CN104160612B - 用于控制电动机的系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于电动机(117)的控制系统(120)，包括用于产生端子电压指令的电流调节控制器(111)。该电压指令用于将电源电压转换成三相电压以给电动机(117)供电。控制系统(120)还包括用于控制端子电压指令的端子电压指令反馈模块(108)。端子电压指令反馈模块(108)将端子电压指令与电源电压的所确定的电压限制进行比较并根据所述比较产生d轴电流调整指令。d轴电流调整指令用于将端子电压指令减小到所确定的电压限制以下。控制系统(120)还包括与端子电压指令反馈模块(108)连接在一起的加法器(119)，加法器(119)将d轴电流调整指令与从查找表(如，109)接收的d轴电流指令相加。

Description

用于控制电动机的系统
技术领域
本说明书涉及用于控制电动机的系统和方法，主要地涉及系统。
背景技术
诸如类似于内部永磁体(IPM)电动机、同步IPM电动机(IPMSM)、传统的感应电动机、表面安装PM电动机(SMPM)的交流电动机、其它交流电动机或各种其它电动机的电动机可以以多种方式被控制和/或供电。例如，可以使用电池、电力、矿物燃料、电动机、供电电压或其它源给电动机供电。电动机可以手动控制和/或通过计算机信息处理器的辅助被控制。
发明内容
一种用于电动机的控制系统，包括用于产生端子电压指令的电流调节控制器。该端子电压指令用于将电源电压转换成三相电压以给电动机供电。控制系统还包括用于控制端子电压指令的端子电压指令反馈模块。端子电压指令反馈模块将端子电压指令与电源电压的所确定的电压限制进行比较并根据所述比较产生d轴电流调整指令。d轴电流调整指令用于将端子电压指令减小到所确定的电压限制以下。控制系统还包括与端子电压指令反馈模块连接在一起的加法器。加法器将d轴电流调整指令与从查找表接收的d轴电流指令相加。
对于本领域的技术人员来说，其它系统、方法、特征和优点在参阅以下附图和详细说明时变得清楚。目的是所有这些额外的系统、方法、特征和优点包括在该说明书中，在实施例的保护范围内，并且由以下权利要求保护并由以下权利要求限定。以下结合说明书论述进一步的方面和优点。以下参照附图和说明书可以更好地理解所述系统和/或方法。
附图说明
参照以下附图描述非限制和非穷举性说明。图中的部件无须按照比例绘制，而是强调示例性原理。在附图中，除非另作说明，否则相同的附图标记在整个不同的附图中可以表示相同的部件。
图1是用于控制电动机的控制系统的方框图。
图2是与用于控制电动机的控制系统一起使用的电子数据处理系统的方框图。
图3是用于控制系统的反馈控制部件的电路图。
图4是控制系统的比例积分控制器的电路图。
图5是控制系统的比例积分控制器的电路图。
图6是用于为控制系统的比例积分控制器选择变化的增益的系统的电路图。
图7是控制电动机的方法的流程图。
具体实施方式
在许多自动化系统中，可能期望电动机的操作的精确控制，并且一些情况下，需要电动机的操作的精确控制。电动机的精确控制和操作可能需要对电动机的特性以及重要处理性能的理解。
图1示出了可以用于控制诸如电动机117的一个或多个电动机的控制系统。控制系统可以包括电子数据处理系统120、逆变器开关电路188、传感器115和/或车辆数据总线118中的一个或多个。可以包括或多或少的部件或特征。控制系统可以表示电子数据处理系统120、逆变器开关电路188、和传感器115的组合。在一些系统中，控制系统可以包括车辆数据总线118。在其它系统中，控制系统可以仅表示电子数据处理系统120和/或逆变器开关电路188。图1所示的电动机117和/或机械轴126可以被认为或可以不被认为控制系统的一部分。在一些实施例中，除了电动机117以外，图1的控制系统可以被称为逆变器或电动机控制器。
控制系统可以被执行和/或用于控制诸如电动机117的一个或多个电动机。电动机117可以表示各种机器或电动机，例如，类似于内部永磁体(IPM)电动机、同步IPM机(IPMSM)、传统感应机、表面安装PM机(SMPM)的交流电动机、其它交流电动机或各种其它机器。在一些实施例中，与传统的感应电动机或表面安装PM机(SMPM)相比较，IPMSM可以具有良好的优点，例如，高效率、高功率密度、宽恒定功率操作范围以及无须维护。为简单起见，受控机器可以被称为电动机117，但是应该认识的是本公开不局限于电动机。
电动机117可以以各种方式作用和/或操作。例如，电动机117可以由电源供电和/或控制。电源可以例如是电压源(或源电压)或电压供电(或供电电压)，例如电池、电力、总线电压(例如直流总线电压)、和/或其它电力、电压或电流供电。
电动机117可以请求、接收控制信号，由控制信号提供电力和/或基于控制信号运行。控制信号可以例如是诸如三相电流和/或电压指令的电流和/或电压指令。控制信号可以以物理方式给电动机117提供动力，和/或可以指示机器如何运行。控制信号可以包括电力和/或将电力从电源输送到电动机。
控制信号例如可以通过逆变器开关电路188、诸如脉宽调制发生器的生成模块112或其它零件或部件被发送到电动机117。操作电动机117和/或给电动机117供电的其它方法是可以的。
电动机117可以以各种模式可操作和/或起作用。例如，电动机117可以在驱动模式下可操作和/或起作用。驱动模式可以表示其中电动机117以转速、加转速和/或动力在一方向上驱动连接的机械轴(例如，机械轴126)或其它装置的模式。例如，驱动模式可以表示其中连接到诸如车辆的更大机器的电动机117在第一方向上驱动、供以动力、驱使、和/或加速更大的机器的模式。驱动模式可以表示其中电动机117从电源消耗和/或接收电力的模式。
驱动模式可以通过诸如来自使用者的指令之类的指令被启动。例如，使用者可以通过用户接口指示控制系统和/或电动机以给电动机供以动力。用户接口的示例可以是图2所示和如下所述的控制器266。控制系统可以处理指示并产生用于驱动电动机的信号和/或指令。
电动机117也可以在制动模式或发电模式下操作。制动模式或发电模式可以表示其中电动机117没有驱动机器和/或没有给机器供以动力的模式。例如，制动模式可以存在或表示电动机117正在运行并且没有动力信号和/或指令正在发送给电动机117。在制动或发电模式下，电动机117可以产生电荷和/或将电力和/或电压供应给电源。例如，可以空转的旋转电动机可以从其旋转产生信号和/或电荷，所述电荷可以被传递给用于电动机和/或控制系统的电源，例如，DC总线电压源。制动模式可以表示其中电动机正在将电力供应给电源的操作模式。
在一些实施例中，驱动模式与制动模式之间的区别在于驱动模式表示其中电动机117耗费来自电源的电力的时间段，而制动模式(或发电模式)可以表示电动机117正在将电力反馈给电源。操作电动机117的其它模式是可以的。
如图1所述和所示，电动机117可以连接到逆变器开关电路188、与逆变器开关电路188联接和/或通信。逆变器开关电路188可以从电子数据处理系统120(例如从生成模块112)接收指令信号。例如，生成模块112可以将输入提供给逆变器电路188内的驱动级。这种指令信号可以通过生成模块112产生和/或通过生成模块112传输到逆变器开关电路188以被处理并发送到电动机117以用于控制和/或驱动电动机117。在一些系统中，这种指令可以被称为电压指令、或三相电压指令。
逆变器开关电路188可以由电源供电。在一些结构中，逆变器开关电路188和/或逆变器开关电路188的电源可以被认为是用于电动机117的电源。在一些结构中，电源可以是直流(DC)电压总线。电源可以可选地是电压源(或源电压)或电压供电(或供电电压)，例如电池、电力、另一个总线电压、和/或其它电力、电压或电流源。其它电源和结构是可以的。
逆变器开关电路188可以包括诸如切换半导体的电力电子设备，所述电力电子设备可以作用和/或用于产生、修改和/或控制诸如脉冲、方形波、正弦曲线或其它波形的脉宽调制信号或其它交变电流信号。逆变器开关电路188可以包括半导体驱动电路，所述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)或其它功率晶体管)以将生成和/或修改的控制信号输出到电动机117。
如所述，逆变器开关电路188可以从生成模块112接收电压指令、或其它指令信号。逆变器开关电路188可以基于接收到的指令信号将电压、电流、和/或功率信号或指令提供给电动机117。例如，逆变器开关电路188可以从生成模块112接收指令和/或指令信号，可以将供应给和/或供给逆变器开关电路188的供电电压转换成电压指令和/或电压信号，和/或可以传输或以其它方式将电压指令和/或电压信号发送给电动机117。由逆变器开关电路188生成的指令和/或信号可以是和/或还可以被称为电压指令、端子电压指令、或d-q轴电压指令或由符号(vterm *)表示。
由逆变器开关电路188提供给电动机117的控制信号或指令可以控制和/或驱动电动机117。例如，逆变器开关电路188的输出级、端口或传输可以提供和/或传输用于电动机的控制的脉宽调制电压波形或其它电压信号。由逆变器开关电路188提供给电动机117的控制信号和/或指令可以基于或不基于由逆变器开关电路188从生成模块112接收到的指令信号和/或可以与所述指令信号相关或可以不与所述指令信号相关。
