CN107112939A - 用于驱动电机的设备及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的方面是提供一种电机驱动设备及其控制方法。根据本公开的一方面，电机驱动设备包括：逆变器，配置为向电机供应驱动电力；感测单元，配置为感测供应至逆变器的DC电压和从逆变器供应至电机的驱动电流；以及控制器，配置为通过基于所感测的DC电压和所感测的驱动电流计算电机的损耗并且基于所计算的电机的损耗控制逆变器调整驱动电流来补偿铁损耗和铜损耗。

Description

用于驱动电机的设备及其控制方法
技术领域
本公开涉及用于补偿当电机被驱动时发生的损耗的电机驱动设备及其控制方法。
背景技术
电机是设计成从电能获得旋转力的机器，并且可包括定子和转子。转子配置为与定子进行电磁相互作用并且可通过磁场与线圈中流动的电流之间作用的力而旋转。
在电机中，发生铜损耗、铁损耗以及诸如电源和逆变器的电力转化单元的损耗，所述铜损耗是在电能转化为机械能期间消耗的电流损耗，所述铁损耗是在电机旋转期间消耗的磁通量损耗。虽然最大转矩电流比(MTPA)控制方法常规上已经得到了广泛地使用，但是通过其仅补偿铜损耗。因此，最近，已经对补偿铜损耗、铁损耗以及电力转化单元的损耗的方法进行了大量研究。
发明内容
技术问题
本公开的方面提供一种电机驱动设备及其控制方法，该电机驱动设备配置为调整驱动电流以补偿铜损耗和铁损耗，并且调整直流(DC)电压以补偿逆变器和电源的损耗。
技术方案
根据本公开的一个方面，一种电机驱动设备包括：逆变器，配置为向电机供应驱动电力；感测单元，配置为感测供应至逆变器的DC电压和从逆变器供应至电机的驱动电流；以及控制器，配置为通过基于所感测的DC电压和所感测的驱动电流计算所述电机的损耗并且通过基于所计算的所述电机的损耗控制所述逆变器调整所述驱动电流来补偿铁损耗和铜损耗。
控制器可通过基于所感测的DC电压和所感测的驱动电流计算电机的温度、电感、转矩和旋转速度并且基于所计算的温度、电感、转矩和旋转速度控制逆变器调整驱动电流来补偿铁损耗和铜损耗。
控制器可基于逆变器命令计算公式控制逆变器调整所述驱动电流。
控制器可基于逆变器命令数据表格控制逆变器调整驱动电流。
所述感测单元可感测电机的旋转位移，且控制器可基于所感测的旋转位移计算旋转速度。
控制器可计算相电阻以计算电机的温度，并且基于所计算的相电阻计算所述温度。
控制器可计算反电动势常数以计算电机的温度，并且基于所计算的反电动势常数计算所述温度。
感测单元可感测电机的温度，且控制器可不计算温度，而是使用所感测的温度来控制逆变器。
控制器可不计算电感，而是使用预存储参数。
根据本公开的另一方面，一种电机驱动设备包括：电源，配置为向逆变器供应DC电力；感测单元，配置为感测供应至逆变器的DC电压和从逆变器供应至电机的驱动电流；以及控制器，配置为通过基于所感测的驱动电流以及与逆变器和电源有关的预存储信息计算电机、逆变器和电源的损耗并且基于所计算的电机、逆变器和电源的损耗控制电源调整供应至逆变器的DC电压来补偿逆变器和电源的损耗。
控制器可通过基于所感测的驱动电流计算电机的转矩和旋转速度并且基于所计算的电机的转矩和旋转速度以及逆变器和电源的损耗控制电源调整DC电压来补偿逆变器和电源的损耗。
控制器可基于电源命令计算公式控制电源调整DC电压。
控制器可基于电源命令数据表格控制电源调整DC电压。
所述感测单元可感测电机的旋转位移，且控制器可基于所感测的旋转位移计算旋转速度。
根据本公开的另一方面，一种电机驱动设备包括：逆变器，配置为向电机供应驱动电力；电源，配置为向逆变器供应DC电力；感测单元，配置为感测供应至逆变器的DC电压和从逆变器供应至电机的驱动电流；以及控制器，配置为基于所感测的DC电压和所感测的驱动电流以及与逆变器和电源有关的预存储信息来计算电机、逆变器和电源的损耗，通过基于所计算的电机的损耗控制逆变器调整驱动电流来补偿铁损耗和铜损耗，并且通过基于所计算的电机、逆变器和电源的损耗控制电源调整供应至逆变器的DC电压来补偿逆变器和电源的损耗。
根据本公开的一方面，一种控制电机驱动设备的方法，该方法包括：感测供应至逆变器的DC电压和从逆变器供应至电机的驱动电流；基于所感测的DC电压和所感测的驱动电流来计算电机的损耗；以及通过基于所计算的电机的损耗调整驱动电流来补偿铁损耗和铜损耗。
所述方法可进一步包括基于所感测的DC电压和所感测的驱动电流来计算电机的温度、逆变器、转矩和旋转速度，可通过基于所计算的温度、电感、转矩和旋转速度调整驱动电流来执行对铁损耗和铜损耗的补偿。
可通过基于逆变器命令计算公式调整驱动电流来执行对铁损耗和铜损耗的补偿。
可通过基于逆变器命令数据表格调整驱动电流执行对铁损耗和铜损耗的补偿。
所述方法可进一步包括感测电机的旋转位移，且基于所感测的旋转位移来执行对旋转速度的计算。
可通过计算相电阻并且基于所计算的相电阻计算温度来执行对电机的温度的计算。
可通过计算反电动势常数并且基于所计算的反电动势常数计算温度来执行对电机的温度的计算。
所述方法可进一步包括感测电机的温度，且可通过在不计算电机的温度情况下使用所感测的电机的温度来调整驱动电流。
可在不使用所感测的DC电压和所感测的驱动电流的情况下使用预存储参数来计算电感。
根据本公开的另一方面，一种控制电机驱动设备的方法，所述方法包括：感测供应至逆变器的DC电压和从逆变器供应至电机的驱动电流；基于所感测的驱动电流以及与逆变器和电源有关的预存储信息来计算电机、逆变器和电源的损耗；以及通过基于所计算的电机、逆变器和电源的损耗调整供应至逆变器的DC电压来补偿逆变器和电源的损耗。
所述方法可进一步包括基于所感测的驱动电流计算电机的转矩和旋转速度，且可通过基于所计算的电机的转矩和旋转速度以及逆变器和电源的损耗调整DC电压来执行对逆变器和电源的损耗的补偿。
可通过基于电源命令计算公式调整DC电压来执行对损耗的补偿。
可通过基于电源命令数据表格调整DC电压来执行对损耗的补偿。
所述方法可进一步包括感测电机的旋转位移，且可基于所感测的旋转位移来执行对旋转速度的计算。
根据本公开的一方面，一种控制电机驱动设备的方法，所述方法可包括：感测供应至逆变器的DC电压和从逆变器供应至电机的驱动电流；基于所感测的驱动电压和所感测驱动电流以及与逆变器和电源有关的预存储信息来计算电机、逆变器和电源的损耗；以及通过基于所计算的电机的损耗调整驱动电流来补偿铁损耗和铜损耗；以及通过基于所计算的电机、逆变器和电源的损耗调整供应至逆变器的DC电压来补偿逆变器和电源的损耗。
有益效果
根据电机驱动设备及其控制方法，可通过调整驱动电流以补偿铜损耗和铁损耗并且调整DC电压以补偿逆变器和电源的损耗来减少发生在电机中的损耗。
附图说明
图1是示出电机驱动设备的配置的框图。
图2是更详细地示出电源和感测单元的框图。
图3是示出电机驱动设备的驱动单元、感测单元、存储器以及控制器的框图。
图4是逆变器的详细框图。
图5是控制器的详细框图。
图6是控制器的另一详细框图。
图7是示出铜损耗和铁损耗、逆变器损耗以及电机驱动设备的总损耗的曲线图。
图8是示出电机的相电阻相对于温度的曲线图。
图9是示出电机的反电动势常数相对于温度的曲线图。
图10是示出根据MTPA的d轴电流和q轴电流以及根据第一示例性实施方式的d轴电流和q轴电流的曲线图。
图11是示出电机驱动设备的驱动单元、感测单元、存储器以及控制器的框图。
图12是控制器的详细框图。
图13是示出DC电压的效率关于电机的旋转速度的曲线图。
图14是示出DC电压的损耗关于电机的负载的曲线图。
图15是示出电机驱动设备的驱动单元、感测单元、存储器以及控制器的框图。
图16是控制器的详细框图。
图17是控制器的另一详细框图。
图18是示出电机驱动设备的驱动单元、感测单元、存储器以及控制器的框图。
图19是控制器的详细框图。
图20是说明电机驱动设备的驱动单元、感测单元、存储器以及控制器的框图。
图21是控制器的详细框图。
图22是示出电机驱动设备的驱动单元、感测单元、存储器以及控制器的框图。
图23是控制器的详细框图。
图24是示出电机驱动设备的驱动单元、感测单元、存储器以及控制器的框图。
图25是控制器的详细框图。
图26是示出电机驱动设备的驱动单元、感测单元、存储器以及控制器的框图。
图27是控制器的详细框图。
图28是示出根据实施方式的补偿电机驱动设备的损耗的方法的流程图。
