CN103187920B - 用于控制电机器在过调制区域内运行的方法、系统和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制电机器在过调制区域内运行的方法、系统和装置。本公开的实施例涉及当电机器在过调制区域内运行时用于控制矢量控制电动机驱动系统中电机器的运行的方法、系统和装置。公开的实施例能够减小应用至多相机器的相电压指令信号的变化/误差以使得可以准确调节相电流，由此减小电流/扭矩的振荡，这样就能够相应地提高机械效率和性能并改进对DC电压源的使用。

Description

用于控制电机器在过调制区域内运行的方法、系统和装置

关于联邦资助研发的声明

公开实施例是在美国能源部在GAF1-DPN-DE-FC26-07NT43123下给予的政府支持下完成的。政府对本申请及由此授权的专利拥有一定的权益。

技术领域

技术领域主要涉及用于控制多相系统运行的技术，并且更具体地涉及用于控制多相电机器的方法、系统和装置。

背景技术

在很多不同的应用场合都会用到电机器。例如，混合动力/电动车(HEV)通常包括电力牵引驱动系统，其包括由功率变换器利用直流（DC）电源例如存储蓄电池驱动的交流(AC)电动机。AC电动机的电动机绕组可以被耦合至功率逆变器模块(PIM)中的逆变器子模块。每一个逆变器子模块都包括用互补的方式切换以执行将DC功率变换为AC功率的快速切换功能的一对开关。该AC功率驱动AC电动机，AC电动机进而驱动HEV传动系的轴杆。某些传统的HEV装有两个三相脉宽调制(PWM)逆变器模块，和两个三相AC机器(例如AC电动机)，其中每一个都由与其耦合的一个对应的三相PWM逆变器模块驱动。在某些系统中，电压指令信号被应用至脉宽调制(PWM)模块。PWM模块向相电压指令信号施加PWM波形以控制相电压指令信号的脉宽调制并生成提供给PWM逆变器模块的开关矢量信号。

很多现代高性能AC电动机驱动器都利用磁场定向控制(FOC)或“矢量”控制的原理控制AC电动机的运行。具体地，矢量控制经常在变频驱动器中被用于通过控制馈送至AC电动机的电流来控制加至AC电动机轴杆的扭矩(并因此控制转速)。简单地说，定子相电流被测量并变换为对应的复杂空间矢量。该电流矢量随后被变形到随AC电动机的转子旋转的坐标系中。

近来，研究人员已经在包括电动车在内的各种应用场合中使用多相机器。如本文中所用，术语“多相”是指两相或更多相，并且能够被用于指具有两相或更多相的电机器。多相电机器通常包括驱动一个或多个多相AC机器的多相PWM逆变器模块。这种多相电机器的一个示例是三相AC机器。在一种三相系统中，三相PWM逆变器模块驱动一个或多个三相AC机器。

在这样的多相系统中，电压指令信号被应用至脉宽调制(PWM)模块。为了控制电压指令信号的脉宽调制，PWM模块施加PWM波形。具有可控占空比和可变PWM周期的PWM波形被加至电压指令信号以生成提供给PWM逆变器模块的开关矢量信号。定义为归一化基本参考电压的调制指数能够被用于表征PWM的性能。调制指数是峰值基本相电压(Vr)与最大可用电压之比。在三相系统中，三个重要的调制区域可以根据其调制指数来定义。这三个区域被定义为线性调制区域、第一过调制区域和第二过调制区域。对于在线性调制区域内运行的三相机器，调制指数的变化范围如以下的公式(1A)所示在0到0.9069之间：

(1A)。

类似地，对于五相机器的线性调制区域，调制指数的变化范围如以下的公式(1B)所示在0到0.9669之间：

(1B)。

对于在第一过调制区域内运行的三相机器，调制指数的变化范围如以下的公式(2A)所示在0.9069到0.9514之间：

(2A)。

类似地，对于在第一过调制区域内运行的五相机器，调制指数的变化范围如以下的公式(2B)所示在0.9669到0.9832之间：

(2B)。

对于在第二过调制区域内运行的三相机器，调制指数的变化范围如以下的公式(3A)所示在0.9514到1.0000之间：

(3A)。

类似地，对于在第二过调制区域内运行的五相机器，调制指数的变化范围如以下的公式(3B)所示在0.9832到1.0000之间：

(3B)。

当多相机器在中速到高速之间运行时，这种运行模式通常即被称为是处于第一过调制区域或第二过调制区域内。逆变器模块在第二过调制区域内的性能可能会受到调制指数的硬性限制而小于100%。结果，能够生成的定子电压就小于最大可获得电压的100%，并且能够生成的最大扭矩也因此小于100%。

为了解决该问题，已经开发出过调制方法以用于修正静止参考框架电压指令信号。但是，用于生成这些修正电压指令信号的现有方法当系统在过调制区域内运行时会产生不连续性。这一点能够在静止参考框架β轴电压指令信号(Vβ**)中被看见，并且这最终导致相B和相C的相电压指令信号(Vbs*,Vcs*)的不对称占空比。因此，错误的相电压被加至相B和相C，这会对电流调节器和磁场削弱回路的控制造成不利影响。例如，如果错误的相电压被加至机器，那么相电流可能就无法准确被调节，这样可能会进而造成电流/扭矩振荡。

希望提供一种用于在过调制区域内运行时确保生成正确的相电压并将其应用至多相机器以帮助保持准确的相电流调节的机构。本发明其他的期望特征和特点可以根据以下的详细说明和所附权利要求并结合附图以及上述的技术领域和背景技术而变得显而易见。

发明内容

本公开的实施例涉及用于在矢量控制电动机驱动系统中的电机器运行在过调制区域中时控制该电机器运行的方法、系统和装置，该矢量控制电动机驱动系统包括驱动该电机器的逆变器模块。

根据某些公开的实施例，提供了一种过调制方法，用于控制在过调制区域内运行的电机器例如多相电机器。在接收到未修正的电压指令信号时，无需计算未修正电压指令信号的扇区编号即可生成修正的电压角。根据修正的电压角生成能够在电机器处于过调制区域内运行时使用的修正电压指令信号。

根据某些其他的公开实施例，提供了一种过调制处理器，被设置用于生成修正的电压指令信号以用来当电机器在过调制区域内运行时控制电机器。过调制处理器包括电压角计算函数、电压角修正单元和修正电压指令生成模块。电压角计算函数能够接收一对未修正的电压指令信号并计算这对未修正电压指令信号的比值的反正切以生成实际的电压角。电压角修正单元能够根据保持角（holdangle）和实际的电压角生成修正的电压角而无需计算这对未修正电压指令信号的扇区编号。修正电压指令生成模块能够根据修正的电压角生成一对修正的电压指令信号。