电动机117可以连接到机械轴126，与所述机械轴126连接和/或通信。机械轴126可以被构造成和/或连接到电动机117，使得当电动机117正在运行时，机械轴126可以旋转或以其它方式位移。例如，电动机117可以驱动机械轴126的旋转。这样，连接到机械轴的端部的对象(例如，轮)可以通过电动机117旋转。机械轴126可以是电动机轴或各种其它轴。
机械轴126可以为各种形状、大小和/或尺寸，并且可以由各种材料制成。例如，机械轴126可以是被构造成和/或能够与电动机117一起使用的任何机械轴，例如车辆中连接到车辆电动机的轴。其它机械轴是可以的。
电动机117也可以与传感器115相关联。传感器115可以和/或可以包括位置传感器、无刷分解器、另一种分解器、编码器位置传感器、转速传感器、轴或转子转速检测器、数字式位置编码器、直流电动机、光学编码器、诸如霍尔效应传感器的磁场传感器、磁阻传感器、或传感器、编码器或编码器的不同组合。传感器的输出可以包括模拟信号、数字信号或两者。其它传感器是可以的。
传感器115可以连接、连结到机械轴126和/或电动机117和/或与机械轴126和/或电动机117通信。例如，传感器115可以安装在机械轴126上或与机械轴126成一体。这在其中机械轴的旋转或位移可以容易地和/或直接地与电动机117的一个或多个特性相关的系统中有用。可选地，传感器115可以直接连接到电动机和/或与电动机连接或通信的其它部件。另外，在一些系统中可以使用多于一个的传感器115。例如，一个传感器115可以用于对三相电动机的每一相进行感测数据。各种结构是可以的。
传感器115可以用于监测、测量、和/或估算电动机117和/或机械轴126的一个或多个特性。在传感器115连接或连结到机械轴的情况下，传感器115可以例如监测、测量、和/或估算机械轴126的特性，例如，机械轴126的角位置、机械轴126的转速或转速、和/或机械轴126的旋转方向。可选地，传感器115可以直接测量电动机117的一个或多个特性，例如，电动机117的角位置、电动机117的转速或转速、和/或电动机117的旋转方向。
在一些结构中，传感器115包括位置传感器，其中位置数据和相关联的时间数据被处理以确定机械轴126的转速或转速数据。在其它结构中，传感器115可以包括转速传感器、或转速传感器和积分器的组合以确定电动机轴的位置。在其它结构中，传感器115可以包括辅助紧凑型直流发电动机，所述辅助紧凑型直流发电动机机械联接到电动机117的机械轴126以确定电动机轴126的转速。在这些结构中，直流发电动机可以产生与电动机轴126的转速成比例的输出电压。在其它结构中，传感器115可以包括具有光源的光学编码器，所述光源朝向联接到机械轴126的旋转对象发送信号并在光学检测器处接收反射或衍射信号。在这些结构中，接收信号脉冲(例如，方形波)的频率可以与机械轴126的转速成比例。在其它结构中，传感器115可以包括具有第一绕组和第二绕组的分解器，其中第一绕组被供应有交流电流，其中第二绕组中感生的电压随着转子的旋转频率而改变。各种其它结构是可以的。
传感器115可以输出基于从与机械轴126和/或电动机117的连结或连接监测、测量、和/或估算的特性和/或信号的信号。传感器115的输出可以包括诸如类似于ia、ib、ic的当前反馈数据的反馈数据、诸如初始位置或转速信号的原始信号或其它反馈或原始数据。其它可能的反馈数据包括但不局限于绕组温度读数、逆变器电路188的半导体温度读数、三相电压数据或当前数据、或电动机117的其它热或性能信息。可选地或另外，传感器115的输出可以包括处理信号。传感器115的输出可以是模拟或数字信号。
在一些实施例中，传感器115可以联接到模数转换器(未示出)，所述模数转换器可以分别将模拟位置数据或转速数据转换成数字位置或转速数据。这种模数转换器可以在控制系统和/或电子数据处理系统120内部或外部。在其它实施例中，传感器115可以提供诸如机械轴126或转子的位置数据或转速数据的位置数据或转速数据的数字数据输出。
传感器115的输出可以被传输、发送、传送、和/或以其它方式通信给电子数据处理系统120。在一些系统中，输出可以联接到电子数据处理系统120的主处理模块114。在其中传感器115联接到模数转换器(未示出)的实施例中，模数转换器的输出可以被传输、发送、传送和/或以其它方式通信给主处理模块114。
控制系统可以包括电子数据处理系统120。电子数据处理系统120由图1中的虚线表示并在图2中被详细示出。
电子数据处理系统120可以用于支持一个或多个软件模块的软件指令的存储、处理或运行。电子数据处理系统120可以包括电子模块、软件模块、硬件模块、或所述电子模块、软件模块、硬件模块的组合。
电子数据处理系统120可以包括一个或多个元件、零件、和/或部件，例如，感测电路124、模数转换器122、主处理模块114、辅助处理模块116、反相器113、计算模块110、d-q轴电流生成管理器109、求和器或总和模块119、电流成形模块106、转子磁体温度估算模块104、端子电压反馈模块108、电流调节模块107、转矩指令生成模块105、电流调节控制器111和/或生成模块112。电子数据处理系统还可以或可选地包括数字处理系统和/或现场可编程门阵列。电子数据处理系统120的部件中的一个或多个可以彼此组合，和/或可以在其它部件之间被分开。或多或少的部件可以包括在电子数据处理系统120内。例如，在一些系统中，感测电路124和模数转换器122可以在电子数据处理系统120外部。在一些实施例中，图1的电子数据处理系统120可以表示多于一个的电子数据处理系统，所述电子数据处理系统中的一些或所有可以彼此连接、连结或通信。
如所述，传感器115的输出可以被发送、传输和/或以其它方式被通信给电子数据处理系统120。例如，传感器115的输出可以被发送到主处理模块114。可以是位置和/或转速处理模块的主处理模块114可以处理来自传感器115的输出。主处理模块114可以处理、确定、计算、估算、和/或以其它方式表示电动机117的位置数据(θ)和/或转速数据。在一些系统中，电动机117上的传感器115可以提供电动机轴126的位置数据(θ)，而主处理模块114可以将来自传感器115的位置数据转换成转速数据。
电动机117的位置数据(θ)可以表示机械轴126的位置和/或电动机117的位置。位置数据(θ)可以被表示为和/或表示角度、偏角、相位、或各种其它角度或位置。转速数据可以表示电动机117的转速。转速数据可以被表示为和/或表示机械轴126的每分钟转数，或可以被表示为和/或表示各种其它转速。可以基于或通过由主处理模块114从传感器115接收到的输出通过主处理模块114处理、确定、计算、估算和/或以其它方式表示位置数据(θ)和/或转速数据。
主处理模块114可以将位置数据(θ)和/或转速数据输出给控制系统的一个或多个部件。例如，主处理模块114可以将位置数据(θ)输出给反相器113，和/或可以将转速数据输出给计算模块110。可选地，主处理模块114可以将电动机117的位置数据(θ)和/或转速数据中的一个或两者输出给控制系统的各种其它部件。
除了前述传感器115之外，控制系统还可以包括感测电路124。感测电路124可以具有可以联接到电动机117的输入。感测电路124的输入可以用于和/或可操作以监测、测量、和/或估算电动机117的特性。例如，感测电路124的输入可以联接到电动机117的端子。感测电路124的输入可以用于感测电动机117的测量电流。例如，感测电路124可以与电动机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、感生到绕组中的反电动势或两者。感测电路124还可以或可选地用于测量电动机117的电压电平，例如，电动机117的直流电压电平。可选地或另外，感测电路124可以用于测量用于给电动机117供电和/或用于给逆变器开关电路188供电的电压供电水平，例如，将DC电力提供给逆变器开关电路188的高压DC数据总线。其它结构是可以的。此外，可以监测、测量、和/或估算电动机117的其它特性。
感测电路124在图1中被显示为电子数据处理系统120的一部分。可选地，感测电路124可以是与电子数据处理系统120分离的部件，和/或可以在外部与电子数据处理系统120连结、连接和/或通信。
感测电路124可以在电子数据处理系统120中将从电动机117感测到的信号传输和/或输出给模数转换器122。这些信号可以例如包括测量的电源的三相电流和/或电压电平，例如给逆变器开关电路188供电的直流(DC)数据总线电压。
模数转换器122在图1中被显示为电子数据处理系统120的一部分。可选地，模数转换器122可以是与电子数据处理系统120分离的部件，和/或可以在外部与电子数据处理系统120连结、连接和/或通信。
模数转换器122可以接收感测电路124的输出。模数转换器122可以将来自感测电路124的模拟输出转换和/或数字化成随后可以被电子数据处理系统120进一步处理的数字信号。
模数转换器可以与辅助处理模块116连结、连接、联接和/或通信。来自模数转换器122的输出(例如，来自感测电路124的数字化输出)可以被传输到辅助处理模块116。在一些系统中，可以不需要或不包括模数转换器122。例如，在其中感测电路124的输出是数字信号的系统中，模数转换器122可能不是有用的。
