CN105281593A - 改善新能源汽车的逆变器的电压利用率的控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供控制装置和控制方法，其可以改善新能源汽车的逆变器的电压利用率，其中通过将不能线性地输出的输出AC电压改变为能够线性地输出的电压，将逆变器的输入DC电压以最大量调制成逆变器的输出AC电压。该控制方法包含如下步骤：生成具有第一电流命令和第二电流命令的两个相位的两相电流命令；生成具有第一电压命令和第二电压命令的两个相位的两相电压命令；生成三相极点电压命令；将三相极点电压命令调制为能够线性地输出的线性输出电压；以及使用两相电压命令和逆变器的输入DC电压来计算电压增益值。

Description

改善新能源汽车的逆变器的电压利用率的控制装置和方法
技术领域
本发明涉及用于改善新能源汽车的逆变器的电压利用率的控制装置和控制方法，且更具体地，涉及用于改善新能源汽车的逆变器的电压利用率的控制装置和控制方法，其能够通过改善用于控制新能源汽车的驱动电动机的逆变器的电压利用率，从而改善电动机系统的输出和效率并增强车辆燃料效率。
背景技术
如本领域中已知，包括电动车(EV)、混合动力车(HEV)、燃料电池电动车(FCEV)等的新能源汽车将电动机用作车辆驱动的驱动源。
具体来说，通过使用逆变器将存储于车辆的主电池中的DC电力转换成三相AC电力以驱动电动机，并将电动机的驱动功率传输到驱动轮籍此驱动车辆。
在包含作为新能源汽车的驱动源的电动机以及逆变器的电动机系统中，逆变器大体上配置有多个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。响应于脉宽调制(PWM)信号，逆变器经由开关来转换从电池供应的DC电压，并将经转换的电压供应为用于驱动电动机的相电压。
逆变器充当电动机控制器，并通过使用从混合动力控制单元(HCU)施加的扭矩命令信号、从电池施加的电池电压状态以及从电动机施加的电动机速度信息来输出最终PWM信号，以控制电动机的运行。
然而，在上述的常规方法中，存在如下不足之处：输入到逆变器的输入DC电压Vdc仅用在线性部分中，且因此限制电动机系统的任何效率和输出改善。
具体来说，当生成相对于逆变器的输入DC电压的不能线性地输出的电压(逆变器的输出AC电压)时，逆变器的输出受限，使得仅生成线性输出。因此，限制电动机系统的效率和输出。
在使用常规方法控制逆变器的输出的情形中，当通过改善逆变器的电压利用率来控制电动机的输入电流时，部分区域中的电动机控制稳定性是不利的。
发明内容
本发明提供一种用于改善新能源汽车的逆变器的电压利用率的控制装置和控制方法，其中通过将不能线性地输出的输出AC电压改变为能够线性地输出的电压，以将逆变器的输入DC电压以例如最大量调制成逆变器的输出AC电压，使得可以在相同输出条件下随着输入电流降低而提高电动机系统的效率，并在相同电流条件下改善电动机系统的输出。
在一个方面，本发明提供一种用于改善新能源汽车的逆变器的电压利用率的控制装置，控制装置包含：电流控制器，其配置成生成具有第一电压命令和第二电压命令的两个相位的两相电压命令(Vdqref)；命令转换单元，其配置成接收从电流控制器输入的两相电压命令(Vdqref)以生成三相极点电压(threephasepolevoltage)命令(Vabcn_ref)；第一过调器，其配置成将从命令转换单元输入的三相极点电压命令(Vabcn_ref)调制成能够线性地输出的电压；以及高增益计算器，其配置成接收电流控制器的两相电压命令(Vdqref)和逆变器的输入DC电压(VdcLPF)以计算电压增益值。
在示例性实施方式中，控制装置可以包含：乘法器，其配置成将第一过调器的输出值乘以高增益计算器的输出；以及第二过调器，其配置成接收乘法器的输出值以将所接收的输出值调制成能够线性地输出的电压。
在另一示例性实施方式中，命令转换单元可以包含：相位转换器，其配置成接收从电流控制器输入的两相电压命令(Vdqref)以将所接收的两相电压命令(Vdqref)转换成三相相位电压命令(Vabcs_ref)；以及空间向量调制器，其配置成将从相位转换器输入的三相相位电压命令(Vabcs_ref)转换成三相极点电压命令(Vabcn_ref)。
在又一示例性实施方式中，控制装置可以包含：电流命令映射单元，其配置成生成具有第一电流命令和第二电流命令的两个相位的两相电流命令(Idq_ref)，并将所生成的两相电流命令(Idq_ref)输出到电流控制器。
在另一示例性实施方式中，如果识别出从空间向量调制器输入的三相极点电压命令(Vabcn_ref)为不能线性地输出的电压，则第一过调器可以通过将从空间向量调制器输入的三相极点电压命令(Vabcn_ref)的命令电压向量改变成预定向量，以将三相极点电压命令(Vabcn_ref)校正为能够线性地输出的线性输出电压。
