CN104052345B - 用于降低电动机中扭矩波动的系统 - Google Patents
用于降低电动机中扭矩波动的系统 Download PDFInfo
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Abstract
提供了一种电动机控制系统。所述电动机控制系统包括电动机、位置传感器、电流传感器和控制模块。所述电动机具有转子和定子。所述电动机基于施加到所述电动机的相电流来生成输出扭矩。由所述电动机生成的输出扭矩形成在预定范围内的扭矩波动。所述位置传感器监测所述电动机来确定转子位置。所述电流传感器监测所述电动机来确定所述相电流。所述控制模块与所述电动机、所述位置传感器和所述电流传感器通信。所述控制模块包括查询表,所述查询表存储相电流命令的值。所述控制模块基于所述转子位置和所述相电流来确定来自所述查询表的相电流命令。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电动机的控制系统,更具体涉及一种用于施加相电流到电动机的控制系统。
背景技术
开关式磁阻电动机(SRM)是一种将磁阻扭矩转化成机械功率的类型的电动机。SRM相对地能耐受故障(例如,在短路故障时没有堵转扭矩并且在逆变电路中没有直通故障)。SRM不包括磁体,并且因此不产生齿槽扭矩(齿槽扭矩是由转子的永磁体与定子的槽之间的相互作用形成的)。此外,SRM还具有相对高的运行温度、集中的电动机绕组和相对简单和坚固的结构。然而,SRM还产生相对高的扭矩波动以及可听见的噪声。扭矩波动通常限定为在SRM输出轴的输出扭矩上的周期性增加或降低。
电动转向(EPS)应用中采用的电动机通常需要产生相对低的扭矩波动和低的可听见的噪声。因此,由SRM产生的扭矩波动和可听见的噪声可能需要在用于EPS应用之前降低。
发明内容
在一个实施方式中,提供了一种电动机控制系统。所述电动机控制系统包括电动机、位置传感器、电流传感器和控制模块。所述电动机具有转子和定子。所述电动机基于施加到电动机的相电流来生成输出扭矩。由电动机生成的所述输出扭矩形成在预定范围内的扭矩波动。所述位置传感器监测所述电动机来确定转子位置。所述电流传感器监测所述电动机来确定所述相电流。所述控制模块与所述电动机、所述位置传感器和所述电流传感器通信。所述控制模块包括查询表,所述查询表存储相电流命令的值。所述相电流命令配置成用于通过所述电动机生成在所述预定范围内的扭矩波动。所述控制模块基于所述转子位置和所述相电流来确定来自所述查询表的相电流命令。所述相电流命令指示施加到所述电动机的相电流。所述控制模块基于所述相电流命令发送控制信号到所述电动机以便生成所述输出扭矩。
在另一个实施方式中,提供了一种控制电动机的方法,其中所述电动机基于施加到所述电动机的相电流来生成输出扭矩。所述方法包括确定所述电动机的转子位置。所述方法包括施加到所述电动机的相电流。所述方法包括通过控制模块基于所述转子位置和所述相电流来确定来自查询表的相电流命令。所述相电流命令配置成用于通过所述电动机生成在所述预定范围内的扭矩波动。所述查询表存储相电流命令的值。所述方法包括基于所述相电流命令来发送控制信号到所述电动机。所述方法包括由所述电动机生成所述输出扭矩,所述输出扭矩形成在预定范围内的扭矩波动。
在又一个实施方式中,提供了一种电动机控制系统,所述电动机控制系统具有电动机、位置传感器和控制模块。所述电动机具有转子和定子。所述电动机基于施加到所述电动机的扭矩命令信号来生成输出扭矩。所述位置传感器监测所述电动机以便确定所述电动机的转子位置。所述控制模块与所述电动机和所述位置传感器通信。所述控制模块接收所述转子位置和所述扭矩命令信号来作为输入。所述扭矩命令信号是基于瞬时参考电流的。所述控制模块发送所述扭矩命令信号到所述电动机。由所述电动机生成的所述输出扭矩形成在预定范围内的扭矩波动。
根据下面结合附图的描述,这些以及其他优点和特征将变得更清楚。
附图说明