在一些系统中可以被称为“直流(DC)总线和三相电流处理模块”的辅助处理模块116可以处理、确定、计算、估算或以其它方式识别来自从模数转换器122接收到的信号的信息。例如，辅助处理模块116可以从来自感测电路124的信号确定或识别三相电流(ia、ib、ic)。这些三相电流(ia、ib、ic)可以表示和/或涉及由电动机117生成的实际三相电流。可选地或另外，辅助处理模块116可以确定或识别给逆变器开关电路188供电的直流(DC)数据总线电压。
辅助处理模块116可以包括一个或多个数字信号处理器、现场可编程门阵列、其它处理器、和/或各种其它部件。另外或可选地，辅助处理模块116可以包括在一个或多个数字信号处理器、现场可编程门阵列、其它处理器、和/或各种其它部件中。辅助处理模块116可以将三相电流(ia、ib、ic)和/或直流电压输出给控制系统和/或电子数据处理系统120的一个或多个部件。例如，辅助处理模块116可以将三相电流(ia、ib、ic)中的每一个输出给反相器113，并且可以将直流电压(VDC)输出给计算模块110。可选地，辅助处理模块116可以将三相电流(ia、ib、ic)和/或直流电压(VDC)中的一个或两者输出给控制系统的各种其它部件。
在一些系统中可以被称为三相至两相电流帕克变换模块的反相器113可以接收来自主处理模块114和辅助处理模块116中的一个或两者的输出。例如，如在图1中，反相器可以从辅助处理模块116接收电动机的三相电流(ia、ib、ic)以及从主处理模块114接收位置数据(θ)。其它输入是可以的。
反相器113可以将三相电流(ia、ib、ic)和位置数据(θ)从电动机117中的测量电流的三相数字表示转换成相应的测量电流的两相数字表示。数字电流的两相表示可以时在d-q轴中表示的电流信号，和/或可以具有d轴电流分量和q轴电流分量。例如，反相器113可以应用帕克变换或其它换算公式以使用来自辅助处理模块116的电流数据和来自主处理模块114和/或传感器115的位置数据将测量的电流的三相表示(ia、ib、ic)转换成电流的两相表示(id、iq)。
电流的两相表示(id，iq)可以是d-q轴电流，并且当在诸如电动机117的矢量控制的交流电动机的背景中使用时可以表示直轴电流(id)和正交轴电流(iq)。
两相电流(id，iq)可以从反相器113模块被输出给控制系统和/或电子数据处理系统的另一个部件，例如，电流调节控制器111。来自反相器113的其它输出是可以的，并且可以被输出到控制系统和/或电子数据处理系统120的其它部件。
反相器113可以包括一个或多个数字信号处理器、现场可编程门阵列、其它处理器、和/或各种其它部件。另外或可选地，反相器113可以包括在一个或多个数字信号处理器、现场可编程门阵列、其它处理器、和/或各种其它部件中。例如，在一些系统中，反相器113和辅助处理系统116，或反相器113和/或辅助处理系统116的功能可以包括在数字信号处理器和现场可编程门阵列的组合中。其它结构是可以的。
电子数据处理系统120可以包括计算模块110。计算模块110可以接收来自主处理模块114和辅助处理模块116的输出。例如，主处理模块114可以提供转速数据(例如，机械轴126的每分钟转数)。另外或者可选地，辅助处理模块116可以提供直流电压的测量电平。
计算模块110可以由处理模块114和/或辅助处理模块116接收到的输出处理、确定、计算、估算、或以其它方式识别电压与转速比、或其它数据。例如，计算模块110可以使接收到的直流电压除以接收到的转速数据以确定电压与转速比，例如调节的电压与转速比318。其它计算或比较是可以的。
此外，为逆变器电路188供应电能的电源的直流电压电平由于各种因素可能会波动或变化，所述因素包括但不限于外界温度、电池条件、电池充电状态、电池电阻或电抗、燃料电池状态(如果适用)、电动机负载状态、相应的电动机转矩和相对应的运转转速、以及车辆电动负载(例如，电驱动空气调节压缩机)。其中，计算模块110可以调节和/或影响由d-q轴电流生成管理器109产生的电流指令以补偿直流总线电压的波动或变化。这种调节可以形成、执行和/或反映在调节电压与转速比318中。
计算模块110的一个或多个输出可以被传输、输出、供给、发送、和/或以其它方式通信给d-q轴电流生成管理器109。
转矩指令生成模块105还可以或可选地与d-q轴电流生成管理器109连结、连接、联接、和/或以其它方式通信。
转矩指令生成模块105本身可以接收输入，例如来自车辆数据总线118的输入。车辆数据总线118可以例如是控制器区域网(CAN)或其它网络。车辆数据总线在一些系统中可以包括有线网络、无线网络、或有线网络和无线网络的组合。进一步地，网络可以是诸如因特网的公共网络、诸如内部网络的专用网络或其组合，并且可以使用现有或以后开发的包括但不限于基于TCP/IP的连网协议的各种连网协议。
转矩指令生成模块105可以从车辆数据总线118获取接收信号或转矩指令，并且基于接收信号计算、识别、估算、和/或产生转矩指令数据316。例如，在接收信号指示加速踏板已经被压下的情况下，转矩指令生成模块105可以产生增加转矩和/或动力的指令和/或转矩指令数据316以被发送到电动机117。其它接收信号和指令是可以的。
转矩指令生成模块105可以包括查找表，转矩指令生成模块105可以用于比较和/或查找由转矩指令生成模块105接收到的输入指令以响应于接收到的输入指令识别和/或产生最终的转矩指令数据316。在其它系统中，例如通过利用一个或多个算法和/或基于逻辑的规则，转矩指令生成模块105可以处理接收到的输入，并且可以将处理后的信号输出给d-q轴电流生成管理器109，而无需使用或参照查找表。
转矩指令生成模块105可以被输出、传输、和/或以其它方式通信给d-q轴电流生成管理器109。
还可以被称为和/或包括d-q轴电流生成查找表的d-q轴电流生成管理器109可以从转矩指令生成模块105接收转矩指令数据316。d-q轴电流生成管理器109还可以或可选地从计算模块110接收调节电压与转速比数据318。
d-q轴电流生成管理器109可以使用接收到的转矩指令数据316和/或电压与转速数据318以查找、确定、选择、和/或产生直轴电流指令数据(例如，d轴电流指令(id *))和/或正交轴电流指令数据(例如，q轴电流指令(iq *))。例如，d-q轴电流生成管理器109通过访问以下中的一个或多个选择和/或确定直轴电流指令和正交轴电流指令：(1)使相应转矩指令数据316和/或调节电压与转速比数据318与相对应的直轴电流和正交轴电流(id *，iq *)相关的查找表、数据库或其它数据结构，(2)使相应转矩指令数据316和/或调节电压与转速比数据318与相对应的直轴电流和正交轴电流(id *，iq *)相关的一组二次方程或线性方程，或(3)使相应转矩指令数据316和/或调节电压与转速比数据318与相对应的直轴电流和正交轴电流(id *，iq *)相关的一组规则(例如，如果-则规则)。在d-q轴电流生成模块109使用查找表的情况下，查找表可以是d-q轴电流生成模块109的一部分，和/或可以被d-q轴电流生成模块109访问。查找表可以例如是三维查找表。
d-q轴电流生成管理器109的输出可以被发送、供给、传输和/或以其它方式通信给求和器119。虽然图1显示了具有可以对d-q轴电流生成管理器109的输出和电流调节模块107的输出进行求和的求和器119的系统，但是在其中电流调节模块107和/或反馈控制不期望、不需要或未启动的其它系统中，来自电流生成管理器109的输出可以被直接供给到电流调节控制器111。
电流调节模块107的输出可以反映一个或多个调节因子、例如确定和/或传输给转子磁体温度估算模块104、电流成形模块106、和/或端子电压反馈模块108的一个或多个调节因子或指令。
转子磁体温度估算模块104可以与电动机117的一个或多个部件连接、连结、通信、联接以监测或以其它方式估算或确定电动机117的一个或多个部件的温度。例如，转子磁体温度估算模块104可以估算或确定转子永磁体或磁体的温度。
例如，在一些实施例中，转子磁体温度估算模块104可以由位于定子上的一个或多个传感器估算转子磁铁体的温度，与定子热通信或固定到电动机117的壳体。在其它实施例中，转子磁铁温度估算模块104可以被安装在转子或磁体上的温度检测器(例如，类似于红外线热传感器的热敏电阻器和无线发射器)替换，其中所述检测器可以提供可以指示一个而或多个磁体的温度的信号(例如，无线信号)。
响应于和/或基于测量温度和/或估算的转子温度变化，转子磁铁温度估算模块104可以产生对q轴电流指令和/或d轴电流指令的调节。所述调节可以为要被发送到电流调节模块107的调节电流指令、调节信号、调节因子、和/或调节数据的形式。调节可以被发送、供给、传输和/或以其它方式通信给电流调节模块107。
可选地或此外，所述系统可以包括电流成形模块106。电流成形模块106可以例如测量、计算、估算、监测、和/或以其它方式识别电动机117的一个或多个因子或特征。例如，电流成形模块106可以识别电动机117上的转矩负载和/或电动机117的转速。其它因子和/或特征是可以的。
电流成形模块106可以基于诸如电动机117上的转矩负载和电动机117的转速的一个或多个因子或特征确定正交轴(q轴)电流指令和直轴(d轴)电流指令的校正或调节。所述校正和/或调节可以为要被发送到电流调节模块107的调节电流指令、调节信号、调节因子、和/或调节数据的形式。该校正和/或调节可以被发送、供给、传输和/或以其它方式通信给电流调节模块107。
