四个工作象限的示例性图示；

图4是根据本发明的一方面说明一种图1所示电机的控制方法的方框图；

图5是根据本发明的另一方面说明另一种图1所示电机的控制方法的方框图；

图6是说明本发明的另一方面的方框图；以及

图7是说明采用和未采用本发明的图1所示电机的工作情况的图表。

具体实施方式

现在参看附图，本发明将参照特定实施例进行说明，其不限制本发明，图1示出了根据本发明的一个方面的电机控制系统10。在所示实施例中，电机控制系统10包括电机20、逆变器22、DC供电电压24和控制模块30。DC供电电压24将供电电压VB提供给电机20。在一个示例性实施例中，DC供电电压24是12V电池，然而可以理解的是也可以使用其他类型的供电电压。逆变器22通过一组由“A”、“B”、“C”标识的三个连接线32连接到电机20。在一个实施例中，电机20是永磁DC无刷电机。控制模块30通过逆变器22连接到电机20。控制模块30从源34接收电机转矩指令T_CMD，源34是例如转向控制系统。控制模块30包括用于将电机电压指令V_LL通过逆变器22发送到电机20的控制逻辑。

现在参看图1和2，电机20工作使得电机电压指令V_LL的相位相对于电机20产生的反电动势(BEMF)电压E_g的相位移位。电机20的矢量图如图2所示，示出了电压向量V，其具有电机电压指令V_LL的幅值。BEMF电压向量E具有BEMF电压E_g的幅值。在电压向量V和BEMF电压向量E之间测得一个角度，被表示为相位超前角δ。定子相位电流表示为I，在q轴上的定子相位电流表示为I_q，在d轴上的定子相位电流表示为I_d，在相应的d轴上的定子相位电抗表示为X_d，在q轴上的定子相位电抗表示为X_q，在A相上的定子相位电阻表示为R_a。

在一个示例性实施例中，编码器36(如图1所示)用来测量电机20的转子(图1未示出)的角位置θ。电机20的角位置θ用于确定输入相电压V_a，V_b和V_c，其中输入相电压V_a对应于连接线A，输入相电压V_b对应于连接线B，输入相电压V_c对应于连接线C。控制模块30包括控制逻辑，其用于使用如下等式1-3计算输入相电压V_a，V_b和V_c：

V_a＝Vsin(δ+θ)                          等式1

V_b＝Vsin(δ+θ+120°)                    等式2

V_c＝Vsin(δ+θ+240°)                    等式3

电机20可顺时针旋转，也可逆时针旋转，在工作时还可在顺时针和逆时针方向上产生转矩。因此，电机20工作在如图3所示的所有四个工作象限。图3是示出电机20的四个工作象限的示例性图示，其中象限1包括正的速度和正的转矩，象限2包括负的速度和正的转矩，象限3包括负的速度和负的转矩，象限4包括正的速度和负的转矩。当电机20工作在象限2或象限4中，电机20可产生再生电流，其被送回到DC电源24(如图1所示)。电机控制系统10(如图1所示)配置为将电机20工作在象限2和象限4的再生电流限制到阈值。在一个示例性实施例中，再生电流的阈值可以大约是15安培，然而可以理解的是再生电流也可以限制到其他值。

使用一项通常被称为相位超前的技术来产生电机20的励磁减弱电流Id。励磁减弱电流Id与BEMF电压E_g的相位差大约是90度。相位超前包括允许电机电压指令V_LL的相位相对于BEMF电压E_g的相位偏移相位超前角δ(如图2所示)。特别地，控制模块30包括控制逻辑，其用于确定表示为I_dTARGET的目标励磁减弱电流。目标励磁减弱电流I_dTARGET配置为将电机20产生的再生电流限制到阈值。

图4是示出使用控制模块30(图1所示)计算的相位超前的一个方法的示例性方框图100。控制模块30包括用于监测电机20(仍如图1所示)的旋转速度的控制逻辑。特别地，控制模块30可与速度测量装置(图1未示出)相通信，该装置的输出表示电机20的角速度ω_m。可选地，电机20的角速度ω_m可通过对角位置θ求微分来计算，其中dθ/dt＝ω_m。角速度ω_m还可表示为电机20的机械速度，以弧度/秒来测量。控制模块30包括控制逻辑，其也计算电机20的电速度ω_e，其中将机械速度ω_m乘以电机20的极数N_p，并将机械速度ω_m与极数N_p的乘积除以2计算得到电速度。