被认为是本发明的主题物被特别地指出并且在详细说明结尾处的权利要求书中清楚地要求保护。本发明的前述以及其他特征和优点将通过下面结合附图进行的详细描述而变得显而易见,其中:
图1是根据本发明的示例性实施方式的电动机的横截面视图;
图2是图表,示出了由根据本发明的另一个示例性实施方式的图1所示的电动机形成的示例性扭矩-电流-角度特性(还标示为T-i-θ);
图3是示例性方框图,示出了根据本发明的又一个示例性实施方式的电动机的控制系统;
图4是根据本发明的另一个示例性实施方式的用于图1所示的电动机的一组理想电流曲线曲线的图示;
图5是根据本发明的又一个示例性实施方式的在图5所示的理想电流曲线中的一个以及调节曲线的图示;
图6是根据本发明的另一个示例性实施方式的最终曲线以及图5所示的调节曲线的图示;
图7是根据本发明的又一个示例性实施方式的测试装置的示例性方框图;
图8是根据本发明的另一个示例性实施方式的用于图3所示的电动机的换相次序的示例性图示;以及
图9是根据本发明的又一个示例性实施方式的图3所示的控制模块的备选实施方式的图示。
具体实施方式
现参阅附图,在图中将参阅具体实施方式描述而非限制本发明,图1是电动机10的横截面视图。在一个示例性实施方式中,电动机10可以是开关式磁阻电动机(SRM)。然而,应当理解的是,还可以使用如下的任何类型的电动机:由电动机产生的输出扭矩直接相关于供应到所述电动机的电流的各个相。在一种方法中,电动机10可用于电动转向(EPS)系统中,然而,应当理解的是,电动机10还可用于各种其他应用。电动机10包括定子20和转子22。
定子20包括定子外周边或边缘24以及多个向内延伸的定子极靴30。每个定子极靴30都包括大体上对置的侧面32以及定子极靴宽度34。在一个实施方式中,定子极靴30的侧面32可以朝向电动机10的中心轴线A-A向内取向或成锥形。定子极靴宽度34通过定子极靴30中的一个的最内侧边缘36测量,其中所述最内侧边缘36代表定子极靴30的定位或取向成最接近于中心轴线A-A的表面。定子20还包括定子轭铁厚度40。定子轭铁厚度40是在定子外边缘24与槽38之间测量的,所述槽38定位在定子极靴30的两个之间。
转子22被容纳在定子20的孔口42内,并且包括多个向外延伸的极靴50、转子外半径52和转子内半径54。转子外半径52和转子内半径54都是相对于电动机10的中心轴线A-A测量的。转子极靴50中的每个都包括大体上与侧面57对置的转子极靴宽度56以及最外侧边缘58。最外侧边缘58代表转子极靴50的定位或者取向成距离中心轴线A-A最远的表面。转子外半径52是通过转子极靴50中的一个的最外侧边缘58测量的。转子内半径54是沿着槽60测量的,所述槽60定位在转子极靴50的两个之间。转子极靴宽度56是通过转子极靴50中的一个的最外侧边缘58测量的。
图2是示出了由图1所示的电动机10形成的示例性扭矩-电流-角度特性(还标示为T-i-θ)的图表。所述扭矩-电流-角度特性可以在电动机10的参数扫描期间确定,其中y轴线代表由电动机10产生的扭矩(以Nm为单位测量)并且x轴线代表电动机10的转子位置(以度为单位测量)。图表示出了多个曲线P1-P8,其中每个曲线都代表供应到电动机10的单个相的固定量的电流。电动机10的参数扫描是通过反复调节供应到电动机10的固定电流的量来执行的,而电动机10的其他运行参数是恒定的。应当指出的是,图2所示的示例性扭矩-电流-角度特性不考虑由供应到电动机10的其他电流相产生的互相耦合影响。应当指出的是,扭矩-电流-角度特性用于确定最终电流曲线120,所述最终电流曲线120在图6中示出,并且在下面更详细地描述。
现参阅图1-2,电动机10的各种尺寸可以选定为使得在参数扫描期间,电动机10产生扭矩曲线P1-P8,所述扭矩曲线P1-P8每个都相对于x轴线(例如,代表转子位置的轴线)大体上对称。电动机10的各种尺寸还可以选定为使得每个曲线P1-P8的扭矩产生部分46相对于y轴线大体上是平的。例如,在一个实施方式中,扭矩曲线P1-P8中的每个的扭矩产生部分46是大体上平的并且相对于y轴线的改变不大于+/-10个百分点。在图2所示的实施方式中,扭矩曲线P1-P8中的每个的扭矩产生部分46相对于x轴线从大约九十度到大约二百七十度变动(例如,扭矩曲线P1-P8中的每个的扭矩产生部分46都具有相对于x轴线大约180度的跨度)。在一个实施方式中,可被选定为产生扭矩曲线P1-P8的电动机10的各种尺寸包括,例如,定子极靴宽度34、定子轭铁厚度40、转子外半径52、转子内半径54和转子极靴宽度56。