根据某些其他的公开实施例，提供了一种用于控制电机器的矢量控制电动机驱动系统。矢量控制电动机驱动系统包括过调制处理器和电压指令选择模块。过调制处理器接收未修正的电压指令信号和保持角，并利用这些输入量生成修正的电压角而无需计算未修正电压指令信号的扇区编号。过调制处理器随后即可根据修正的电压角生成修正的电压指令信号。修正的电压指令信号可以被用于在系统处于过调制区域内运行时控制电机器。电压指令选择模块根据保持角的值能够输出未修正的电压指令信号或修正的电压指令信号。

公开的实施例能够提供一种用于生成电压指令信号以使得能够生成正确的相电压指令信号并最终将其应用至电机器的机构。用于生成电压指令信号的所述机构能够减小应用至电机器的相电压指令信号的变化/误差以使得可以准确调节相电流，由此减小电流/扭矩的振荡，这样就能够进而提高机械效率和性能，以及改善对DC电压源的使用。

本发明还提供了如下方案：

方案1.一种过调制方法，用于控制在过调制区域内运行的电机器，所述方法包括：

接收未修正的电压指令信号；

生成修正的电压角而无需计算未修正电压指令信号的扇区编号；并且

当电机器在过调制区域内运行时，根据修正的电压角生成修正的电压指令信号。

方案2.如方案1所述的方法，其中生成修正电压角的步骤包括：

根据保持角和未修正电压指令信号的实际电压角生成修正的电压角而无需计算未修正电压指令信号的扇区编号。

方案3.如方案2所述的方法，进一步包括：

通过计算未修正电压指令信号的比值的反正切来生成实际电压角。

方案4.如方案3所述的方法，其中生成修正电压角的步骤包括：

计算公式：

其中α_p是修正的电压角，其中α_h是保持角，其中α是未修正电压指令信号的实际电压角，并且其中n是电机器的相数。

方案5.如方案1所述的方法，进一步包括：

生成第一选择信号或第二选择信号以选择未修正的电压指令信号或修正的电压指令信号；并且

响应于在保持角具有非零值并且电机器在线性区域内运行时生成的第一选择信号输出未修正的电压指令信号；或者

响应于在保持角具有零值并且电机器在过调制区域内运行时生成的第二选择信号输出修正的电压指令信号。

方案6.如方案1所述的方法，其中电压指令信号包括：

静止参考框架α轴和β轴电压指令信号，并且

其中修正的电压指令信号包括：

修正的静止参考框架α轴和β轴电压指令信号。

方案7.一种过调制处理器，被设置用于生成修正的电压指令信号以用来当电机器在过调制区域内运行时控制电机器，所述过调制处理器包括：

电压角计算函数模块，被设置用于接收一对未修正的电压指令信号并计算这对未修正的电压指令信号的比值的反正切以生成实际的电压角；

电压角修正单元，被设置用于根据保持角和实际电压角生成修正的电压角而无需计算这对未修正的电压指令信号的扇区编号；以及

修正电压指令生成模块，被设置用于根据修正的电压角生成一对修正的电压指令信号。

方案8.如方案7所述的过调制处理器，其中电压角修正单元被设置用于计算公式：

以生成修正的电压角，其中α_p是修正的电压角，其中α_h是保持角，其中α是该对未修正的电压指令信号的实际电压角，并且其中n是电机器的相数。

方案9.如方案7所述的过调制处理器，其中该对修正的电压指令信号在保持角具有零值从而表明电机器在过调制区域内运行时生成。

方案10.如方案7所述的过调制处理器，其中该对修正的电压指令信号包括：

修正的静止参考框架α轴和β轴电压指令信号。

方案11.一种用于控制电机器的矢量控制电动机驱动系统，包括：

过调制处理器，被设置用于接收未修正的电压指令信号和保持角以生成修正的电压角而无需计算未修正的电压指令信号的扇区编号并且根据修正的电压角生成修正的电压指令信号；以及

电压指令选择模块，被设置用于根据保持角的值输出未修正的电压指令信号或修正的电压指令信号。

方案12.如方案11所述的系统，其中根据保持角和未修正的电压指令信号的实际电压角生成修正的电压角而无需计算未修正的电压指令信号的扇区编号。

方案13.如方案12所述的系统，其中所述过调制处理器包括：

电压指令修正模块(VCMM)，其包括：

电压角计算函数，被设置用于计算未修正的电压指令信号的比值的反正切以生成实际的电压角；以及

电压角修正单元，被设置用于根据实际电压角和保持角生成修正的电压角。

方案14.如方案13所述的系统，其中所述电压角修正单元被设置用于根据保持角和实际电压角通过计算以下公式生成修正的电压角：

其中α_p是修正的电压角，其中α_h是保持角，其中α是未修正的电压指令信号的实际电压角，并且其中n是电机器的相数。

方案15.如方案14所述的系统，其中修正的电压指令信号包括：修正的α轴电压指令信号和修正的β轴电压指令信号，并且其中过调制处理器的电压指令修正模块(VCMM)进一步包括：