在一个实施例中，控制模块30的存储器还存储了多个电机电路参数。特别地，在一个实施例中，电机电路参数包括以伏特/弧度/秒来测量的电机电压常数K_e，以欧姆来测量的电机和控制模块输出电路电阻R，和以亨利来测量的电机同步电感L。在另一个实施例中，控制模块30可包括控制逻辑，其计算电机电路参数电机电压常数K_e、电机和控制模块输出电路电阻R和电机同步电感L。特别地，电机电压常数K_e、电机和控制模块输出电路电阻R和电机同步电感L随着温度变化。而且，电机电压常数K_e和电机同步电感L由于饱和效应随着电机电流变化。共同拥有的US专利6900607，US专利7071649，US专利7199549，US专利7576506中可以找到如何计算电机电路参数的实例，这些文献通过引用而结合在本文中。控制模块30还包括用于监测电机20的供电电压V_B的控制逻辑。控制模块30包括控制逻辑，其用于基于电机转矩指令T_CMD和机械速度ω_m来识别目标励磁减弱电流I_dTARGET的特定值，如方框102所示。

控制模块30可使用多种方法计算目标励磁减弱电流I_dTARGET的特定值。例如，在一个实施例中，控制模块30的存储器包括3D查找表，其具有与电机转矩指令T_CMD、机械速度ω_m和电机20的特定工作象限(如图3所示)相对应的目标励磁减弱电流I_dTARGET的特定值。当电机20工作在象限2或象限4时，目标励磁减弱电流I_dTARGET被使用。在另一个实施例中，控制模块30可包括用于计算目标励磁减弱电流I_dTARGET的特定值的控制逻辑。一种用于确定目标励磁减弱电流I_dTARGET的方法如下所述，并在图6中示出。

回到图4，方框104收到目标励磁减弱电流I_dTARGET，电机转矩指令T_CMD、机械速度ω_m、电机电压常数K_e、电机和控制模块输出电路电阻R和电机同步电感L。方框104计算相位超前角δ和电机20的转矩产生电流I_q。转矩产生电流I_q与BEMF电压E_g同相。特别地，在一种方法中，相位超前角δ可使用等式4-7来计算：

T_CMD＝K_eI_q                                等式4

$V_q={\mathrm{RI}}_q+{\mathrm{\ω}}_{e}L\frac{\sqrt{3}}{2}{I}_{\mathrm{dTARGET}}+K_e{\mathrm{\ω}}_m$            等式5

$V_d=-{\mathrm{\ω}}_e{\mathrm{LI}}_q+\frac{\sqrt{3}}{2}{\mathrm{RI}}_{\mathrm{dTARGET}}$                 等式6

$\mathrm{\δ}={\mathrm{Tan}}^{-1}\left(\frac{{-V}_d}{V_q}\right)$                         等式7

其中V_q是电机20的q轴施加的电机电压，是与BEMF电压E_g同相的电压分量，V_d是d轴施加的电机电压，与BEMF电压E_g相差90度的电压分量。

方框106接收相位超前角δ、电机转矩指令T_CMD、机械速度ω_m、电机电压常数K_e、电机和控制模块输出电路电阻R和电机同步电感L。方框106然后计算电机电压指令V_LL。特别地，在一种方法中，电机电压指令V_LL可使用等式8计算：

$V_{\mathrm{LL}}=\mathrm{Sign}\left(V_q\right)\sqrt{V_q^2+V_d^2}$                等式8

一旦电机电压指令V_LL和相位超前角δ被计算，控制模块30包括控制逻辑，其用于将施加到相位超前角δ的电机电压指令V_LL发送给电机20。

图5是一个示例性方框图200，示出了另一种使用闭环方式由控制模块30(如图1所示)计算相位超前的方法。特别地，在图5所示实施例中，电机控制系统10(如图1所示)工作在逆变器22(如图1所示)的闭环电流控制中。控制模块30包括控制逻辑，其监测电机20的转矩产生电流I_q和电机20工作期间的励磁减弱电流I_d。控制模块30包括控制逻辑，其基于电机转矩指令T_CMD和机械速度ω_m确定目标励磁减弱电流I_dTARGET的特定值，如方框202所示。与图4所示方法相类似，控制模块30可使用3D查找表计算目标励磁减弱电流I_dTARGET的特定值，该查找表具有与电机转矩指令T_CMD和机械速度ω_m对应的目标励磁减弱电流I_dTARGET的特定值。可选地，控制模块30可包括用于计算目标励磁减弱电流I_dTARGET的特定值的控制逻辑。