图3是示出了电动机10的控制系统70的方框图。控制系统70包括电动机10、位置传感器72、电流传感器74、控制模块76和功率转换器78。位置传感器72可用于确定电动机10(图1)的转子22的位置或电角度位置。在一个示例性实施方式中,位置传感器72可以是生成转子位置信号80的轴角度转换器,所述转子位置信号80代表转子22(图1)的位置。电流传感器74检测施加到电动机10的线圈绕组(未示出)的相电流,并且生成施加到电动机10的相电流的相电流信号82。
控制模块76基于转子位置信号80和相电流信号82通过功率转换器78来控制电动机10的运行。在各种实施方式中,控制模块76可包括一个或多个子模块和数据存储器。如在此使用的,术语“模块”和“子模块”涉及专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器,或者提供期望的功能的组合逻辑电路。
控制模块76从位置传感器72接收转子位置信号80以及从电流传感器74接收电流信号82作为输入。控制模块76与功率转换器78通信。控制模块76生成发送到功率转换器78的扭矩命令信号88。扭矩命令信号88基于转子位置信号80和电流信号82。功率转换器78联接到功率供应90,并且响应于从控制模块76接收到的扭矩命令信号88而施加相电流到电动机10的定子绕组(未示出)。在一个示例性实施方式中,电动机10可以是三相电动机,其中电流以如A相、B相和C相的相而施加。电动机10基于由功率转换器78施加的相电流来生成扭矩输出T。
在如图3所示的实施方式中,控制模块76包括查询表84。查询表84存储相电流命令的值。控制模块76基于转子位置信号80和电流信号82确定来自查询表84的具体相电流命令。控制模块76可以随后将来自查询表84的电流命令值转化或变换成扭矩命令信号88,所述扭矩命令信号88发送到功率转换器78。在一个实施方式中,已经凭经验确定了存储在查询表84中的电流命令值,使得在电动机10的运行期间,由电动机10生成的扭矩输出T大体上没有扭矩波动。扭矩波动可以限定为最大扭矩Tmax与最小扭矩Tmin之间的差值与在具体时段期间的平均扭矩Tavg之比的百分数,并且可由公式1计算:
(Tmax-Tmin/Tavg)×100=扭矩波动 公式1。
大体上没有扭矩波动可以限定为在预定范围内的扭矩波动的量。例如,在一个实施方式中,大体上没有扭矩波动可以限定为不超过大约百分之二的扭矩波动。然而,应当理解的是,扭矩波动的量可以基于电动机10的具体需求而改变。在另一种方法中,大体上没有扭矩波动可以是大约百分之零。
在一个实施方式中,存储在查询表84中的电流命令值可以通过图4-7中描述的方法来确定。现在转至图4,示出了电动机10(图3)的对于单相电流(例如,图3所示的A相、B相或C相中的任一个)的一组理想电流曲线100A-100N。当供应到电动机10(图3)的时候,每个理想电流曲线100A-100N都生成具体量的扭矩。随着供应到电动机10的电流的量的增加,由电动机10产生的扭矩的量也增加。基于电动机10的转子位置,理想电流曲线100A-100N每个都包括第一运行区域θ1、第二运行区域θ2和第三运行区域θ3。每个理想电流曲线100A-100N还包括在第一运行区域θ1 (它在图4中被标示为S1)和第三运行区域θ3(它在图4中被标示为S3)中的倾斜或成角度曲线以及在第二运行区域θ2中的大体上水平的曲线。第二运行区域θ2中由电动机10生成的扭矩是大体上恒定的。