图29是示出根据另一实施方式的补偿电机驱动设备的损耗的方法的流程图。
图30是示出根据另一实施方式的补偿电机驱动设备的损耗的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的、其实例在附图中示出的实施方式，其中，在说明书全文中，相同的附图标记指代相同的元件。在本公开的实施方式的以下描述中，并入本文的公知功能和配置的详细描述在可能混淆本公开实施方式的主题时将会被省略。
本说明书中所使用的术语是鉴于本公开的功能从当前广泛使用的一般术语中选择的，但是可根据本领域技术人员的意图或惯例或新技术的出现而改变。另外，在某些情况中，可存在申请人可任意选择的术语，且在这种情况中，它们的含义在下文进行描述。因此，本说明书中所使用的术语应当基于术语所具有的实质含意和本说明书全文中的内容来解释，而不基于术语的单纯名称来解释。
虽然本发明的方面和实施方式在附图中示出为单个集成配置，但是，只要各方面和实施方式的特征不彼此矛盾，各个方面和实施方式就可彼此自由地组合。
在下文，将参考附图描述根据本公开的示例性实施方式的电机驱动设备及控制电机驱动设备的方法。
在下文，将参考图1和2描述根据示例性实施方式的电机驱动设备。
图1是示出电机驱动设备的配置的框图。
如图1所示，电机驱动设备1可包括驱动单元200、电源300、感测单元600、存储器500、用户接口400以及控制器700。
驱动单元200是配置为接收控制器700的控制信号并且生成电机100的驱动力的装置。另外，驱动单元200可包括逆变器250和电机100。
逆变器250是配置为基于控制器700的控制信号向电机100供应经转化的电力的装置。下文将参考图4给出逆变器250的详细描述。
电机100是配置为将从逆变器250和电源300接收到的电力转化为机械能并且生成旋转力的装置。电机100可包括电机壳体、定子120、轴以及转子110。
电机壳体限定电机100的外观，并且联接至定子120的固定突起以提供固定力来防止定子120旋转。
定子120可包括定子芯、齿以及线圈。
定子芯构成定子120的框架以维持定子120的形状，并且提供用于形成磁场的通道，使得通过电力磁化的第一齿以感应的方式将与其相邻的第二齿磁化为与第一齿相反的极。
另外，定子芯可具有圆柱形形状，并且可通过叠压经加压处理的钢板形成。可在定子芯的内侧上沿圆周方向设置多个齿，且可在定子芯的外侧上沿圆周方向设置多个固定突起。另外，定子芯可具有各种其它形状，前提是维持定子120的形状且将齿和固定突起设置在其中。
多个齿以分割区段设置在定子芯内部，且定子芯的内部空间可通过多个槽沿圆周方向分割。另外，齿可提供线圈所在的空间，并且可通过由供应至线圈的电流生成的磁场而磁化为北(N)极或南(S)极。
另外，齿可具有Y形。在齿的外表面当中与转子10相邻的表面可弯曲成通过转子10的磁通量集中芯有效地生成吸引力和排斥力。另外，齿还可具有为线圈提供空间并且用磁通量集中芯有效地生成吸引力和排斥力的各种其它结构。
线圈可设置在位于定子120的齿上的绝缘体上以通过施加至其的电力来生成磁场。因此，线圈可磁化位于相应线圈中的齿。
另外，电机可通过三相电或单相电操作。
另外，线圈的各种组合也可用于控制转子110的旋转，并且允许吸引力和排斥力有效地作用于转子110的磁场和定子120的磁场之间。
缠绕线圈的方法可分为集中式缠绕和分布式缠绕。在集中式缠绕的情况下，一个相的所有线圈均集中在一个极下的同一个槽中。在分布式缠绕的情况下，将线圈引导至覆盖多个齿极的至少两个槽。另外，也可使用缠绕线圈的任何其它方法来有效地磁化齿。
最后，用于形成线圈的材料可为铜、铝或铜与铝的任何复合材料。另外，还可使用各种其它材料来制造线圈以有效地磁化齿。
轴可连接至转子110的轴插入孔以与转子110一起旋转。
转子110是使用作用在由永磁体生成的磁场与由定子120的齿生成的磁场之间的吸引力和排斥力来获取电机100的旋转力的装置，并且可位于定子120内部。转子110可包括转子芯和永磁体。
转子110可包括转子芯和永磁体，转子芯配置为使由永磁体生成的磁场的通道和所述磁场的磁通量集中，并且防止磁场散开，永磁体配置为生成磁场。
转子芯可包括主芯、径向芯、磁通量集中芯、内接合部、内磁通量防漏部以及外接合部。
主芯可构成转子110的框架以在转子110旋转期间克服施加于转子110的应力来维持转子110的形状。另外，主芯可提供由永磁体生成的磁场的通道，使得磁通量沿主芯流动。
径向芯可联接至主芯以沿与转子110的圆周方向垂直的径向方向向外延伸。径向芯可提供允许磁通量流过由与径向芯相邻的一对永磁体生成的磁场的通道。
磁通量集中芯通过位于磁通量集中芯的相对侧处的一对永磁体使得磁场在磁通量集中芯处产生来集中磁通量。
内接合部减小由在转子110的旋转期间产生的从转子110的中心向外的离心力引起的磁通量集中芯的散开。具体地，内接合部位于磁通量集中芯的内侧与主芯的外侧之间，并且分别联接至磁芯量集中芯的内侧和主芯的外侧。因此，内接合部减小磁通量集中芯的由离心力引起的向外位移，从减小磁通量集中芯的散开。
外接合部减小由在转子110的旋转期间生成的从转子110的中心向外的离心力引起的磁通量集中芯、径向芯以及永磁体的散开。具体地，外接合部位于径向芯与磁通量集中芯之间，并且联接至径向芯和磁通量集中芯。因此，外接合部减小由离心力引起的磁通量集中芯、径向芯以及永磁体的向外位移，以减小磁通量集中芯、径向芯以及永磁体的散开。
上述主芯、径向芯、磁通量集中芯、内接合部以及外接合部可由软磁材料和金属形成，以提供磁通量流过的通道并且具有导电性。另外，还可使用具有电磁传导性并且不因外部应力而变形的各种其它材料来形成主芯、径向芯、磁通量集中芯、内接合部以及外接合部。
永磁体可设置在径向芯和磁通量集中芯的相对侧处以在转子芯中生成磁场。另外，永磁体可由铁氧体材料形成。虽然铁氧体是指合金元素或杂质被溶解在体心立方晶体的铁中的固溶体，但是铁氧体也可指代通常具有磁性或应用于磁场的陶瓷材料。另外，还可使用各种其它材料来形成永磁体允许吸引力和排斥力作用在由永磁体生成的磁场与由施加于定子120的线圈的电力生成的磁场之间。
虽然已经基于内置永磁体(IPM)轮辐型电机描述了电机100，但是实施方式不限于IPM轮辐式电机。例如，电机100可为表面安装式电机或V型电机。另外，电机100可为永磁体式电机或感应式电机。另外，电机100的转子110可为凸极式，或转子110可沿定子120的外圆周区域而不是其内圆周区域定位。
电源300可包括电网电源310和直流(DC)链路电源360。电网电源310是配置为向DC链路电源360提供交流(AC)电的电源单元等。电网电源310可从外部接收电力，并且将电力传输至DC链路电源360，或将电池的化学能等转化为电能并且将所转化的能量传输至DC链路电源360。
DC链路电源360将从电网电源310接收的AC电力转化为DC电力，并且提供驱动逆变器250所需的电能。
感测单元600可包括配置为感测供应至线圈的驱动电流的电流传感器610、配置为感测传输至逆变器250的DC电压的电压传感器620、配置为感测转子110的旋转位移的角度传感器630以及配置为感测电机100的温度的温度传感器640。
电流传感器610可检测在电机100的三个输入端子中流动的驱动电流值，并且电压传感器620可感测供应至逆变器250的输入端子的DC电压。下文将参考图2更详细地描述电流传感器610和电压传感器620。
角度传感器630设置在定子120的一侧处以检测转子110的旋转位移。另外，角度传感器630可向控制器700提供由角度传感器630感测的转子110的旋转角度。
具体地，角度传感器630使用N型半导体，并且可通过霍尔效应用电压来表达磁场。因此，角度传感器630可通过感测由转子110的旋转引起的磁场中的感测变化来输出与转子110的旋转位移有关的角度、频率、驱动时间等。
转子110的旋转位移还可通过使用诸如旋转变压器、电位计、绝对编码器以及增量编码器的任何其它角度传感器以及上述霍尔传感器来检测。
具体地，作为旋转电力变压器的旋转变压器是配置为输出与处于连接至电机100的轴的状态的转子110的位置成比例的AC电压的模拟角度传感器。电位计是配置为通过根据角度改变可变电阻来计算与旋转角度成正比例的电输入的角度传感器。绝对编码器是配置为在不设置参考位置的情况下使用光脉冲波来检测旋转程度的角度传感器。增量编码器是通过在设置参考位置之后增加和减小所测量的角度来计算角度以通过使用光脉冲波来检测旋转度的角度传感器。
