CN103828220A - 用于评估电动机控制器与电动机之间的电连接的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一对直轴d-q电压命令与单调地改变的测试转子角位置测试序列相关联(S300)，以响应于该对直轴d-q电压命令向电动机的施加确定电动机的转子的正确的旋转方向。响应于所施加的直轴d-q电压命令和所施加的单调地改变的测试转子角位置测试序列，电动机的转子旋转(例如，在诊断模式中自旋)(S304)。如果计算出的轴速符号相对于单调地增加的所述单调地改变的测试转子角位置测试序列是正的，则主定位模块确定所述逆变器与所述电动机之间的导体连接是正确的(S306)。

Description

用于评估电动机控制器与电动机之间的电连接的方法和系统
本发明根据35U.S.C.119(e)要求基于2011年2月24日提交的、名称为“METHOD AND SYSTEM FOR EVALUATING ELECTRICAL CONNECTIONS BETWEENA MOTOR CONTROLLER AND MOTOR(用于评估电动机控制器与电动机之间的电连接的方法和系统)”的第61/445,650号美国临时申请的优先权。
技术领域
本发明涉及用于评估电动机控制器与电动机之间的电连接(例如，或者用于电动机相位引线的接线的适当顺序或互连的测试)的方法和系统。
背景技术
电动机可包括内置永磁体(IPM)电动机或IPM同步电动机、或多相交流电动机。在组装、维修和现场诊断过程中，它难以有效地和快速地确定电动机或多相电动机与电动机控制器(例如，逆变器)之间的电连接是否正确。在现有技术中，有时通过下述步骤检查相序连接：首先，使电动机(例如，带有由Va、Vb和Vc表示的端子)与测试电动机一起旋转；其次，通过示波器、功率分析器或其他可应用的仪器观察在成对的电端子(例如，Vab和Vcb)之间产生的反电动势(反EMF)。第三，当测试电动机在正向方向上旋转电动机时，产生于端子Vcb之间的反EMF应当比在端子Vab之间产生的反EMF领先约60度的相移。第四，当测试电动机在正向方向上旋转电动机时，产生于端子Vcb之间的反EMF应当比在端子Vab之间产生的反EMF滞后约60度的相移。第五，如果上述相移被观察到，则评估器确定电动机被正确地连接到电动机控制器。因此，需要一种无需使用示波器或测试电动机的简化的诊断检查程序，其可以被合并到电动机控制器或逆变器中以评估电动机控制器与电动机之间的电连接的正确性。
发明内容
根据一个实施例，提出了用于评估电动机控制器与电动机之间的电连接的方法和系统。例如，提出了用于关于相位引线序列来确定多相电动机是否被正确地连接到逆变器的方法和系统。在诊断模式中，数据处理器、诊断计算机、或d-q轴电流生成管理器建立或提供与相应的多对直轴d-q电压命令向所述电动机的施加相关联的单调地改变的测试转子角位置测试序列。所述多对直轴d-q电压命令中的每一对包括直轴命令和正交轴命令。数据处理器或脉宽调制生成模块将所述直轴d-q电压命令转化或变换为用于所述多相电动机的每个相应的输入相端子的多相电压。脉宽调制生成模块或逆变器切换电路处理所述直轴d-q电压命令或衍生多相控制电压，使之成为调制信号，用于施加到每个相应的输入相端子。电动机的转子响应于与所建立的对应的所述单调地改变的测试转子角位置测试序列相关联的所述直轴d-q电压命令的施加而旋转。如果计算出的轴速度符号相对于单调地增加的所述单调地改变的测试转子角位置测试序列是正的，或者，如果计算出的轴速度符号相对于单调地增少的所述单调地改变的测试转子角位置测试序列是负的，则主定位模块、数据处理器、或诊断计算机确定所述逆变器与所述电动机之间的导体连接是正确的。
附图说明
图1是用于评估电动机控制器与电动机之间的电连接的系统的一个实施例的方块图。
图2是与图1一致的电子数据处理系统的方块图。
图3是用于评估电动机控制器与电动机之间的电连接的方法的第一实例的流程图。
图4是用于评估电动机控制器与电动机之间的电连接的方法的第二实例的流程图。
具体实施方式
根据一个实施例，图1公开了用于控制电动机117(例如，内置永磁体(IPM)电动机)或其他交流电机的系统。在一个实施例中，除电动机117外，该系统可以被称为逆变器或电动机控制器。