可选地或此外，所述系统可以包括端子电压反馈模块108。端子电压反馈模块108例如可以例如通过每一个PWM周期对电压供电大小进行取样并将限制系数(例如，1，或0.95)或其它系数施加到电压供电来计算电压供电限制。端子电压反馈模块108还可以对来自电流调节控制器111的端子电压指令进行取样。端子电压反馈模块108还可以比较端子电压指令与电压限制，并且每当端子电压指令大于(或者可替换地，大于或等于)电压限制时，可以产生将被发送给指令生成模块107的调节指令。这种调节指令可以例如是d轴电流调节指令，并且可以用于减小由电流调节控制器111生成的端子电压指令。
所述校正和/或调节可以为要被发送到电流调节模块107的调节电流指令、调节信号、调节因子、和/或调节数据的形式。来自端子电压反馈模块108的调节指令可以被发送、供给、传输、和/或以其它方式通信给电流调节模块107。以下可以参照图3-7更详细地讨论端子电压反馈模块108。
如所述，转子磁体温度估算模块104、电流成形模块106、和端子电压反馈模块108中的一个或多个可以联接到d-q轴电流调节模块107和/或能够与d-q轴电流调节模块107通信。
电流调节模块107可以从转子磁体温度估算模块104、电流成形模块106、和端子电压反馈模块108中的一个或多个采集调节信号、调节因子、调节指令、和/或调节数据。电流调节模块107可以加和、累计/比较、汇编、和/或以其它方式解释来自转子磁体温度估算模块104、电流成形模块106和端子电压反馈模块108中的每一个的调节数据和/或指令，并且利用该数据可以产生和/或生成全部或全体调节指令。在采集的调节数据包括调节指令的情况下，电流调节模块107可以将指令总计、求和、和/或组合在一起以形成调节指令。在其它情况下，电流调节模块107可以需要进一步处理调节指令以获得可以在求和块119中被加和的信号。这种全部或全体调节指令还可以被称作例如调节指令、调节d轴电流指令、d轴电流调节指令或d轴电流调节。
电流调节模块107可以提供诸如调节d轴电流指令的这种d轴电流调节数据，以基于来自转子磁体温度估算模块104、电流成形模块106和端子电压反馈模块108的输入数据调节直轴电流指令数据。
进而，电流调节模块107可以与d-q轴电流生成管理器109或求和器119通信。例如，电流调节模块107可以发送、供给、传输、和/或以其它方式将d轴电流调节指令通信给求和器119，所述求和器119可以将d轴电流调节指令与来自d-q轴电流生成管理器109的输出加和在一起。
虽然图1显示了转子磁体温度估算模块104、电流成形模块106和端子电压反馈模块108中的每一个连接到电流调节模块107，并且来自电流调节模块107的一个输入被供应给求和块119，但是其它结构是可以的。例如，在没有包括或转子磁体温度估算模块104和电流成形模块106或转子磁体温度估算模块104和电流成形模块不可用的情况下，来自端子电压反馈模块108的输出可以被直接传输给求和器119。各种其它结构是可以的。
在一些系统中可以被称为求和块或求和模块的求和器119可以从d-q轴电流生成管理器109接收d-q电流指令。求和器119还可以或可选地从电流调节模块107接收d轴电流调节指令。求和器119可以将d轴电流调节指令加和到d-q电流指令，并且可以输出调节后的电流指令。调节后的电流指令可以被表示为两相电流指令(id *，iq *)。
虽然图1中示出了d-q轴电流调节指令被传输到求和器119，但是在一些系统中，d-q轴电流调节指令可以被直接传输到d-q轴电流生成管理器109，和/或可以被d-q轴电流生成管理器使用以选择在控制电动机117和/或给电动机117供电中使用的适当的电流指令电流。
来自求和器119的调节后的电流指令可以被发送、供给、传输和/或以其它方式通信给电流调节控制器111。如所述，电流调节控制器111还可以从反相器113接收实际两相电流(id，iq)。
电流调节控制器111可以处理相应的d-q轴电流指令(例如，id *和iq *)和接收到的实际d-q轴电流(例如，id和iq)，并且可以基于处理后的输入输出一个或多个相对应的d-q轴电压指令(例如，vd *和vq *指令)。这些d-q轴电压指令(vd *，vq *)可以是两相电压指令，并且可以被发送、供给、传输、和/或以其它方式通信给生成模块112。
可以是诸如空间向量PWM生成模块的脉宽调制(PWM)生成模块的生成模块112可以从电流调节控制器111接收诸如两相电压指令(vd *，vq *)的电压指令。生成模块可以基于接收到的端子电压指令生成三相电压指令。例如，生成模块112可以将来自两相数据表示的直轴电压和正交轴电压指令(vd *，vq *)转换成三相表示，例如va *，vb *和vc *。三相表示va *、vb *和vc *可以在一些系统中表示控制电动机117的期望电压。
三相电压指令表示(va *，vb *和vc *)可以被传输、供给、发送和/或通信给逆变器开关电路188。逆变器开关电路188可以生成用于控制电动机117的三相电压指令。三相电压指令可以基于从生成模块112接收到的三相电压指令信号(va *，vb *和vc *)。至少这样，控制系统可以操作以控制电动机117。
在一些系统和/或实施例中，生成模块112可以通过先前相对于逆变器开关电路188所述的同一电源供电。在一些系统中，生成模块112和逆变器开关电路188可以是同一部件的一部分，并且可以从电流调节控制器111接收两相电压指令并可以将三相电压指令输出给电动机117以驱动电动机117。
图2示出了控制系统的示例。图2的控制系统可以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和276)。图2的控制系统可以包括图1的电子数据处理系统的所有或一部分。数据处理器264、数据存储装置260和一个或多个数据端口可以联接到数据总线262以支持数据处理器264、数据存储装置260和一个或多个数据端口之间的数据的通信。图2中被类似标记的部件可以以与图1中相同的部件相同或类似的方式被构造和/或作用。
控制系统、电子数据处理系统120和/或电子数据处理系统120的各种部件可以是或可以包括诸如计算机系统的不同种类的一个或多个计算装置。计算机系统可以包括可以被运行以使计算机系统执行这里公开的办法或基于计算机的功能中的任何一个或多个的一组指令。计算机系统可以作为独立装置操作或可以例如使用网络连接到其它计算机系统或外围装置。计算机系统可以包括计算机、处理器、和/或其它可编程设备。计算机、处理器、和/或其它可编程设备的动作可以由计算机程序、应用和/或其它形式的软件控制。控制系统中的存储器、与控制系统一起使用的存储器或被控制系统使用的存储器(例如，计算机可读存储器)可以用于控制计算机、处理器、和/或其它可编程设备以当被计算机、处理器、和/或其它可编程设备使用时以特定方式作用。控制电动机的方法(例如，由这里的流程图所述)可以作为一系列操作步骤在计算机、处理器、和/或其它可编程设备上执行或通过计算机、处理器、和/或其它可编程设备的辅助来执行。
在网络配置中，计算机系统可以在服务器的容量中操作或作为服务器-客户机用户网络环境中的客户机用户计算机操作。计算机系统可以包括处理器，例如中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或两者。例如，控制系统和/或电力数据处理系统120可以包括图2所示的数据处理器264。
数据处理器264可以是各种系统中的部件。例如，处理器可以是标准个人计算机或工作站的一部分。处理器可以是一个或多个通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、服务器、网络、数字电路、模拟电路及其组合、或当前已知或随后研制的用于分析和处理数据的装置。数据处理器264可以包括一个或多个电子数据处理器、微处理器、微控制器、可编程逻辑阵列、逻辑电路、算术逻辑单元、专用集成电路、数字信号处理器、比例积分微分(PID)控制器或其它数据处理装置。处理器可以执行诸如手动生成代码(即，编程)的软件程序。
数据处理器264可以联接到电子数据处理系统120、端口268，270，272，274和276中的一个或多个、和/或数据存储装置260。数据处理器264可以指导或协助电子数据处理系统120中被执行的各种处理。例如，电子数据处理系统120的逻辑和/或软件执行特征和作用可以局部或整体由数据处理器264执行。
数据处理器264可以连接到数据总线262。数据总线262可以包括一个或多个数据总线。数据总线262可以是各种数据总线中任一个或数据总线的组合。控制系统的一个或多个部件可以联接到数据总线以促进和/或支持部件之间的通信。例如，数据处理器264、数据存储装置260和一个或多个数据端口(268，270，274和276)联接到数据总线262以支持数据处理器264、数据存储装置260和一个或多个数据端口之间的数据的通信。
数据存储装置260可以存储和/或包括电子数据处理系统120的所有或一部分。例如，在图2中，感测电路124、模数转换器122、主处理模块114、辅助处理模块116、反相器113、计算模块110、d-q轴电流生成管理器109、求和器或总和模块119、电流成形模块106、转子磁体温度估算模块104、端子电压反馈模块108、电流调节模块107、转矩指令生成模块105、电流调节控制器111、和/或生成模块112可以包括在数据存储装置260中和/或与数据存储装置260通信。或多或少的部件可以包括在数据存储装置260中。另外或者可选地，或多或少的数据存储器260可以用于电子数据处理系统120的所有或一部分。