在另一示例性实施方式中，高增益计算器可以计算两相电压命令(Vdqref)的模值(|Vdqref|)，经由计算两相电压命令的模值(|Vdqref|)与逆变器的输入DC电压(VdcLPF)之间的差值(VmagErr)，并接着通过对差值(VmagErr)求积分计算电压增益值。
在又一示例性实施方式中，如果识别出乘法器的输出值为不能线性地输出的电压，则第二过调器可以通过将乘法器的输出值的命令电压向量改变成预定向量，以将乘法器的输出值校正为最终线性输出电压。
在另一方面，本发明提供一种用于改善新能源汽车的逆变器的电压利用率的控制方法，控制方法包括：生成具有第一电流命令和第二电流命令的两个相位的两相电流命令(Idq_ref)；使用两相电流命令(Idq_ref)来生成具有第一电压命令和第二电压命令的两个相位的两相电压命令(Vdqref)；使用两相电压命令(Vdqref)来生成三相极点电压命令(Vabcn_ref)；将三相极点电压命令(Vabcn_ref)调制成能够线性地输出的线性输出电压；以及使用两相电压命令(Vdqref)和逆变器的输入DC电压(VdcLPF)来计算电压增益值。
在示例性实施方式中，控制方法可以包括通过将线性输出电压乘以电压增益值来输出倍增值；以及接收倍增值以将所接收的倍增值调制成能够线性地输出的最终线性输出电压。
在另一示例性实施方式中，三相电极电压(Vabcn_ref)的生成可以包括将两相电压命令(Vdqref)转换成三相相位电压命令(Vabcs_ref)；以及将三相相位电压命令(Vabcs_ref)转换成三相极点电压命令(Vabcn_ref)。
在又一示例性实施方式中，在三相极点电压命令(Vabcn_ref)到线性输出电压的调制中，如果识别出三相极点电压命令(Vabcn_ref)为不能线性地输出的电压，则可以通过将从空间向量调制器输入的三相极点电压命令(Vabcn_ref)的命令电压向量改变成预定向量，以将三相极点电压命令(Vabcn_ref)校正为能够线性地输出的线性输出电压。
在另一示例性实施方式中，在电压增益值的计算中，可以计算两相电压命令(Vdqref)的模值(|Vdqref|)，可以经由计算两相电压命令的模值(|Vdqref|)与逆变器的输入DC电压(VdcLPF)之间的差值(VmagErr)，并可以接着通过对差值(VmagErr)求积分来计算电压增益值。
在又一示例性实施方式中，在倍增值到最终线性输出电压的调制中，如果识别出倍增值为不能线性地输出的电压，则可以通过将倍增值的命令电压向量改变成预定向量，将倍增值校正为能够线性地输出的最终线性输出电压。
本发明还提供一种含有由控制器执行的程序指令的非瞬时性计算机可读介质，其中计算机可读介质包含：生成具有第一电流命令和第二电流命令的两个相位的两相电流命令(Idq_ref)的程序指令；使用两相电流命令(Idq_ref)来生成具有第一电压命令和第二电压命令的两个相位的两相电压命令(Vdqref)的程序指令；使用两相电压命令(Vdqref)来生成三相极点电压命令(Vabcn_ref)的程序指令；将三相极点电压命令(Vabcn_ref)调制成能够线性地输出的线性输出电压的程序指令；以及使用两相电压命令(Vdqref)和逆变器的输入DC电压(VdcLPF)来计算电压增益值的程序指令。
下文论述本发明的其他方面和示例性实施方式。
根据本发明，用于电动机控制的逆变器的电压利用率得以改善，由此电动机系统的输出和效率得以改善。结果，可以改善新能源汽车的燃料效率。
另外，可以无需改变任何硬件设计来实施本发明，且因此并不存在单位成本增加。
下文论述本发明的以上和其他特征。
附图说明
现将参考在附图中示出的本发明的某些示例性实施方式来详细描述本发明的以上和其他特征，实施方式在下文中仅以示例说明的方式给出，因此并不限制本发明，其中：
图1为示出当用于控制新能源汽车的驱动电动机的逆变器的电压利用率得到改善时发生的效果的概念图；
图2为示出根据本发明的实施方式的用于改善新能源汽车的逆变器的电压利用率的控制装置的框图；
图3为部分示出根据本发明的实施方式的改善新能源汽车的逆变器的电压利用率的控制过程的流程图；以及
图4为示出当根据常规技术而不使用任何高增益计算器来控制逆变器电压时的仿真结果(左图)和当根据本发明使用高增益计算器来控制逆变器电压时的仿真结果(右图)的图。
应当理解，所附的附图并非必然是按比例的，而只是呈现说明本发明的基本原理的各种优选特征的一定程度的简化表示。本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如，具体尺寸、方向、位置和形状将部分取决于特定的既定用途和使用环境。