该系统包括电子模块、软件模块，或以上二者。在一个实施例中，电动机控制器包括电子数据处理系统120，以支持一个或多个软件模块的软件指令的存储、处理或执行。电子数据处理系统120如图1中的虚线所示，并且在图2中被更详细地示出。
电子数据处理系统120被连接到逆变器电路188。逆变器电路188包括半导体驱动电路，该半导体驱动电路驱动或控制切换半导体(例如，绝缘栅双极晶体管(IGBT)或其他功率晶体管)以输出用于电动机117的控制信号。依次地，逆变器电路188被连接到电动机117。电动机117与传感器115(例如，位置传感器、分解器或编码器位置传感器)关联，传感器115与电动机轴126或转子相关联。例如，传感器115和电动机117被连接到数据处理系统120，以提供反馈数据(例如，诸如ia，ib，ic的电流反馈数据)、原始位置信号、以及其他可能的反馈数据或信号。例如，其他可能的反馈数据包括但不限于：绕组温度读数、逆变器电路188的半导体温度读数、三相电压数据、或电动机117的其他热学信息或性能信息。
在一个实施例中，转矩指令生成模块105被连接到d-q轴电流生成管理器109(例如，d-q轴电流生成查找表)。d-q轴电流指的是可应用于矢量控制式交流电机(例如电动机117)中的直轴电流和正交轴电流。d-q轴电流生成管理器109的输出和电流调整模块107(例如，d-q轴电流调整模块)的输出被提供给加法器119。依次地，加法器119的一个或多个输出(例如，直轴电流数据(id *)和正交轴电流数据(iq *)被提供或连接至电流调整控制器111。
电流调整控制器111能够与脉冲宽度调制(PWM)生成模块112(例如，空间矢量PWM生成模块)通信。电流调整控制器111接收相应的d-q轴电流指令(例如id *和iq *)和实际d-q轴电流(例如id和iq)以及与d-q轴电压指令(例如vd *和vq *指令)相对应的输出，用于输入至PWM生成模块112。
在一个实施例中，PWM生成模块112例如将直轴电压和正交轴电压数据从两相数据表示转化为三相数据表示(例如，三相电压表示，诸如va *，vb *和vc *)以用于电动机117的控制。PWM生成模块112的输出被连接到逆变器188。
逆变器电路188包括功率电子元件，如用于生成、修改和控制施加到电动机117的经脉冲宽度调制的信号或其他交流信号(例如，脉冲、方波、正弦波、或其他波形)的切换半导体。PWM生成模块112向逆变器电路188内的激励级(driver stage)提供输入。逆变器电路188的输出级提供调制信号、脉冲宽度调制信号、脉冲宽度调制电压波形、电压信号或其它交流信号，以用于电动机的控制。在一个实施例中，逆变器188由直流(DC)电压总线供电。
电动机117与估算电动机轴126的角位置、电动机轴126的速度或转速以及电动机轴126的旋转方向中的至少一个的传感器115(例如，分解器、编码器、速度传感器、或位置传感器或多个传感器)关联。传感器115可以被安装到电动机轴126上或与之成一体。传感器115的输出能够与主处理模块114(例如，位置和速度处理模块)通信。在一个实施例中，传感器115被连接到模数转换器(未示出)，所述模数转换器将模拟位置数据或速度数据分别转换为数字位置或速度数据。在其他实施例中，传感器115(例如，数字位置编码器)可提供电动机轴126或转子的位置数据或速度数据的数字数据输出。
主处理模块114的第一输出(例如，电动机117的位置数据和速度数据)被传输至相位变换器113(例如，三相变两相电流帕克变换(Parktransformation)模块)，其中相位变换器113将各个测得的电流的三相数字表示转换为测得的电流的两相数字表示。主处理模块114的第二输出(例如，速度数据)被传输至计算模块110(例如，经调整的电压/速度比模块)。
感测电路124的输入被连接到电动机117的终端，以至少检测被测量的三相电流和直流电流(DC)总线(例如，向逆变器电路188提供DC功率的高压DC总线)的电压电平。感测电路124的输出被连接到模数转换器122，以将感测电路124的输出数字化。依次地，模数转换器122的数字输出被连接到辅助处理模块116(例如，直流(DC)总线和三相电流处理模块)。例如，感测电路124与电动机117相关联以用于测量三相电流(例如，施加到电动机117的绕组的电流，感应到所绕组中的反电动势，或以上二者)。