方框204接收目标励磁减弱电流I_dTARGET、电机转矩指令T_CMD、机械速度ω_m、转矩产生电流I_q、励磁减弱电流I_d、电机电压常数K_e、电机和控制模块输出电路电阻R和电机同步电感L。方框204基于输入方框204的数值计算使用闭环控制计算用于驱动电机20的目标转矩产生电流I_qTARGET。目标转矩产生电流I_qTARGET可通过等式9计算：

$\frac{T_{\mathrm{CMD}}}{K_e}=I_{\mathrm{qTARGET}}$                等式9

方框204进一步包括接收转矩产生电流I_q和励磁减弱电流I_d，并将转矩产生电流I_q与目标转矩产生电流I_qTARGET相比较，将励磁减弱电流I_d与目标励磁减弱电流I_dTARGET相比较。特别地，方框204调节q轴施加的电机电压V_q的值和d轴施加的电机电压V_d的值来确保目标转矩产生电流I_qTARGET和目标励磁减弱电流I_dTARGET均被满足。等式10-11示出了d轴施加的电机电压V_d、q轴施加的电机电压V_q、目标转矩产生电流I_qTARGET和目标励磁减弱电流I_dTARGET之间的关系：

$V_q={\mathrm{RI}}_{\mathrm{qTARGET}}+{\mathrm{\ω}}_{e}L\frac{\sqrt{3}}{2}{I}_{\mathrm{dTARGET}}+K_e{\mathrm{\ω}}_m$               等式10

$V_d=-{\mathrm{\ω}}_e{\mathrm{LI}}_{\mathrm{qTARGET}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{\mathrm{RI}}_{\mathrm{dTARGET}}$               等式11

方框206接收由目标励磁减弱电流I_dTARGET和目标转矩产生电流I_qTARGET计算得出的q轴施加的电机电压V_q和d轴施加的电机电压V_d的数值。方框206计算电机电压指令V_LL的幅值和相位超前角δ。相位超前角δ可由等式12来计算：

$\mathrm{\δ}={\mathrm{Tan}}^{-1}\left(\frac{{-V}_d}{V_q}\right)$                 等式12

用于电机电压指令V_LL的等式将在下面等式17中说明。控制模块30包括控制逻辑，其将施加到相位超前角δ的电机电压指令V_LL发送给电机20。

图6是一个方框图300，示出一种基于电机转矩指令T_CMD和机械速度ω_m计算目标励磁减弱电流I_dTARGET的特定值的方法。在所述实施例中，控制模块30包括用于计算目标励磁减弱电流I_dTARGET的特定值的控制逻辑，但是可以理解的是计算还可以由电机控制系统10外部的计算装置离线执行。执行离线计算将造成控制模块30的微处理器(图1未图示)所需要的处理更少。参考方框302，控制模块30包括控制逻辑，其基于为零的目标励磁减弱电流I_d、电机转矩指令T_CMD、机械速度ω_m、供电电压V_B、电机电压常数K_e、电机和控制模块输出电路电阻R和电机同步电感L确定相位超前角δ的特定值。特别地，控制模块30(或离线计算机)包括控制逻辑，其当目标励磁减弱电流I_d的值大约为0安培时计算角度δ。相位超前角δ可以使用等式13-16计算，其与等式5-7相类似，除了目标励磁减弱电流I_dTARGET目前为零：

T_CMD＝K_eI_q                等式13

V_q＝RI_q+K_eω_m              等式14

V_d＝-ω_eLI_q                  等式15

$\mathrm{\δ}={\mathrm{Tan}}^{-1}\left(\frac{{-V}_d}{V_q}\right)$                  等式16

方框304计算可以使用等式17计算的电机电压指令V_LL：

$V_{\mathrm{LL}}=\mathrm{Sign}\left(V_q\right)\sqrt{V_q^2+V_d^2}$                 等式17

然后电机电压指令V_LL被发送给方框306。在方框306中，计算电机电流峰值I_pk。特别地，电机电流峰值I_pk可使用等式18-21计算：

$\hat{V}=V\cos \left(\mathrm{\δ}\right)+\mathrm{jV}\sin \left(\mathrm{\δ}\right)$          等式18