数据存储装置260可以包括用于存储数据的任何磁性、电子或光学装置。例如，数据存储装置260可以包括电子数据存储装置、电子存储器、非易失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、光盘驱动器等。
数据存储装置260可以包括存储器。存储器可以是主存储器、静态存储器、或动态存储器。存储器可以包括但不局限于诸如各种类型的易失和非易失性存储媒介的计算机可读存储介质，包括但不限于随机存取存储器、只读存储器、可编程只读存储器、电可编程只读存储器、电可擦除只读存储器、闪速存储器、磁带或磁盘、光学媒介等。在一个实施例中，存储器包括用于处理器的超高速缓冲存储器或随机存取存储器。在可选的实施例中，存储器与处理器分离，例如，处理器的超高速缓冲存储器、系统存储器或其它存储器。存储器可以是用于存储数据的外部存储装置或数据库。示例包括硬盘驱动器、光盘(“CD”)、数字化视频光盘(“DVD”)、存储卡、存储棒、软磁盘、通用串行总线(“USB”)存储装置、或可操作以存储数据的任何其它装置。存储器可操作以存储可由处理器运行的指令。图中所示和这里所述的功能、作用和任务可以由运行存储在存储器中的指令的编程处理器执行。所述功能、动作或任务独立于特定类型的指令组、存储介质、处理器或处理策略并且可以通过软件、硬件、集成电路、固件、微代码等执行，从而单独或组合操作。同样地，处理可以包括多重处理、多重任务化、并行处理等。
术语“计算机可读介质”可以包括单个介质或多个介质，例如，集中或分布式数据库，和/或存储一组或多组指令的相关联的超高速缓冲存储器和服务器。术语“计算机可读介质”还可以包括能够存储、编码或携带用于通过处理器进行运行的一组指令或使计算机系统执行这里公开的方法或操作中的任何一个或多个的任何介质。“计算机可读介质”可以是非暂时的，并且可以是有形的。
在具体的非限制性示例性实施例中，计算机可读介质可以包括诸如存储卡的固态存储器或容纳一个或多个非易失性只读存储器的其它程序包。进一步地，计算机可读介质可以是随机存取存储器或其它易失性可重写存储器。此外，计算机可读介质可以包括磁电光学或光学介质，例如光盘或磁带或俘获例如在传输介质上通信的信号的载波信号的其它存储装置。链接到电子邮件或其它自包含信息存档或一组存档的数字文件可以被认为是有形存储介质的分布介质。因此，本公开被认为是包括数据或指令可以被存储在其内的计算机可读介质或分布介质及其它等效形式和后继介质中的任意一个或多个。
在可选的实施例中，诸如专用集成电路、可编程序逻辑阵列及其它硬件装置的专用硬件设备可以被构造成执行这里所述的一个或多个办法。可以包括各种实施例的设备和系统的应用可以广泛地包括各种电子和计算机系统。这里所述的一个或多个实施例可以利用两个或多个特定互连的硬件模块或装置通过可以在模块之间并通过模块通信的相关控制和数据信号执行功能或作为专门应用集成电路的一部分。因此，本系统包括软件、固件和硬件设备。
数据端口268，270，272，274和/或276可以表示到数据总线262、数据存储装置260、和/或数据处理器264的输入、端口和/或其它连接。图2中的控制系统的数据端口268，270，272，274和/或276还可以或可选地联接到电动机117的一个或多个部件、控制系统、用户接口、显示器、传感器、转换器、和/或其它电路。例如，每一个数据端口可以包括收发器和缓冲存储器。在一些系统中，每一个数据端口可以包括任何串行或并行输入/输出端口。
例如，诸如车辆的踏板或其它用户接口的控制器266可以与车辆数据总线118连接、连结、联接和/或通信。车辆的操作者可以经由诸如油门、踏板、控制器266或其它控制装置的用户接口生成转矩指令。生成的转矩指令可以时诸如转速控制数据消息、电压控制数据消息或转矩控制数据消息的控制数据消息。车辆数据总线118可以经由第一数据端口268将具有转矩指令的数据总线消息提供给转矩指令生成模块105。各种其它输入和/或消息可以由转矩指令生成模块105接收。
电子数据处理系统120可以包括其它输入装置，所述输入装置被构造成允许用户与系统的任一部件相互作用，例如，数字键区、键盘、或诸如鼠标或操纵杆的光标控制装置、触摸屏显示器、远距控制装置或可操作以与计算机系统相互作用的任何其它装置。至少这样，转矩指令生成模块105可以与电子数据处理系统120的第一数据端口268相关联或由所述第一数据端口268支持。
可选地或此外，逆变器开关电路188可以联接到数据总线262，例如第二数据端口270，所述第二数据端口270进而可以联接到数据总线262。另外或者可选地，传感器115和/或主处理模块114可以联接到第三数据端口272，所述第三数据端口272进而可以联接到数据总线262。另外或者可选地，感测电路124可以联接到模数转换器122，所述模数转换器122可以联接到第四数据端口274。另外或者可选地，端子电压反馈模块108可以联接到第五数据端口276，所述第五数据端口276进而可以联接到数据总线262。
虽然数据端口被指定为第一、第二、第三等，但是数据端口可以没有顺序，而使或多或少的输入和/或部件可以连接到任何一个数据端口，和/或一个或多个数据端口可以合并成一个数据端口。
数据端口可以有助于将输入提供给电子数据处理系统120。虽然未示出，但是控制系统和/或电子数据处理系统120可以进一步包括显示单元，例如，液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、平板显示器、固态显示器、阴极射线管(CRT)、投影仪、打印机或其它当前已知或随后研制的用于输出确定信息的显示装置。显示器可以用作使用户看到处理器的运行的界面，或专门用作与存储在存储器或驱动单元中的软件的接口。
此外，电子数据处理系统120和/或控制系统还可以包括光盘或光学驱动单元。磁盘驱动单元可以包括可以在其中嵌入诸如软件的一组或多组指令的计算机可读介质。进一步地，指令可以实现如这里所述的办法或逻辑中的一个或多个。在具体的实施例中，在通过计算机系统运行期间指令可以完全、或至少部分地存在于存储器和/或处理器内。存储器和处理器还可以包括如上所述的计算机可读介质。
根据本公开的各种实施例，这里所述的方法可以通过可由计算机系统运行的软件程序来执行。进一步地，在示例性非限制性实施例中，实施可以包括分布式处理、部件/对象分布式处理、和并行处理。可选地，虚拟计算机系统处理可以被构造成执行如这里所述的办法或功能中的一个或多个。
在一些系统中，当电动机转速超过基本转速时，可以以最大转矩每电压(MTPV)模式控制电动机117。在这些系统中，可以根据特征程序调整最佳电动机(或机器)操作点，使得端子电压或电压指令(vterm)刚好低于中等转子磁体温度下可用的电压限制(Vlimit)。电压指令可以称为端子电压、端子电压指令、和/或端子电压，并且可以涉及从逆变器开关电路188发送至电动机117的电压指令。
在由生成模块112，如空间矢量PWM生成模块112，供电和/或控制的电动机117中，电压限制(Vlimit)可以被标识和/或表示如下：
其中Vdc是电源电压，如直流总线电压，其可以被供给至和/或用来给逆变器开关电路188和/或电动机117供电。该电压限制可以表示逆变器开关电路188可用于供电或控制电动机117的最大功率量。在一些系统中，电压限制的计算可以被标识和/或表示如下：
其中百分比系数可以是0和1之间的值。百分比系数例如可以是95％，或0.95。用百分比系数乘以可以提供缓冲和/或预防值，这可以帮助避免电流调整故障。这种动作还防止其中电动机在稍微不同于所预期和/或假设的温度且可能影响测量中的部件的温度处运转的情况。
来自电流调节控制器111的端子电压指令可以被表示为：
vd *=(id *-id)*(kpd+(kid/s))-ωeLqiq
vq *＝(iq *-iq)*(kpq+(kiq/s))+ωeLqiq+ωeλf
其中id *和iq *是从总和模块119接收到的d-q轴电流指令；id和iq是电动机117的实际电流，如从辅助处理模块116和/或反相器113转换和输出的实际电流；kpd是d轴电流调节PI控制器回路的比例增益系数；kpq是q轴电流调节PI控制器回路的比例增益系数；kid是d轴电流调节PI控制器回路的积分增益系数；kiq是q轴电流调节PI控制器回路的积分增益系数；1/s是连续域积分器；ωe是电频；Ld是d轴相位电感；Lq是q轴相位电感；λf是电动机反电动势强度。每个方程式的第一部分(如vd*的(id *-id)*(kpd+(kid/s)))是由PI控制器加倍的电流误差(id *-id)。第二部分(如vd*的ωeLqiq)称为d轴和q轴电压指令中的每一个的前馈项。
照这样，由电流调节控制器111产生的电压指令因此可以被计算为：
vterm *=平方根((vd *)2+(vq *)2)
如果电压指令(vterm *)超过最大电压限制(Vlimit)，则电流调节可能变饱和/或导致差的控制性能。大量根本原因可能导致其中控制器电压指令(vterm *)大于最大电压限制(Vlimit)的这些情况。