在附图中，附图标记在附图的几张图中通篇指代本发明的相同或等同部件。
具体实施方式
在下文中，将详细参考本发明的各种实施方式，实施方式的实例在附图中示出并在下文中描述。虽然将结合示例性实施方式来描述本发明，但应理解，当前的描述并不意在将本发明限制于那些示例性实施方式。相反，本发明意在不仅涵盖示例性实施方式，而且还涵盖包含在由所附权利要求所限定的本发明的精神及范围内的各种替代、修改、等效物及其他实施方式。
应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其他代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。本文中提到的混合动力车是具有两种或更多种动力来源的车，例如同时为汽油动力和电动力的车。
本文使用的术语仅为说明具体实施方式，而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该”也意在包括复数形式，除非上下文中另外明确指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括、包含、含有”是指存在特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有结合。
此外，本发明的控制逻辑可以具体表现为，在含有由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非瞬时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储装置。计算机可读记录介质也可以在连接网络的计算机系统中分布，从而计算机可读介质可以通过例如远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)以分布方式进行存储并执行。
如本领域中已知，逆变器的电压利用率是逆变器的输出AC电压(亦即，车辆中电动机端子的输入电压)相对于输入到逆变器的输入DC电压(亦即，用于驱动车辆中电动机的高压电池的输出电压)的比率。可以如以下等式1中所示般表示逆变器的电压利用率。
等式1：
图1为示出当用于控制新能源汽车的驱动电动机的逆变器的电压利用率得到改善时发生的效果的概念图。
如图1中所示，当通过从第一电压极限椭圆A1向第二电压极限椭圆A2移动来改善逆变器的电压利用率(电压利用率1→电压利用率2)时，电动机的电动机扭矩可以输出为第一扭矩曲线T1的扭矩值，使得电动机系统的输出得到改善。当在相同输出条件下沿着第二扭矩曲线T2生成电动机扭矩时，第二扭矩曲线T2的电动机扭矩使得工作点从C2移动到B2，从而使得输入电流的振幅降低。因此，由于电流降低，电动机系统的效率得到改善，从而车辆的燃料效率得到改善。
图2为示出根据本发明的实施方式的用于改善逆变器的电压利用率的控制装置和控制方法的框图。
如图2中所示，为改善逆变器的电压利用率，根据本发明的实施方式的控制装置可以配置有电流命令映射单元1、电流控制器2、包含相位转换器3和空间向量调制器4的命令转换单元9、第一过调器5、高增益计算器6、乘法器7和第二过调器8。
电流命令映射单元1接收从电动机输入的扭矩命令和反向磁通量值，以生成具有第一电流命令(D轴电流命令)和第二电流命令(Q轴电流命令)的两个相位的两相电流命令(Idq_ref)。电流命令映射单元1将所生成的两相电流命令(Idq_ref)输出到电流控制器2。
电流命令映射单元1为电流命令映射被提前映射并存储的存储单元。通过将两相电流命令(Idq_ref)与电动机的扭矩命令和反向磁通量值进行匹配来设定电流命令映射，并将同时与输入扭矩命令和反向磁通量值对应的两相电流命令(Idq_ref)提供为输出值。
电流控制器2接收从电流命令映射单元1所输入的两相电流命令(Idq_ref)，以生成具有第一电压命令(D轴电压命令)和第二电压命令(Q轴电压命令)的两个相位的两相电压命令(Vdqref)。电流控制器2将所生成的两相电压命令(Vdqref)输出到相位转换器3。
相位转换器3接收从电流控制器2输入的两相电压命令(Vdqref)，以将两相电压命令(Vdqref)转换成三相相位电压命令(Vabcs_ref)。相位转换器3将所生成的三相相位电压命令(Vabcs_ref)输出到空间向量调制器4。
空间向量调制器4为使用空间向量脉宽调制器(PWM)技术的调制器。空间向量调制器4将从相位转换器3输入的三相相位电压命令(Vabcs_ref)转换成三相极点电压命令(Vabcn_ref)，并将经转换的三相极点电压命令(Vabcn_ref)输出到第一过调器5。