$\hat{E}=\mathrm{Eg}={\mathrm{\ω}}_m\mathrm{Ke}$                  等式19

$\hat{Z}=R+{\mathrm{j\ω}}_{e}L$                   等式20

$I_{\mathrm{pk}}=\left|\frac{\hat{V}-\hat{E}}{\hat{Z}}\right|$                     等式21

其中变量

是电压向量V的单元向量，变量

是BEMF电压E_g的单元向量，变量

是电机电路阻抗向量。方框306还计算电机电流最大角α，其使用等式22计算：

$\mathrm{\α}={\mathrm{Tan}}^{-1}\left(\frac{V\sin \left(\mathrm{\δ}\right)}{V\cos \left(\mathrm{\δ}\right)-E_g}\right)-{\mathrm{Tan}}^{-1}\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_{e}L}{R}\right)$             等式22

电机电流峰值I_pk和电机电流最大角α都被发送到方框308。方框308计算电机输出功率P。电机输出功率P可使用等式23计算：

$P=\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{LL}}{I}_{\mathrm{pk}}\mathrm{Cos}(\mathrm{\α}-\mathrm{\δ})$             等式23

电机电流峰值I_pk、电机电流最大角α和电机输出功率P的每一个被发送到方框310。在方框310中，增益系数G代表当励磁减弱电流I_d为零时的电机输出功率P(在方框308中计算)和电机输出功率P被修改为将产生目标供电电流I_B的数值时的目标励磁减弱电流I_dTARGET值之间的关系。因此，通过非零的励磁减弱电流I_d在电机20中消耗电机输出功率P(即，目标励磁减弱电流I_dTARGET，而不是将电机输出功率P消耗回到DC供电电压24)。在方框308中将增益系数G施加于电机输出功率P来产生目标励磁减弱电流I_dTARGET。供电电流I_B和电机输出功率P之间的关系可以在等式24中表示：

$I_B=\frac{V_B-\sqrt{V_B^2-{4R}_{\mathrm{BH}}P}}{{2R}_{\mathrm{BH}}}$              等式24

其中变量R_BH是DC供电电源24和逆变器22之间的输入电阻。从等式24可以看出，电机20的功率消耗与供电电流I_B的平方成比例。因此，使用增益系数G作为电机输出功率P的绝对值的平方根的系数以获得供应电流I_B的值，在等式25中表示为：

$I_{\mathrm{dTARGET}}=G\sqrt{\left|P\right|}$               等式25

等式25可用来计算使电机输出功率P达到一定水平以使得再生的供电电流I_B处于或低于阈值所需的目标励磁减弱电流I_dTARGET。这是因为增益系数G表示当励磁减弱电流Id为零时电机输出功率P和当电机输出功率P产生目标供电电流I_B时目标励磁减弱电流I_dTARGET的值之间的关系。等式25可被用来确定对应于多个电机转矩指令T_CMD和机械速度ω_m的值的目标励磁减弱电流I_dTARGET，来产生3D查找表，该3D查找表具有对应于电机转矩指令T_CMD和机械速度ω_m的目标励磁减弱电流I_dTARGET的特定值。

在一种方法中，等式4-7和17-25还可迭代求解来获得目标励磁减弱电流I_dTARGET值。特别地，等式4-7和17-25可迭代求解来获得导致电机20产生的再生电流处于或低于阈值的目标励磁减弱电流I_dTARGET值，其中电机输出功率P按照目标值计算。例如，在电机控制系统10的一个实施例中，如果再生电流的阈值大约是15安培，则等式17-25按照经验求解来获得导致再生电流处于或低于15安培的目标励磁减弱电流I_dTARGET。特别地，如果励磁减弱电流Id为零，这导致供电电流I_B(即，再生电流)的值大约是-60安培。目标供电电流I_B(即，再生电流的阈值)大约是-15安培。计算导致供电电流I_B大约是-15安培的电机输出功率P的目标值。当励磁减弱电流Id为零时电机输出功率P和当供电电流I_B大约是-15安培时目标电机输出功率P之间的差别表示为了使再生电流达到15安培电机20需要消耗的电机输出功率P的量。应该注意的是，目标励磁减弱电流I_dTARGET仅计算电机输出功率P的负值(即，仅在图3的象限2和象限4中)。