主处理模块114和辅助处理模块116的一些输出被提供给相位变换器113。例如，相位变换器113可应用帕克变换或其他转换方程(例如，对于本领域普通技术人员而言已知的适当的特定的转换方程)以基于来自辅助处理模块116的数字三相电流数据和来自传感器115的位置数据将测得的三相电流表示转换为二相电流表示。相位变换器113的输出被连接到电流调整控制器111。
主处理模块114和辅助处理模块116的其他输出可以被连接到计算模块110(例如，经调整的电压/速度比计算模块)的输入。例如，主处理模块114可提供速度数据(例如，电动机轴126的每分钟转数)，而辅助处理模块116可提供(例如，在车辆的直流(DC)总线上)测得的直流电压电平。向逆变器电路188供电的DC总线上的直流电压电平可因为各种因素(包括但不限于：环境温度、电池状况、电池充电状态、电池电阻或电抗、燃料电池状态(如果可使用的话)、电动机负载状况、各自的电动机转矩和相应的运转速度、以及车辆电负载(例如，电驱动的空调压缩机))而波动或变化。计算模块110被作为媒介连接在辅助处理模块116和d-q轴电流发生管理器109之间。计算模块110的输出可调整或影响由d-q电流生成管理器109生成的电流指令，以补偿直流总线电压中的波动或变化及其他情况。
转子磁体温度估算模块104、电流成形模块106、和终端电压反馈模块108被连接到d-q轴电流调整模块107或能够与d-q轴电流调整模块107通信。依次地，d-q轴电流调整模块107可与d-q轴电流生成管理器或加法器119通信。
转子磁体温度模块104估算或确定一个或多个转子永磁体的温度。在一个实施例中，转子磁体温度估算模块104可通过内部控制变量计算、位于定子上或者与定子热连通或者固定到电动机117的外壳上的一个或多个传感器估算转子磁体的温度。
在一个替换实施例中，转子磁体温度估算模块104可被位于定子上、与定子热连通的或者固定到电动机117的外壳上的一个或多个传感器替代或可依据这些传感器估算转子磁体的温度。
在另一替换实施例中，转子磁体温度估算模块104可被安装在转子或磁体上的温度检测器(例如，热敏电阻或被连接到无线变送器的红外线感热器)替代，其中，所述检测器提供指示一个或多个磁体的温度的信号(例如，无线信号)。
在一个实施例中，所述方法或系统可以下述方式进行操作。转矩命令生成模块105通过车辆数据总线118接收输入控制数据信息，例如速度控制数据信息、电压控制数据信息、或转矩控制数据信息。转矩命令生成模块105将接收到的输入控制信息转化为转矩控制命令数据316。
d-q轴电流生成管理器109选择或确定与各个转矩控制命令数据和各个检测到的电动机轴126速度数据有关的直轴电流命令数据和正交轴电流命令数据。例如，d-q轴电流生成管理器109通过访问下述一个或多个项来选择或确定直轴电流命令、正交轴电流命令：(1)将各个转矩命令与相应的直轴或正交流电流关联起来的查找表、数据库或其他数据结构，(2)将各个转矩命令与相应的直轴或正交流电流关联起来的二次方程组或线性方程组，或(3)将各个转矩命令与相应的直轴或正交流电流关联起来的一组规则(例如“如果-则”(if-then)规则)。
电动机117上的传感器115有利于从电动机轴126提供检测到的速度数据，其中，主处理模块114可将由传感器115提供的位置数据转化为速度数据。
电流调整模块107(例如，d-q轴电流调整模块)提供电流调整数据以基于来自转子磁体温度估算模块104、电流成形模块106、和终端电压反馈模块108的输入数据调整直轴电流命令数据和正交轴电流命令数据。
电流成形模块106可基于以下一个或多个因素确定正交轴(q轴)电流命令和直轴(d轴)电流命令的校正或初步调整：例如，电动机117上的转矩载荷和电动机117的速度。转子磁体温度估算模块104可基于例如转子温度的估算变化生成对于q轴电流命令和d轴电流命令的二次调整值。终端电压反馈模块108可基于控制电压命令与电压极限的关系(versus)提供对于d轴和q轴电流的第三次调整。电流调整模块107可提供考虑了下述初步调整、二次调整和第三次调整中的一个或多个的合并的电流调整。