修正电压指令生成模块，其包括：

指数信号生成模块，被设置用于处理修正的电压角以生成对应于修正的电压角的指引信号；

相移模块，被设置用于对指引信号施加90度的相移以生成相移版本的指引信号；

第一10位分辨率正弦查询表(LUT)，被设置用于根据指引信号生成一个修正的电压指令信号；以及

第二10位分辨率正弦查询表(LUT)，被设置用于根据相移版本的指引信号生成另一个修正的电压指令信号。

方案16.如方案11所述的系统，其中电压指令选择模块被设置用于根据保持角的值选择未修正的电压指令信号或修正的电压指令信号，并且被设置用于根据所述选择：

在保持角具有非零值且系统在线性区域内运行时输出未修正的电压指令信号，或者

在保持角具有零值且系统在过调制区域内运行时输出修正的电压指令信号。

方案17.如方案12所述的系统，其中电压指令信号包括：

静止参考框架α轴和β轴电压指令信号，并且

其中修正的电压指令信号包括：

修正的静止参考框架α轴和β轴电压指令信号。

附图说明

以下结合所附的附图来介绍本公开的实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且：

图1A是根据某些公开实施例的矢量控制电动机驱动系统的一个示例的框图。

图1B是电动机驱动系统的包括连接至三相AC电动机的三相电压源逆变器模块的部分的框图。

图2A是根据某些公开实施例的图1A中矢量控制电动机驱动系统的过调制处理器的一个示例的框图。

图2B是根据某些公开实施例的修正电压指令生成模块的一种示范性实施方式的框图。

图3是根据某些公开实施例示出了实际电压角(α)和修正电压角(α_p)之间关系的两条曲线。

图4是根据某些公开实施例在正弦表的分辨率从8位分辨率改为10位分辨率时将正弦表输出的误差表示为(以度为单位的)角的函数的两条曲线。

图5示出了利用常规方法生成的作为时间函数的静止参考框架β轴电压指令信号(Vβ*)的曲线图以及对占空比信号造成的影响。

图6示出了应用所公开实施例时生成的作为时间函数的修正静止参考框架β轴电压指令信号(Vβ**)的曲线图以及对占空比信号造成的影响。

图7示出了将输出扭矩绘制为电压角函数的两条曲线。

图8示出了将系统效率(%)绘制为(以度为单位的)电压角函数的两条曲线。

具体实施方式

如本文中所用，词语“示范性”是指“用作示例、例子或说明”。以下的详细说明本质上仅仅是示范性的而并不是为了限制本发明或者本发明的应用和用途。本文中描述为“示范性”的任何实施例都不必被解读为相比其它实施例是优选或有优势的。该具体实施方式部分中介绍的所有实施例都是示范性实施例，提供给本领域技术人员以使其能够实现或利用本发明而并不是为了限制本发明由权利要求确定的保护范围。而且，也不意味着应该受到在先前的技术领域、背景技术、发明内容或以下的详细说明中给出的任何明示或隐含的理论的约束。

在开始根据本发明的具体实施例的描述之前，应该注意到实施例主要在于与控制多相系统运行相关的方法步骤和装置部件的组合。应该意识到本文中介绍的本发明的实施例可以利用硬件、软件或其组合来实现。本文中介绍的控制电路可以包括各种部件、模块、电路以及能够利用模拟和/或数字电路的组合、离散或集成的模拟或数字电路或其组合实现的其他逻辑。如本文中所用的术语“模块”是指用于执行任务的设备、电路、电气部件和/或基于软件的部件。在某些实施方式中，本文所述的控制电路可以利用一种或多种专用集成电路(ASIC)、一个或多个微处理器和/或一种或多种基于数字信号处理器(DSP)的电路实现，此时在这些电路中实施部分或全部的控制逻辑。应该意识到本文中介绍的本发明实施例如本文所述可以包括一个或多个常规处理器以及控制该一个或多个处理器结合某些非处理器电路实施用于控制多相系统运行的部分、绝大部分或全部功能的独特的存储程序指令。照此，这些功能可以被解译为用于控制多相系统运行的方法的步骤。另选地，部分或全部功能可以由未存储程序指令的状态机实现，或者在一种或多种专用集成电路(ASIC)中实现，其中每一种功能或部分功能的一些组合被实施为自定义逻辑。当然，也可以使用两种手段的组合。因此，本文中将介绍用于这些功能的方法和装置。而且，应该预见到本领域普通技术人员尽管由于例如可用时间、当前技术和经济考虑刺激下可能需要相当的努力并且有许多设计选择，但是通过本文中公开的概念和原理的指引就能够以最少的实验轻易地生成这样的软件指令和程序。

概述

本发明的实施例涉及在多相机器处于其过调制区域内运行时用于控制多相系统运行的方法、系统和装置。在一种示范性实施方式中，多相机器可以在例如混合动力/电动车(HEV)这样的工作环境中被实施。在现在要介绍的示范性实施方式中，控制技术和方法将被介绍为应用于混合动力/电动车。但是，本领域技术人员应该意识到同样或类似的技术和方法也可以应用于其他的系统背景下，其中期望在多相机器处于其过调制区域内运行时控制多相系统的运行。在这方面，本文公开的任何概念通常均可应用于“车辆”，并且如本文中所用的术语“车辆”是泛指装有AC机器的非生物运输机构。另外，术语“车辆”并不局限于任何特定的推进技术例如汽油或柴油燃料。而且，车辆还包括混合动力车、蓄电池电动车、氢气车辆以及使用各种其他可选燃料运行的车辆。

如本文中所用的术语“交流(AC)机器”通常是指“将电能转化为机械能或相反的设备或装置”。AC机器通常可以被分类为同步AC机器和异步AC机器。同步AC机器可以包括永磁机器和磁阻机器。永磁机器包括表面安装永磁机器(SMPMM)和内部永磁机器(IPMM)。异步AC机器包括感应式机器。尽管AC机器可以是AC电动机(例如用于转化其输入端的AC电能功率以生成机械能或机械功率的装置)，但是AC机器并不局限于AC电动机，而且还可以涵盖用于将其原动机的机械能或机械功率转化为其输出端的AC电能或AC电功率的发电机。任何所述机器都可以是AC电动机或AC发电机。AC电动机是由交流电驱动的电动机。在某些实施方式中，AC电动机包括外部静止的定子，向其线圈供应交流电以生成旋转磁场，还包括连接至由旋转磁场提供扭矩的输出轴的内部转子。根据使用的转子类型，AC电动机可以分类为同步或异步。

图1A是根据公开实施例的矢量控制电动机驱动系统100的一个示例的框图。系统100通过耦合至三相AC机器120的三相脉宽调制(PWM)逆变器模块110控制三相AC机器120以使三相AC机器120能够通过调节控制三相AC机器120的电流指令高效地使用提供给三相PWM逆变器模块110的DC输入电压(Vdc)139。在一种特定的实施方式中，矢量控制的电动机驱动系统100可以被用于在HEV中控制扭矩。

在以下对一种特定非限制性实施方式的说明中，三相AC机器120被实施为三相AC电动机120，并且具体地是三相永磁同步AC电动机(或更广泛地是电动机120)；但是，应该意识到图示的实施例仅仅是能够应用公开实施例的多种AC机器类型的一种非限制性示例，并且公开的实施例可以应用于包括更少相或更多相的任何类型的多相AC机器。

三相AC电动机120通过三个逆变器极耦合至三相PWM逆变器模块110并根据接收自PWM逆变器模块110的三相正弦电流信号122至124生成机械功率(扭矩X转速)。在某些实施方式中，利用位置传感器(未示出)来测量三相AC电动机120中转子的角位置(θr)121或“轴位置”，而在另一些实施方式中，无需使用位置传感器即可通过利用无传感器的位置估算技术来估算三相AC电动机120中转子的角位置(θr)121。

在介绍系统100的运行细节之前，参照图1B对三相电压源逆变器110的一种示范性实施方式提供更加详细的说明(包括如何将其连接至三相AC电动机120)。

图1B是一部分电动机驱动系统的框图，包括连接至三相AC电动机120的三相电压源逆变器110。应该注意的是图1A中的三相电压源逆变器110和三相电动机120并不局限于这种实施方式；而且图1B仅仅是如何在一个特定实施例中实现图1A中的三相电压源逆变器110和三相电动机120的一个示例。