另外，还可将测量角度和频率的各种其它传感器用作角度传感器630。
另外，虽然可使用一个角度传感器630，但是也可设置两个、三个或更多个角度传感器。可鉴于电机驱动设备1的单价、要感测的旋转位移的误差范围等来确定角度传感器630的数量。
温度传感器640感测电机100的温度。具体地，温度传感器640可感测电机100的温度，其中，电机100的温度因供应至电机100的驱动电流的增加或电机100的旋转速度或负载的增加而升高。
下文将参考图24和图25更详细地描述温度传感器640。
存储器500是配置为存储与由感测单元600感测的电机100的旋转位移和传输至逆变器250的电压命令有关的数据、控制器700的控制数据、输入单元410的输入数据、通信单元的通信数据等。
存储器500还可存储逆变器命令数据510、电源命令数据560和预存储参数590。
逆变器命令数据510是用于补偿铜损耗和铁损耗并且为生成对应于电机100的温度(或相电阻)、电感、转矩以及旋转速度的补偿值或命令所需要的数据，所述铜损耗和所述铁损耗是电机100的损耗。逆变器命令数据510可包括逆变器命令计算公式511和逆变器命令数据表格512。
逆变器命令计算公式511是将电机100的温度(或相电阻)、电感、转矩以及旋转速度用作输入变量来计算命令的公式。所计算的命令控制由逆变器250生成的驱动电流。逆变器命令计算公式511可包括考虑电机100的损耗(即，作为电流损耗的铜损耗和作为磁通量损耗的铁损耗)的公式。
逆变器命令数据表格512是指分别与电机100的温度(或相电阻)、电感、转矩以及旋转速度的多个不连续变量对应的多个命令以查找表形式布置的数据。逆变器命令数据表格512可包括实验计算值以在制造或设计电机驱动设备1时基于实验来最小化电机的损耗。
电源命令数据560是用于补偿诸如电源300和逆变器250的电力转化单元的损耗并且为生成与电机100的转矩和旋转速度以及电力转化单元的损耗对应的补偿值或命令所需要的数据。电源命令数据560可包括电源命令计算公式561和电源命令数据表格562。
在这方面，电力转化单元是指配置为将输入电力从一种形式转化为另一种形式以向诸如电源300和逆变器250的电机100供应驱动电力的元件。
电源命令计算公式561是将电机100的转矩和旋转速度以及电力转化单元的损耗用作输入变量来计算命令的公式。所计算的命令控制由电源300生成的DC电压。电源命令计算公式561是考虑电机100的损耗和电力转化单元的损耗(即，电力转化单元的开关损耗和传导损耗)的公式。
电源命令数据表格562是指分别与电机100的转矩和旋转速度以及电力转化单元的损耗的多个不连续变量对应的多个命令以查找表形式设置的数据。电源命令数据表格562包括实验计算值以在制造或设计电机驱动设备1时基于实验最小化电力转化单元的损耗。
预存储参数590是生成或控制驱动电流或DC电压所需的变量集合。预存存参数590是生成或控制驱动电流或DC电压所需要的变量当中变化或不变化或具有很少变化并且在制造或设计电机驱动设备1时设置在表格中并存储的变量。例如，预存储参数590可包括与d轴电感、q轴电感、反电动势常数、电机100的惯性、电机100的极数、逆变器250的固有数据表以及电源300的固有数据表有关的数据。
存储器500可包括非易失性存储器，例如只读存储器(ROM)、高速随机存取存储器(RAM)、磁盘存储装置以及闪速存储装置或任何其它非易失性半导体存储装置。
例如，存储器500可为半导体存储装置，例如安全数字(SD)存储卡、安全数字高容量(SDHC)存储卡、迷你SD存储卡、迷你SDHC存储卡、快闪转存(TF)存储卡、微型SD存储卡、微型SDHC存储卡、记忆棒、紧凑型闪存(CF)、多媒体卡(MMC)、MMC微型、极速(XD)卡等。
另外，存储器500可包括经由网络具有远程存取能力的网络附接存储装置。
用户接口400是配置为允许用户向电机驱动设备1输入命令或识别电机驱动设备1的操作的元件。用户接口400可包括输入单元4和显示器420。
输入单元410是用于选择电机驱动设备1的操作的多个操控按钮的组合。输入单元410可配置成按压操控按钮的推动型、控制用户期望的电机驱动设备1的操作的滑动开关型或用输入用户期望的操作的触摸型。另外，还可将用于输入用户期望的电机驱动设备1的操作的各种其它输入装置用作输入单元410。
显示器420可以以视觉、听觉和/或触觉方式向用户显示由控制器700控制的电机驱动设备1的控制状态、由感测单元600感测的电机驱动设备1的操作状态等。
控制器700可包括配置为控制电机驱动设备1的总体操作的主控制器710和配置为控制驱动单元200的操作的驱动控制器760。
另外，控制器700可用作中央处理单元(CPU)，且CPU的类型可为微处理器。微处理器是指算术逻辑单元、寄存器、程序计数器、命令解码器、控制电路等设置在至少一个硅片上的处理装置。
另外，微处理器可包括用于图像或视频的图形处理的图形处理单元(GPU)。微处理器可实施为包括核和GPU的片上系统(SoC)。微处理器可包括单核、双核、三核、四核及其倍数的核。
另外，控制器700可包括在电连接至微处理器的独立电路板中包括GPU、RAM或ROM的图形处理板。
下文将参考图3至图27更详细地描述控制器700。
图2是更详细地示出电源和感测单元的框图。
如上所述，电机驱动设备1可包括电源300和感测单元600。
电源300可将外部AC电力转化为DC电力。具体地，电源300可包括配置为接收外部电能并且将AC电力供应给电机驱动设备1的电网电源310和配置为将所供应的AC电力转化成DC电的DC链路电源360。
DC链路电源360可包括整流器电路RC、功率因数校正电路PFC和平滑电路SC。
整流器电路RC可将从电网电源310接收的AC电力转化为DC电力。整流器电路RC可为具有4个二极管的全波桥式整流器电路或具有2个二极管和2个电容器的半波桥式整流器电路。另外，整理器电路RC可具有将AC电力转化成DC电力的各种其它电路配置。
功率因数校正电路PFC可调整被转化成DC形式的电力的大小。具体地，功率因数校正电路PFC可接收由控制器700确定的补偿值或DC电力命令并且调整DC电力的大小以减小电力转化单元的损耗。
平滑电路SC可消除由功率因数校正电路PFC补偿的DC电的噪声。具体地，平滑电路SC可配置成低通滤波器(LPF)并且消除高频噪声。例如，平滑电路SC可配置为使得电容器并联连接至两个节点或缓冲器并联连接至电容器。另外，平滑电路SC可具有各种其它电路配置来消除DC电力的噪声。
感测单元600可感测电机驱动设备1的状态，并且可包括电流传感器610和电压传感器620。
电流传感器610可检测流过电机100的三个输入端子的驱动电流值。即，电流传感器610可包括配置为感测a相驱动电流的第一电流传感器611、配置为感测b相驱动电流的第二电流传感器612以及配置为感测c相驱动电流的第三电流传感器613，这些电流传感器分别设置在电机100的三个输入端子上。电流传感器610可检测与电机100的输入端子串联连接的分流电阻器R1的电压降，或使用电流检测器检测电流。另外，电流传感器610可包括低通滤波器(LPF)和模拟数字(A/D)转化器，其中，低通滤波器配置为消除包括在逆变器250的输出端子的电流信号中的噪声分量，模拟数字转化器配置为将噪声分量从其中消除的模拟电流信号转化成数字信号。另外，电流传感器610可进一步包括用于感测a相电流、b相电流和c相电流中的至少一个的任何其它装置。
电压传感器620可感测DC电压，该DC电压是逆变器250的输入端子的电力信号。具体地，电压传感器620可并联连接至电阻器R2的相对端以检测DC电压，其中，电阻器R2连接在逆变器250的电力信号端子与接地端子之间。另外，电压传感器620可包括LPF和A/D转化器，其中，LPF配置为消除包括在输入端子的电压信号中的噪声分量，A/D转化器配置为将噪声分量从其中消除的模拟电压信号转化为数字信号。
上文已经描述了用于驱动电机的电机驱动设备的配置。在下文，将描述根据本公开实施方式的用于补偿电机和电力转化单元的损耗的电机驱动设备的配置。
首先，将参考图4至图10描述根据第一示例性实施方式的电机驱动设备，该电机驱动设备在不使用角度传感器和温度传感器的情况下来调整驱动电流以补偿电机损耗。