此处，三相相位电压命令(Vabcs_ref)指代施加到三相负载的电压命令，且三相极点电压命令(Vabcn_ref)指代用于确定各个相位开关的状态的电压命令。
具体来说，包含相位转换器3和空间向量调制器4的命令转换单元9接收从电流控制器2输入的两相电压命令(Vdqref)以生成并输出三相极点电压命令(Vabcn_ref)。
第一过调器5使用最小距离过调技术将不能线性地输出的电压改变(调制)为能够线性地输出的电压。第一过调器5将从空间向量调制器4输入的三相极点电压命令(Vabcn_ref)改变为能够线性地输出的电压，并将经改变的电压输出到乘法器7。
此处，最小距离过调技术为用于新设定命令电压向量以减少三相电压命令的向量与模值之间的误差的技术。具体来说，为减少三相电压命令的向量与模值之间的误差，通过改变(调制)命令电压向量来校正三相极点电压命令。
因此，如果生成不能线性地输出的电压，亦即，如果识别出从空间向量调制器4输入的三相极点电压命令(Vabcn_ref)为不能线性地输出的电压，则第一过调器5通过将从空间向量调制器4输入的三相极点电压命令(Vabcn_ref)的命令电压向量改变成预定向量，以将三相极点电压命令(Vabcn_ref)校正成能够线性地输出的电压(线性输出电压)。
将如上文所描述地校正后的三相极点电压命令(Vabcn_ref)(线性输出电压)被输出到乘法器7。
乘法器7将从第一过调器5输出的线性输出电压乘以高增益计算器6的输出值。
图3为部分示出根据本发明的实施方式的使用高增益计算器的输出值来生成PWM输出的过程的流程图。在图3中，VdqREF_LPF为等于以下等式2中Vdqref的值。
参考图2和图3，高增益计算器6接收作为电流控制器2的输出值的两相电压命令(Vdqref)和逆变器的输入DC电压(VdcLPF)(亦即，高压电池的输出电压)以执行如以下等式2中所示的计算。
等式2：
V magErr = | V dqref | - VdcLPF 3
如等式2中所示，高增益计算器6首先计算两相电压命令(Vdqref)的模值(|Vdqref|)，并接着计算两相电压命令的模值(|Vdqref|)与逆变器的输入DC电压(VdcLPF)之间的差值(VmagErr)。接下来，高增益计算器6经由高增益计算器6中的积分器通过对差值(VmagErr)求积分来计算电压增益值(积分器输出值)。积分器输出值变成高增益计算器6的最终输出值。
将高增益计算器6的最终输出值(电压增益值)乘以第一过调器5的输出值的乘法器7将经倍增的值输出到第二过调器8。
当乘法器7的输出被生成为不能线性地输出的电压时，第二过调器8配置成将乘法器7的输出改变为能够线性地输出的电压。
类似于第一过调器5，第二过调器8使用最小距离过调技术将不能线性地输出的电压改变成能够线性地输出的电压。第二过调器8将乘法器7的输出值改变并输出成能够线性地输出的电压。
具体来说，若识别出乘法器7的输出值为不能线性地输出的电压，则第二过调器8通过将乘法器7的输出电压的命令电压向量改变成预定向量，将乘法器7的输出值改变并校正成能够线性地输出的电压(最终线性输出电压)。
从第二过调器8输出如上文所描述地校正的输出值(最终线性输出电压)。在此状态中，以PWM形式输出最终线性输出电压。
具体来说，第二过调器8将PWM信号输出为根据本发明的控制装置的最终输出。
如上文所述，在本发明中，通过将逆变器的输入DC电压以例如最大量调制成逆变器的输出AC电压，逆变器的电压利用率可以得到改善。因此，在相同电流条件下，电动机系统的输出可以得到改善。随着相同输出下输入电流降低，电动机系统的效率可以得到改善，由此可以增加车辆燃料效率。
在本发明中，仅在执行过调计算之前形成用于过调的高电压，由此维持电动机控制的稳定性。另外，可以改善逆变器的电压利用率并维持电动机控制的稳定性。
在本发明中，在执行电流控制时改善逆变器的电压利用率，以避免在新能源汽车的驱动电动机的电流控制中出现任何问题。
同时，图4为示出当根据常规技术不使用任何高增益计算器来控制逆变器电压时的仿真结果(左图)和当根据本发明使用高增益计算器来控制逆变器电压时的仿真结果(右图)的图。此处，已确定，随着图形的对角线长度增加，电压利用率增加。
如图4中所示，可以看到，相比于常规逆变器的电压利用率，当根据本发明使用高增益计算器来控制逆变器的电压利用率时，根据本发明的逆变器的电压利用率增加。
已参考本发明的示例性实施方式详细描述了本发明。然而，本领域的技术人员将意识到，可以在不脱离本发明的原理和精神的情况下在这些实施方式中进行改变，本发明的范围定义在所附权利要求及其等效物中限定。

Claims (14)

1.一种用于改善新能源汽车的逆变器的电压利用率的控制装置，所述控制装置包含：
电流控制器，其配置成生成具有第一电压命令和第二电压命令的两个相位的两相电压命令(Vdqref)；