如图1B所示，三相AC电动机120具有连接至电动机端子A,B,C的三个定子或电动机绕组120A,120B,120C，并且三相PWM逆变器模块110包括电容器(未示出)和三个逆变器子模块115,117,119。在该特定的实施例中，在相A逆变器子模块117被耦合至电动机绕组120a，在相B逆变器子模块116被耦合至电动机绕组120b，且在相C逆变器子模块119被耦合至电动机绕组120c。流入电动机绕组A120a的电流从电动机绕组B,C120b-120c流出，流入电动机绕组B120b的电流从电动机绕组A和C120a,120c流出，且流入电动机绕组C120c的电流从电动机绕组A和B120a,120b流出。

得到的相电流或定子电流(Ia-Ic)122,123,124流过相应的定子绕组120a-c。每一个定子绕组120a-c两端的相-中性电压分别被标记为V_AN,V_BN,V_CN，其中在每一个定子绕组120a-c内生成的反电动势(EMF)电压分别被示出为由理想电压源形成的电压E_a,E_b,E_c，每一个理想电压源都被示出为分别与定子绕组120a-c串联连接。正如公知的那样，这些反EMF电压E_a,E_b,E_c是通过永磁转子的旋转在相应定子绕组120a-c内感生的电压。尽管并未示出，但是电动机120可以被耦合至驱动轴。

逆变器110包括电容器170、包含双开关182/183,184/185的第一逆变器子模块115、包含双开关186/187,188/189的第二逆变器子模块117以及包含双开关190/191,192/193的第三逆变器子模块119。因此，逆变器110具有6个固态可控的开关设备182,184,186,188,190,192和6个二极管183,185,187,189,191,193以适当地切换复合电压(V_DC)并为三相AC电动机120的定子绕组120a,120b,120c提供三相激励。

闭环电动机控制器108能够从电动机120接收电动机指令信号和电动机操作信号并生成控制信号109以用于控制逆变器子模块115,117,119内固态开关设备182,184,186,188,190,192的切换。通过向各个逆变器子模块115,117,119提供适当的控制信号109-1至109-3，闭环电动机控制器108控制逆变器子模块115,117,119内固态开关设备182,184,186,188,190,192的切换并由此控制逆变器子模块115,117,119的分别提供给电动机绕组120a-120c的输出。得到的由三相逆变器模块110中的逆变器子模块115,117,119生成的定子电流(Ia至Ic)122-124被提供给电动机绕组120a,120b,120c。各个电压例如V_AN,V_BN,V_CN以及节点N处的电压(120D)根据逆变器模块110的逆变器子模块115,117,119中开关182,184,186,188,190,192的断开/闭合状态而随着时间波动，正如以下要介绍的那样。

再次参照图1A，矢量控制电动机驱动系统100包括扭矩到电流的映射模块140、同步(SYNC.)框架电流调节器模块170、同步到静止(SYNC.-TO-STAT.)的变形模块176、过调制处理器182、αβ参考框架到abc参考框架(αβ到abc)的变形模块106、脉宽调制(PWM)模块108、三相PWM逆变器110、abc参考框架到αβ参考框架(abc到αβ)的变形模块127以及静止到同步(STAT.-TO-SYNC.)的变形模块130。

扭矩到电流的映射模块140接收扭矩指令信号(Te*)136、基于转子/轴位置输出(θr)121在块137处生成的轴杆角转速(ωr)138以及DC输入电压(V_DC)139作为输入量，根据实施方式也可以将各种其他的系统参数作为输入量。扭矩到电流的映射模块140利用这些输入量生成d轴电流指令(Id*)142和q轴电流指令(Iq*)144以促使电动机120在转速(ωr)138下生成指令扭矩(Te*)。具体地，扭矩到电流的映射模块140利用这些输入量以将扭矩指令信号(Te*)136映射为d轴电流指令信号(Id*)142和q轴电流指令信号(Iq*)144。同步参考框架d轴和q轴电流指令信号(Id*,Iq*)142,144是作为时间函数具有恒定值的DC指令。

abc到αβ的变形模块127接收从电动机120反馈的测量三相静止参考框架反馈定子电流(Ia至Ic)122-124。abc到αβ的变形模块127利用这些三相静止参考框架反馈定子电流122-124执行abc参考框架到αβ参考框架的变形以将三相静止参考框架反馈定子电流122-124变形为静止参考框架反馈定子电流(Iα,Iβ)128,129。abc到αβ的变形在本领域内是公知的，并且为了简明起见不再详细介绍。

静止到同步的变形模块130接收静止参考框架反馈定子电流(Iα,Iβ)128,129和转子角位置(θr)121并加工(例如处理或转化)这些静止参考框架反馈定子电流(Iα,Iβ)128,129以生成同步参考框架d轴电流信号(Id)132和同步参考框架q轴电流信号(Iq)134。静止到同步的变换过程在本领域内是公知的，并且为了简明起见不再详细介绍。

同步框架电流调节器模块170接收同步参考框架d轴电流信号(Id)132、同步参考框架q轴电流信号(Iq)134、d轴电流指令(Id*)142和q轴电流指令(Iq*)144并利用这些信号生成同步参考框架d轴电压指令信号(Vd*)172和同步参考框架q轴电压指令信号(Vq*)174。同步参考框架电压指令信号(Vd*,Vq*)172,174是作为时间函数针对稳定状态运行具有恒定值的DC指令。电流到电压的转换过程可以实施为比例-积分(PI)控制器，这在本领域内是公知的，并且为了简明起见不再详细介绍。因为电流指令是同步参考框架内的DC信号，所以与AC静止参考框架电流指令相比它们更易于调节。

同步到静止的变形模块176接收同步参考框架d轴电压指令信号(Vd*)172和同步参考框架q轴电压指令信号(Vq*)174以及转子角位置输出(θr)121作为输入量，并且执行dq到αβ的变形以生成α轴静止参考框架电压指令信号(Vα*)178和β轴静止参考框架电压指令信号(Vβ*)180。静止参考框架α轴和β轴电压指令信号(Vα*,Vβ*)178,180是在静止参考框架内并且因此具有作为时间函数以正弦波变化的值。同步到静止的转换过程在本领域内是公知的，并且为了简明起见不再详细介绍。

根据公开的实施例，过调制处理器182接收静止参考框架α轴和β轴电压指令信号(Vα*,Vβ*)178,180和保持角(α_h)181并根据保持角(α_h)181的值输出静止参考框架α轴和β轴电压指令信号(Vα*,Vβ*)178,180或修正的静止参考框架α轴和β轴电压指令信号(Vα**,Vβ**)184,186。

为了进一步说明，当系统100在线性区域内运行时，过调制处理器182将静止参考框架α轴和β轴电压指令信号(Vα*,Vβ*)178,180送至αβ到abc的变形模块106而并不修正它们。

