CN105720882A - 电机控制设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机控制设备。该电机控制设备操作被连接在直流电源(31)与电机(80)之间的电力转换电路(60)，该电力转换电路(60)响应于由电机执行的动力供应操作和再生操作来执行直流电源处的电力与电机处的电力之间的相互转换。该电机控制设备包括：电压指令计算器(43)，其计算送至电力转换电路的电压指令；抑制增益计算器(45)，其计算抑制增益，使得电源电流的估计值的绝对值或者电源电流的检测值的绝对值不大于预定的目标值；以及电压指令抑制器(46)，其通过将由电压指令计算器计算的电压指令乘以抑制增益来抑制电压指令。另外，抑制增益在0至1范围内。

Description

电机控制设备

技术领域

本申请涉及对连接在直流电源与电机之间的电力转换电路的导电进行控制的电机控制设备。

背景技术

已知的是，电力转换电路被连接在直流电源与电机之间，并且响应于由电机执行的动力供应操作和再生操作来执行直流电源侧与电机侧的电力之间的转换。当电机被外力旋转时，再生电流从电机流向电源。

因此，与在驱动电机时使用相同的直流电源的其他系统相比，从直流电源流入电力转换电路的电源电流的大小影响功耗的收支平衡。尤其对于需要较大功耗的电机驱动系统而言，需要限制电源电流的流出。例如，JP2008-049910-A(与US2008/0047776A1对应)中公开的设备基于电源电压和电机旋转角速度来限制电流指令值，并且限制从直流电源流出的电力。

在由电机执行再生操作时，由再生电流导致的影响由于直流电源的可允许再充电电力而改变。当可允许再充电电力相对较低时，电力转换电路侧的电压由于再生电流而升高并且可能损坏例如用于配置电力转换电路的开关元件。例如在JP2009-136111-A中公开的设备监测逆变器装置(即，电力转换电路)侧处的电压，并且当检测到异常值时停止对逆变器的驱动。

在响应于电源电压或电机旋转角速度来限制电流指令值的配置如JP2008-049910-A中公开的设备中，由于当电机输出属性变化时电机旋转角速度与电流限制值之间的关系可能变化，所以当例如直流电源侧处的配线电阻值变化时，可能的是，该设备不能限定于预定电流(即，电力)。

另外，当在检测出异常值的情况下逆变器停止驱动时，用于减轻由驾驶员施加的转向力的辅助功能可能对例如车辆的电动转向设备如在JP2009-136111-A中公开的设备不起作用。因此，这给驾驶员带来不舒服的感觉并且不便于使车辆转向。

发明内容

本公开的目的是提供以下电机控制设备：当流入在直流电源与电力转换电路之间的电源电路的电源电流的绝对值不小于目标值时适当地抑制电源电流。

根据本公开的电机控制设备对被连接在直流电源与电机之间的电力转换电路进行操作，电力转换电路响应于由电机执行的动力供应操作和再生操作来执行直流电源处的电力与电机处的电力之间的相互转换。电机控制设备包括：电压指令计算器，其计算电力转换电路的电压指令；抑制增益计算器，其计算抑制增益，使得流入被布置在直流电源与电力转换电路之间的电源电路的电源电流的估计值的绝对值或者电源电流的检测值的绝对值不大于预定的目标值；以及电压指令抑制器，其通过将由电压指令计算器计算的电压指令乘以抑制增益来抑制电压指令。另外，抑制增益是0至1范围内的值。

因此，根据本公开的电机控制设备在没有配线电阻的变化的影响的情况下或者在由电机执行动力供应操作和再生操作时在没有停止对电力转换电路的驱动的情况下适当地抑制电源电流。