图3是示出电机驱动设备的驱动单元、感测单元、存储器以及控制器的框图。图4是逆变器的详细框图。
驱动单元200可包括配置为生成旋转力的电机100和配置为向电机100供应驱动电流的逆变器250。
如图4中所示，逆变器250可包括三个上开关电路器Q11至Q13和三个下开关电路Q21至Q23。
上开关电路器Q11至Q13和下开关电路Q21至Q23可包括高压开关，例如高电压双极结型晶体管、高压场效应晶体管或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)以及续流二极管。
具体地，三个上开关电路器Q11至Q13并联连接至DC供给电压Vcc，且三个下开关电路Q21至Q23并联连接至接地电压GND。另外，三个上开关电路器Q11至Q13分别串联连接至三个下开关电路Q21至Q23。分别连接有三个上开关电路器Q11至Q13和三个下开关电路Q21至Q23的三个节点分别被连接至电机100的三个输入端子a、b和c。
逆变器250可通过以预定顺序接通上切换电路Q11至Q13中的一个和下切换电路Q21至Q23中的一个来向电机100供应驱动电流。
图5是控制器700的详细框图。图6是控制器700的另一详细框图。另外，图7是示出铜损耗和铁损耗、逆变器损耗以及电机驱动设备1的总损耗的曲线图。
如图7中所说明，当电机100被驱动时，在电机100中可能会发生作为电流损耗的铜损耗和作为磁通量损耗的铁损耗，且在逆变器250中可能会发生损耗。在电机100的操作中，当电机100在弱磁通量控制之前在参考负载或参考速度以下驱动时，控制器700通常在最大转矩电流比(MTPA)控制模式下控制电机100。然而，MTPA控制是鉴于电机100的铜损耗而仅补偿铜损耗不补偿铁损耗的方法，且因此不补偿作为发生在电机100旋转期间的磁通量损耗的铁损耗。因此，电机驱动设备1可执行另一种控制方法来补偿铁损耗和逆变器损耗。
在这种情况下，作为电流损耗的铜损耗可由等式1表达。作为磁通量损耗的铁损耗可由通过等式2表达的滞后损耗、通过等式3表达的涡流损耗以及通过等式4表达的反常涡流损耗的和来表达。
等式1
等式1用于计算铜损耗。在等式1中，Pcooper是铜损耗、Rs是相电阻，且Is是驱动电流。
等式2
Phys＝khysBnω
等式2用于计算滞后损耗。在等式2中，Phys是滞后损耗、khys是滞后常数、B是磁通量密度，且ω是电机的旋转速度。
等式3
Peddy＝keddyB2ω2
等式3用于计算涡流损耗。在等式3中，Peddy是涡流损耗且keddy是涡流常数。
等式4
Pexe＝kexeB1.5ω1.5
等式4用于计算反常涡流损耗。在等式4中，Pexe是反常涡流损耗且kexe是反常涡流常数。
在这里，铁损耗可为通过将等式2的滞后损耗、等式3的涡流损耗以及等式4的反常涡流损耗相加而获得的值。另外，滞后常数、涡流常数以及反常涡流常数可作为预存储参数590预存储在存储器500中。
具体地，如图7中所说明，当旋转速度为6600rpm且作为负载的转矩为0.5Nm时，在被供应q轴电流的情况下，铜损耗CL随着d轴电流增加而增加，而铁损耗IL和逆变器损耗VL随着d轴电流增加而减小。在综合考虑了铜损耗CL、铁损耗IL以及逆变器损耗VL之后，确认总损耗LTL不会随着d轴电流的减小或增加而增加或减小。当d轴电流为-9A时，消耗了76W的最小总损耗LTL。因此，当电机100以6600rpm旋转且其被施加0.5Nm的负载时，应将d轴电流调整为-9A以最小化通过结合铜损耗CL、铁损耗IL以及逆变器损耗VL获得的总损耗LTL。
如图5中所示，控制器700可包括主控制器710和驱动控制器760。
主控制器710可通过根据用户的操作指令从存储器500中检索逆变器命令数据510来计算速度命令w*，并且将速度命令w*传输至驱动控制器760。
另外，主控制器710可基于由电流传感器610感测的驱动电流和由电压传感器620感测的DC电压来调整驱动电流以最小化损耗。具体地，主控制器710可包括相电阻估算器721、温度估算器722、电感估算器723以及逆变器命令计算器726。
相电阻估算器721可基于由电流传感器610感测的驱动电流、由速度计算器761计算的旋转速度以及电机100的电感来估算电机100的相电阻。这可使用等式5进行评估。
等式5
Rs＝f1(Id，Iq，Ld，Lq，ω)
等式5用于计算相电阻。在等式5中，f1是计算相电阻的函数、Id是d轴电流、Iq是q轴电流、Ld是d轴电感，且Lq是q轴电感。
当相电阻估算器721使用等式5估算相电阻时，可使用所估算的相电阻来估算电机100的当前温度。
图8是示出电机的相电阻关于温度的曲线图。如图8中所说明，相电阻随着温度的升高而线性增加。例如，当电机100的温度为0℃时，相电阻为0.11Ω，而当电机100的温度为120℃时，相电阻为0.17Ω。因此，此关系可由等式6表达。
等式6
Temp＝f2(Rs)
等式6用于计算电机100的温度。在等式6中，Temp是电机的温度，且f2是计算相电阻的函数。
即，温度估算器722可使用等式6来估算电机100的温度。另外，温度估算器722可将使用等式6估算的电机100的温度传输至逆变器命令计算器726。
另外，除了使用相电阻的方法之外，温度估算器722还可使用将参考图6至图9描述的任何其它因数(例如反电动势常数)来估算温度。
图9是说明电机的反电动势常数关于温度的曲线图。
如图9中所示，电机100的温度随着反电动势常数的增加而线性减小。例如，当电机100的温度为0℃时，反电动势常数为0.18v/rad/s，而当电机100的温度为120℃时，反电动势常数为0.12v/rad/s。
因此，如图6中所示，主控制器710包括反电动势常数估算器724，且反电动势常数估算器724可基于由电流传感器610感测的驱动电流和由速度计算器761计算的旋转速度来估算反电动势常数，并且将所估算的反电动势常数传输至温度估算器722。
温度估算器722可基于具有如图9中所示的关系的所估算的反电动势常数来估算电机100的当前温度，并且将所估算的温度传输至逆变器命令计算器726。
电感估算器723可基于由电流传感器610感测的驱动电流和由电压传感器620感测的DC电压来计算d轴电感和q轴电感。例如，电感估算器723可通过向电机100供应测试电压、使用电压等式来计算d轴电感和q轴电感。另外，电感估算器723可通过从存储器500中检索预存储参数590并且搜索与由电流传感器610感测的驱动电流和由电压传感器620感测的DC电压对应的数据来计算d轴电感和q轴电感。另外，还可使用各种其它方法来估算d轴电感和q轴电感。
逆变器命令计算器726可基于由温度估算器722估算的电机100的温度、由电感估算器723估算的d轴电感和q轴电感、由速度计算器761计算的电机100的旋转速度以及与在控制转矩时由速度控制器763计算的电机100的负载对应的转矩来确定用于调整补偿铜损耗和铁损耗的驱动电流的逆变器命令或速度命令。另外，逆变器命令计算器726可使用存储在存储器500中的逆变器命令数据510来确定逆变器命令或速度命令。具体地，逆变器命令计算器726可通过使用作为连续命令计算方法的逆变器命令计算公式511或通过使用作为不连续命令计算方法的逆变器命令数据表格512来确定逆变器命令或速度命令。
将参考等式7描述通过使用作为连续命令计算方法的逆变器命令计算公式511来计算逆变器命令或速度命令的方法。
等式7
ω*＝f3(Temp．Ld，Lq，T，ω)
公式7用于计算调整驱动电流的速度命令。在等式7中，w*是速度命令，且f3是计算速度命令的函数。
逆变器命令计算器726可通过将电机100的温度、d轴电感、q轴电感、转矩以及电机100的旋转速度用作等式7的输入变量来计算速度命令作为输出，并且将输出传输至主控制器710。
虽然上文已经示例性地描述了通过将由逆变器命令计算器726计算的速度命令传输至主控制器710来调整驱动电流的情况，但是逆变器命令计算器726也可计算逆变器命令或电流命令，并且将所计算的逆变器命令和电流命令传输至逆变器250或主控制器710以调整驱动电流。
驱动控制器760可基于由逆变器命令计算器726确定并且从逆变器命令计算器726接收的速度命令将控制信号传输至逆变器250来调整驱动电流。
