CN110383671A - 用于确定电机的直轴电感和交轴电感的方法、对应的计算机程序以及装置 - Google Patents

Abstract

用于确定电机(102)的直轴电感(L_d)和交轴电感(L_q)的此方法包含：至少一个测试步骤，包含：控制电机(102)以使得电机(102)的定子(106)产生磁场，所述磁场包含在旋转频率下旋转以使得电机(102)的转子(104)旋转的磁场，以及在测试频率下周期性地变化的测试磁场；测量在控制电机(102)期间流经电机(102)的定子相绕组(A、B、C)的相电流([i])；确定基于相电流([i])中的至少一些所确定的电量的幅度谱(S)；在幅度谱(S)中搜索在取决于测试频率的频率下存在的至少一个峰值；确定所找到的每个峰值的幅度(I_pul、I_rot)；以及根据一个或多个测试步骤中所找到的两个峰值的幅度(I_pul、I_rot)来确定直轴电感(L_d)和交轴电感(L_q)。

Description

用于确定电机的直轴电感和交轴电感的方法、对应的计算机 程序以及装置

技术领域

本发明涉及电机领域，且具体地说，涉及例如具有凸极的同步电机。

背景技术

在第WO 2010/000640 A1号下公布的PCT申请公开了一种用于确定电机的直轴电感L_d和交轴电感L_q的方法，其中在每个相的方向上施加正电压向量随后施加负电压向量，测量瞬时相的电流，基于瞬时相的电流确定转子的角位，且基于转子的角位确定电感L_d、电感L_q。

用于确定直轴电感L_d和交轴电感L_q的此方法具有需要测量在瞬时转速下的相电流的缺点。此测量需要特定电流传感器以及就计算时间而言需要大量资源。

本发明的目的是提出一种用于确定直轴电感L_d和交轴电感L_q的方法，所述方法不需要测量在瞬时转速下的相电流。

发明内容

出于此目的，提出一种用于确定电机的直轴电感和交轴电感的方法，所述方法包括：

-至少一个测试步骤，其包括：

-控制电机以使得电机的定子产生磁场，所述磁场包括：

-第一磁场，在第一旋转频率下旋转，以便以旋转方式驱动电机的转子，以及

-第二磁场，被称作测试磁场，其在被称作测试频率的第二频率下周期性地变化，所述第二频率与旋转频率不同，

-测量在控制电机期间流经电机的定子相绕组的相电流的至少一个部分，

-确定基于相电流中的至少一些所确定的给定电量的幅度谱(amplitudespectrum)，

-在幅度谱中搜索在取决于测试频率的频率下存在的至少一个峰值，

-确定所找到的每个峰值的幅度，

-根据在一个或多个测试步骤中所找到的两个峰值的幅度来确定直轴电感和交轴电感。

本发明使得有可能基于来自相电流的电量的频谱分析而确定直轴电感和交轴电感，这意指考虑的是相电流的已确定速度。具体来说，幅度谱来自电量的频谱分析。举例来说，两个所使用的峰值来自一个单个测试步骤，在此期间在幅度谱中搜寻两个峰值，或来自两个测试步骤，在此期间在幅度谱中搜寻一个峰值。

任选地，测试频率大于旋转频率，优选为大十倍。

同样任选地，至少一个测试步骤包括第一测试步骤，其中测试磁场仅在第一磁场的直轴方向上变化。

同样任选地，在第一测试步骤期间，在旋转频率和测试频率的总和下搜寻峰值。

同样任选地，在第一测试步骤期间，控制电机包括：

-确定被称作全局设定点的相电压设定点，全局设定点所述全局设定点包括被称作测试设定点的设定点，将所述测试设定点施加到电机的定子相绕组被配置成产生测试磁场，测试设定点包括与测试频率成正弦的直轴方向上的分量，以及正交方向上的分量，所述分量为零，