附图说明

根据参考附图所作的以下详细描述，本公开的上述及其他目标、特征和优点将变得更加显见。在附图中：

图1是根据本公开的第一实施例和第二实施例的电机控制设备的示意性框图；

图2是图示示出了电源电流与抑制增益之间的关系的映射的示图；

图3是示出根据本公开的第一实施例的电源电流估计计算器的详细框图；

图4是示出根据本公开的第一实施例的电压指令抑制处理的流程图；

图5是示出根据本公开的第二实施例的电源电流估计计算器的详细框图；

图6是示出根据本公开的第二实施例的电压指令抑制处理的流程图；

图7是示出根据本公开的第三实施例的电机控制设备的示意性框图；

图8是示出根据本公开的第四实施例的电机控制设备的示意性框图；以及

图9是示出了在考虑具有配线电阻的情况下逆变器输入电压的电路模型图。

具体实施方式

下面基于附图使用多个实施例描述了根据本公开的电机控制设备。不再重复描述关于多个实施例中的附加有相同附图标记的相同配置的描述。

参考图1描述了应用根据本公开的电机控制设备的电机驱动系统的整个配置。对于关于这部分的描述，“401”被指定为电机控制设备的附图标记。另外，关于“本实施例”，包括第一实施例、第二实施例、第三实施例和第四实施例。

电机驱动系统10包括例如直流电源31、逆变器60和电机80。关于本实施例的电机80是具有三相绕组集81、82和83的三相无刷电机。电机80用作转向辅助电机，其辅助驾驶员使例如车辆中的电动转向设备转向。由旋转角度传感器85检测到的电机80的转子旋转角度被转换成电角度θ并且被输入至电机控制设备401。

直流电源31是在可允许电力的限度内可充电且可放电的电力存储装置。假设辅助电池被包括在例如车辆的电动转向设备中。假设辅助电池将电力提供至电动转向设备的电机驱动系统10之外的系统。

电机80主要消耗从直流电源31提供的电力以执行用于输出扭矩动力供应操作，并且还通过来自外部的输入(即，反向输入)进行的旋转来执行再生操作。这种情形与以下情况对应：行驶中的轮子压过障碍物并且然后改变方向，或者当操作与例如电动转向设备相关的把手时轮子被顶起。

逆变器60作为“电力转换电路”被连接在直流电源31与电机80之间，并且响应于由电机80执行的动力供应操作和再生操作来执行在直流电源31侧的电力与在电机80侧的电力之间的电力转换。逆变器60对以桥形式连接的六个开关元件61至66进行控制以根据来自电机控制设备401的指令来接通或关断。

开关元件61、62和63位于分别具有U相、V相和W相的高电势侧。开关元件64、65和66位于分别具有U相、V相和W相的低电势侧。在本实施例中，MOSFET被用作开关元件61至开关元件66。应当注意，在其他实施例中，可以使用MOSFET或IGBT之外的FET。

另外，本实施例提供分流电阻器71、72和73，其检测每个相的低电势侧处的开关元件64、65和66与接地线Lg之间的相电流Iu、Iv和Iw中的每一个。

当电机80在逆变器60的驱动下执行动力操作时，由直流电源31提供的直流电力被转换成三相交流电力并且被提供至电机80。另一方面，将由电机80的逆功率生成的再生电流充电至直流电源31。

逆变器60通过电源线Lp连接至直流电源31的正极侧，并且通过接地线Lg连接至直流电源31的负极侧。在逆变器60的输入端侧处布置电容器35用于使输入电压的波动平滑。

在该说明书中，布置在直流电源31与逆变器60之间的电路被称作“电源电路30”，并且流经直流电力电路30的电流被称作“电源电流Ib”。关于电源电流Ib的正负号，在动力供应操作时电流从直流电源31流入逆变器60的方向被定义为正号，并且在再生操作时电流从逆变器60流入直流电源31的方向被定义为负号。设置继电器32以停止电源电路30中的流动。此外，逆变器60的输入端侧处的电源线Lp与接地线Lg之间的电势差被称作“逆变器输入电压Vinv”。

电机控制设备401由例如微型计算机(未示出)和驱动电路(即，预驱动器)来配置。电机控制设备401基于从外部输入的扭矩信号和电流的反馈信号以及电机80的电角度来计算电压指令，并且对逆变器60的开关元件61至开关元件66中的每一个进行操作以接通或关断。

例如，电机控制设备40和逆变器60可以由一个电子控制单元(即，ECU)来配置。

对于如上面配置的电机驱动系统10，当直流电源31的可允许充电电力相对较低时，在由电机80执行再生操作时，逆变器60的电压由于再生电流(即，Ib<0)而升高，并且因此开关元件61至开关元件66会被损坏。另外，在由电机80执行动力供应操作时，当电源电流(即，Ib>0)与可允许放电电力相比相对较大时，直流电源31的性能将下降。