命令转换单元，其配置成接收从所述电流控制器输入的所述两相电压命令(Vdqref)以生成三相极点电压命令(Vabcn_ref)；
第一过调器，其配置成将从所述命令转换单元输入的所述三相极点电压命令(Vabcn_ref)调制成能够线性地输出的电压；以及
高增益计算器，其配置成接收所述电流控制器的所述两相电压命令(Vdqref)和所述逆变器的输入DC电压(VdcLPF)以计算电压增益值。
2.根据权利要求1所述的控制装置，还包含：
乘法器，其配置成将所述第一过调器的输出值乘以所述高增益计算器的输出；以及
第二过调器，其配置成接收所述乘法器的输出值以将所接收的输出值调制成能够线性地输出的电压。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其中，所述乘法器的所述输出值为不能线性地输出的电压，所述第二过调器通过将所述乘法器的所述输出值的命令电压向量改变成预定向量，将所述乘法器的所述输出值校正为最终线性输出电压。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述命令转换单元包含：
相位转换器，其配置成接收从所述电流控制器输入的所述两相电压命令(Vdqref)，以将所接收的两相电压命令(Vdqref)转换成三相相位电压命令(Vabcs_ref)；以及
空间向量调制器，其配置成将从所述相位转换器输入的所述三相相位电压命令(Vabcs_ref)转换成三相极点电压命令(Vabcn_ref)。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其中，如果从所述空间向量调制器输入的所述三相极点电压命令(Vabcn_ref)为不能线性地输出的电压，则所述第一过调器通过将从所述空间向量调制器输入的所述三相极点电压命令(Vabcn_ref)的命令电压向量改变为预定向量，以将所述三相极点电压命令(Vabcn_ref)校正为能够线性地输出的线性输出电压。
6.根据权利要求1所述的控制装置，其中，还包含：
电流命令映射单元，其配置成生成具有第一电流命令和第二电流命令的两个相位的两相电流命令(Idq_ref)，并将所生成的两相电流命令(Idq_ref)输出到所述电流控制器。
7.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述高增益计算器计算所述两相电压命令(Vdqref)的模值(|Vdqref|)，经由计算所述两相电压命令的模值(|Vdqref|)与所述逆变器的所述输入DC电压(VdcLPF)之间的差值(VmagErr)，并接着通过对差值(VmagErr)求积分来计算电压增益值。
8.一种用于改善新能源汽车的逆变器的电压利用率的控制方法，所述控制方法包括：
生成具有第一电流命令和第二电流命令的两个相位的两相电流命令(Idq_ref)；
使用所述两相电流命令(Idq_ref)，生成具有第一电压命令和第二电压命令的两个相位的两相电压命令(Vdqref)；
使用所述两相电压命令(Vdqref)来生成三相极点电压命令(Vabcn_ref)；
将所述三相极点电压命令(Vabcn_ref)调制成能够线性地输出的线性输出电压；以及
使用所述两相电压命令(Vdqref)和所述逆变器的输入DC电压(VdcLPF)来计算电压增益值。
9.根据权利要求8所述的控制方法，包括：
通过将所述线性输出电压乘以所述电压增益值来输出倍增值；以及
接收所述倍增值以将所接收的倍增值调制成能够线性地输出的最终线性输出电压。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其中，在所述倍增值到所述最终线性输出电压的调制中，如果识别出所述倍增值为不能线性地输出的电压，则通过将所述倍增值的命令电压向量改变成预定向量，以将所述倍增值校正为能够线性地输出的最终线性输出电压。
11.根据权利要求8所述的控制方法，其中，所述三相极点电压(Vabcn_ref)的生成包括：
将所述两相电压命令(Vdqref)转换成三相相位电压命令(Vabcs_ref)；以及
将所述三相相位电压命令(Vabcs_ref)转换成所述三相极点电压命令(Vabcn_ref)。
12.根据权利要求8所述的控制方法，其中，在所述三相极点电压命令(Vabcn_ref)到所述线性输出电压的调制中，如果识别出所述三相极点电压命令(Vabcn_ref)为不能线性地输出的电压，则通过将从空间向量调制器输入的所述三相极点电压命令(Vabcn_ref)的命令电压向量改变成预定向量，以将所述三相极点电压命令(Vabcn_ref)校正为能够线性地输出的线性输出电压。