第一运行区域θ1的斜度S1和第三运行区域θ3的斜度S3是基于电动机10的具体扭矩-速度特性的。在一个实施方式中,第一运行区域θ1的成角度的曲线的斜度S1以及第三运行区域θ3的斜度S3二者都可以是的电动机10的最大运行速度(电动机10的最大速度基于具体理想电流曲线100A-100N改变)、电动机10的相感应系数和电动机10的施加电压的函数,并且可以通过如下的公式2表达:
斜度=(公式2)。
电动机10的速度范围可基于理想电流曲线100A-100N中的一个的斜度(第一运行区域θ1中的斜度S1或第三运行区域θ3中的斜度S3)。也就是说,如果理想电流曲线100A-100N中的一个具有相对高的斜度S1或S3,这就导致电动机10的较低速度范围。例如,当与剩余的理想电流曲线100B-100N相比较时,理想电流曲线100A(当与剩余的电流曲线100B-100N相比较时,它供应最大量的电流以便产生最大量的扭矩到电动机10)具有区域θ1和区域θ3中的最高的斜度。随着电动机10在区域θ1或区域θ3中运行,当与剩余的理想电流曲线100B-100N相比较时,理想电流曲线100A还产生较低的速度范围。然而,应当理解的是,如果电动机10以可变速度运行,电动机10可以不必遵循在第一运行区域θ1和第三运行区域θ3中的大体上线性的曲线。相反,第一运行区域θ1和第三运行区域θ3中的理想电流曲线100A-100N的斜度可以改变,并且补偿技术可用于改进电动机10的效率。
图5示出了理想电流曲线100A-100N中的一个(例如,理想曲线100A)以及调节曲线110。理想电流曲线100可以调节为使得电动机10(图1) 基于在具体转子位置处供应到电动机10的电流的具体量而生成需要量的扭矩。理想电流曲线100的调节生成调节曲线110。例如,在一种方法中,电动机10可能需要基于电动机10在位置X的具体转子位置 (它在图5中示出为大约九十度)以大约50安培的电流(其中,50安培的电流是具体量的电流)生成1Nm的扭矩(其中,1Nm的扭矩是需要量的扭矩)。应当指出的是,供应到电动机10电流的量(例如,在本示例中为50安培)随后分配到一个或多个电流相(例如,A相、B相和C相)。分配到每个电流相的电流的量取决于电动机10的具体转子位置。例如,在转子位置X,电动机10接收50安培的电流,其中A相分配到大约35安培并且C相分配到大约15安培。然而,应当指出的是,电流在各种电流相之间的分配将基于电动机10的具体转子位置而改变。
现参阅图5和8,A相在大约90度的电角度(并且在图8中注解)并且C相在大约270度的电角度(并且在图8中注解)。A相(它供应35安培的电流)产生0.7Nm的扭矩,并且C相(它供应15安培的扭矩)产生0.2Nm的扭矩。因此,在点X(例如,大约九十度的转子位置)电动机10将产生总共0.9Nm的扭矩(例如,组合了由A相和C相产生的扭矩)。应当指出的是,由电动机10产生的总扭矩的量可以基于电动机10的转子位置而改变。例如,在一百八十度的转子位置处,当与由电动机10在九十度产生的总扭矩相比较时,由电动机10产生的总扭矩可具有不同值。这种基于转子位置的扭矩输出变化导致由电动机10产生的扭矩波动。
现参阅图2,扭矩-电流-角度特性图表可用于确定随着电动机10换相离开C相和换相进入A相而由电动机10产生的扭矩的量。曲线P5(该曲线,为了这种解释目的,代表在A相供应到电动机10的电流)指示在A相处90度的电角度的转子位置处,由电动机10产生大约0.7Nm的扭矩。曲线P7(该曲线,为了这种解释目的,代表在C相供应到电动机10的电流)指示大约270度的电角度的转子位置处由电动机10产生大约0.2Nm的扭矩。因此,参阅图2和5,当大约50安培的电流供应到电动机10时,这导致由电动机10产生的大约0.9Nm的扭矩。
回过来参阅图5,理想电流曲线100相应地调节以便增加电流的量,使得电动机10产生1Nm的扭矩。具体地,点X代表需要由电动机产生0.9Nm的扭矩所需的电流的量,并且调节曲线110上的点Y代表供应到电动机10的电流的增加以便产生1Nm的扭矩。