在电机20的多个工作点计算目标励磁减弱电流I_dTARGET(即，电机转矩指令T_CMD、机械速度ω_m和供电电压V_B的多个值)。然后，如果供电电压V_B保持为大致恒定，在方框312中产生3D查找表。3D查找表包括基于机械速度ω_m和电机转矩指令T_CMD的目标励磁减弱电流I_dTARGET的值。3D查找表可以被实现为一组非线性曲线。在另一个实施例中，3D查找表可被线性化和实现为表示目标励磁减弱电流I_dTARGET对机械速度ω_m的线，其中线的斜率取决于电机转矩指令T_CMD。

在一个实施例中，方框图300中所示的方法由位于电机控制系统10的外部的计算装置(未图示)来执行。特别地，计算装置，例如，个人计算机或笔记本计算机可被用于基于电机转矩指令T_CMD和机械速度ω_m计算目标励磁减弱电流I_dTARGET的特定值。在方框312中产生的3D查找表被保存在控制模块30的存储器中。在控制模块30的存储器中保存3D查找表会造成控制模块30的微处理器(图1未示出)所需的处理更少。可选地，在另一个实施例中，控制模块30包括控制逻辑，其基于方框302-310中所示的电机转矩指令T_CMD和机械速度ω_m计算目标励磁减弱电流I_dTARGET的特定值。

图7是一个示例性图例，其图表说明了当励磁减弱电流Id为零和采用在图3-6中上述步骤计算的励磁减弱电流Id时电机20的工作情况。图7说明了电机RPM与电机20的供电电流(其测量单位是安培)的关系。线A说明由控制产生的电机20的工作，其设置相位超前角δ来产生在第二象限为零的励磁减弱电流Id，线B说明电机20的工作，其设置相位超前角δ来产生目标励磁减弱电流I_dTARGET。应该注意的是，通过在不同的电机RPM范围中向电机20施加基本上恒定的转矩指令来产生线A和B，除了相对高的速度。在相对较高的电机RPM(在一个实例中大约是2000RPM或更高)，由于电机20的特性，转矩指令随着电机RPM而减小。

从图7可以看出，励磁减弱电流Id为零导致再生电流高达大约40安培。而且，当使用的相位超前角δ为零时，再生电流可能相对较低，而电机电流可能达到控制模块不能承受的水平。然而，当使用目标励磁减弱电流I_dTARGET时，再生电流被限制到大约15安培或更小。在一些情况下可能需要限制再生电流。例如，当DC电源24是车载电池时，车载电池的性能随着时间变差。因此，如果电池性能变差或如果车辆电气系统问题出现，DC电源就不能吸收再生电流。图1-7中所述电机控制系统10还在未采用体积大、笨重、难以封装的无源元件的情况下限制再生电流。除了减小再生电流以外，电机控制系统10还可用来满足在象限1和象限3中电机30的转矩与速度需求(如图1所示)。

虽然仅结合有限数目的实施例来详细解释本发明，容易理解的是本发明不局限于这些公开的实施例。相反，本发明可修改成迄今为止没有提到的各种的变形、改动、替代或等效布置，但是这些是与本发明的构思和范围相适应的。另外，虽然这里说明了本发明的多个实施例，可以理解的是本发明的各方面可以仅包括所述实施例的一部分。因此，本发明不受上述说明的限制。

Claims (15)

1.一种电机控制系统，包括：

以一旋转速度工作的电机，所述电机工作产生再生电流，所述电机具有目标励磁减弱电流，该目标励磁减弱电流配置为将再生电流限制到阈值，所述电机具有多个电机电路参数；和

与所述电机通信的控制模块，所述控制模块接收电机转矩指令，包括：

基于电机转矩指令和电机的旋转速度来识别目标励磁减弱电流的控制逻辑；

确定相位超前角来产生目标励磁减弱电流的控制逻辑；和

基于电机转矩指令、旋转速度和所述多个电机电路参数确定电机电压指令的控制逻辑，所述电机电压指令在相位超前角施加。

2.根据权利要求1所述的电机控制系统，其中控制模块的存储器存储用于识别目标励磁减弱电流的3D查找表，其中3D查找表包括基于电机转矩指令和电机的旋转速度的目标励磁减弱电流的值。