当电源电流Ib的绝对值大于或等于目标值时，关于本公开的每个实施例中的电机控制设备限制送至逆变器的电压指令，使得适当地限制电源电流Ib。在下面的部分，每个实施例描述用于限制电压指令的特定配置。

(第一实施例和第二实施例)

下面参考图1至图6描述了第一实施例和第二实施例中的电机控制设备。第一实施例和第二实施例两者在基本配置方面相同，而仅在电源电流估计计算器的详细配置方面不同。因此，“441”被指定为第一实施例中的电源电流估计计算器的附图标记，并且“442”被指定为第二实施例中的电源电流估计计算器的附图标记。另外，“401”被指定为具有电源电流估计计算器441的第一实施例中的电机控制设备的附图标记，并且“402”被指定为具有电源电流估计计算器442的第二实施例中的电机控制设备的附图标记。

首先，将参考图1和图2来描述第一实施例和第二实施例所共同的配置。下文使用第一实施例中的附图标记“401”和“441”来描述共同配置。

电机控制设备401包括电流指令计算器41、减法器42、d-q轴电压指令计算器43、电源电流估计计算器441、抑制增益计算器45、d-q轴电压指令抑制器46、两相至三相转换器47和三相至两相转换器48。

电机控制设备401使用众所周知的矢量控制来执行固定坐标系(即，三相)与旋转坐标系(即，d-q轴两相)之间的坐标转换，以计算施加至三相无刷电机80的电压指令。在下面的描述中，书写“d-q轴电流/电压”来包括“d轴电流/电压”和“q轴电流/电压”。

d-q轴电压指令计算器43和d-q轴电压指令抑制器46分别与“电压指令计算器”和“电压指令抑制器”相对应。

电流指令计算器41基于例如从扭矩传感器(未示出)发送的扭矩信号来指示d轴电流指令值Id*和q轴电流指令值Iq*。

减法器42分别从d轴电流指令值Id*和q轴电流指令值Iq*减去从三相至两相转换器48反馈的d轴电流值Id和q轴电流值Iq，并且计算d轴电流偏差ΔId和q轴电流偏差ΔIq。

应当注意，三相至两相转换器48从旋转角度传感器85获得电机80的电角度θ，并且执行从三相电流Iu、Iv和Iw至d轴电流Id和q轴电流Iq的三相至两相转换。

d-q轴电压指令计算器43计算d轴电压指令值Vd*和q轴电压指令值Vq*作为变为送至逆变器60的电压指令的基础的值。该计算由例如PI(即，比例积分)控制计算来执行，使得d轴电流偏差ΔId和q轴电流偏差ΔIq收敛至零。

在预定的控制时段(例如，200μs)反复执行d-q轴电压指令值Vd*和Vq*的控制计算。在该说明书中，为了区分不同时间处的控制计算值，将(n)附加至当前控制计算时的计算值(即，当前值)，并且将(n-1)附加至先前处理时的计算值(即，先前值)。

对于普通矢量控制，将d-q轴电压指令值Vd*和Vq*直接输入至两相至三相转换器47。另一方面，根据本公开的第一实施例和第二实施例包括电源电流估计计算器41、抑制增益计算器45和d-q轴电压指令抑制器46，并且基于该情形抑制d-q轴电压指令值Vd*和Vq*并且随后将这些值输出至两相至三相转换器47。

电源电流估计计算器441计算流经电源电路30的电源电流的估计值Ib_est。具体地，参考第一实施例和第二实施例，电源电流估计计算器441获得由d-q轴电压指令计算器43计算的d-q轴电压指令值Vd*和Vq*以及从三相至两相转换器48中的相电流转换的d-q轴电流值。

基于该信息，电源电流估计计算器441通过使用与逆变器60的功耗W有关的以下数学表达式(1)和数学表达式(2)来计算电源电流估计值Ib_est。

W＝Vd*×Id+Vq*×Iq(1)

Ib_est＝W/Vinv(2)