但是，当系统100在过调制区域内运行时，过调制处理器就进一步处理这些电压指令信号178,180以生成被优化的修正静止参考框架α轴和β轴电压指令信号(Vα**,Vβ**)184,186，从而使得由逆变器模块110生成的输出电压信号能够借助过调制而增大。修正的电压指令信号(Vα**,Vβ**)184,186可以被用于在系统100处于过调制区域内运行时控制电机器。过调制被用于优化控制三相PWM控制逆变器模块110的电压指令以增大提供给三相机器120的逆变器输出电压。通过借助过调制增大逆变器输出电压即可改进/增大由三相机器120生成的最大可用机械扭矩，这就进而能够改进/增加机器效率并改进三相机器的动态性能。而且，这样还可以增加调制指数(MI)，这就允许改进对蓄电池电压(Vdc)的利用。如本文中所用的能够定义为归一化基本参考电压的“调制指数(MI)”是峰值基本相电压(Vr)与最大可用电压之比。MI可以被用于表征PWM的性能。MI可以通过公式(4)定义：

(4)。

在此，其中Vd*和Vq*是由电流控制器170输出的d轴电压指令信号(Vd*)172和q轴电压指令信号(Vq*)174。调制指数的范围是从0到1。

随后将参照图2A和图2B在下文中介绍关于过调制处理器182操作的更多细节。

仍然参照图1A，αβ到abc的变形模块106接收静止参考框架电压指令信号(Vα*,Vβ*)178,180或修正的静止参考框架α轴和β轴电压指令信号(Vα**,Vβ**)184,186，并根据这些信号生成送往PWM模块108的静止参考框架电压指令信号(Vas*至Vcs*)107(也称作“相电压指令信号”)。αβ到abc的变形在本领域内是公知的，并且为了简明起见不再详细介绍。

三相PWM逆变器模块110被耦合至PWM模块108。PWM模块108被用于控制相电压指令信号(Vas*至Vcs*)107的脉宽调制(PWM)。根据占空比波形生成开关矢量信号(Sa至Sc)109，占空比波形在图1A中并未示出，而是改为在PWM模块108内部生成以在每一个PWM周期内具有特定的占空比。PWM模块108根据(图1A中并未示出的)占空比波形修正相电压指令信号(Vas*至Vcs*)107以生成其提供给三相PWM逆变器模块110的开关矢量信号(Sa至Sc)109。PWM模块108内实施的具体调制算法可以是包括空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术在内的任何已知的调制算法以控制脉宽调制(PWM)从而根据DC输入量139建立以变化速度驱动三相AC电机器120的交流(AC)波形。

开关矢量信号(Sa至Sc)109控制PWM逆变器110内开关的开关状态以在每一相A,B,C生成三相电压指令。开关矢量信号(Sa至Sc)109是在每一个PWM周期内具有由PWM模块108内部生成的占空比波形确定的特定占空比的PWM波形。必须控制三相电压源逆变器模块110以使得同一逆变器子模块115,117,119(图1B)或“引脚”内的两个开关从不同时接通从而避免DC源被短路。因此，操作同一逆变器子模块115,117,119(图1B)内的开关以使得在一个开关断开时另一个开关就接通，反之亦然。为了进一步说明，指定相(A至C)内在任何特定时刻都是一个开关断开且另一个开关接通(也就是特定逆变器子模块内的两个开关必须具有相反的接通/断开状态)。作为关于相A的一个示例，当开关182接通时，开关184就断开，反之亦然。因此，对于特定的逆变器子模块，在该逆变器子模块内的两个开关的接通/断开状态可以表示为二进制数1或二进制数0。例如，当指定相内的上开关为接通(且下开关为断开)时，位值为一(1)，而当指定相内的下开关为接通(且上开关为断开)时，位值为零(0)。

三相PWM逆变器模块110接收DC输入电压(Vdc)和开关矢量信号(Sa至Sc)109，并利用它们在逆变器的各极处生成以变化的转速(ωr)138驱动三相AC机器120的三相交流(AC)电压信号波形。

三相机器120接收由PWM逆变器110生成的三相电压信号并以指令扭矩Te*136生成电动机输出。在一种特定的实施方式中，机器120包括三相内部永磁同步电动机(IPMSM)120，但是公开的实施例也可以是具有任意相数的任何多相AC机器。

尽管图1A中未示出，但是系统100也可以包括耦合至三相AC机器120的轴杆并由其驱动的齿轮。测量的反馈定子电流(Ia-Ic)122-124如上所述被感测、采样并提供给abc到αβ的变形模块127。

现参照图2A介绍过调制处理器182的实施例。过调制处理器182能够减小应用至多相机器的相电压的变化/误差以使得可以准确调节相电流，由此减小电流/扭矩的振荡，这样就能够相应地改进机器效率和性能，并改善DC电压源的利用。

图2A是根据某些公开实施例的图1中矢量控制电动机驱动系统100的过调制处理器182的一个示例的框图。

过调制处理器182包括第一多路复用器250、电压指令选择模块253、多路分配器模块272和电压指令修正模块(VCMM)280。

电压指令修正模块(VCMM)280包括电压角计算函数202、电压角修正单元204、修正电压指令生成模块290和第二多路复用器234。

电压角计算函数202接收“未修正”静止参考框架α轴和β轴电压指令信号(Vα*,Vβ*)178,180并(通过公式(5))计算反正切函数以算出这一对静止参考框架α轴和β轴电压指令信号(Vα*,Vβ*)178,180比值的反正切从而生成实际的电压角(α)203。

(5)。

实际的电压角(α)203也可以被称为参考电压矢量的角(α)。电压角修正单元204接收实际的电压角(α)203和保持角(α_h)181并根据以下的公式(6)生成修正的电压角(α_p)205：

(6)。

其中n是相数。修正的电压角(α_p)205也可以被称为参考电压矢量的修正角(α*)。保持角(α_h)181是可变指令，它是调制指数的函数并且在0度的最小值和等于扇区角跨度一半的最大度数之间变化。保持角(α_h)181及其如何生成在本领域内是公知的，并且为了简明起见不再详细介绍。在1993年的IEEETransactionsonPowerElectronics第8卷第546-553页J.Holtz,Lotzkat和AshwinM.Khambadkone的“OncontinuouscontrolofPWMinverterintheovermodulationrangeincludingthesixstepmode”中介绍了一个示例，通过全文引用将其并入本文。

根据公开的实施例，电压角修正单元204能够根据保持角(α_h)181和实际电压相角(α)203生成修正的电压角(α_p)205而不必计算该对未修正电压指令信号(Vα*,Vβ*)178,180的扇区编号。