在一个实施例中，电动机117可包括内置永磁体(IPM)电机或同步IPM电机(IPMSM)。相对于传统的感应电机或表面安装式PM电机(SMPM)而言，IPMSM具有许多优点，例如，高效率，高功率密度，宽的恒定功率工作区域，免维护。
传感器115(例如，轴或转子速度检测器)可包括下述一项或多项：直流电动机、光学编码器、磁场传感器(例如，霍尔效应传感器)、磁阻传感器、和分解器(例如，无刷分解器)。在一种构造中，传感器115包括位置传感器，其中，位置数据和相关的时间数据被处理，以确定电动机轴126的速度或转速。在另一种构造中，传感器115包括速度传感器，或速度传感器与积分器的组合，以确定电动机轴的位置。
在又一种构造中，传感器115包括辅助的、紧凑的直流发电动机，该直流发电动机被机械地连接到电动机117的电动机轴126，以确定电动机轴126的速度，其中，该直流发电动机产生与电动机轴126的转速成比例的输出电压。在再一种构造中，传感器115包括带有光源的光学编码器，其中，所述该光学编码器向被连接到轴126的旋转物体发送信号并在光学检测器处接受反射的或衍射的信号，其中被接收到的信号脉冲(例如，方波)的频率可与电动机轴126的速度成比例。在额外的构造中，传感器115包括带有第一绕组和第二绕组的分解器，其中，第一绕组接入交流电，在第二绕组中感生的电压随着转子的旋转频率而变化。
在图2中，电子数据处理系统120包括电子数据处理器264、数据总线262、数据存储装置260、和一个或多个数据端口(268，270，272，274、276和280)。数据处理器264、数据存储装置260、和所述一个或多个数据端口被连接到数据总线262，以支持数据处理器264、数据存储装置260、和所述一个或多个数据端口之间的数据通信。
在一个实施例中，数据处理器264可包括一个或多个下述电子器件：电子数据处理器、微处理器、微控制器、可编程逻辑阵列、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑电路、运算逻辑单元、专用集成电路、数字信号处理器(DSP)、比例积分微分(PID)控制器、或其他数据处理装置。在一种构造中，上述电子器件可以经由一个或多个数据总线、并行数据总线、串行数据总线、或并行或串行数据总线的任何组合互连。
数据存储装置260可包括任何用于存储数据的磁的、电子的或光学的装置。例如，数据存储装置260可包括电子数据存储装置、电子存储器、非易失性电子随机存取存储器、一个或多个电子数据寄存器、数据锁存器、磁盘驱动器、硬盘驱动器、光学磁盘驱动器等。
如图2所示，数据端口包括第一数据端口268、第二数据端口270、第三数据端口272、第四数据端口274、第五数据端口276和第六数据端口280；当然，也可采用其他任意适当数目的数据端口。每个数据端口可包括例如收发器或缓冲存储器。在一个实施例中，每个数据端口可包括任意串行或并并输入/输出端口。
在如图2描绘的一个实施例中，第一数据端口268被连接到车俩数据总线118。依次地，车俩数据总线118被连接到控制器266。在一种构造中，第二数据端口270可以被连接到逆变器电路188；第三数据端口272可以被连接到传感器115；第四数据端口274可以被连接到模数转换器122；第五数据端口276可以被连接到终端电压反馈模块108；第六数据端口280被连接到诊断计算机282。诊断计算机282包括可被计算机数据处理器执行的诊断软件284。诊断计算机282被连接到用户界面286。用户界面286包括下述一项或多项：键盘、显示器、指向装置(例如，电子鼠标)、开关、辅助键盘、或能够支持将数据键入、输入计算机282或在计算机282内处理数据或从计算机282输出数据的其他装置。模数转换器122被连接到感测电路124。
在数据处理系统120的一个实施例中，转矩命令生成模块105与电子数据处理系统120的第一数据端口268关联或由该第一数据端口268支持。第一数据端口268可以被连接到车俩数据总线118，例如控制器区域网络(CAN)数据总线。车辆数据总线118可经由第一数据端口268向转矩命令生成模块105提供数据总线信息以及转矩命令。车辆的操作者可通过用户接口(例如油门、踏板、控制器266或其他控制装置)生成转矩命令。