13.根据权利要求8所述的控制方法，其中，在所述电压增益值的计算中，计算所述两相电压命令(Vdqref)的模值(|Vdqref|)，经由计算所述两相电压命令的模值(|Vdqref|)与所述逆变器的所述输入DC电压(VdcLPF)之间的差值(VmagErr)，并接着通过对所述差值(VmagErr)求积分来计算电压增益值。
14.一种含有由控制器执行的程序指令的非瞬时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括：
生成具有第一电流命令和第二电流命令的两个相位的两相电流命令(Idq_ref)的程序指令；
使用所述两相电流命令(Idq_ref)来生成具有第一电压命令和第二电压命令的两个相位的两相电压命令(Vdqref)的程序指令；
使用所述两相电压命令(Vdqref)来生成三相极点电压命令(Vabcn_ref)的程序指令；
将所述三相极点电压命令(Vabcn_ref)调制成能够线性地输出的线性输出电压的程序指令；以及
使用所述两相电压命令(Vdqref)和逆变器的输入DC电压(VdcLPF)来计算电压增益值的程序指令。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101956991B1 (ko) * 2016-11-25 2019-03-12 현대자동차주식회사 듀얼 인버터의 제어 방법
KR20190094843A (ko) * 2018-02-06 2019-08-14 엘에스산전 주식회사 인버터 제어장치
KR102599386B1 (ko) * 2018-07-11 2023-11-09 현대자동차주식회사 모터 구동을 위한 인버터 제어 장치 및 방법
DE102019214650B3 (de) * 2019-09-25 2020-12-10 Hanon Systems Efp Deutschland Gmbh Steuereinheit zur Druckregelung
DE102019218553A1 (de) * 2019-11-29 2021-06-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Regelung einer elektrischen Maschine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5657216A (en) * 1995-11-13 1997-08-12 Allen-Bradley Company, Inc. Method and apparatus for linearizing pulse width modulation in overmodulation region
CN101399516A (zh) * 2007-07-27 2009-04-01 通用汽车环球科技运作公司 内置永磁电机中磁场削弱的线性
US20100148753A1 (en) * 2008-10-02 2010-06-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Method to predict phase current
CN102437751A (zh) * 2011-12-21 2012-05-02 华为技术有限公司 具有预偏置电压控制的电源装置
CN103490688A (zh) * 2012-06-12 2014-01-01 现代自动车株式会社 用于控制内置式永磁同步电动机的方法

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4808903A (en) * 1987-04-13 1989-02-28 Hitachi, Ltd. Vector control system for induction motors
JP2888104B2 (ja) * 1993-09-01 1999-05-10 株式会社日立製作所 電力変換装置
US5585709A (en) * 1993-12-22 1996-12-17 Wisconsin Alumni Research Foundation Method and apparatus for transducerless position and velocity estimation in drives for AC machines
ATE181472T1 (de) * 1994-03-23 1999-07-15 Abb Daimler Benz Transp Verfahren zur drehmomentregelung einer asynchronmaschine