修正电压指令生成模块290能够根据修正的电压角(α_p)205生成一对修正的电压指令信号(Vα**,Vβ**)184,186。修正的电压指令信号(Vα**,Vβ**)184,186能够被用于生成相电压指令信号以用于在多相电机器120处于过调制区域内运行时控制多相电机器120。

在图2示出的一种示范性实施方式中，修正电压指令生成模块290包括指数信号生成模块210、第一10位分辨率正弦查询表(LUT)218、相移模块220和第二10位分辨率正弦查询表(LUT)228。

指数信号生成模块210处理修正的电压角(α_p)以生成对应于修正的电压角(α_p)211的指引信号211。

图2B是根据某些公开实施例的修正电压指令生成模块290的一种示范性实施方式的框图。

在图2B示出的一种示范性实施方式中，指数信号生成模块210包括增益模块206、指引模块207和整数转换模块209。增益模块206是接收修正的电压角(α_p)205(以弧度为单位)并将其乘以常数以生成按比例缩小版本的修正电压相角(α_p)的增益块。指引模块207接收按比例缩小版本的修正电压角(α_p)并将其转化为1024位的指引信号，然后整数转换模块209接收指引信号并将其转化为对应于修正电压角(α_p)211的32位整数值指引信号211。

相移模块220通过将指引信号211移位256位以对其施加90度的相移从而生成相移版本的指引信号221。在图2B示出的一种示范性实施方式中，相移模块220可以利用256位的移位模块和求和模块实施。求和模块接收32位整数值指引信号211并将其与256位相加以生成相移版本的指引信号221。相移版本的指引信号221除了移位90度以外均与指引信号211相同。

第一10位分辨率正弦查询表(LUT)218根据指引信号211生成修正的电压指令信号(Vβ**)186。在图2B示出的一种示范性实施方式中，第一10位分辨率正弦查询表(LUT)218可以利用第一按位与算符模块212、第一正弦表213和修正的β轴电压指令查询表216实施。第一按位与算符模块212接收指引信号211并屏蔽多个位以使其不会超过修正β轴电压指令查询表216的范围。第一正弦表213生成1024位正弦波信号215。修正β轴电压指令查询表216接收第一按位与算符模块212的输出214和1024位正弦波信号215并生成修正的静止参考框架β轴电压指令信号186。

第二10位分辨率正弦查询表(LUT)228根据相移版本的指引信号221生成修正的电压指令信号(Vα**)184。在图2B示出的一种示范性实施方式中，第二10位分辨率正弦查询表(LUT)228可以利用第二按位与算符模块222、第二正弦表223和修正的α轴电压指令查询表226实施。第二按位与算符模块222接收相移版本的指引信号221并屏蔽多个位以使其不会超过修正α轴电压指令查询表226的范围。第二正弦表223生成1024位正弦波信号225。修正α轴电压指令查询表226接收第二按位与算符模块224的输出222和1024位正弦波信号225并生成修正的静止参考框架α轴电压指令信号184。

第二多路复用器234(图2A)多路复用修正的静止参考框架α轴和β轴电压指令信号(Vα**,Vβ**)184,186以生成修正的静止参考框架电压指令信号236，其包括有修正的α轴和β轴电压指令信号。

再次参照图2A，第一多路复用器250接收静止参考框架α轴和β轴电压指令信号(Vα*,Vβ*)178,180并对它们进行多路复用以生成未修正的静止参考框架电压指令信号252，其包括有未修正的α轴和β轴电压指令信号。

电压指令选择模块253根据保持角(α_h)181的值能够输出未修正的电压指令信号(Vα*,Vβ*)178,180或修正的电压指令信号(Vα**,Vβ**)184,186。在一种实施方式中，选择模块电压指令选择模块253包括零输入238、比较器240和选择器模块260。

比较器240比较保持角(α_h)181和零输入238(以基本判定系统是在线性区域还是在过调制区域内运行)，并且根据比较结果生成适当的选择信号242(例如0或1)。为了进一步说明，当保持角(α_h)181等于零时(也就是当处于线性区域内运行时)，比较器240就生成具有逻辑值一(1)的选择信号242。相比之下，当保持角(α_h)181大于零时(也就是在过调制区域内运行时)，比较器240就生成具有逻辑值零(0)的选择信号242。

选择器模块260接收未修正的静止参考框架电压指令信号252和修正的静止参考框架电压指令信号236。选择器模块260根据选择信号242输出未修正的静止参考框架电压指令信号252或修正的静止参考框架电压指令信号236作为输出的静止参考框架电压指令信号270。

例如，在一个实施例中，当保持角(α_h)181等于零时，比较器240就判定系统在线性区域内运行并且生成具有逻辑值一(1)的选择信号242，这就会促使选择器模块260选择并输出未修正的静止参考框架电压指令信号252作为输出的静止参考框架电压指令信号270。

相比之下，当保持角(α_h)181大于零时(也就是在过调制区域内运行时)，比较器240就生成具有逻辑值零(0)的选择信号242，这就会促使选择器模块260选择并输出修正的静止参考框架电压指令信号236作为输出的静止参考框架电压指令信号270。

多路分配器模块272多路分配输出的电压指令信号270以生成输出至αβ到abc的变形模块106的静止参考框架α轴和β轴电压指令信号(Vα*,Vβ*)178,180或修正的静止参考框架α轴和β轴电压指令信号(Vα**,Vβ**)184,186。

图3是根据某些公开实施例示出了实际电压角(α)和修正电压角(α_p)之间关系的两条曲线310和320。曲线310示出了当系统100(无修正)在线性区域内运行时，实际电压角(α)随着扇区编号(沿x轴)从0增加到6而线性增加。这就对应于系统100在线性区域内运行时(且未应用过调制时)的运行情况，并且过调制处理器182将静止参考框架α轴和β轴电压指令信号(Vα*,Vβ*)178,180送至αβ到abc的变形模块106而并不修正它们或实际电压角(α)。

相比之下，曲线320示出了当系统100(有修正)在过调制区域内运行时，修正的电压角(α_p)随着扇区编号(沿x轴)从0增加到6而以非线性或步进的方式在每一个扇区的某些工作点上增加。这种变化取决于保持角(α_h)181。这就对应于系统100在过调制区域内运行时的运行情况，并且过调制处理器182进一步处理电压指令信号178,180以修正实际电压角(α)并生成被优化的修正静止参考框架α轴和β轴电压指令信号(Vα**,Vβ**)184,186，从而使得由逆变器模块110生成的输出电压信号能够借助过调制而增大。

图4是根据某些公开实施例在正弦表214,224的分辨率从8位分辨率改为10位分辨率时将正弦表214,224输出的误差表示为(以度为单位的)角的函数的两条曲线410,420。该图表明正弦表214,224的误差随着分辨率从8位(曲线410)增加为10位(曲线420)而有明显改善。