图6是调节曲线110和最终曲线120的图示,所述最终曲线120是通过校准所述电动机10(图3)生成的。具体地,考虑随着电动机10换相进入和换相离开相(例如,如从图8中看到的,在A相、B相和C相之间换相)产生的互相耦合影响来校准电动机10。这种校准导致最终曲线120。应当指出的是,调节曲线110不考虑电动机10换相时的互相耦合影响(这是因为调节曲线110是基于图2所示的T-i-θ特性图表的,它不考虑换相的互相耦合影响)。
最终曲线120代表被提供到电动机10来生成大体上无波动的扭矩输出T的相电流,并且最终曲线120的值存储在图3所示的查询表84中。应当指出的是,在某些实施方式中,由调节曲线110代表的相电流可以在电动机10中实际上生成大体上无波动的扭矩。换句话说,在某些实施方式中,可能不需要执行校准(例如,不需要考虑随着电动机10换相进入和换相离开相的互相耦合影响),并且作为替代,存储在查询表84中的电流命令值(图3)是基于调节曲线110的。
图7是测试装置92的示例性图示,所述测试装置92用于执行校准以便确定图6所示的电流相曲线120。现参阅图6-7,在校准期间,提供了生成转子位置信号80的位置传感器72、生成相电流信号82的电流传感器74以及生成扭矩反馈信号87的扭矩反馈传感器85。扭矩反馈信号87代表由电动机10生成的扭矩输出T。在测试期间,遵循调节曲线110的电流的单个相(例如,A相、B相或C相)被初始供应到电动机10。
供应到电动机10的相电流(例如,A相、B相或C相)随后基于相电流信号82和扭矩反馈信号87修改或调节。具体地,通过控制模块76监测扭矩反馈信号87。扭矩反馈信号87用于在校准期间确定互相耦合(在A相、B相和C相之间)对电动机10的扭矩输出的影响。最终曲线120代表调节,所述调节对相电流而做出以实现大体上无波动的扭矩输出T(例如,由电动机10产生的在预定范围内的扭矩)。应当注意的是,虽然图6示出了单个相,但是在测试期间,当生成最终曲线120时,考虑其他的电流所载相的影响。
参阅图6,在校准期间,调节曲线110在第二区域θ2内被调节来确定最终曲线120。具体地,可以在测试期间修改调节曲线110在节点124处的弯曲或倾斜部分122以便确定最终曲线120。节点124代表第一区域θ1过渡到第二区域θ2处以及第二区域θ2过渡到第三区域θ3处的位置。虽然最终曲线120保持相对地类似于第一区域θ1和第三区域θ3中的调节曲线110,但是可以在第一区域θ1和第三区域θ3内执行少量的修改(例如,通常在高达大约百分之四的范围内),以便适应于对第二区域θ2中的倾斜部分122所做出的调节。
图8是对于电动机10(图3)的换相次序的示例性图示,示出了A相、B相和C相。每个相(例如,A相、B相和C相)都与图6所示的最终曲线120相同。控制模块76(图3)包括控制逻辑,所述控制逻辑用于控制电动机10的换相次序以便A相、B相和C相形成彼此重叠的区域A。具体地,A相、B相和C相彼此重叠以使得电动机10(图3)的扭矩输出T相对稳定。因此,电动机10的换相大体上不对电动机10的扭矩输出T有影响。
图9是控制模块276的备选实施方式的图示。在如图9所示的实施方式中,查询表84(图3)已替代成电流计算模块284。电流计算模块284从位置传感器72(图3)接收转子位置信号280以及接收扭矩命令信号288(扭矩命令信号288被发送到如图3所示的功率转换器78)作为输入。电流计算模块284基于扭矩命令信号288和转子位置信号280确定瞬时参考电流290。
在一个实施方式中,可以使用傅里叶级数分析来计算瞬时参考电流290。具体地,在一种方法中,通过公式3-5表达瞬时参考电流290:
i(T, θ e ) = 公式3
其中 公式4
并且 公式5
其中i是基于扭矩命令和转子位置的瞬时参考电流、T是扭矩命令信号288、θe是转子位置信号280、n是谐波的数量(number)、an是傅里叶系数、bn是傅里叶系数、ωo是基础频率、ap1-ap3是基于扭矩命令信号288的系数,并且bp1-bp3是基于扭矩命令信号288的系数。公式4和5是基于扭矩命令信号288和扭矩命令信号288的第二级二次公式,其中提供了三个系数(例如,ap1-ap3和bp1-bp3)。ap1-ap3和bp1-bp3的值取决于具体谐波n和扭矩命令信号T。