例如，可以用于电动机117的永磁体材料可以具有负的温度系数，如0.09％-0.12％每摄氏度的负温度系数。当电动机117在停留在寒冷温度处的同时以高速运转时，先前在中等磁体温度处调整的操作点可能需要更高的电压。由于较强的磁场强度和/或较强的反电动势强度(大于λf)，在寒冷温度处可能需要这种更高的和/或附加电压指令。因而，这些系统中的控制器电压指令(vterm *)可能具有超过可用的电压限制(Vlimit)的趋势。
作为另一个示例，在一些系统中，当转子磁体温度可能改变时，控制器电流指令可以被适应性地调整以努力减轻轴转矩变化。用于调整电流指令的这些努力会导致对大于直流总线电压可以支持的电压多的电压的随机需求。照这样，这些系统中的控制器电压指令(vterm *)也可能具有超过可用的电压限制(Vlimit)的趋势。
作为第三个示例，在一些系统中，控制器电流指令可能由于快速和/或其它动态要求而经历动态的和/或突然的改变。在这些情况中，电流调节控制器111可以控制更大的端子电压(vterm *)，其可能溢出电流调节。其中控制器电压指令(vterm *)超过可用的电压限制(Vlimit)的这些情况可能导致灾难性的电流调节失败。
如提及的那样，端子电压反馈模块108可以被实施和/或用来提供可以改变用于电动机117的端子电压指令的调整因子或调整指令。来自端子电压反馈模块108的调整因子或调整指令可以帮助、考虑和/或避免其中控制器电压指令(vterm *)超过可用的电压限制(Vlimit)的情况。
电动机117的实际端子电压的回顾对确定如何设计和/或操作端子电压反馈模块108是有用的。电动机117的实际端子电压可以被标识和/或表示为：
vd=(rsid)+d/dt(Ldid)-ωeLqiq
vq=(rsiq)+d/dt(Lqiq)+ωeLqiq+ωeλf
因而，用于将端子电压指令vterm *拉低到Vlimit以下的一种方法可以是增加d轴电流(id)的幅度。
端子电压反馈模块108可以监测、采样、观察、感测和/或以其它方式接收由电流调节控制器111发送至生成模块112的电压指令。这些电压指令(vd *，vq *)可以由端子电压反馈模块108接收，如上所述，端子电压反馈模块108可以产生和/或计算vterm *。可替换地，可以在由端子电压反馈模块108接收之前，如已经由电流调节控制器111或其它元件计算和/或以其它方式确定vterm *。
除了接收电压指令和/或端子电压指令，端子电压反馈模块108还可以监测、采样、观察、感测和/或以其它方式接收电源电压(Vdc)、或表示可用于逆变器开关电路188和/或生成模块112的电源电压的值的信号。采用这种电源电压值(Vdc)，端子电压反馈模块108如采用之前描述的方程式可以计算、确定和/或产生电压限制。如提及的那样，在一些系统中，电压限制可以被计算以考虑小的变化和/或提供小的缓冲电压。这些系统可以采用百分比系数。可替换地，可以在由端子电压反馈模块108接收之前，如已经由电流调节控制器111或其它元件计算和/或以其它方式确定Vlimit。
例如，可以在每个脉宽调制循环内计算和/或确定vterm *和Vlimit中的一个或二者。以这种方式，系统例如可以考虑电源电压的变化。可替换地，可以在其它时间间隔中计算和/或确定这些值。
在vterm *小于或等于Vlimit时，可以不需要调整因子。这可能是由于端子电压反馈模块108可能未被设计以在电压指令小于电压限制时将通量弱化减小到其前馈标称电平以下。在这些情况中，足够的电压可用于逆变器开关电路188和/或生成模块112，使得可以在不需要调整的情况下执行指令vterm *。在这里，标称通量弱化电平可以已经根据电动机117表征阶段被确定并对应于一个或多个最小铜耗操作点。因而，端子电压反馈模块108可以输出零信号或不输出任何信号至电流调整模块107或加法器119。在这些情况中，来自d-q轴电流生成模块109的电流指令可以被接收并被传递至电流调节控制器111。
另一个方面，在vterm *大于Vlimit时，端子电压反馈模块108可以输出调整信号、命令、因子、数据和/或指令(调整指令)。端子电压反馈模块108可以形成该调整指令以施加附加的通量弱化，从而限制电压指令。调整指令可以包括指示和/或要求对输入至电流调节控制器111的电流指令的调整需要被修改或以其它方式改变的信息和/或数据。调整指令可以包括指示电流调节控制器111需要被修改或以其它方式改变的量的信息和/或数据。调整指令可以是电流指令信号本身，如调整电流指令信号，其可以由总和模块119加和。
虽然所述比较可能涉及端子电压指令是否大于、小于或等于电压限制，但在一些系统中，所述比较可以代替是端子电压是否大于或等于、或小于电压限制。在本文中其中使用″大于″的系统和方法中，应当理解，所述系统和方法可以被修改，从而代替需要″大于或等于″比较，反之亦然。类似地，在本文中其中使用″小于″的系统和方法中，应当理解，所述系统和方法可以被修改，从而代替需要″小于或等于″比较，反之亦然。
在一些实施例中，来自端子电压反馈模块108的调整指令可以仅表示d轴电流调整。如提及的那样，这可能是因为d轴电流可能足够和/或优选用于通量弱化，和/或降低由电流调节控制器111产生的端子电压指令。
如提及的那样，调整指令可以被发送至电流调整模块107。电流调整模块107也可以从转子磁体温度估算模块104和/或电流成形模块106收集调整信息，并将所有的调整信息聚聚积在一起以形成将被发送至加法器119的一个调整电流指令。例如，转子磁体温度估算模块104、电流成形模块106、和/或端子电压反馈模块108中的一个或多个可以发送电流调整模块107可以采用的原始调整数据，从而如通过采用查找表、算法、规则、和/或其它决定形成装置和/或逻辑产生电流调整指令。此外或可替换地，转子磁体温度估算模块104、电流成形模块106、和/或端子电压反馈模块108中的一个或多个可以发送其本身可以是适合发送至总和模块119的形式的指令。电流调整模块107随后可以简单地收集这些指令并将一个聚积的指令发送至加法器119。
在其中不包括和/或禁用转子磁体温度估算模块104、电流成形模块106、和/或端子电压反馈模块108中的一个或多个的情况中，端子电压反馈模块108的调整电流指令可以被直接发送至加法器119。
加法器119还可以接收来自d-q轴电流生成模块的电流指令。加法器119可以接收所接收的调整电流指令，并将它添加至来自电流生成模块109的电流指令。产生的电流指令随后可以被发送至电流调节控制器111，用于产生用于驱动电动机117的电压指令。至少以这种方式，端子电压反馈指令108可以帮助和/或防止其中端子电压指令大于电压限制的情况。
图3图示比例积分控制器(PI控制器)的用于端子电压反馈模块108和/或用端子电压反馈模块108实施的逻辑、元件和/或功能中的一些的电路图。PI控制器可以在端子电压反馈模块108中，或者独立于端子电压反馈模块108。可以在端子电压反馈模块108的操作的调整部分期间，如在端子电压反馈模块108正形成调整指令时，使用PI控制器。
在图3中，由端子电压反馈模块108接收到的电源电压310(表示为Vdc)被识别为输入。电源电压310在乘法模块315处乘以被表示为Terminal_Voltage_Coef的端子电压系数312，其可以是或多种其它系数。所产生的、在图3中被表示为Terminal_Voltage_Limit的电压限制Vlimit322被馈给反馈控制PI调整器(或控制器)350中。PI控制器350例如可以是防停止(anti-wind up)PI控制器。
被表示为Term_Volt_Cmd的端子电压指令320被馈给至1/z单位延迟模块321。1/z单位延迟模块321以如下方式作用：从之前的控制迭代获得端子电压指令320并将它发送至PI控制器。
在端子电压反馈模块108中，被表示为Feedback_PI_Coefs的一个或多个反馈PI系数325还可以被输入PI控制器中。例如，反馈PI系数可以包括比例增益系数，如kp；和/或可以包括积分增益系数，如ki。
图3中示出的端子电压反馈模块108还可以包括开关控制使能输入330，其在图3中被表示为Switch_Ctrl_Enable。开关控制使能输入330在将结果输入到PI控制器350中之前被馈给至逻辑非模块335。在该实施例中，PI控制器350可以在开关控制使能输入330被设为零时复位，并且在输入330是1时不复位。开关控制使能输入330还可以用来接通或断开驱动器，其中高信号接通驱动器，低信号断开驱动器。其它实施例是可行的。
d轴电流指令(id*)查找值345可以表示为i_ds_cmd_unadjusted。这可以是从d-q轴电流生成模块109接收到的电流指令。
来自PI控制器350的输出可以是d轴调整指令355，并且被表示为i_d_adjustment。从PI控制器350输出的d轴调整指令355可以在总和模块360处与电流指令输入345加在一起，以形成调整后的d轴电流指令365，其被表示为i_ds_cmd_adjusted。总和模块360例如可以是图1中的总和模块119。
由于来自d-q轴电流生成管理器109的d轴电流指令总是负的，并且由于PI控制器350的输出是正的，因此总和模块360可以具有负的d轴调整指令355。这是因为例如在来自d-q轴电流生成管理器109的id *电流指令345是-300A并且来自PI控制器350的输入是40A时，所产生的调整后的d轴电流指令应当是-340A，而不是-260A。结果，PI控制器输出355的符号在与来自d-q轴电流生成管理器109的d轴电流指令345相加之前和/或期间被反向。