具体地，驱动控制器760通过将速度命令与旋转速度进行比较来计算d轴电流命令和q轴电流命令Idq*、通过将所计算的dq轴电流命令Idq*与dq轴电流Idq进行比较来计算dq轴电压命令，并且将控制信号传输至逆变器250。
另外，驱动控制器760可包括速度计算器761、速度控制器763、第一坐标系变压器762、电流控制器764、第二坐标系变压器765以及脉冲宽度调制器766。
速度计算器761可基于从脉冲宽度调制器766传输至逆变器250的开关频率和由电流传感器610感测的驱动电流来计算电机100的旋转速度w，并且将结果提供给速度控制器763和主控制器710。
速度控制器763可通过将从主控制器710输出的速度命令w*与从速度计算器761输出的电机100的旋转速度w进行比较来计算dq轴电流命令Idq*，并且将结果提供给电流控制器764。
第一坐标系变压器762可将从电流传感器610输出的电机100的驱动电流Iabc转化为dq轴电流Idq，并且将结果提供给电流控制器764。
电流控制器764可通过将从速度控制器763输出的dq轴电流命令Idq*与从第一坐标系变压器762输出的dq轴电流Idq进行比较来计算dq轴电压命令Vdq*，并且将结果提供给第二坐标系变压器765。
第二坐标系变压器765可将从电流控制器764输出的dq轴电压命令Vdq*转化为驱动电压命令Vabc*，并且将结果提供给脉冲宽度调制器766。
脉冲宽度调制器766可基于从第二坐标系变压器765输出的驱动电压命令Vabc*输出脉冲宽度调制信号来控制包括在逆变器250中的上切换电路Q11至Q13和下切换电路Q21至Q23。
图10是示出根据MTPA的d轴电流和q轴电流以及根据第一示例性实施方式的d轴电流和q轴电流的曲线图。
即，图10是在考虑电机100的损耗时确定获得每单位电流的最大转矩的点的曲线图。每单位电流的最大转矩在作为电流损耗的铜损耗在等效转矩曲线ET中为最低的点处获得。
如上所述，用于根据MTPA控制仅补偿铜损耗的驱动电流可能与用于补偿铜损耗和铁损耗两者的驱动电流不同。
具体地，如图10中所示，根据仅补偿铜损耗的MTPA控制的dq轴电流曲线MTPA位于根据补偿铜损耗和铁损耗两者的损耗最小化控制(LMC)控制的dq轴电流曲线LMC的左侧。即，在相同转矩下仅补偿铜损耗的d轴电流和q轴电流的大小与用于补偿铜损耗和铁损耗两者的d轴电流和q轴电流的大小不同。
另外，虽然根据第一示例性实施方式估算d轴电感、q轴电感以及反电动势常数，但是也可从存储器500中检索预存储参数590且在不执行估算的情况下使用该预存储参数590。
在下文，将参考图11至图14描述根据第二示例性实施方式的电机驱动设备，该电机驱动设备在不使用角度传感器的情况下调整DC电压以补偿电力转化单元的损耗。
图11是示出电机驱动设备的驱动单元、感测单元、存储器以及控制器的框图。图12是控制器的详细框图。图13是示出DC电压的效率关于电机的旋转速度的曲线图。图14是示出DC电压的损耗关于电机的负载的曲线图。
如图13中所示，电机100的效率可根据供应给逆变器250的DC电力的大小和电机100的旋转速度而变化。
具体地，当DC电压为310V时，电机100的效率η1随着电机100的旋转速度从电机100开始驱动增加而增加。然而，效率η1在大约3600rpm的旋转速度下被最大化并且从此降低。
具体地，当DC电压为380V时，电机100的效率η2随着旋转速度从电机100开始驱动增加而增加。然而，效率η2在大约4500rpm的旋转速度下被最大化并且从此降低。
在这方面，在DC电压为310V的情况与DC电压为380V的情况的比较中，在从0rpm至4500rpm的旋转速度范围内，DC电压为310V的情况下的效率η1大于DC电压为380V的情况下的效率η2。然而，当电机100的旋转速度大于4500rpm时，380V的DC电压的效率η2大于310V的DC电压的效率η1。
除了如图13中所示考虑电机100的情况之外，在如图14中所示考虑电机100和逆变器250的情况下，电力消耗可根据供应至逆变器250的DC电力的大小和电机100的负载而变化。
具体地，当DC电压为310V时，电机100和逆变器250的损耗随着电机100的负载从电机100的驱动开始增加而缓慢增加，并且从负载为55％P2的点快速增加。
另外，当DC电压为380V时，电机100和逆变器250的损耗随着电机100的负载从电机100的驱动开始增加而增加，并且在从55％至65％的负载范围内减小。然而，电机100和逆变器250的损耗在从负载为65％P1的点再次增加。
在这方面，在DC电压为310V的情况与DC电压为380V的情况的比较中，在从0％至57％的负载范围内，在DC电压为310V的情况下电机100和逆变器250的损耗P2小于在DC电压为380V的情况下的损耗P1。然而，当电机100的负载大于57％时，在DC电压为380V的情况下的损耗P1小于在DC电压为310V的情况下的损耗P2。
因此，电机驱动设备1的损耗可通过基于如图13和图14中所示的电机100的效率和电机驱动设备1的电力消耗关于DC电压而变化的现象调整DC电压来进行补偿。
如图11和图14中所示，驱动控制器760可通过基于电机100的旋转速度和转矩以及电力转化单元的损耗计算DC电压命令并且将所计算的DC电压命令传输至电源300来控制电源300以调整DC电力。
这里，电力转化单元的损耗可包括开关损耗和传导损耗。开关损耗可由等式8表达，且传导损耗可由等式9表达。
等式8
公式8用于计算开关损耗。在等式8中，ET和ED是无变化或变化很小的变量，且关于ET和ED的信息可作为预存储参数590存储在存储器500中。
等式9
等式9用于计算传导损耗。在等式9中，VT、VD、RT以及RD是无变化或变化很小的变量，且关于VT、VD、RT以及RD的信息可作为预存储参数590存储在存储器500中。
驱动控制器760可计算DC电压命令以调整DC电力来补偿等式8的开关损耗和等式9的传导损耗。
具体地，驱动控制器760可包括电力转化单元损耗估算器731和电源命令计算器736。
电力转化单元损耗估算器731可基于预存储在存储器500中的参数590当中由电流传感器610感测的驱动电流、从脉冲宽度调制器766接收的开关频率以及电力转化单元的数据表来估算电力转化单元的损耗。
另外，电力转化单元损耗估算器731可通过使用以查询表形式存储的数据执行不连续计算或可执行以函数形式的连续计算。将参考等式10描述连续计算。
等式10
Ptrans＝f4(DStrans，Iabc，fsw)
等式10用于计算电力转化单元的损耗。在等式10中，Ptrans是电力转化单元的损耗，f4是计算电力转化单元的损耗的函数，DStrans是电力转化单元的数据表，且fsw是电力转化单元的开关频率。
如等式10中所示，电力转化单元损耗估算器731可基于电力转化单元的数据表、驱动电流以及开关频率来估算电力转化单元的损耗，并且将所估算的电力转化单元的损耗传输至电源命令计算器736。
电源命令计算器736可基于由电力转化单元损耗估算器731估算的电力转化单元的损耗、由速度计算器761计算的电机100的旋转速度以及在控制转矩期间由速度控制器763计算的电机100的转矩来确定用于调整DC电压以补偿电力转化单元的损耗的DC电压命令。另外，电源命令计算器736可使用存储在存储器500中的电源命令数据560来确定DC电压命令。具体地，电源命令计算器736可通过使用作为连续命令计算方法的电源命令计算公式561或通过使用作为不连续命令计算方法的电源命令数据表格562来确定DC电压命令。
将参考等式11来描述使用作为连续命令计算方法的电源命令计算公式561对电源命令的计算。
等式11
等式11用于计算DC电压命令。在等式11中，V*cc是DC电压命令，且f5是计算DC电压命令的函数。
电源命令计算器736可通过将电机100的转矩和旋转速度以及电力转化单元的损耗用作等式11的输入变量来计算DC电压命令作为输出，并且将输出传输至电源300。
电源300可通过基于从电源命令计算器736接收的DC电压命令调整DC电压来补偿电力转化单元的损耗。
例如，电机驱动设备1可通过在旋转速度小于预定速度且转矩小于预定转矩时将DC电压调整为310V并且通过在旋转速度等于或大于预定速度且转矩等于或大于预定转矩时将DC电压调整为380V来补偿电力转化单元的损耗。