图5示出了(未应用公开实施例时)利用常规方法生成的作为时间函数的β轴电压指令信号(Vβ*)178的曲线图510以及对由PWM逆变器模块生成的占空比信号520,530,540造成的影响。曲线510示出了当在过调制区域内运行时作为时间函数的β轴电压指令信号(Vβ*)178，其中圈起的部分512就表示由于正弦表的低分辨率造成的不连续。β轴电压指令信号(Vβ*)178最终在PWM逆变器模块中被用于生成占空比信号520,530,540。曲线520示出了作为时间函数的相A的占空比信号520。曲线530示出了作为时间函数的相A的占空比信号530，其中圈起的部分532就表示信号530中造成信号530上升沿和下降沿之间不对称的差错(或“扰动”)。类似地，曲线540示出了作为时间函数的相C的占空比信号540，其中圈起的部分542就表示信号540中造成信号540上升沿和下降沿之间不对称的差错。532,542的差错和信号530,540的不对称就造成在电动机相B和C应用错误的相电压，这会相应地导致电流调节器试图补偿相电压的差错。此外，这还会导致可用于驱动电机器的电压的低效使用。

图6示出了应用公开实施例时生成的作为时间函数的修正静止参考框架β轴电压指令信号(Vβ**)186的曲线图610以及对由PWM逆变器模块生成的占空比信号620,630,640造成的影响。曲线610示出了当在过调制区域内运行时作为时间函数的修正静止参考框架β轴电压指令信号(Vβ**)186，其中圈起的部分612表明已经减小和/或消除了图5中的不连续。发明人认为这是由于提高了正弦表的分辨率。修正的静止参考框架β轴电压指令信号(Vβ**)186最终在PWM逆变器模块中被用于生成占空比信号620,630,640。曲线620示出了作为时间函数的相A的占空比信号620。曲线630示出了作为时间函数的相A的占空比信号630，其中圈起的部分632表明信号630中的差错已经被减小和/或消除并且信号630的失真也得以减小。类似地，曲线640示出了作为时间函数的相C的占空比信号640，其中圈起的部分642表明信号640中的差错已经被减小和/或消除并且信号640的失真也得以减小。因此，信号630的上升沿和下降沿之间(圆632,634内)以及信号640的上升沿和下降沿之间(圆642,644内)的对称性得以改善。结果即可减小在电动机相B和相C处应用的相电压的误差并且能够施加更加准确的相电压。这就改善了电流调节器的操作和性能(原因是不再试图补偿相电压的差错或扰动)并因此导致可用于驱动电机器的电压的更高效使用。

图7示出了将输出扭矩(以牛顿-米为单位)绘制为电压角(以度为单位)函数的两条曲线710,720。曲线710将用于常规系统的输出扭矩(以牛顿-米为单位)示出为电压角(以度为单位)的函数。曲线720示出了在根据某些公开实施例实施公开的过调制处理器182时，系统100的作为电压角(以度为单位)函数的输出扭矩(以牛顿-米为单位)。曲线720表明在实施公开的过调制处理器182时输出扭矩改善，尤其是在电压角增加时。

图8示出了将系统效率(%)绘制为电压角(以度为单位)函数的两条曲线810,820。曲线810将用于常规系统的系统效率(%)示出为电压相角(以度为单位)的函数。曲线820示出了在根据某些公开实施例实施公开的过调制处理器182时系统100的作为电压角(以度为单位)函数的系统效率(%)。曲线830示出了曲线820和830之间的效率差异并且表明在实施公开的过调制处理器182时系统效率由于利用了更大百分比的可用电压而得到改善。另外，扭矩和机械功率也得到改善。

因此，已经介绍了当矢量控制电动机驱动系统中多相机器在过调制区域内运行时用于控制该多相机器的运行的各种实施例。公开的实施例提供了用于生成在系统处于过调制区域内运行时使用的修正电压指令信号的改进方法、系统和装置。根据公开的实施例，使用函数调用而不是查询表来计算电压指令信号的实际电压角。另外，现有的低分辨率三角查询表被更高分辨率的查询表取代，这就允许进一步改进用于计算电压指令信号的三角计算。公开的实施例能够改进在第二过调制区域内的变量计算并增强处理能力。公开的实施例能够减小应用至多相机器的相电压的变化/误差并生成更加准确的机器相电压，这就能够有助于增加动力和提高机械效率并改进DC电压源的使用。通过提供更加准确的相电压即可正确调节相电流，由此减小电流/扭矩的振荡。公开的实施例能够通过(由于更加准确计算正确的静止参考框架α轴和β轴电压指令信号(Vα*,Vβ*)178,180)明显提高占空比计算的精度而改进现有的电流牵引系统，并且在处于第二过调制区域内运行时通过增强电流调节的鲁棒性而改善电流调节的质量。公开的实施例还可以扩展变换器能够在磁场削弱区域内安全进入过调制和六步模式的电压范围。

本领域技术人员应该进一步意识到结合本文中公开实施例介绍的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤均可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。以上在功能和/或逻辑块部件(或模块)和各种处理步骤方面介绍了部分实施例和实施方式。但是，应该意识到这样的块部件(或模块)可以通过设置用于实行指定功能的任意数量的硬件、软件和/或固件部件实现。

为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，以上已经基本上在其功能方面介绍了各种说明性的部件、块、模块、电路和步骤。这些功能是实施为硬件还是软件取决于具体应用和对整体系统施加的设计约束。本领域技术人员可以针对每一种特定应用以不同方式实施所述功能，但是这样的实施决策不应被解读为导致背离了本发明的保护范围。例如，系统或构件的实施例可以使用各种集成电路构件例如存储元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查询表等，它们可以在一个或多个微处理器或其他控制设备的控制下实现各种功能。另外，本领域技术人员应该意识到本文介绍的实施例仅仅是示范性的实施方式。

结合本文公开实施例介绍的各种说明性逻辑块、模块和电路可以由通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或设计用于执行本文所述功能的其他可编程逻辑设备、离散的门电路或晶体管逻辑、离散的硬件部件或其任意组合实现。通用处理器可以是微处理器，但是在可选实施例中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实施为计算设备的组合例如DSP和微处理器、多个微处理器、装有DSP核心的一个或多个微处理器的组合或者任何其他这样的结构。

结合本文中公开的实施例介绍的方法或算法步骤可以在硬件内直接实施、在由处理器执行的软件模块内实施或者是上述两种方式的组合。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域已知的任何其他形式的存储介质内。示范性的存储介质被耦合至处理器以使处理器能够从存储介质读取信息并向存储介质写入信息。在可选方案中，存储介质可以集成至处理器。处理器和存储介质可以驻留在ASIC内。ASIC可以驻留在用户终端内。在可选方案中，处理器和存储介质可以作为分离的部件驻留在用户终端内。