还可以包括反馈控制使能输入340。反馈控制使能输入340可以控制端子电压反馈模块108的反馈逻辑是否结合在控制系统的电流调整模块107中。如果反馈控制使能输入被设为零，则对从d-q轴电流生成模块109确定的电流指令345可以不进行调整。在这些情况中，图3中的开关可以允许输出380底部输入，d轴指令345。因而，由d-q轴电流生成模块109产生的电流指令可以直接被馈送、传递、发送和/或以其它方式传送至电流调节控制器111。然而，如果反馈控制使能输入340被设为1，则可以激活端子电压反馈模块108的调整和/或反馈逻辑。在这些情况中，源自总和模块360的d轴调整后的电流指令365可以被输出至指令调节控制器111。
图4和5图示图3的PI控制器350的可以用于端子电压反馈模块108的调整部分的逻辑、元件和/或功能的电路图。PI控制器350例如可以用于比较端子电压指令和电压限制。其它PI控制器可以用在电子数据处理系统120的其它模块中，如用在电流调节控制器111中。图4图示至PI控制器350的输入，而图5图示PI控制器350的工作的更详细的视图。
在图4中，PI控制器350以包括作为输入的电压误差项Verr481。可以通过从电压限制(Vlimit)322中减去端子电压指令(vterm *)327确定电压误差项Verr481。
PI控制器350还可以包括作为输入的反馈PI系数328，其可以是如之前讨论的kp482和ki483。其它模块中的PI控制器。如电流调整模块111中的PI控制器可以具有其它系数，如，例如，用于d轴电流(kid；kpd)和q轴电流(kiq，kpq)中的每一个的单独的比例和积分增益系数。
图4和5的PI控制器350还可以分别包括作为输入484和486的反馈积分下限421和反馈积分上限423，其可以表示由PI控制器350进行的任何积分的限制。
PI控制器350还可以分别包括作为输入485和487的反馈总和下限422和反馈总和上限424，其可以表示PI控制器350的总和的限制。
PI控制器350还可以包括积分器复位值430，其可以是输入488，并且可以表示PI控制器350的复位元件被激活或启动时PI积分器复位至的值。该值通常可以为零，但可以被设置为多种其它值。PI控制器350还可以包括积分器复位435和PI复位329，二者都连接至逻辑与模块437，使得在任一个被激活时，PI控制器350的复位输入489可以启动或激活信号。PI控制器350还可以包括积分器保持值440，其可以是至PI控制器的输入491。
在图5中，PI控制器350可以如下操作。之前计算的输入误差(Verr)481可以在乘法模块510中乘以比例增益系数kp482，已获得增益调整后的输入误差540。这也可以称为调整后的误差输出或比例增益输出。
此外，Verr481可以在乘法模块515中乘以PI控制器350的积分增益系数，并作为输入518馈送到积分器525中，积分器525也可以称为积分器模块或积分器组件。
积分器输入518可以由积分器525处理。例如，积分器输入518可以被加至先前迭代存储输出545，其中没有为积分器525设置任何保持值。在一些积分器525中，电压误差Verr可以首先乘以ki系数以获得积分器输入518。在此之后，电压误差Verr和ki系数的乘积可以加至先前步骤中的积分器输出545。该和随后可以与积分器上限和下限进行比较。
在积分器输入518和先前迭代存储输出545之和大于积分器上限输入486时，积分器上限输入486可以作为当前输出545从积分器525输出。在积分器输入518和先前迭代存储输出545之和小于积分器上限486但大于积分器下限484时，积分器输入518和先前迭代存储输出545之和可以作为当前输出545从积分器525输出。在积分器输入518和先前迭代存储输出545之和小于积分器下限484时，积分器下限484可以作为输出545从积分器525输出。
当积分器525接收表示应当在积分器525中建立正的保持的正的保持信号时，积分器525在当前积分器输入518是正的时输出先前迭代存储输出545作为当前输出545。正的保持信号例如可以是高信号或1，并且可以在不需要进一步的正积分时，如在已经达到上限时被建立。
在普通的防停止PI控制器中，负的保持可以类似地保持，使得在接收到用于负的保持的高信号时，如果当前积分器输入518为负，则可能不需要进一步的负积分，并且先前迭代存储输出545可以作为当前输出545输出。
来自积分器525的积分器输出545可以表示和/或被称为受限输出、积分器模块输出、和/或积分-增益调整后的输出545。
受限输出545和比例增益输出540例如可以由总和模块530加和在一起。总和模块530也可以称为加法器、相加器或总和模块。结果可以是总和模块结果550。
总和模块结果550可以输入到总和饱和模块535中。总和饱和模块还可以具有作为输入的总和上限487和总和下限485。
在总和模块结果550大于总和上限487时，总和上限487可以作为输出从总和饱和模块580输出。此外，高信号或1信号可以作为正的保持信号575回输出至之前讨论的积分器525或模块520。在总和模块结果550小于总和上限487但大于总和下限485时，总和模块结果550可以作为输出580输出。当总和模块结果550小于总和下限485时，总和下限可以被输出。在这里，虽然通常输出负的保持信号，因为已经禁用积分器525的负的保持，因此负的保持信号570终止。
PI控制器350的积分下限484和总和下限485在一些实施例中可以被设为零。这可能是因为可能希望在PI控制器350将产生负的结果时系统不输出低于零的值。
总和上限487和积分上限486可以设置在电动机117的特征电流Ichar的10-15％之间、电动机117的特征电流Ichar的约10-15％、和/或电动机117的特征电流Ichar的10-15％左右。例如，IPM电动机的总和上限487和/或积分上限486可以被设置为IPM电动机的特征电流的10-15％左右。其它配置是可行的。电动机117的特征电流可以被标识和/或表示为：
Ichar＝λf/Ld
其中，λf是反电动势常数，Ld是d轴电感。
然而，图4和5的PI控制器350与常规防停止PI控制器的不同之处可以在于，PI控制器350可以禁用被发送至积分器525的负的保持值。
在常规防停止PI控制器中，当端子电压指令小于电压限制时，比例项540变为负。这可以将总和模块结果550减小到较低的值，该值可以低于总和下限485。在这种情况中，总和饱和模块535可以输出用于负的保持的高值，其可以返回至积分器525。
然而，这导致防停止PI控制器即使在积分器输出545仍然是正的情况中也可能保持负的积分。然而，可能希望继续操作积分器525，直到积分器525的值达到积分器下限484，积分器下限484例如可以被设置为零。在常规防停止PI控制器中，这可能是不可能的，因为负的保持会阻止积分器525进行进一步的负的积分。
为此，图5中的PI控制器已经禁用负的保持，并提供恒定的低信号或零信号至积分器525。这允许系统在端子电压指令再次超过电压限制时从零开始积分，这可以产生令人满意的积分结果。在其它系统，可以使用另一种PI控制器，如常规PI控制器。
如上所述，图4和5中的PI控制器350的电路图可以用于端子电压反馈模块108的调整部分以提供精确的d轴电流调整指令。
图6示出了电路图如何基于电动机117的转速改变和/或调整PI控制器350的用于端子电压反馈模块108的多个值和/或系数。
上述用于电动机117的实际电压的方程式说明了在不同的电动机转速处，d轴电流指令调整可以导致不同量的电压降低。因而，图6的电路图对于实现改变端子电压反馈模块108的PI增益会是有用的。
特别地，图6的电路图可以用于调制和/或控制多个值，如kpd、kpq、kid、kiq、反馈kp值、反馈ki值、和/或脉宽调制循环选择。例如，所示出的电路可以用于调整端子电压反馈模块中使用的反馈kp值和反馈ki，以及在不同的控制中，如在电流调节控制器111中使用的kpd、kpq、kid、kiq。带有更少或更多受控值的其它配置是可行的。
图6示出用于这些特征中的每一个的阵列。例如，阵列621涉及用于d轴电流调节PI控制器回路的比例增益系数的阵列；阵列622涉及用于d轴电流调节PI控制器回路的积分增益系数的阵列；阵列623涉及用于q轴电流调节PI控制器回路的比例增益系数的阵列；阵列624涉及用于q轴电流调节PI控制器回路的积分增益系数的阵列；阵列625涉及用于反馈比例增益系数的阵列；阵列626是用于反馈积分增益系数的阵列；以及阵列627是用于PWM周期或PWM开关频率的阵列。每个阵列621-627可以具有对应于多个级数中的一个的值的列表或表。阵列621-627可以存储在电子数据处理系统120和/或由电子数据处理系统120处理。例如，在一些系统中，阵列621-624可以存储在电流调节控制器111中和/或在电流调节控制器111中被处理，阵列625-626可以存储在端子电压反馈模块108中和/或在端子电压反馈模块108中被处理，PWM周期阵列627可以存储在生成模块112中和/或由生成模块112处理。其它配置是可行的。
图6的电路图包括级数610。该级数可以对应于电动机117的转速。该级数例如可以直接对应于所测量的转速，和/或可以是基于该转速选择的值。例如，级数=1可以被输入用于具有0-1000转每分钟(r.p.n.)的所有电动机转速的电路图中，级数=2可以针对具有1001-2000r.p.n.的所有电动机转速被输入，等等。选择级数的其它方法和方式是可行的。