另外，电机驱动设备1可通过考虑逆变器250的损耗和电源300的损耗两者来补偿电力转化单元的损耗，其中，逆变器和电源是电力转化单元的部件。然而，电机驱动设备1还可通过仅考虑逆变器250的损耗来补偿逆变器250的损耗，或通过仅考虑电源300的损耗来补偿电源300的损耗。
上文已经描述了根据第一示例性实施方式的调整逆变器的驱动电流以补偿电机的铜损耗和铁损耗的情况以及根据第二示例性实施方式的调整电源的DC电压以补偿电力转化单元的损耗的情况。
在下文，将参考图15至17描述根据第三示例性实施方式的电机驱动设备1，其中，所述电机驱动设备1调整驱动电流和DC电压以补偿电机的铜损耗和铁损耗以及电力转化单元的损耗。
图15是示出电机驱动设备的驱动单元、感测单元、存储器以及控制器的框图。图16是控制器的详细框图。图17是控制器的另一详细框图。
电流传感器610可感测供应至电机100的驱动电流，且电压传感器620可感测供应至逆变器250的DC电压，且驱动电流和DC电压可被传输至主控制器710和驱动控制器760。
主控制器710可接收分别由电流传感器610和电压传感器620感测的驱动电流和DC电压，并且估算电机100的温度和电感以及电力转化单元的损耗。
具体地，相电阻估算器721可基于驱动电流、旋转速度以及电感来估算相电阻，且温度估算器722可基于所估算的相电阻来估算电机100的温度。然而，也可在不使用相电阻的情况下估算温度。反电动势常数估算器724可基于驱动电流和旋转速度来估算反电动势常数，且温度估算器722可基于所估算的反电动势常数来估算电机100的温度。
电感估算器723可基于所感测的驱动电流和DC电压来计算d轴电感和q轴电感。例如，电感估算器723可通过向电机100供应测试电压、使用电压等式来计算d轴电感和q轴电感。另外，电感估算器723可通过凭借从存储器500中检索预存储参数590来搜索与由电流传感器610感测的驱动电流和由电压传感器620感测的DC电压对应的数据来计算d轴电感和q轴电感。另外，还可使用各种其它方法来估算d轴电感和q轴电感。
电力转化单元损耗估算器731可基于预存储在存储器500中的参数590当中的所感测的驱动电流、由脉冲宽度调制器766确定的开关频率以及电力转化单元的数据表来估算电力转化单元的损耗。
逆变器命令计算器726可基于由温度估算器722估算的电机100的温度、由电感估算器723估算的d轴电感和q轴电感、由速度计算器761计算的电机100的旋转速度以及在控制转矩期间由速度控制器763计算的电机100的转矩来计算逆变器命令或速度命令，并且将所计算的命令传输至逆变器250或速度控制器763。另外，电源命令计算器736可基于由电力转化单元损耗估算器731估算的电力转化单元的损耗、由速度计算器761计算的电机100的旋转速度以及在控制转矩期间由速度控制器763计算的电机100的转矩来计算DC电压命令，并且将所计算的DC电压命令传输至电源300。
逆变器250可通过基于从逆变器命令计算器726或主控制器710接收的控制信号调整驱动电流来补偿电机100的铜损耗和铁损耗。另外，电源300可通过基于作为从电源命令计算器736接收的控制信号的DC电压命令调整DC电压来补偿诸如逆变器250和电源300的电力转化单元的损耗。
在下文，将描述根据与在不使用角度传感器的情况下以无传感器方式计算速度的第一示例性实施方式不同的第四示例性实施方式的电机驱动设备，该电机驱动设备通过凭借使用角度传感器来感测电机的旋转位移来计算旋转速度。
图18是示出电机驱动设备的驱动单元、感测单元、存储器以及控制器的框图。图19是控制器的详细框图。
电流传感器610可感测供应至电机100的驱动电流，电压传感器620可感测供应至逆变器250的DC电压，角度传感器630可感测电机100的旋转位移，且所感测的驱动电流、DC电压以及旋转位移可传输至主控制器710和驱动控制器760。
驱动控制器760的速度计算器761可基于由角度传感器630感测的电机100的旋转位移和由脉冲宽度调制器766确定的开关频率来计算电机100的旋转速度，并且将所计算的旋转速度传输至速度控制器763和主控制器710。
主控制器710可通过接收分别由电流传感器610和电压传感器620感测的驱动电流和DC电压来估算电机100的温度和电感。
具体地，相电阻估算器721可基于驱动电流、旋转速度以及电感来估算相电阻，且温度估算器722可基于所估算的相电阻来估算电机100的温度。
电感估算器723可基于所感测的驱动电流和DC电压来计算d轴电感和q轴电感。例如，电感估算器723可通过向电机100供应测试电压、使用电压等式来计算d轴电感和q轴电感。另外，电感估算器723可通过凭借从存储器500中检索预存储参数590搜索与由电流传感器610感测的驱动电流和由电压传感器620感测的DC电压对应的数据来计算d轴电感和q轴电感。另外，还可使用各种其它方法来估算d轴电感和q轴电感。
逆变器命令计算器726可基于由温度估算器722估算的电机100的温度、由电感估算器723估算的d轴电感和q轴电感、由速度计算器761计算的电机100的旋转速度以及在控制转矩期间由速度控制器763计算的电机100的转矩来计算逆变器命令或速度命令，并且将所计算的命令传输至逆变器250或速度控制器763。
逆变器250可通过基于从逆变器命令计算器726或主控制器710接收的控制信号调整驱动电流来补偿电机100的铜损耗和铁损耗。
在下文，将描述根据与在不使用角度传感器的情况下以无传感器方式计算速度的第二示例性实施方式不同的第五示例性实施方式的电机驱动设备，所述电机驱动设备通过凭借使用角度传感器来感测电机的旋转位移来计算旋转速度。
图20是示出电机驱动设备的驱动单元、感测单元、存储器以及控制器的框图。图21是控制器的详细框图。
电流传感器610可感测供应至电机100的驱动电流，电压传感器620可感测供应至逆变器250的DC电压，角度传感器630可感测电机100的旋转位移，且所感测的驱动电流、DC电压以及旋转位移可传输至主控制器710和驱动控制器760。
驱动控制器760的速度计算器761可基于由角度传感器630感测的电机100的旋转位移和由脉冲宽度调制器766确定的开关频率来计算电机100的旋转速度，并且将所计算的旋转速度传输至速度控制器763和主控制器710。
主控制器710可通过接收分别由电流传感器610和电压传感器620感测的驱动电流和DC电压来估算电力转化单元的损耗。
具体地，电力转化单元损耗估算器731可基于预存储在存储器500中的参数590当中由电流传感器610感测的驱动电流、由脉冲宽度调制器766确定的开关频率以及电力转化单元的数据表来估算电力转化单元的损耗。
电源命令计算器736可基于由电力转化单元损耗估算器731估算的电力转化单元的损耗、由速度计算器761计算的电机100的旋转速度以及在控制转矩期间由速度控制器763计算的电机100的转矩来计算DC电压命令，并且将所计算的DC电压命令传输至电源300。
电源300可通过基于作为从电源命令计算器736接收的控制信号的DC电压命令调整DC电压来补偿诸如逆变器250和电源300的电力转化单元的损耗。
在下文，将描述根据与在不使用角度传感器的情况下以无传感器方式计算速度的第三示例性实施方式不同的第六示例性实施方式的电机驱动设备，该电机驱动设备通过凭借使用角度传感器来感测电机的旋转位移来计算旋转速度。
图22是示出电机驱动设备的驱动单元、感测单元、存储器以及控制器的框图。图23是控制器的详细框图。
电流传感器610可感测供应至电机100的驱动电流，电压传感器620可感测供应至逆变器250的DC电压，角度传感器630可感测电机100的旋转位移，且所感测的驱动电流、DC电压以及旋转位移可传输至主控制器710和驱动控制器760。
驱动控制器760的速度计算器761可基于由角度传感器630感测的电机100的旋转位移和由脉冲宽度调制器766确定的开关频率来计算电机100的旋转速度，并且将所计算的旋转速度传输至速度控制器763和主控制器710。
主控制器710可通过接收分别由电流传感器610和电压传感器620感测的驱动电流和DC电压来估算电机100的温度和电感以及电力转化单元的损耗。
具体地，相电阻估算器721可基于驱动电流、旋转速度以及电感来估算相电阻，且温度估算器722可基于所估算的相电阻来估算电机100的温度。然而，也可在不使用相电阻的情况下估算温度。反电动势常数估算器724可基于驱动电流、旋转速度以及电感来估算反电动势常数，且温度估算器722可基于所估算的反电动势常数来估算电机100的温度。