在一些实施例中，传感器115和主处理模块114可与数据处理系统120的第三数据端口272关联或由第三数据端口272支持。
图3公开了一种估算电动机(例如，117)控制器与电动机(例如，117)之间的电连接的方法，并且更特别地，公开了一种确定多相电动机(例如，117)是否被正确地连接到逆变器的方法。图3的方法开始于步骤S300。
在步骤S300中，数据处理器264、脉宽调制生成模块112、或诊断计算机282建立了与相应的多对直轴d-q(或d-q轴)电压命令向电动机(例如，117)的施加相关联的单调地变化的测试转子角位置测试序列。所述多对直轴d-q电压命令中的每一对包括直轴电压命令和正交轴电压命令。单调地变化的测试序列可包括单调地增加的测试转子角位置测试序列或单调地减少的测试转子角位置测试序列。单调地增加指的是以下一种或多种：连续增加、无实质性中断的增加、分阶段的增加、在增加中有暂停或周期性暂停的增加、无任何实质减少的增加。单调地减少指的是以下一种或多种：连续减少、无实质性中断的减少、分阶段的减少、有暂停或周期性暂停的减少、无任何实质增加的减少。
可依据能够被交替地或累加地应用的各种程序执行步骤S300。在执行步骤S300的第一种程序中，数据处理器264、脉宽调制生成模块112、或诊断计算机282建立或提供了与单调地变化的测试转子角位置测试序列相对应的相应的多对直轴dq轴电压命令，以用于逆变器或数据处理系统120的诊断模式或测试模式。在与逆变器或数据处理系统120的工作模式相对的诊断模式中，转矩命令生成模块112可以被停用(或被无效)，从而，当数据处理系统处于诊断模式时，转矩命令生成模块112不会接受来自车辆数据总线118的转矩命令，或不会按照该转矩命令而动作。类似地，在与逆变器或数据处理系统120的工作模式相对的诊断模式中，电流调整控制器111或整流器可以被停用(或被无效)，从而，当数据处理系统120处于诊断模式时，电流调整控制器111被绕过或旁路，或不会接受来自车辆数据总线118的转矩命令，或不会按照该转矩命令而动作。
在执行步骤S300的第二种程序中，电流调整控制器111或整流器在诊断模式中可以被绕过或旁路，从而，与单调地变化的测试转子角位置测试序列相一致的直轴d-q电压命令在脉宽调制生成模块112中或处被直接地产生。此外，在特定的实施例中，脉宽调制生成模块112可在诊断模式中生成用于测试目的的一组或多组或序列的d-q轴电压命令或相应的三相电压。
在第三种程序中，诊断计算机282激活、提供或建立与单调地变化的测试转子角位置测试序列相一致的直轴d-q电压命令，以在诊断模式或测试模式中绕过电流调整控制器111或整流器。诊断计算机282运行存储在其中并因此可执行的诊断软件284。
在第四种程序中，在诊断模式或测试模式下，由诊断计算机283或脉宽调制生成模块112提供的直轴d-q电压命令是活动的，这与由电流调整控制器111在工作模式过程中通常地提供的标准d-q轴电压命令不同。电流调整控制器111或整流器在工作模式中提供直轴电压命令和正交轴电压命令。
在第五示例中，与单调地变化的转子角位置相关联的直轴d-q电压命令在每个脉宽调制(PWM)循环中依照下述方程式变化：
其中，Δθ是从较早的脉宽调制循环到随后的脉宽调制循环的转子位置增量或减量的变化，初始启动频率在约1Hz至约10Hz的范围内，并且PWM切换频率在约1kHz(千赫兹)至约10kHz的范围内。
在第六程序中，测试转子角位置的测试序列可包括在下述由对准的位置构成的组内的任意对准的位置：约0度、约60度、约120度、约180度、约240度、约300度、和约360度，其中，“约”指的是正/负(±)5度。每个对准的位置例如与不同的相应的相位绕组电流、或逆变器切换电路188内的半导体(例如，功率绝缘栅双极晶体管)的不同组合或排列的激活相关联。
在步骤S302中，数据处理器264或脉宽调制生成模块112将直轴d-q电压命令转化和变换为用于多相电动机(例如，117)的每个相应的输入相端子的多相电压(例如，三相电压)。此外，直轴d-q电压命令被处理成调制信号(例如，脉宽调制信号、方波信号、或其他波形)以施加到每个相应的输入端子。