基于输入级数610，在选择方块631-637处，可以在441-647处分别输出对应于输入级数610的每个阵列621-627的值。例如，如果阵列621具有对应于值级数0的值2、对应于级数1的值4、对应于级数2的值8，等等，则如果级数1，则641处的输出是4。
各个输出641-646可以合并。例如，为d轴电流641选定的比例增益系数可以在方块651中与为d轴电流642选择的积分增益系数合并以获得PI d轴值661。类似地，为q轴电流643选定的比例增益系数可以在方块653中与为q轴电流644选择的积分增益系数合并以获得PI q轴值663。同样，反馈比例增益系数645可以在方块655中与选定的反馈积分增益系数646合并以获得PI反馈值665。这三个值661，663，665可以合并和/或用作转矩指令PI控制器系数675，如在将转矩指令馈送到转矩指令生成模块105中时。
此外，从选择方块637选择的PWM周期或PWM开关频率可以作为PWM周期或PWM开关频率680输出。
因而，以这些方式，可以基于电动机的转速范围确定PI控制器的比例增益和/或积分增益，和/或可以从查找表或阵列获得PI控制器的比例增益和/或积分增益。
至少以这种方式，可以基于电动机117的转速计算、调整、选择和/或改变PI控制器增益系数。
根据图3-6中示出的电路图，端子电压反馈模块108能够提供防止端子电压指令vterm *超过电压限制Vlimit的调整指令。可以是调整电流指令、调整信号、调整因子、和/或调整数据的该调整指令可以被发送至电流调整模块107。来自端子电压反馈模块108的调整指令可以被发送、馈送、传递和/或以其它方式传送至电流调整模块107。
图7示出了操作控制系统的端子电压反馈模块108和其它部件的方法。在方块702中，可以监测端子电压指令。例如，端子电压反馈模块108可以监测由电流调节生成器111产生的电压指令(vd *，vq *)。
在方块704中，可以检测电源电压。所检测的电源电压可以是用于给逆变器开关电路188、生成模块112、和/或电动机117供电的电源电压。方块704还包括计算电源电压的电压限制。例如，可以如之前描述的那样计算电压限制。
在方块706中，端子电压指令可以与电压限制进行比较。这种比较的结果可以确定接下来执行哪个方块。这种比较例如可以在端子电压反馈模块108中进行。
如果端子电压大于电压限制，则该方法可以进行至方块712，其中基于所述比较产生调整指令。该调整指令可以被以如之前讨论的多种方式产生，并且可以由端子电压反馈模块108、电流调整模块107、或二者的组合执行。
从方块712出来，该方法可以继续进行至方块714，其中从查找表接收指令电流。例如，可以由加法器119从d-q轴电流生成模块109接收指令电流。
在方块716中，可以将调整指令加至电流指令。例如，加法器可以接收电流指令和调整指令二者，并且可以将这二者相加在一起以获得调整后的电流指令，如之前讨论的那样。
在方块718中，所获得的调整后的电流指令被传递至电流调节控制器，如电流调节控制器111。这可以以如在之前讨论的方式进行。
返回方块706，如果端子电压不大于电压限制，该方法可以进行至方块708。在方块708中，可以从查找表接收电流指令。该方块可以类似于之前讨论的方块714。
从方块708出来，该方法可以进行至方块710，其中电流指令可以被以类似于之前描述的那些方式的方式传递至电流调节控制器111。
图7的方法示出在检测电源电压和计算电压限制(方块704)之前监测端子电压指令(方块702)。然而，这些方块可以被以相反顺序进行，或者可以被同时地进行。
方块714以及方块708被示出为在方块702，704和706之后出现。然而，在其它系统和方法中，方块708和/或714可以在方块703，704和/或706的执行之前、期间或之后的任何时间点处出现。
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 (16)

1.一种用于电动机的控制系统，包括：
电流调节控制器，用于产生端子电压指令，该电压指令用于将电源电压转换成三相电压以给电动机供电；
端子电压指令反馈模块，用于控制端子电压指令，其中端子电压指令反馈模块将端子电压指令与电源电压的所确定的电压限制进行比较并根据所述比较产生d轴电流调整指令，d轴电流调整指令用于将端子电压指令减小到所确定的电压限制以下；
与端子电压指令反馈模块连接在一起的加法器，其中加法器将d轴电流调整指令与从查找表接收的d轴电流指令相加；以及
防停止比例积分控制器，用于所述端子电压反馈控制模块，该防停止比例积分控制器包括：
积分器模块，包括积分器输入、积分器上限输入、积分器下限输入、正的保持输入、负的保持输入；
与积分器模块连接在一起的总和模块，用于将积分器模块的受限输出和比例增益输出相加以获得总和模块结果；和
总和饱和模块，该总和饱和模块与总和模块连接在一起并包括总和上限和总和下限，总和饱和模块被配置为在总和模块结果小于总和上限且大于总和下限时输出总和模块结果，在总和模块结果小于总和下限时输出总和下限，在总和模块结果大于总和上限时输出总和上限，以及在总和模块结果大于总和上限时输出正的保持信号至积分器模块的正的保持输入，其中积分器下限输入被设置为零，并且总和下限被设置为零，并且禁用负的保持。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中基于检测到的电源电压在每个脉宽调制循环中确定所确定的电压限制。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中端子电压指令反馈模块在端子电压指令大于所确定的电压限制时产生d轴电流调整指令。
4.根据权利要求1所述的控制系统，还包括与电流调节控制器连接在一起的脉宽调制生成模块，其中脉宽调制生成模块接收端子电压指令并基于端子电压指令产生三相电压指令以给电动机供电。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其中电源电压是用来给脉宽调制生成模块供电的直流总线电压。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其中通过将电源电压的幅度除以并将结果乘以百分比系数，计算出所确定的电压限制。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其中所述百分比系数包括0.95。
8.根据权利要求1所述的控制系统，其中比例积分控制器的比例增益和积分增益基于电动机的转速而不同。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其中积分器模块的受限输出在输入误差和积分增益值的乘积与先前步骤的积分器输出的总和小于积分器上限输入且大于积分器下限输入时表示所述总和，在所述总和大于积分器上限输入时表示积分器上限输入，以及在所述总和小于积分器下限输入时表示积分器下限输入。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其中积分器上限输入和总和上限被设置为电动机的特征电流的10-15％。
11.根据权利要求8所述的控制系统，其中比例增益输出表示输入误差和比例增益值的乘积。
12.根据权利要求8所述的控制系统，其中比例增益和积分增益是从查找表获得的，并且是基于电动机的转速范围被确定的。
13.一种控制电动机的方法，包括下述步骤：
监测由电流调节控制器产生的端子电压指令；
将端子电压指令与电源电压的电压限制进行比较；
基于所述比较产生调整指令；
将调整指令与从查找表获得的电流指令相加以形成调整后的电流指令；以及
将调整后的电流指令传递至电流调节控制器，
其中，
由比例积分控制器比较端子电压指令和电压限制；
所述比例积分控制器是防停止比例积分控制器，用于电动机的端子电压反馈控制，所述防停止比例积分控制器包括：积分器模块，包括积分器输入、积分器上限输入、积分器下限输入、正的保持输入、负的保持输入；与积分器模块连接在一起的总和模块，用于将积分器模块的受限输出和比例增益输出相加以获得总和模块结果；和总和饱和模块，该总和饱和模块与总和模块连接在一起并包括总和上限和总和下限，总和饱和模块被配置为在总和模块结果小于总和上限且大于总和下限时输出总和模块结果，在总和模块结果小于总和下限时输出总和下限，在总和模块结果大于总和上限时输出总和上限，以及在总和模块结果大于总和上限时输出正的保持信号至积分器模块的正的保持输入，且
比例积分控制器被修改使得积分器下限被设置为零，总和下限被设置为零，并且负的保持输入被禁用。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括下述步骤：
在每个脉宽调制周期内检测电源电压；以及
基于检测到的电源电压在每个脉宽调制周期内计算电压限制。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括基于调整后的电流指令产生端子电压指令的步骤。
16.根据权利要求13所述的方法，其中调整指令是在端子电压指令大于电压限制时产生的。
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