3.根据权利要求1所述的电机控制系统，其中所述多个电机电路参数包括单位为电压/弧度/秒的电机电压常数Ke、单位为欧姆的电机和控制模块输出电路电阻R和单位为亨利的电机同步电感L，其中相位超前角至少基于所述多个电机电路参数。

4.根据权利要求3所述的电机控制系统，其中控制模块包括计算目标励磁减弱电流的控制逻辑，其中所述目标励磁减弱电流基于励磁减弱电流大约是零安培时的相位超前角的值。

5.根据权利要求4所述的电机控制系统，其中当励磁减弱电流大约是零安培时相位超前角的值采用以下等式计算：

T_CMD＝K_eI_q

V_q＝RI_q+K_eω_m

V_d＝-ω_eLI_q

$\mathrm{\δ}={\mathrm{Tan}}^{-1}\left(\frac{{-V}_d}{V_q}\right)$

其中T_CMD是电机转矩指令，I_q是转矩产生电流，V_q是电机的施加在q轴的电机电压，V_d是电机的施加在d轴的电机电压，ω_m是电机的机械速度，ω_e是电机的电速度，δ是相位超前角。

6.根据权利要求5所述的电机控制系统，其中机械速度ω_m是电机的旋转速度，机械速度ω_m乘以电机的极数N_p并且将机械速度ω_m与电机的极数N_p的乘积除以2计算得到电速度ω_e。

7.根据权利要求5所述的电机控制系统，其中电机电压指令采用以下等式计算：

$V_{\mathrm{LL}}=\mathrm{Sign}\left(V_q\right)\sqrt{V_q^2+V_d^2}$

其中V_LL是电机电压指令。

8.根据权利要求3所述的电机控制系统，其中目标励磁减弱电流进一步基于电机输出功率，其中电机输出功率采用以下等式计算：

$P=\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{LL}}{I}_{\mathrm{pk}}\mathrm{Cos}(\mathrm{\α}-\mathrm{\δ})$

其中I_pk是电机电流最大幅值，α是电机电流最大角，δ是相位超前角，P是电机输出功率。

9.根据权利要求8所述的电机控制系统，其中目标励磁减弱电流进一步基于增益系数，其中增益系数表示当励磁减弱电流为零时为了获得目标励磁减弱电流I_dTARGET的电机输出功率P的绝对值的平方根的关系，其中增益系数使用以下等式计算：

$I_{\mathrm{dTARGET}}=G\sqrt{\left|P\right|}$

其中G是增益系数。

10.根据权利要求1所述的电机控制系统，其中再生电流的阈值大约是15安培。

11.根据权利要求1所述的电机控制系统，其中控制模块包括将施加于相位超前角的电机电压指令发送到电机的控制逻辑。

12.一种电机控制系统，包括：

以一旋转速度工作的电机，所述电机工作产生再生电流，所述电机具有目标励磁减弱电流，该目标励磁减弱电流配置为在第二工作象限和第四工作象限中将再生电流限制到阈值，所述电机具有多个电机电路参数、转矩产生电流和励磁减弱电流；和

与电机通信的控制模块，所述控制模块接收电机转矩指令，包括：

基于电机转矩指令和电机的旋转速度来识别目标励磁减弱电流的控制逻辑；

监测电机的转矩产生电流和励磁减弱电流的控制逻辑；

基于电机转矩指令计算目标转矩产生电流的控制逻辑；

将转矩产生电流与目标转矩产生电流比较和将励磁减弱电流与目标励磁减弱电流比较的控制逻辑；

确定相位超前角来产生目标励磁减弱电流的控制逻辑；和

基于电机转矩指令、旋转速度和所述多个电机电路参数确定电机电压指令的控制逻辑，电机电压指令在相位超前角施加。

13.根据权利要求12所述的电机控制系统，其中控制模块的存储器存储用于识别目标励磁减弱电流的3D查找表，其中3D查找表包括基于电机转矩指令和电机的旋转速度的目标励磁减弱电流的值。

14.根据权利要求12所述的电机控制系统，其中所述多个电机电路参数包括单位为电压/弧度/秒的电机电压常数Ke、单位为欧姆的电机和控制模块输出电路电阻R和单位为亨利的电机同步电感L，其中相位超前角至少基于所述多个电机电路参数。

15.根据权利要求14所述的电机控制系统，其中控制模块包括计算目标励磁减弱电流的控制逻辑，其中目标励磁减弱电流基于当励磁减弱电流大约是零安培时的相位超前角的值。

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