在步骤S304中，数据处理器264、脉宽调制生成模块112、或逆变器切换电路188响应于与被建立的对应的所述单调地变化的测试转子角位置测试序列相关联的(被转化或变换为相应的三相命令之后的)直轴d-q电压命令的施加而旋转电动机(例如，117)的转子。例如，在现场初始位置偏移校准程序中，数据处理器264、脉宽调制生成模块112、或诊断计算机282提供或相互配合以提供直轴d-q电压命令以及相关联的单调地变化的测试位置，以施加到相应的相输入端子，以在已知的预定的旋转方向上旋转转子。
在步骤S306中，数据处理器264或主处理模块114确定逆变器和电动机(例如，117)之间的导体连接是否正确。可依据能够被交替地或累加地应用的各种技术执行步骤S306。在第一种技术中，如果计算出的轴速度符号响应于与单调地增加的相应的所述单调地改变的转子角位置测试序列相关联的直轴d-q电压命令的施加是正的，则数据处理器264或主处理器模块114确定逆变器与电动机(例如，117)之间的导体连接是正确的。
在用于执行步骤S306的第二种技术下，如果计算出的轴速度符号响应于与单调地减少的相应的所述单调地改变的转子角位置测试序列相关联的直轴d-q电压命令的施加是负的，则数据处理器264或主处理器模块114确定逆变器与电动机(例如，117)之间的导体连接是正确的。
在用于执行步骤S306的第三种技术中，如果计算出的轴速度符号响应于与单调地增加的相应的所述单调地改变的转子角位置测试序列相关联的直轴d-q电压命令的施加是负的，则数据处理器264或主处理器模块114确定逆变器与电动机(例如，117)之间的导体连接是不正确的。
在用于执行步骤S306的第四种技术下，如果计算出的轴速度符号响应于与单调地增少的相应的所述单调地改变的转子角位置测试序列相关联的直轴d-q电压命令的施加是正的，则数据处理器264或主处理器模块114确定逆变器与电动机(例如，117)之间的导体连接是不正确的。
在用于执行步骤S306的第五种技术下，如果计算出的电动机(例如，117)轴速度在控制单调地增加位置的情况中是正的，则数据处理器264、主处理器模块114、或诊断计算机282检测出原始位置读数的变化趋势与相序连接(phase sequence connection)是相匹配的，反之亦然。在第六技术下，如果计算出的电动机(例如，117)轴速度在控制单调地增少位置的情况中是正的，则数据处理器264、主处理器模块114、或诊断计算机282检测出原始位置读数中的变化区域与相序连接是不匹配的，反之亦然。
在步骤S306之后或在该步骤期间，数据处理器264或主处理器模块114可通过第六数据端口280报告或发送数据状态信息至诊断计算机282，其中，所述数据状态信息包含逆变器和电动机之间的导体连接是否正确的信息。诊断计算机284可通过用户界面286向用户或技术人员显示或输出该数据状态信息。
图4公开了一种评估电动机(例如，117)控制器和电动机(例如，117)之间的电连接的方法，并且更特别地，公开了用于确定多相电动机(例如，117)是否被正确地连接到逆变器的方法。图4的方法开始于步骤S400。
在步骤S400中，诊断计算机282、数据处理器264或脉宽调制生成模块112激活逆变器切换电路188中的多个半导体开关以施加直流相电流命令，以在电动机(例如，117)中实现相应的目标相绕组电流，其中，该目标相绕组电流使电动机(例如，117)在已知的对准位置中对准。半导体开关例如可包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)、功率晶体管、或功率场效应晶体管(FET)。如果电动机(例如，117)包括多相电动机(例如，117)，则每个相应的直流相电流命令的施加可以被用于将转子旋转到一组可能的转子角位置中的相应的已知的对准位置。直流相电流命令例如经由数据处理器264和经由逆变器切换电路188施加到电动机(例如，117)的一个或多个绕组。