谐波的数量n是基于可由电动机10(图3)形成的扭矩波动的。具体地,如果大体上没有扭矩波动被限定为在预定范围内的扭矩波动,那么谐波的数量n被选定为使得由电动机10(图3)的输出扭矩T所形成的扭矩波动落入预定范围内。随着谐波的数量n的增加,由电动机10的输出扭矩T所形成的扭矩波动的量降低。因此,如果可允许的扭矩波动是已知的(例如,不超过大约百分之三的扭矩波动),那么谐波的数量n被选定以实现所述可允许的扭矩波动。
公式4的系数ap1-ap3和公式5的系数bp1-bp3的具体值是基于具体谐波n的。因此,每个谐波n都将包括对于系数ap1-ap3和bp1-bp3的独特值。例如,如果具有10个谐波,那么系数ap1-ap3和bp1-bp3的值可以通过6x10的矩阵表达,所述矩阵表达如下:
使用傅里叶级数公式计算瞬时参考电流290不需要在控制模块276的存储器中保存相对大的表格,并且不需要插值来确定瞬时参考电流290的值。控制模块284可以将瞬时参考电流290转化成发送到功率转换器78(图3)的扭矩命令信号288。
如图1-9中论述的实施方式将导致电动机10产生大体上没有扭矩波动的扭矩输出。当前可用的某种类型的电动机往往产生相对高的扭矩波动以及高的可听见的噪声。如上面论述的实施方式降低或大体上消除了由电动机10形成的扭矩波动的量。如果扭矩波动的量被降低或大体上消除,这还降低由电动机10生成的可听见的噪声的量。此外,关于图8中用于电动机10的换相次序,与A相、B相和C相重叠的区域A还可以选定以同样降低由电动机10产生的扭矩波动和可听见的噪声的量。因此,电动机10可用于大体上需要电动机10产生相对低的量的扭矩波动和可听见的噪声的各种应用(例如,EPS系统)中。
虽然仅结合有限数量的实施方式详细描述了本发明,但是应当容易理解的是,本发明不限于公开的这些实施方式。相反,本发明可被修改为包含任何数量的前面未描述但与本发明的精神和范围相吻合的变型、改变、替换或等同布置。另外,虽然已经描述了本发明的各种实施方式,但是应当理解的是,本发明的方面可能仅包括所描述的实施方式中的某些。因此,本发明不应被认为由前面的描述而限制。
Claims (14)
1.一种电动机控制系统,包括:
具有转子和定子的电动机,所述电动机配置成用于基于施加到所述电动机的相电流来生成输出扭矩,所述输出扭矩形成在预定范围内的扭矩波动,所述扭矩波动是在最大扭矩输出与最小扭矩输出之间的差值与在具体时段期间的电动机平均扭矩输出之比的百分数;
位置传感器,所述位置传感器用于监测所述电动机来确定转子位置;
电流传感器,所述电流传感器用于监测所述电动机来确定所述相电流;
控制模块,所述控制模块与所述电动机、所述位置传感器和所述电流传感器通信,所述控制模块包括查询表,所述查询表存储施加到所述电动机的相电流命令的值,所述相电流命令配置成用于通过所述电动机生成在所述预定范围内的扭矩波动,所述控制模块配置成用于:
基于所述转子位置和所述相电流确定来自所述查询表的具体相电流命令,所述相电流命令指示施加到所述电动机的相电流;以及
发送控制信号到所述电动机以生成所述输出扭矩,所述控制信号是基于所述具体相电流命令的。
2.如权利要求1所述的电动机控制系统,其中,存储在所述查询表中的相电流命令是基于具体量的电流的,所述具体量的电流在所述电动机的具体转子位置处被供应到所述电动机以生成需要量的扭矩。
3.如权利要求2所述的电动机控制系统,其中,供应到所述电动机来生成所述需要量的扭矩的具体量的电流由调节电流曲线表示。
4.如权利要求3所述的电动机控制系统,其中,通过考虑在电动机的换相期间产生的互相耦合影响将所述调节电流曲线修改成最终电流曲线。
5.如权利要求4所述的电动机控制系统,其中,所述最终电流曲线存储在所述查询表中,并且所述相电流命令是基于所述最终电流曲线的。
6.如权利要求1所述的电动机控制系统,其中,所述扭矩波动的预定范围不超过百分之二。