JP3147655B2 (ja) * 1994-04-27 2001-03-19 株式会社デンソー エンジン制振装置
JP2914610B2 (ja) * 1994-06-28 1999-07-05 本田技研工業株式会社 電動パワーステアリング装置
JP3550584B2 (ja) * 1995-04-21 2004-08-04 正 深尾 電磁回転機械
JP3624264B2 (ja) * 1995-09-28 2005-03-02 アイシン精機株式会社 車速制御装置
JPH09215398A (ja) * 1996-01-29 1997-08-15 Nissan Motor Co Ltd インバータの制御装置
JP3259626B2 (ja) * 1996-02-29 2002-02-25 株式会社日立製作所 インバータ装置および電気車制御装置
US5736825A (en) * 1996-06-25 1998-04-07 Allen-Bradley Company, Inc. Method and apparatus for linearizing pulse width modulation by modifying command voltges
US6366483B1 (en) * 2000-07-24 2002-04-02 Rockwell Automation Technologies, Inc. PWM rectifier having de-coupled power factor and output current control loops
US6388419B1 (en) * 2000-09-01 2002-05-14 Ford Global Technologies, Inc. Motor control system
US6504329B2 (en) * 2001-04-09 2003-01-07 General Motors Corporation Apparatus and method for controlling permanent magnet electric machines
FI114420B (fi) * 2002-10-18 2004-10-15 Abb Oy Menetelmä täyden kertaluvun vuohavaitsijoiden yhteydessä anturittomia oikosulkumoottoreita varten
US6984960B2 (en) * 2003-08-05 2006-01-10 General Motors Corporation Methods and apparatus for current control of a three-phase voltage source inverter in the overmodulation region
US6850033B1 (en) * 2003-08-26 2005-02-01 Delphi Technologies, Inc. System and method for clamp current regulation of induction machines
US7242163B2 (en) * 2003-08-26 2007-07-10 Delphi Technologies, Inc. System and method for clamp current regulation in field-weakening operation of permanent magnet (PM) machines
US6940251B1 (en) * 2004-04-30 2005-09-06 Honeywell International Inc. Decoupling of cross coupling for floating reference frame controllers for sensorless control of synchronous machines
KR20060062466A (ko) * 2004-12-03 2006-06-12 현대자동차주식회사 공간벡터 피 더블유 엠 인버터의 과변조 영역 선형 제어방법
KR100655702B1 (ko) * 2004-12-20 2006-12-11 현대자동차주식회사 영구자석 동기 모터 제어방법
US7629764B2 (en) * 2006-02-03 2009-12-08 Bae Systems Land & Armaments L.P. Nonlinear motor control techniques