-分别将相电压设定点施加到电机的定子相绕组。

同样任选地，通过以下等式来确定直轴电感：

其中：

I_pul为在旋转频率的总和下和在测试频率下所找到的峰值的幅度，

v_h和f_h分别为测试设定点的直轴方向上的正弦分量的幅度和频率。

同样任选地，至少一个测试步骤包括第二测试步骤，其中测试磁场为在测试频率下旋转的磁场。

同样任选地，在第二测试步骤期间，在测试频率下搜寻峰值。

同样任选地，在第二测试步骤期间，控制电机包括确定相电压的全局设定点，所述全局设定点包括测试设定点，将所述测试设定点施加到定子相绕组被配置成产生测试磁场，这些测试设定点包括与测试频率成正弦的相对于定子沿固定坐标系的第一轴的分量，以及与测试频率成共正弦的沿固定坐标系的第二轴的分量。

同样任选地，测试设定点的两个分量具有相同测试幅度，且通过以下等式确定交轴电感：

其中：

I_rot为在测试频率下所找到的峰值的幅度，

v_h和f_h分别为测试设定点的两个分量的幅度和频率。

本发明还提出了一种计算机程序，所述计算机程序可从通信网络下载且/或存储在载体上，所述程序可由计算机读取和/或可由处理器执行，其中在计算机上执行所述程序时，所述计算机程序包括用于执行根据本发明的方法的步骤的指令。

本发明还提出了一种用于确定电机的直轴电感和交轴电感的装置，所述装置包括：

-反相器的控制模块，所述控制模块被设计成分别向电机的定子相绕组提供相电压，以使得电机的定子产生磁场，所述磁场包括：

-第一磁场，在旋转频率下旋转，以便以旋转方式驱动电机的转子，以及

-第二磁场，被称作测试磁场，其在被称作测试频率的第二频率下周期性地变化，所述第二频率与旋转频率不同，

-用于确定根据在控制电机期间流经电机的定子相绕组的相电流的至少一个部分来确定的电量的幅度谱，

-用于在幅度谱中搜索在取决于测试频率的频率下存在的至少一个峰值且用于确定所找到的每个峰值的幅度的模块，

-被设计成基于所找到的两个峰值的幅度来确定直轴电感和交轴电感的模块。

附图说明

图1为根据本发明的电气系统的功能图。

图2为根据本发明用于确定在例如图1中示出的电气系统中实施的直轴电感L_d和交轴电感L_q的方法的步骤的框图。

图3和图4为基于相电流中的至少一些所确定的电量的幅度谱。

图5示出基于相电流的电感L_d、电感L_q的映射。

图6和图7为根据本发明的电气系统的不同替代物的功能图。

具体实施方式

参看图1，现描述一种电气系统100。

首先，电气系统100包括电机102。在所描述的实例中，电机102为例如具有永磁体的同步电机。

同步电机102包括转子104和定子106，在所描述的实例中，所述定子包括三个定子相绕组A、定子相绕组B、定子相绕组C。转子104被设计成相对于定子106旋转且具有相对于定子106的角位θ。

可以数种方式表示与定子相绕组A、定子相绕组B、定子相绕组C相关联的量，即电机102的相电压、相电流、对应的设定点、电感等。这些量可以自然形式表示，即通过物理上可测量的个别量组来表现，或例如以与定子106相关联的坐标系仅由两个分量(当电机102平衡时)表现，例如以α-β坐标系由通过克拉克(Clarke)或肯考迪亚(Concordia)转化所获得的两个分量α和β表现，或例如以与转子104相关联的旋转坐标系由仅两个分量(当电机102平衡时)表现，例如以d-q坐标系由通过帕克(Park)转化所获得的两个分量d和q表现。

因此，在以下描述和权利要求中，所使用的量在独立于表现其的方式和通过表现其的分量来提及所述量时将携带于方括号中的参考值，其中指数对应于所使用的表示，其中在特定表示中提及所述指数。

举例来说，在独立于表示相电流的方式提及时，将所述相电流标注为[i]。然而，在所述相电流以其自然形式表现时，将所述相电流标记为i_A、i_B、i_C，在所述相电流以α-β坐标系表现时，将所述相电流标记为i_α、i_β，且在所述相电流以d-q坐标系表现时，将所述相电流标记为i_d、i_q。