在该文献中，关系术语例如第一和第二等可以仅被用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开而并不是必须要求或意味着在这些实体或动作之间有任何这样的实际关系或顺序。除非通过权利要求中的语言明确限定，否则数字顺序例如“第一”、“第二”、“第三”等只是简单地表示多个对象中的不同个体而并不意味着任何顺序或排序。除非通过权利要求中的语言明确限定，否则任何一项权利要求内的文字排序并不意味着过程步骤必须以根据这种排序的时间或逻辑顺序执行。过程步骤可以按任何顺序交换而并不背离本发明的保护范围，只要这样的交换与权利要求中的语言并不抵触且逻辑上有意义即可。

而且，根据上下文，在描述不同元件之间关系时使用的例如“连接”或“耦合至”等词语并不意味着必须在这些元件之间实现直接的物理连接。例如，两个元件可以通过一个或多个附加元件彼此物理连接、电连接、逻辑连接或以任何其他的方式连接。

尽管已经在以上的详细说明中给出了至少一个示范性实施例，但是应该意识到还存在大量的变形。还应该意识到一个或多个示范性的实施例仅仅是示例，而并不是为了以任何方式限制本公开的保护范围、应用性或结构。相反，以上的详细说明可以为本领域技术人员提供便于实现所述一个或多个示范性实施例的指导手册。应该理解可以对元件的功能和布置方式进行各种修改而并不背离本公开如所附权利要求及其合法等同形式所规定的保护范围。

Claims (17)

1.一种过调制方法，用于控制在过调制区域内运行的电机器，所述方法包括：

接收未修正的电压指令信号；

根据保持角生成修正的电压角而无需计算未修正电压指令信号的扇区编号；并且

当电机器在过调制区域内运行时，根据修正的电压角生成修正的电压指令信号。

2.如权利要求1所述的方法，其中生成修正电压角的步骤包括：

根据所述保持角和未修正电压指令信号的实际电压角生成修正的电压角而无需计算未修正电压指令信号的扇区编号。

3.如权利要求2所述的方法，进一步包括：

通过计算未修正电压指令信号的比值的反正切来生成实际电压角。

4.如权利要求3所述的方法，其中生成修正电压角的步骤包括：

计算公式：

其中α_p是修正的电压角，其中α_h是保持角，其中α是未修正电压指令信号的实际电压角，并且其中n是电机器的相数。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

生成第一选择信号或第二选择信号以选择未修正的电压指令信号或修正的电压指令信号；并且

响应于在保持角具有非零值并且电机器在线性区域内运行时生成的第一选择信号输出未修正的电压指令信号；或者

响应于在保持角具有零值并且电机器在过调制区域内运行时生成的第二选择信号输出修正的电压指令信号。

6.如权利要求1所述的方法，其中电压指令信号包括：

静止参考框架α轴和β轴电压指令信号，并且

其中修正的电压指令信号包括：

修正的静止参考框架α轴和β轴电压指令信号。

7.一种过调制处理器，被设置用于生成修正的电压指令信号以用来当电机器在过调制区域内运行时控制电机器，所述过调制处理器包括：

电压角计算函数模块，被设置用于接收一对未修正的电压指令信号并计算这对未修正的电压指令信号的比值的反正切以生成实际的电压角；

电压角修正单元，被设置用于根据保持角和实际电压角生成修正的电压角而无需计算这对未修正的电压指令信号的扇区编号；以及

修正电压指令生成模块，被设置用于根据修正的电压角生成一对修正的电压指令信号。

8.如权利要求7所述的过调制处理器，其中电压角修正单元被设置用于计算公式：

以生成修正的电压角，其中α_p是修正的电压角，其中α_h是保持角，其中α是该对未修正的电压指令信号的实际电压角，并且其中n是电机器的相数。

9.如权利要求7所述的过调制处理器，其中该对修正的电压指令信号在保持角具有零值从而表明电机器在过调制区域内运行时生成。

10.如权利要求7所述的过调制处理器，其中该对修正的电压指令信号包括：

修正的静止参考框架α轴和β轴电压指令信号。

11.一种用于控制电机器的矢量控制电动机驱动系统，包括：

过调制处理器，被设置用于接收未修正的电压指令信号和保持角以生成修正的电压角而无需计算未修正的电压指令信号的扇区编号并且根据修正的电压角生成修正的电压指令信号；以及

电压指令选择模块，被设置用于根据保持角的值选择未修正的电压指令信号或修正的电压指令信号，并且根据所述选择输出未修正的电压指令信号或修正的电压指令信号。

12.如权利要求11所述的系统，其中根据保持角和未修正的电压指令信号的实际电压角生成修正的电压角而无需计算未修正的电压指令信号的扇区编号。

13.如权利要求12所述的系统，其中所述过调制处理器包括：

电压指令修正模块，其包括：

电压角计算函数，被设置用于计算未修正的电压指令信号的比值的反正切以生成实际的电压角；以及

电压角修正单元，被设置用于根据实际电压角和保持角生成修正的电压角。

14.如权利要求13所述的系统，其中所述电压角修正单元被设置用于根据保持角和实际电压角通过计算以下公式生成修正的电压角：

其中α_p是修正的电压角，其中α_h是保持角，其中α是未修正的电压指令信号的实际电压角，并且其中n是电机器的相数。

15.如权利要求14所述的系统，其中修正的电压指令信号包括：修正的α轴电压指令信号和修正的β轴电压指令信号，并且其中过调制处理器的电压指令修正模块进一步包括：

修正电压指令生成模块，其包括：

指数信号生成模块，被设置用于处理修正的电压角以生成对应于修正的电压角的指引信号；

相移模块，被设置用于对指引信号施加90度的相移以生成相移版本的指引信号；

第一10位分辨率正弦查询表，被设置用于根据指引信号生成一个修正的电压指令信号；以及

第二10位分辨率正弦查询表，被设置用于根据相移版本的指引信号生成另一个修正的电压指令信号。

16.如权利要求11所述的系统，其中电压指令选择模块被设置用于根据保持角的值选择未修正的电压指令信号或修正的电压指令信号，并且被设置用于根据所述选择：

在保持角具有非零值且系统在线性区域内运行时输出未修正的电压指令信号，或者

在保持角具有零值且系统在过调制区域内运行时输出修正的电压指令信号。

17.如权利要求12所述的系统，其中电压指令信号包括：

静止参考框架α轴和β轴电压指令信号，并且

其中修正的电压指令信号包括：

修正的静止参考框架α轴和β轴电压指令信号。