在步骤S402中，辅助处理模块的诊断计算机282和数据处理器264响应于直流相电流命令的施加而确定观察到的转子位置是否与已知的对准位置对准。例如，辅助处理模块的诊断计算机282和数据处理器264响应于一序列或一系列的直相电流命令的施加确定每个观察到的转子位置是否与相应的已知的对准位置相对准。
在步骤S404中，针对直流相电流命令的序列，如果观察到的转子位置与已知的对准位置的不对准超出了可容许的范围，则诊断计算机282确定逆变器与电动机(例如，117)之间的不适当的接线连接。例如，如果观察到的转子位置为约120度并且如果已知的对准位置为约0或360度，则第一相输入端子和第二相输入端子被错误地互换了。所述可容许的范围可以被定义为转子的旋转的正/负(±)10度，当然，其他可容许的范围也是可以的，并且也将落入本文所附权利要求的范围内。
在组装、维修和现场诊断过程中，该方法和系统的上述实施例可有助于有效地并且快速地确定电动机或多相电动机与电动机控制器(例如，逆变器)之间的电连接是否正确。特别地，本文公开的系统和方法提供了一种简化的诊断检查程序，其可以方便地在现场或在维修厂中执行以评估电动机控制器与电动机之间的电连接的正确性，而无需使用示波器或检查电动机。
已经描述了优选的实施例，在不脱离由所附权利要求界定的本发明的范围的前提下显然可以做出各种修改。

Claims (18)

1.一种用于确定多相电动机是否被正确地连接到逆变器的方法，该方法包括下述步骤：
建立单调地改变的测试转子角位置测试序列，所述单调地改变的测试转子角位置测试序列与相应的多对直轴d-q电压命令向所述电动机的施加相关联，所述多对直轴d-q电压命令中的每一对包括直轴命令和正交轴命令；
将所述直轴d-q电压命令转化或变换为用于所述多相电动机的每个相应的输入相端子的多相电压，所述直轴d-q电压命令被处理为用于施加到每个相应的输入相端子的调制信号；
响应于与所建立的对应的所述单调地改变的测试转子角位置测试序列相关联的所述直轴d-q电压命令的施加，使所述电动机的转子旋转；以及
如果计算出的轴速度符号响应于与单调地增加的所述单调地改变的测试转子角位置测试序列相关联的直轴d-q电压命令的施加是正的，或者，如果计算出的轴速度符号响应于与单调地增少的所述单调地改变的测试转子角位置测试序列相关联的直轴d-q电压命令的施加是负的，则确定所述逆变器与所述电动机之间的导体连接是正确的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调制信号包括脉宽调制信号。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：
如果计算出的轴速度符号响应于与单调地增加的所述单调地改变的测试转子角位置测试序列相关联的直轴d-q电压命令的施加是负的，则确定所述逆变器与所述电动机之间的导体连接是不正确的。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：
如果计算出的轴速度符号响应于与单调地增少的所述单调地改变的测试转子角位置测试序列相关联的直轴d-q电压命令的施加是正的，则确定所述逆变器与所述电动机之间的导体连接是不正确的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在测试模式中，所述直轴d-q电压命令由用户手动地激活，以绕过电流调整控制器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述直轴d-q电压命令在工作模式中是无效的；并且该方法还包括下述步骤：
通过电流调整控制器在所述工作模式中提供直轴电流命令和正交轴电流命令。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，与单调地变化的转子角位置相关联的直轴d-q电压命令在每个脉宽调制(PWM)循环中依照下述方程式变化：
Figure FDA00003719817300021
其中，Δθ是从较早的脉宽调制循环到随后的脉宽调制循环的转子位置增量或减量的变化，初始启动频率在约1Hz至约10Hz的范围内，并且PWM切换频率在约1kHz至约10kHz的范围内。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：