7.如权利要求1所述的电动机控制系统,其中,所述电动机是三相电动机。
8.如权利要求1所述的电动机控制系统,其中,所述电动机是开关式磁阻电动机(SRM)。
9.一种控制电动机的方法,所述方法包括:
确定所述电动机的转子位置;
确定施加到所述电动机的相电流;
确定具体相电流命令,并且其中所述相电流命令配置成用于由所述电动机生成在预定范围内的扭矩波动,所述扭矩波动是在最大扭矩输出与最小扭矩输出之间的差值与在具体时段期间的电动机平均扭矩输出之比的百分数;
基于所述具体相电流命令发送控制信号到所述电动机;以及
通过所述电动机生成输出扭矩,所述输出扭矩形成在预定范围内的扭矩波动。
10.如权利要求9所述的方法,其中,所述相电流命令存储在查询表中并且是基于具体量的电流的,所述具体量的电流在所述电动机的具体转子位置处被供应到所述电动机以生成需要量的扭矩。
11.如权利要求10所述的方法,其中,供应到所述电动机来生成所述需要量的扭矩的具体量的电流由调节电流曲线表示。
12.如权利要求11所述的方法,其中,通过考虑在电动机的换相期间产生的互相耦合影响将所述调节电流曲线修改成最终电流曲线。
13.如权利要求12所述的方法,其中,所述最终电流曲线存储在所述查询表中,并且所述相电流命令是基于所述最终电流曲线的。
14.一种电动机控制系统,包括:
具有转子和定子的电动机,所述电动机基于施加到所述电动机的扭矩命令信号来生成输出扭矩,生成的所述输出扭矩形成在预定范围内的扭矩波动;
位置传感器,所述位置传感器用于监测所述电动机以确定所述电动机的转子位置;
控制模块,所述控制模块与所述电动机和所述位置传感器通信,所述控制模块配置成用于:
接收所述转子位置和所述扭矩命令信号来作为输入,所述扭矩命令信号基于瞬时参考电流;以及
发送所述扭矩命令信号到所述电动机;
其中,基于所述转子位置和所述扭矩命令信号而确定瞬时参考电流使用了傅里叶级数分析,并且被表达为:
i(T,θ e )=
其中,i是瞬时参考电流、T是扭矩命令信号、θe是转子位置信号、n是谐波的数量、an是第一傅里叶系数、bn是第二傅里叶系数、并且 ωo是基础频率。
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DE102014203781A1 (de) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | Schmidhauser Ag | Frequenzumrichter |
CN104503237B (zh) * | 2014-12-15 | 2017-02-08 | 北京航空航天大学 | 一种基于傅里叶变换的磁悬浮转子谐波振动控制方法 |
CN105159342B (zh) * | 2015-09-06 | 2017-06-20 | 北京航空航天大学 | 一种基于并联相移滤波器的磁悬浮转子谐波电流抑制方法 |
CN105227037B (zh) * | 2015-10-10 | 2018-02-09 | 重庆新亦新科技有限公司 | 一种开关磁阻电机使用二维电流斩波的精确电流控制方法 |
US9991837B2 (en) | 2016-05-20 | 2018-06-05 | Continuous Solutions Llc | Systems and methods for vibration and noise manipulation in switched reluctance machine drivetrains |
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US11736047B2 (en) * | 2019-09-25 | 2023-08-22 | Allegro Microsystems, Llc | BLDC motor controller/driver |