电机102具有直轴电感L_d(也称为：“d轴电感”)和交轴电感L_q(也称为：“q轴电感”)。优选地，电机102具有凸极(salient poles)，即直轴电感L_d具有与交轴电感L_q不同的值。直轴电感L_d和交轴电感L_q为与转子104相关联的旋转坐标系中的分量，所述分量表征具有呈星形连接的定子相绕组A、定子相绕组B、定子相绕组C的电动机102的电感。这些电感为由反相器110以电气方式所见的电感。直轴电感L_d和交轴电感L_q取决于自感且取决于每个相的互感，所述自感和互感又取决于转子104的角位θ。在所描述的实例中，旋转坐标系为d-q坐标系，即具有被称作“直轴”的“d”轴和与直轴正交的“q”轴，所述直轴在由定子106产生的旋转磁场方向上定向而以旋转方式驱动转子104。定子106的旋转磁场的方向对应于转子104的磁场的方向，这是因为转子104的磁场在定子106的磁场上对准。

系统100进一步包括直流电压源108，所述直流电压源被设计成提供直流电压V。在所描述的实例中，直流电压源108包括电池。

系统100进一步包括反相器110，所述反相器被设计成分别为定子相绕组A、定子相绕组B、定子相绕组C提供来自直流电压源108的交流相电压。

系统100进一步包括测量装置112，所述测量装置被设计成测量分别流经定子相绕组A、定子相绕组B、定子相绕组C的相电流[i]＝i_A、i_B、i_C。

系统100进一步包括用于确定电机102的直轴电感L_d和交轴电感L_q的装置114。

装置114被设计成基于力矩设定点T*来控制反相器110，以便相对于定子106在旋转频率f_b下以旋转方式驱动转子104。或者，力矩设定点T*可用转子104的角速度设定点替换或包含所述角速度设定点。

装置114首先包括反相器110的控制模块115。

控制模块115首先包括转换模块(a、b、c/α、β)116，所述转换模块被设计成在坐标系α-β以分量i_α、分量i_β形式表现相电流[i]＝i_A、i_B、i_C。

控制模块115进一步包括角估算模块118，所述角估算模块被设计成基于相电流[i]＝i_α、i_β来估算转子104相对于定子106的角位θ和角速度

控制模块115进一步包括设定点模块124，所述设定点模块被设计成基于力矩设定点T*确定相电压的设定点[v_b*]，所述设定点被称作主要设定点。主要设定点[v_b*]被配置成使得定子106在旋转频率f_b下产生旋转磁场B_b，所述旋转频率与角位θ通过以下等式相联系：2πf_bt＝θ。在所描述的实例中，主要设定点[v_b*]以呈分量分量形式的d-q坐标系表现。

控制模块115进一步包括用于估算主要电流122的模块，所述模块被设计成基于相电流[i]＝i_α、i_β来确定被称作主要相电流[i_b]的相电流。主要相电流[i_b]为与旋转磁场B_b相关联的电流，即在旋转频率f_b下存在于相电流[i]中的电流。在所描述的实例中，设定点模块124被设计成考虑主要相电流[i_b]以确定主要设定点[v_b*]，所述主要相电流以呈分量i_{b_d}、分量i_{b_q}形式的d-q坐标系表示。由此形成封闭回路控制。

控制模块115进一步包括脉动(pulsating)注入模块125，所述脉动注入模块被设计成在主要设定点[v_b*]中注入(即，添加)测试设定点[v_h*]，以获得被称作全局设定点的设定点[v*]。由脉动注入模块125注入的测试设定点[v_h*]被配置成使得定子106产生被称作测试磁场B_h的磁场，所述磁场在被称作测试频率f_h的频率下周期性地变化。在所描述的实例中，由模块125注入的测试设定点[v_h*]以d-q坐标系由直轴分量v_pul和正交分量表现，所述直轴分量在测试频率f_h下周期性地变化，所述正交分量为零。将直轴分量v_pul添加到分量以提供全局设定点[v*]的分量v_d*。因此，测试磁场B_h被配置成在测试频率f_h下在旋转磁场B_b的直轴方向上周期性地变化。在所描述的实例中，直轴分量v_pul在直轴方向上正弦地变化且由以下等式提供：

v_pul＝V_hcos(2πf_ht)