KR20100028968A (ko) 2008-09-05 2010-03-15 현대모비스 주식회사 2상 풀브릿지 인버터의 과변조 영역 선형적 전압 특성 구현방법
US9007004B2 (en) * 2009-11-06 2015-04-14 University Of Technology, Sydney Sensorless AC motor controller
KR101628385B1 (ko) 2010-03-31 2016-06-08 현대자동차주식회사 영구자석 동기모터의 제어방법
US8659923B2 (en) * 2011-02-15 2014-02-25 Drs Test & Energy Management, Llc System and method for converting AC power to DC power using sensorless field oriented control
JP2013005618A (ja) 2011-06-17 2013-01-07 Toyota Motor Corp インバータ制御装置および車両
KR101272955B1 (ko) 2011-12-07 2013-06-12 기아자동차주식회사 환경자동차용 모터 제어 방법
US10008966B2 (en) * 2012-03-02 2018-06-26 Deere & Company Drive systems including sliding mode observers and methods of controlling the same
US9088241B2 (en) * 2012-03-02 2015-07-21 Deere & Company Drive systems including sliding mode observers and methods of controlling the same
JP5751240B2 (ja) * 2012-11-07 2015-07-22 トヨタ自動車株式会社 交流電動機の制御システム
US9479099B2 (en) * 2013-01-30 2016-10-25 Infineon Technologies Ag Stator flux magnitude and direction control strategies for permanent magnet synchronous motors
US9444382B2 (en) * 2013-01-30 2016-09-13 Infineon Technologies Ag Optimized field oriented control strategies for permanent magnet synchronous motors
US9966889B2 (en) * 2013-05-12 2018-05-08 Infineon Technologies Ag Optimized control for synchronous motors

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5657216A (en) * 1995-11-13 1997-08-12 Allen-Bradley Company, Inc. Method and apparatus for linearizing pulse width modulation in overmodulation region
CN101399516A (zh) * 2007-07-27 2009-04-01 通用汽车环球科技运作公司 内置永磁电机中磁场削弱的线性
US20100148753A1 (en) * 2008-10-02 2010-06-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Method to predict phase current
CN102437751A (zh) * 2011-12-21 2012-05-02 华为技术有限公司 具有预偏置电压控制的电源装置
CN103490688A (zh) * 2012-06-12 2014-01-01 现代自动车株式会社 用于控制内置式永磁同步电动机的方法

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JP6513393B2 (ja) 2019-05-15
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