随后将描述数学表达式(1)和数学表达式(2)。

抑制增益计算器45将电源电流估计值Ib_est的绝对值与预定的目标值X进行比较。当电源电流估计值Ib_est的绝对值大于或等于目标值X时，抑制增益计算器45计算大于或等于0且小于或等于1的抑制增益Kres，使得电源电流估计值Ib_est的绝对值变得小于或等于目标值X。抑制增益计算器45可以在抑制增益计算器45内部存储目标值X作为固定值，或者可以从外部获得目标值。

d-q轴电压指令抑制器46通过将由d-q轴电压指令计算器43计算的d-q轴电压指令值Vd*和Vq*中的每一个乘以抑制增益Kres来抑制d-q轴电压指令值Vd*和Vq*。随后，将抑制后的d-q轴电压指令值Vd**和Vq**输出至两相至三相转换器47。

当Kres等于1时，抑制后的d-q轴电压指令值Vd**和Vq**等于抑制前的d-q轴电压指令值Vd*和Vq*。换言之，由d-q轴电压指令计算器43计算的d-q轴电压指令值Vd*和Vq*被保持在同一等级。在该说明书中，抑制d-q轴电压指令值Vd*和Vq*还包括两个值都被保持在同一等级的情况。

在图2A和图2B中图示了抑制增益计算器45计算抑制增益Kres的计算示例。

在图2A中示出的示例中，抑制增益计算器45将通过将目标值X除以电源电流估计值Ib_est的绝对值而获得的值指定为抑制增益Kres。换言之，电源电流估计值Ib_set的绝对值与抑制增益Kres成反比例关系。另一方面，当电源电流估计值Ib_est的绝对值小于目标值X时，抑制增益Kres被指定为“1”。

参考图2B示出的示例，抑制增益计算器45逐步改变抑制增益Kres，使得抑制增益Kres低于表示图2A所图示的反比例曲线的虚线。例如，下面示出了抑制增益Kres的变化。

Kres＝1位于0≤|Ib_set|＜X的范围内；

Kres＝0.5位于X≤|Ib_set|＜2X的范围内；

Kres＝0.33位于2X≤|Ib_set|＜3X的范围内；以及

Kres＝0.25位于3X≤|Ib_set|＜4X的范围内。

获得抑制后的d-q轴电压指令值Vd**和Vq**的两相至三相转换器47基于电角度θ通过坐标转换来计算三相电压指令值Vu*、Vv*和Vw*，并且然后将这些指令值输出至逆变器60。尤其在PWM控制的情况下，使用基于电压指令生成的占空比指令信号来控制逆变器60的开关元件61至开关元件66以接通或关断，并且生成期望的三相交流电压Vu、Vv和Vw。由于PWM控制是众所周知的技术，所以省略详细描述。

下文描述了由电源电流估计计算器441计算的电源电流估计值Ib_set的计算公式。参考图1所图示的电源电路30和逆变器60，基于能量守恒定律存在“输入功率＝配线电阻损耗+逆变器功耗”的关系。当配线电阻损耗为零时，数学表达式(3)基于三相端电压Vu、Vv和Vw以及电流Iu、Iv和Iw的乘积(即，功率)之和。

Vinv×Ib＝Vu×Iu+Vv×Iv+Vw×Iw(3)

应当注意，在另一实施例中描述了具有配线电阻损耗的情况。

由0至1范围内的无量纲数来限定作为接通状态的持续时间与高电势侧处的开关元件61、62和63的开关周期的比值的占空比。由于相端电压Vu、Vv和Vw中的每一个等于逆变器输入电压Vinv与占空比DutyU、DutyV和DutyW中的每一个的乘积，所以能够将数学表达式(3)书写为数学表达式(4.1)。

Ib＝DutyU×Iu+DutyV×Iv+DutyW×Iw(4.1)

数学表达式(4.1)意味着根据每相占空比与电流的乘积来评估电源电流。与d-q轴两相的情况类似，能够通过使用逆变器输入电压的参考电压Vinv_ref将数学表达式(4.1)的右手侧表达为数学表达式(4.2)。

Ib≒(Vd×Id+Vq×Iq)/Vinv_ref(4.2)

因此，当电压指令Vd*和Vq*被用作用于表示功耗W的d-q轴Vd和Vq时，能够通过数学表达式(1)和数学表达式(2)来评估电源电流估计Ib_set。

上面的描述陈述了第一实施例和第二实施例中共同的配置。

接下来，下文描述：分别根据第一实施例和第二实施例的电源电流估计计算器441和442的两个配置的差异；以及由分别根据第一实施例和第二实施例的电机控制设备401和402执行的电压指令抑制处理的差异。