在现场初始位置偏移校准程序中，发出直轴d-q电压命令和相关联的单调地变化的测试位置，用于施加到相应的相输入端子，以使所述转子在已知的预定的旋转方向上旋转；以及
如果计算出的电动机轴速在控制单调地增加位置的情况中是正的，则检测到原始位置读数的变化趋势与所述电动机和所述逆变器之间的相序连接是匹配的，反之亦然。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括下述步骤：
如果计算出的电动机轴速在控制单调地减少位置的情况中是正的，则检测到原始位置读数的变化趋势与所述电动机和所述逆变器之间的相序连接是不匹配的，反之亦然。
10.一种用于确定多相电动机是否被正确地连接到逆变器的方法，该方法包括下述步骤：
激活多个半导体开关以施加直流相电流命令，从而在所述电动机中获得使电动机在已知的对准位置中对准的相应目标相绕组电流；
响应于直流相电流命令的施加，确定观察到的转子位置是否与所述已知的对准位置对准；
如果观察到的转子位置与所述已知的对准位置的不对准超出可容许的范围，则识别所述逆变器与所述电动机之间的不适当的接线连接。
11.根据权利要求10所述方法，其中，如果观察到的转子位置为约120度，并且如果所述已知的对准位置为约0或360度，则第一输入相端子和第二相输入端子被错误地互换。
12.一种用于确定多相电动机是否被正确地连接到逆变器的系统，该系统包括：
数据处理器，该数据处理器用于建立单调地改变的测试转子角位置测试序列，所述单调地改变的测试转子角位置测试序列与相应的多对直轴d-q电压命令向所述电动机的施加相关联，所述多对直轴d-q电压命令中的每一对包括直轴命令和正交轴命令；
脉宽调制生成模块，该脉宽调制生成模块用于将所述直轴d-q电压命令转化或变换为用于所述多相电动机的每个相应的输入相端子的多相电压；
逆变器切换电路，该逆变器切换电路用于将所述直轴d-q电压命令处理为调制信号，用于施加至每个相应的输入相端子；
所述电动机的转子，该转子响应于与所建立的对应的所述单调地改变的测试转子角位置测试序列相关联的所述直轴d-q电压命令的施加而旋转；并且
所述数据处理器适于在计算出的轴速度符号响应于与单调地增加的所述单调地改变的测试转子角位置测试序列相关联的直轴d-q电压命令的施加是正的时确定所述逆变器与所述电动机之间的导体连接是正确的。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述数据处理器适于在计算出的轴速度符号响应于与单调地增少的所述单调地改变的测试转子角位置测试序列相关联的直轴d-q电压命令的施加是负的时确定所述逆变器与所述电动机之间的导体连接是正确的。
14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述调制信号包括脉宽调制信号。
15.根据权利要求12所述的系统，其中，所述数据处理器适于在计算出的轴速度符号响应于与单调地增加的所述单调地改变的测试转子角位置测试序列相关联的直轴d-q电压命令的施加是负的时确定所述逆变器与所述电动机之间的导体连接是不正确的。
16.根据权利要求12所述的系统，其中，所述数据处理器适于在计算出的轴速度符号响应于与单调地增少的所述单调地改变的测试转子角位置测试序列相关联的直轴d-q电压命令的施加是正的时确定所述逆变器与所述电动机之间的导体连接是不正确的。
17.根据权利要求12所述的系统，还包括：
电流调整控制器，该电流调整控制器用于在工作模式中生成d-q轴电压命令；其中，在诊断模式中，所述直轴d-q电压命令绕过或停用所述电流调整控制器。
18.根据权利要求12所述的系统，其中，与单调地变化的转子角位置相关联的直轴d-q电压命令在每个脉宽调制(PWM)循环中依照下述方程式变化：
Figure FDA00003719817300041
其中，Δθ是从较早的脉宽调制循环到随后的脉宽调制循环的转子位置增量或减量的变化，初始启动频率在约1Hz至约10Hz的范围内，并且PWM切换频率在约1kHz至约10kHz的范围内。
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