电感估算器723可基于所感测的驱动电流和DC电压来计算d轴电感和q轴电感。例如，电感估算器723可通过向电机100供应测试电压、使用电压等式来计算d轴电感和q轴电感。另外，电感估算器723可通过凭借从存储器500中检索预存储参数590搜索与由电流传感器610感测的驱动电流和由电压传感器620感测的DC电压对应的数据来计算d轴电感和q轴电感。另外，还可使用各种其它方法来估算d轴电感和q轴电感。
电力转化单元损耗估算器731可基于预存储在存储器500中的参数590当中由电流传感器610感测的驱动电流、由脉冲宽度调制器766确定的开关频率以及电力转化单元的数据表来估算电力转化单元的损耗。
逆变器命令计算器726可基于由温度估算器722估算的电机100的温度、由电感估算器723估算的d轴电感和q轴电感、由速度计算器761计算的电机100的旋转速度以及在控制转矩期间由速度控制器763计算的电机100的转矩来计算逆变器命令或速度命令，并且将所计算的命令传输至逆变器250或速度控制器763。另外，电源命令计算器736可基于由电力转化单元损耗估算器731估算的电力转化单元的损耗、由速度计算器761计算的电机100的旋转速度以及在控制转矩期间由速度控制器763计算的电机100的转矩来计算DC电压命令，并且将所计算的DC电压命令传输至电源300。
逆变器250可通过基于从逆变器命令计算器726或主控制器710接收的控制信号调整驱动电流来补偿电机100的铜损耗和铁损耗。另外，电源300可通过基于作为从电源命令计算器736接收的控制信号的DC电压命令调整DC电压来补偿诸如逆变器250和电源300的电力转化单元的损耗。
在下文，将描述根据与基于所估算的相电阻和反电动势常数来估算温度的第一示例性实施方式不同的第七示例性实施方式的电机驱动设备，在该电机驱动设备中，温度传感器直接感测电机的温度。
图24是示出电机驱动设备的驱动单元、感测单元、存储器以及控制器的框图。图25是控制器的详细框图。
电流传感器610可感测供应至电机100的驱动电流，电压传感器620可感测供应至逆变器250的DC电压，且所感测的驱动电流和所感测的DC电压可传输至主控制器710和驱动控制器760。
温度传感器640可感测电机100的温度并且将所感测的温度传输至主控制器710。温度传感器640可替代根据第一示例性实施方式或第四示例性实施方式的相电阻估算器、反电动势常数估算器和温度估算器直接感测电机100的温度，并且将所感测的温度传输至逆变器命令计算器。逆变器命令计算器可使用所接收的温度来计算逆变器命令或速度命令。
另外，温度传感器640可通过感测电阻变化、通过感测热电动势、基于硅二极管或晶体管的温度特性或基于热电现象来感测电机100的温度。
具体地，根据通过感测电阻变化来测量电机100的温度的方法，可使用电阻温度检测器(RTD)。可使用基于电阻根据温度而变化的半导体的特性来感测温度的热敏电阻。在热敏电阻中，可使用负温度系数(NTC)、正温度系数(PTC)和临界温度电阻(CTR)。
另外，当温度传感器640通过使用热电动势来感测电机100的温度时，可使用热电偶元件，其中，热电偶元件通过使用两根不同的金属线感测电机100的温度。
另外，可将各种其它温度传感器用作温度传感器640来测量电机100的温度。
主控制器710可通过接收分别由电流传感器610和电压传感器620感测的驱动电流和DC电压来估算电机100的电感。
具体地，电感估算器723可基于所感测的驱动电流和DC电压来计算d轴电感和q轴电感。例如，电感估算器723可通过向电机100供应测试电压、使用电压等式来计算d轴电感和q轴电感。另外，电感估算器723可通过凭借从存储器500中检索预存储参数590搜索与由电流传感器610感测的驱动电流和由电压传感器620感测的DC电压对应的数据来计算d轴电感和q轴电感。另外，还可使用各种其它方法来估算d轴电感和q轴电感。
逆变器命令计算器726可基于由温度传感器640感测的电机100的温度、由电感估算器723估算的d轴电感和q轴电感、由速度计算器761计算的电机100的旋转速度以及在控制转矩期间由速度控制器763计算的电机100的转矩来计算逆变器命令或速度命令，并且将所计算的命令传输至逆变器250或速度控制器763。逆变器250可通过基于从逆变器命令计算器726或主控制器710接收的控制信号调整驱动电流来补偿电机100的铜损耗和铁损耗。
在下文，将描述根据与基于所估算的相电阻或反电动势常数来估算温度的第三示例性实施方式不同的第八示例性实施方式的电机驱动设备，在该电机驱动设备中，温度传感器直接感测电机的温度。
图26是示出电机驱动设备的驱动单元、感测单元、存储器以及控制器的框图。图27是控制器的详细框图。
电流传感器610可感测供应至电机100的驱动电流，电压传感器620可感测供应至逆变器250的DC电压，且所感测的驱动电流和DC电压可传输至主控制器710和驱动控制器760。
温度传感器640可感测电机100的温度并且将所感测的温度传输至主控制器710。温度传感器640可直接感测电机100的温度，而不使用根据第一示例性实施方式或第四示例性实施方式的相电阻估算器、反电动势常数估算器以及温度估算器，并且将所感测的温度传输至逆变器命令计算器。逆变器命令计算器可使用所接收的温度来计算逆变器命令或速度命令。
主控制器710可通过接收分别由电流传感器610和电压传感器620感测的驱动电流和DC电压来估算电机100的电感以及电力转化单元的损耗。
电感估算器723可基于所感测的驱动电流和DC电压来计算d轴电感和q轴电感。例如，电感估算器723可通过向电机100供应测试电压、使用电压等式来计算d轴电感和q轴电感。另外，电感估算器723可通过凭借从存储器500中检索预存储参数590搜索与由电流传感器610感测的驱动电流和由电压传感器620感测的DC电压对应的数据来计算d轴电感和q轴电感。另外，还可使用各种其它方法来估算d轴电感和q轴电感。
电力转化单元损耗估算器731可基于预存储在存储器500中的参数590当中的所感测的驱动电流、由脉冲宽度调制器766确定的开关频率以及电力转化单元的数据表来估算电力转化单元的损耗。
逆变器命令计算器726可基于由温度传感器640感测的电机100的温度、由电感估算器723估算的d轴电感和q轴电感、由速度计算器761计算的电机100的旋转速度以及在控制转矩期间由速度控制器763计算的电机100的转矩来计算逆变器命令或速度命令，并且将所计算的命令传输至逆变器250或速度控制器763。另外，电源命令计算器736可基于由电力转化单元损耗估算器731估算的电力转化单元的损耗、由速度计算器761计算的电机100的旋转速度以及在控制转矩期间由速度控制器763计算的电机100的转矩来计算DC电压命令，并且将所计算的DC电压命令传输至电源300。
逆变器250可通过基于从逆变器命令计算器726或主控制器710接收的控制信号调整驱动电流来补偿电机100的铜损耗和铁损耗。另外，电源300可通过基于作为从电源命令计算器736接收的控制信号的DC电压命令调整DC电压来补偿诸如逆变器250和电源300的电力转化单元的损耗。
上文已经描述了电机驱动设备的配置。在下文，将参考图28至图30描述补偿电机驱动设备的损耗的方法。
图28是示出根据实施方式的补偿电机驱动设备的损耗的方法的流程图。
首先，电压传感器感测从电源供应至逆变器的DC电压(S110)，电流传感器感测从逆变器供应至电机的驱动电流(S120)，且将所感测的DC电压和所感测的驱动电流传输至驱动控制器和主控制器。
主控制器基于从电压传感器和电流传感器接收的DC电压和驱动电流来计算电机的损耗(S130)。另外，主控制器基于所计算的电机的损耗向逆变器或驱动控制器传输逆变器命令或速度命令，且逆变器或驱动控制器通过调整驱动电流补偿电机的铁损耗和铜损耗(S140)。
图29是示出根据另一实施方式的补偿电机驱动设备的损耗的方法的流程图。
首先，电压传感器感测从电源供应至逆变器的DC电压(S210)，电流传感器感测从逆变器供应至电机的驱动电流(S220)，且将所感测的DC电压和所感测的驱动电流传输至驱动控制器和主控制器。