参考图3描述了根据第一实施例的电源电流估计计算器441的配置。电源电流估计计算器包括功耗计算器53和除法器54。将在当前控制计算时由d-q轴电压指令计算器43输出的d-q轴电压指令的当前值Vd*(n)和Vq*(n)以及d-q轴当前值Id和Iq输入至功耗计算器53。功耗计算器53使用通过替代上面的数学公式(1)中的Vd*＝Vd*(n)和Vq*＝Vq*(n)而获得的数学表达式(1.1)来计算逆变器60的功耗W。

W＝Vd*(n)×Id+Vq*(n)×Iq(1.1)

除法器54使用数学表达式(2)来计算通过将功耗W除以逆变器输入电压Vinv而获得的电源电流估计值Ib_est。

Ib_est＝W/Winv(2)

对于数学表达式(2)中的逆变器输入电压Vinv，假设通常使用作为默认值被存储在d-q轴电压指令计算器43内部的参考电压Vinv_ref。然而，在稍后描述的第三实施例中，可以获得由电压传感器34检测到的逆变器输入电压Vinv。

由根据第一实施例的电机控制设备401执行的电压指令抑制处理参考图4所示的流程图。流程图的描述中的符号“S”表示步骤。在流程图的描述的末端字附有符号“A”的步骤S1A和步骤S2A是与后面提到的第二实施例中的这个步骤不同的步骤。

步骤S1A至步骤S3由电源电流估计计算器441执行。S4至S6由抑制增益计算器45执行。S7由d-q轴电压指令抑制器46执行。

电源电流估计计算器441中的功耗计算器53在步骤S1A中获得d-q轴电压指令的当前值Vd*(n)和Vq*(n)以及d-q轴电流值Id和Iq。

然后，功耗计算器53在步骤S2A中基于“d轴电压指令Vd*(n)与d轴电流Id的乘积”与“q轴电压指令Vq*(n)与q轴电流Iq的乘积”之和值使用数学表达式(1.1)来计算逆变器60的功耗W。

W＝Vd*(n)×Id+Vq*(n)×Iq(1.1)

除法器54在步骤S3中通过使用数学表达式(2)来计算通过将功耗W除以逆变器输入电压Vinv而获得的电源电流估计值Ib_set。

Ib_set＝W/Vinv(2)

抑制增益计算器45在步骤S4中执行电源电流估计值Ib_set的绝对值与目标值X之间的比较。当电源电流估计值Ib_set的绝对值大于或等于目标值X(即，S4：是)时，那么抑制增益计算器45在步骤S5中将通过使目标值X除以电源电流估计值Ib_est而获得的值指定为抑制增益Kres。

Kres＝X/|Ib_est|(5)

另一方面，电源电流估计值Ib_set的绝对值小于目标值X(即，S4：否)，抑制增益Kres在步骤S6中被设置为“1”。

d-q轴电压指令抑制器46在步骤S7中通过使用数学表达式(6.1)和数学表达式(6.2)来计算通过将d-q轴电压指令值Vd*(n)和V*q(n)中的每一个乘以抑制增益Kres而获得的抑制后的d-q轴电压指令Vd**(n)和Vq**(n)，并且将结果输出至两相至三相转换器47。

Vd**(n)＝Vd*(n)×Kres(6.1)

Vq**(n)＝Vq*(n)×Kres(6.2)

随后，第一实施例中的电压指令抑制处理终止。两相至三相转换器47将抑制后的d-q轴电压指令Vd**(n)和Vq**(n)转换至三相电压指令以通过PWM控制来驱动逆变器60。

由于第一实施例使用d-q轴电压指令的当前值Vd*(n)和Vq*(n)，所以可以从当前时间对流入电源电路的未来的电源电流进行评估。

接下来，关于第二实施例中的电机控制设备的电源电流估计计算器442的配置以及电压指令抑制处理，下文参考图5和图6主要描述了与第一实施例中的部分不同的部分。图3和图5中共同的配置以及图4和图6中基本相同的步骤附加有相同的附图标记和相同的步骤符号。图6中的步骤S1B和步骤S2B分别与图4中的步骤S1A和步骤S2A不同。