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CN114928301B (zh) * | 2022-06-28 | 2023-03-31 | 武汉至驱动力科技有限责任公司 | 基于前馈校正的有限转角力矩电机输出特性波动抑制方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0071941A1 (en) * | 1981-08-03 | 1983-02-16 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for driving a polyphase brushless motor with a suppressed torque ripple |
US6756757B2 (en) * | 2002-05-21 | 2004-06-29 | Emerson Electric Company | Control system and method for a rotating electromagnetic machine |
CN102868342A (zh) * | 2011-07-06 | 2013-01-09 | 尼得科Sr驱动有限公司 | 电机的控制 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3242223B2 (ja) * | 1993-08-02 | 2001-12-25 | オークマ株式会社 | 電動機の制御装置 |
US5998952A (en) * | 1997-04-09 | 1999-12-07 | Trw Inc. | Method and apparatus for reducing torque ripple in an electric motor using anticasual filtering |
US6326750B1 (en) * | 1999-06-17 | 2001-12-04 | Emerson Electric Co. | Active reduction of torque irregularities in rotating machines |
US6646407B2 (en) * | 2001-06-08 | 2003-11-11 | General Motors Corporation | Electric motor control having DC-DC converter and method of using same |
US8080969B2 (en) * | 2009-06-11 | 2011-12-20 | Hamilton Sundstrand Corporation | Torque harmonic reduction control for switched reluctance machines |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0071941A1 (en) * | 1981-08-03 | 1983-02-16 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for driving a polyphase brushless motor with a suppressed torque ripple |
US6756757B2 (en) * | 2002-05-21 | 2004-06-29 | Emerson Electric Company | Control system and method for a rotating electromagnetic machine |
CN102868342A (zh) * | 2011-07-06 | 2013-01-09 | 尼得科Sr驱动有限公司 | 电机的控制 |
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