主控制器基于从电流传感器接收的驱动电流以及预存储在存储器中的与逆变器和电源有关的信息来计算电机、逆变器以及电源的损耗(S230)。另外，主控制器通过凭借基于电机、逆变器以及电源的损耗计算DC电压命令并且将所计算的DC电压命令传输至电源来控制电源以电源调整DC电压，来补偿逆变器和电源的损耗(S240)。
图30是示出根据另一实施方式的补偿电机驱动设备的损耗的方法的流程图。
首先，电压传感器感测从电源供应至逆变器的DC电压(S310)，电流传感器感测从逆变器供应至电机的驱动电流(S320)，且将所感测的DC电压和所感测的驱动电流传输至驱动控制器和主控制器。
主控制器基于从电压传感器和电流传感器接收的DC电压和驱动电流来计算电机的损耗。另外，主控制器基于从电流传感器接收的驱动电流以及预存储在存储器中的与逆变器和电源有关的信息来计算逆变器和电源的损耗(S330)。
根据主控制器将基于所计算的电机损耗计算的逆变器命令或速度命令传输至逆变器或驱动控制器并且逆变器或驱动控制器调整驱动电流，电机的铁损耗和铜损耗得到补偿(S340)。另外，主控制器通过凭借将基于所计算的电机、逆变器和电源的损耗而计算的DC电压命令传输至电源来控制电源以调整DC电压，从而补偿逆变器和电源的损耗(S350)。
将对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可在本发明中进行各种修改和改变。因此，意图是，本发明涵盖本发明的修改和变化，只要它们在所附权利要求及其等同的范围内。

Claims (30)

1.一种电机驱动设备，包括：
逆变器，配置为向电机供应驱动电力；
感测单元，配置为感测供应至所述逆变器的直流电压和从所述逆变器供应至所述电机的驱动电流；以及
控制器，配置为：通过基于所感测的直流电压和所感测的驱动电流来计算所述电机的损耗并且通过基于所计算的所述电机的损耗控制所述逆变器调整所述驱动电流，来补偿铁损耗和铜损耗。
2.根据权利要求1所述的电机驱动设备，其中所述控制器通过基于所感测的直流电压和所感测的驱动电流计算所述电机的温度、电感、转矩和旋转速度并且通过基于所计算的温度、电感、转矩和旋转速度来控制所述逆变器调整所述驱动电流来补偿所述铁损耗和所述铜损耗。
3.根据权利要求1所述的电机驱动设备，其中所述控制器基于逆变器命令计算公式控制所述逆变器调整所述驱动电流。
4.根据权利要求1所述的电机驱动设备，其中所述控制器基于逆变器命令数据表格控制所述逆变器调整所述驱动电流。
5.根据权利要求2所述的电机驱动设备，其中所述感测单元感测所述电机的旋转位移，以及
所述控制器基于所感测的旋转位移来计算所述旋转速度。
6.根据权利要求2所述的电机驱动设备，其中所述控制器计算相电阻以计算所述电机的温度，并且基于所计算的相电阻计算所述温度。
7.根据权利要求2所述的电机驱动设备，其中所述控制器计算反电动势常数以计算所述电机的温度，并且基于所计算的反电动势常数计算所述温度。
8.根据权利要求2所述的电机驱动设备，其中所述感测单元感测所述电机的温度，以及
所述控制器不计算温度，而是使用所感测的温度来控制所述逆变器。
9.根据权利要求2所述的电机驱动设备，其中所述控制器不计算所述电感，而是使用预存储参数。
10.一种电机驱动设备，包括：
电源，配置为向所述逆变器供应直流电力；
感测单元，所述感测单元配置为感测供应至所述逆变器的直流电压和从所述逆变器供应至所述电机的驱动电流；以及
控制器，配置为：通过基于所感测的驱动电流以及与所述逆变器和所述电源有关的预存储信息计算所述电机、所述逆变器和所述电源的损耗并且通过基于所计算的所述电机、所述逆变器和所述电源的损耗控制所述电源调整供应至所述逆变器的所述直流电压来补偿所述逆变器和所述电源的损耗。
11.根据权利要求10所述的电机驱动设备，其中所述控制器通过基于所感测的驱动电流计算所述电机的转矩和旋转速度并且通过基于所计算的所述电机的转矩和旋转速度以及所述逆变器和所述电源的损耗调整所述直流电压，来补偿所述逆变器和所述电源的损耗。
12.根据权利要求10所述的电机驱动设备，其中所述控制器基于电源命令计算公式控制所述电源调整所述直流电压。
13.根据权利要求10所述的电机驱动设备，其中所述控制器基于电源命令数据表格控制所述电源调整所述直流电压。
14.根据权利要求10所述的电机驱动设备，其中所述感测单元感测所述电机的旋转位移，以及
所述控制器基于所感测的旋转位移计算所述旋转速度。
15.一种电机驱动设备，包括：
逆变器，配置为向电机供应驱动电力；
电源，配置为向所述逆变器供应直流电力；
感测单元，配置为感测供应至所述逆变器的直流电压和从所述逆变器供应至所述电机的驱动电流；以及
控制器，配置为：基于所感测的直流电压和所感测的驱动电流以及与所述逆变器和所述电源有关的预存储信息来计算所述电机、所述逆变器和所述电源的损耗，通过基于所计算的所述电机的损耗控制所述逆变器调整所述驱动电流来补偿铁损耗和铜损耗，并且通过基于所计算的所述电机、所述逆变器和所述电源的损耗控制所述电源调整供应至所述逆变器的所述直流电压来补偿所述逆变器和所述电源的损耗。
16.一种控制电机驱动设备的方法，所述方法包括：
感测供应至逆变器的直流电压和从所述逆变器供应至电机的驱动电流；
基于所感测的直流电压和所感测的驱动电流来计算所述电机的损耗；以及
通过基于所计算的所述电机损耗调整所述驱动电流来补偿铁损耗和铜损耗。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括基于所感测的直流电压和所感测的驱动电流来计算所述电机的温度、逆变器、转矩和旋转速度，
其中通过基于所计算的温度、电感、转矩和旋转速度执行对所述铁损耗和所述铜损耗的补偿。
18.根据权利要求16所述的方法，其中通过基于逆变器命令计算公式调整所述驱动电流执行对所述铁损耗和所述铜损耗的补偿。
19.根据权利要求16所述的方法，其中通过基于逆变器命令数据表格调整所述驱动电流执行对所述铁损耗和所述铜损耗的补偿。
20.根据权利要求16所述的方法，进一步包括感测所述电机的旋转位移，
其中基于所感测的旋转位移执行所述旋转速度的计算。
21.根据权利要求17所述的方法，其中通过计算相电阻并且基于所计算的相电阻计算所述温度来执行对所述电机的温度的计算。
22.根据权利要求17所述的方法，其中通过计算反电动势常数并且基于所计算的反电动势常数计算所述温度来执行对所述电机的温度的计算。
23.根据权利要求17所述的方法，进一步包括感测所述电机的温度，
其中通过在不计算所述电机的温度情况下使用所感测的所述电机的温度来调整所述驱动电流。
24.根据权利要求17所述的方法，其中在不使用所感测的直流电压和所感测的驱动电流的情况下使用预存储参数来计算所述电感。
25.一种控制电机驱动设备的方法，所述方法包括：
感测供应至逆变器的直流电压和从所述逆变器供应至电机的驱动电流；
基于所感测的驱动电流以及与所述逆变器和所述电源有关的预存储信息来计算所述电机、所述逆变器和所述电源的损耗；以及
通过基于所计算的所述电机、所述逆变器和所述电源的损耗调整供应至所述逆变器的所述直流电压来补偿所述逆变器和所述电源的损耗。
26.根据权利要求25所述的方法，进一步包括基于所感测的驱动电流来计算所述电机的转矩和旋转速度，
其中通过基于所计算的所述电机的转矩和旋转速度以及所述逆变器和所述电源的损耗调整所述直流电压来执行对所述逆变器和所述电源的损耗的补偿。
27.根据权利要求25所述的电机驱动设备，其中通过基于电源命令计算公式调整所述直流电压来执行对所述损耗的所述补偿。
28.根据权利要求25所述的电机驱动设备，其中通过基于电源命令数据表格调整所述直流电压来执行对所述损耗的所述补偿。
29.根据权利要求25所述的方法，进一步包括感测所述电机的旋转位移，
其中基于所感测的旋转位移执行对所述旋转速度的计算。
30.一种控制电机驱动设备的方法，所述方法包括：
感测供应至逆变器的直流电压和从所述逆变器供应至电机的驱动电流；
基于所感测的驱动电压和所感测的驱动电流以及与所述逆变器和所述电源有关的预存储信息来计算所述电机、所述逆变器和所述电源的损耗；以及
通过基于所计算的所述电机的损耗调整所述驱动电流来补偿铁损耗和铜损耗；以及
通过基于所计算的所述电机、所述逆变器和所述电源的损耗调整供应至所述逆变器的所述直流电压来补偿所述逆变器和所述电源的损耗。
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