如图5所示，第二实施例中的电源电流估计计算器442在功耗计算器53的输入端侧处包括延时元件51和延时元件52。延时元件51和延时元件52分别将与d-q轴电压指令Vq*的当前值Vd*(n)和Vq*(n)相关的控制周期延迟一次。在先前控制计算时由d-q轴电压指令计算器43输出的d-q轴电压指令的先前值Vd*(n-1)和Vq*(n-1)以及d-q轴电流值Id和Iq被输入至功耗计算器53。

对于该配置，电源电流估计计算器442在图6的步骤S1B中获得d-q轴电压指令的先前值Vd*(n-1)和Vq*(n-1)以及d-q轴电流值Id和Iq。在步骤S2B中，通过使用通过将数学表达式(1.1)的(n)变成(n-1)的数学表达式(1.2)来计算逆变器60的功耗(W)。

W＝Vd*(n-1)×Id+Vq*(n-1)×Iq(1.2)

以下概念与图4所示的概念类似：在步骤S3和步骤S3之后的步骤处基于所计算的功耗W计算抑制增益Kres，并且将d轴电压指令Vd*和q轴电压指令Vq*乘以抑制增益Kres。

在第二实施例中，由于使用了d-q轴电压指令的先前值Vd*(n-1)和Vq*(n-1)，所以能够在最近过去的时间内对流入电源电路的电源电流进行评估。

(效果)

描述了根据第一实施例和第二实施例的电机控制设备401和402的效果。

(1)在响应于电源电压或电机旋转角速度来限制电流指令值的配置如JP2008-049910-A中描述的设备中，当直流电源侧处的配线电阻值变化时不能够限制预定电流(或功率)。另外，当在检测出异常值的情况下逆变器停止驱动时，用于减轻驾驶员的转向力的辅助功能会对例如车辆的电动转向设备如在JP2009-136111-A中描述的设备不起作用。

与上面的现有技术相比，根据第一实施例和第二实施例的电机控制设备401和402抑制送至逆变器60的d-q轴电压指令Vd*和Vq*，使得当电源电流估计值Ib_est大于或等于目标值X时，电源电流估计值Ib_est的绝对值不大于目标值X。因此，当电机80在对配线电阻的不平衡没有影响且没有停止对逆变器60的驱动的情况下执行动力供应操作和再生操作时，能够适当地限制电源电流Ib。

因此，当直流电源31的可允许充电电力相对较低时，在由电机80执行再生操作时，能够防止由于再生电流(即，Ib＜0)所引起的在逆变器的电压上的升高而对开关元件61至开关元件66造成的损坏。另外，在由电机80执行动力供应操作时，能够避免相对于可允许放电电力相对较大的电流(即，Ib＞0)并且能够使直流电源31的性能稳定。

电机控制设备401和402被应用于具有由电机80通过反向输入执行的再生操作的电动转向设备是尤其有效的。

如图2所示，当电源电流估计值Ib_est大于目标值X时，抑制增益计算器45将“通过将目标值X除以电源电流估计值Ib_est的绝对值而获得的值”指定为抑制增益Kres，可以通过将抑制增益Kres设置成最大值以使电源电流Ib的绝对值与目标值X一致来在允许的范围内发挥最大性能。

(2)根据第一实施例和第二实施例的抑制增益计算器45在没有电源电流的检测值的情况下使用估计值Ib_set来计算抑制增益Kres，不需要用于直接检测电源电流Ib的电流传感器。

(3)根据第一实施例和第二实施例的电源电流估计计算器441和442使用d-q轴电压指令的当前值Vd*(n)和Vq*(n)或者先前值Vd*(n-1)和Vq*(n-1)来计算电源电流估计值Ib_set。能够通过使用指令值的计算来有效利用电机控制设备401和402的内部信息。

(第三实施例)

参考图7所图示的示意性框图描述了根据第三实施例的电机控制设备。

在用于计算由电源电流估计计算器443执行的电源电流估计值Ib_set的方法的方面，根据第三实施例的电机控制设备403与第一实施例和第二实施例不同。另外，用于检测逆变器输入电压Vinv的电压传感器34被布置在电源电路30中。

将d轴电流Id、q轴电流Iq以及通过在微分器86处将电角度θ对时间积分而获得的电气角速度ω输入至电源电流估计计算器443。另外，电源电流估计计算器443将作为电路常数的电枢电阻R、d轴电感Ld、q轴电感Lq和电枢交链磁通(即，反电动势常数)存储在电源电流估计计算器443中，或者可替代地，从外部获得电路常数。可以通过忽略温度变化或时间劣化将电路常数看作固定值。

如众所周知的，通过忽略表示瞬时状态的电流差动项由数学表达式(7.1)和数学表达式(7.2)来表示电压方程式。

Vd＝R×Id–ω×Lq×Iq(7.1)

电源电流估计计算器443基于d轴电流Id、q轴电流Iq和电角速度ω通过使用电压方程式来计算d轴电压Vd和q轴电压Vq。随后，与第一实施例和第二实施例类似，基于d轴电流Id、q轴电流Iq、d轴电压Vd和q轴电压Vq来计算功耗W，并且然后通过将功耗W除以逆变器输入电压Vinv来计算电源电流估计值Ib_set。其他配置与第一实施例和第二实施例中的配置相同。

第三实施例产生的效果类似于如上所述的第一实施例和第二实施例中的效果(1)和效果(2)。

(第四实施例)

参考图8所图示的示意性框图描述了根据第四实施例的电机控制设备。

在第四实施例中，用于直接检测电源电流Ib的电流传感器33被布置在电机驱动系统10的电源电路30中。电源电流检测值Ib_set和目标值X被输入至电机控制设备404的抑制增益计算器45。

当电源电流检测值Ib_set的绝对值不小于目标值X时，抑制增益计算器45基于电源电流估计值Ib_est变成电源电流检测值Ib_sns的关系表达式或映射来计算抑制增益Kres。

因此，第四实施例产生的效果类似于如上所述的第一实施例和第二实施例中的效果(1)和效果(2)。另外，由于直接检测电源电流Ib，所以能够准确地反映由例如温度变化或时间变化引起的配线电阻的变化。

(其他实施例)

(A)在上面的实施例中描述了用于通过矢量控制对三相无刷电机的导电进行控制的电机控制设备。另外，根据本公开的电机控制设备可以控制四个或更多个多相无刷电机的导电。

另外，可以将根据本公开的电机控制设备应用于有刷直流电机。在这种情况下，H桥电路被用作电力转换器。另外，命令直流电压值作为电压指令。

(B)可以将根据本公开的电机控制设备应用于在直流电源与电力转换器之间设置有升压转换器的系统。在这种情况下，为了基于功耗计算电源电流，可以考虑升压比率。

(C)电源电流的估计值不限于上面的实施例中所描述的计算方法。可以通过使用任意类型的数学表达式或映射来计算电源电流的估计值。

(D)根据本公开的电机控制设备可以具有用于确定电机80是处于动力供应操作还是再生操作以响应于任一情形来改变抑制增益Kres的装置。

(E)参考数学表达式(3)，假设逆变器的配线电阻为零，并且电容器35的两端的电压被指定为逆变器输入电压Vinv。与上面的情况相比，参考图9描述了考虑逆变器60的配线电阻的情况。

在图9所图示的电机驱动系统中的电容器35的右侧处的逆变器60的输入部处设置有半导体继电器36。半导体继电器36的电阻被指定为Rr，并且半导体继电器36之后的电压被指定为Vr，然后，Vinv与Vr之间的关系由数学表达式(8)表示。

Vinv–Rr×Ib＝Vr(8)

因此，半导体继电器36之后的电压与每个相端电压之间的关系由与数学表达式(3)对应的数学表达式(9)来表示。

Vr×Ib＝Vu×Iu+Vv×Iv+Vw×Iw(9)

通过使用上面的数学表达式(4.1)和数学表达式(4.2)的理念将数学表达式(9)改写为数学表达式(10)。

Ib＝DutyU×Iu+DutyV×Iv+DutyW×Iw

≒≒(Vd×Id+Vq×Iq)/Vinv_ref(10)

对逆变器输入电压的参考电压Vinv_ref的值进行配置，以满足数学表达式(10)。因此，即使考虑了逆变器60的配线电阻，也可以基于功耗W通过使用参考电压Vinv_ref来计算电源电流Ib。

(F)对于本公开中的电机控制设备，可以基于现有技术适当地改变与电压指令抑制相关的特征配置之外的配置。例如，三相至两相转换器48不限于以下配置：从针对逆变器60的三个相布置的相应的分流电阻器71、72和73获得三相电流检测值。可以获得三个相中的两个相的电流检测值并且基于基尔霍夫定律计算另一相电流。

(G)根据本公开的电机控制设备不仅可以应用于用于电动转向设备的电机，而且还可以应用于具有其他目的的电机。

应当注意，本申请中的流程图或者流程图的处理包括其中的每一个被表示为例如S1A的部分(也被称为步骤)。另外，能够将每个部分划分成几个子部分，同时能够将几个部分合并为单个部分。此外，每一个这样的配置部分还能够被称为装置、模块或装置。

虽然参考本公开的实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所述实施例和结构。本公开意在覆盖各种修改和等同布置。另外，虽然本发明示出了各种组合和配置，但是包括更多、更少或者仅单个元件的其他组合和配置也在本公开的精神和范围内。

Claims (9)

1.一种用于操作电力转换电路(60)的电机控制设备，所述电力转换电路(60)被连接在直流电源(31)与电机(80)之间，并且响应于由所述电机执行的动力供应操作和再生操作来执行所述直流电源处的电力与所述电机处的电力之间的相互转换，所述电机控制设备包括：

电压指令计算器(43)，所述电压指令计算器(43)计算送至所述电力转换电路的电压指令；

抑制增益计算器(45)，所述抑制增益计算器(45)计算抑制增益，使得流入被布置在所述直流电源与所述电力转换电路之间的电源电路(30)的电源电流的估计值的绝对值或者所述电源电流的检测值的绝对值不大于预定的目标值；以及

电压指令抑制器(46)，所述电压指令抑制器(46)通过将由所述电压指令计算器计算的所述电压指令乘以所述抑制增益来抑制电压指令，

其中，所述抑制增益是0至1范围内的值。

2.根据权利要求1所述的电机控制设备，

其中，当所述电源电流的估计值的绝对值或者所述电源电流的检测值的绝对值不小于所述目标值时，所述抑制增益计算器将通过使所述目标值除以所述电源电流的绝对值而获得的值指定为所述抑制增益。

3.根据权利要求1所述的电机控制设备，

其中，所述电机控制设备通过矢量控制来控制多相无刷电机的导电，

其中，由所述电压指令计算器计算且由所述电压指令抑制器抑制的所述电压指令包括d轴电压指令和q轴电压指令。

4.根据权利要求3所述的电机控制设备，还包括：

电源电流估计计算器(441，442，443)，所述电源电流估计计算器(441，442，443)计算所述电源电流的估计值，

其中，所述抑制增益计算器基于由所述电源电流估计计算器计算的所述电源电流的估计值来计算所述抑制增益。

5.根据权利要求4所述的电机控制设备，

其中，所述电源电流估计计算器计算所述电力转换电路的功耗，并且通过将所述功耗除以所述电力转换电路的输入电压来计算所述电源电流的估计值。

6.根据权利要求5所述的电机控制设备，

其中，所述电源电流估计计算器(441，442)基于所述d轴电压指令与d轴电流的乘积和所述q轴电压指令与d轴电流的乘积的和值来计算所述电力转换电路的所述功耗。

7.根据权利要求6所述的电机控制设备，

其中，所述电源电流估计计算器(441)通过使用在由所述电压指令计算器执行的当前控制计算时输出的所述d轴电压指令的当前值和所述q轴电压指令的当前值来计算所述电源电流的估计值。

8.根据权利要求6所述的电机控制设备，

其中，所述电源电流估计计算器(442)通过使用在由所述电压指令计算器执行的先前控制计算时输出的所述d轴电压指令的先前值和所述q轴电压指令的先前值来计算所述电源电流的估计值。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的电机控制设备，

其中，所述d轴电流和所述q轴电流是通过对流入所述多相无刷电机的每个相的电流检测值执行d-q转换而获得的值。