控制模块115进一步包括转换模块126，所述转换模块被设计成将分量v_d*、分量v_q*在α-β坐标系中转换成两个分量分量形式。针对此转换，有必要知道由估算模块118提供的转子104的角位θ。

控制模块115进一步包括旋转注入模块127₁、旋转注入模块127₂，所述旋转注入模块被设计成在主要设定点[v_b*]中注入(即，添加)测试设定点[v_h*]以获得全局设定点[v]。在所描述的实例中，单个注入、脉动或旋转出现一次，以使得全局设定点[v]包括主要设定点和由脉动注入模块125注入的测试设定点[v_h*]或由旋转注入模块127₁、旋转注入模块127₂注入的测试设定点[v_h*]。

由旋转注入模块127₁、旋转注入模块127₂注入的测试设定点[v_h*]被配置成使得定子106产生测试磁场B_h，所述测试磁场在测试频率f_h下周期性地变化。在所描述的实例中，由模块127₁、模块127₂注入的测试设定点[v_h*]以α-β坐标系通过在测试频率f_h下周期性地变化的分量αv_{rot_α}和分量β_{vrot_β}来表现。将分量v_{rot_α}添加到分量且将分量v_{rot_β}添加到分量以分别提供全局设定点[v*]的分量v_α*、分量v_β*。因此，测试磁场B_h被配置成在测试频率f_h下旋转。在所描述的实例中，分量v_{rot_α}、分量v_{rot_β}正弦地变化且由以下等式提供：

v_{rot_α}＝V_hcos(w_ht)

v_{rot_β}＝V_hsin(w_ht)

在所描述的实例中，旋转注入的特性(幅度v_h和频率f_h)与脉动注入的特性一致。然而，根据本发明的其它实施例，所述特性可不同。此外，在旋转注入中，分量v_{rot_α}、分量v_{rot_β}的幅度可不同。

控制模块115进一步包括输出模块128，所述输出模块被设计成控制反相器110，以使得反相器110分别为相A、相B、相C提供全局设定点[v*]＝v_A*、v_B*、v_C*。

在全局设定点下，定子106被设计成产生磁场B，所述磁场在一方面包括来自主要设定点[v_b*]的在旋转频率f_b下旋转的磁场B_b的叠加，并且，在另一方面包括来自由模块125或由模块127₁、模块127₂注入的测试设定点[v_h*]的在测试频率f_h下变化的磁场B_h的叠加。

优选地，测试频率f_h与旋转频率f_b不同，更优选地大于旋转频率f_b，例如至少大十倍。还优选地，旋转频率f_b这样使得转子104的旋转速度小于电机102的转子104的最大旋转速度的10％(此最大速度在每个电机之间有所不同)。举例来说，旋转频率f_b介于0赫兹与100赫兹之间，且测试频率f_h为至少500赫兹。

装置114进一步包括频谱分析模块132，所述频谱分析模块被设计成确定来自相电流[i]＝i_A、i_B、i_C的至少一个部分的所确定电量的幅度谱S。举例来说，电量为相电流i_A、相电流i_B、相电流i_C中的一个或分量i_α、分量i_β中的一个。在所描述的实例中，电量为分量i_α。

或者，电量可为相电流[i]的范数|i|：

装置114进一步包括峰值搜索模块134，所述峰值搜索模块被设计成在幅度谱S中搜索在取决于测试频率f_h的频率下存在的峰值。更具体来说，模块134被设计成搜索在通过模块125的脉动注入的情况下在频率f_b+f_h下和在通过模块127₁、模块127₂的旋转注入的情况下在频率f_h下存在的峰值。此外，峰值搜索模块134被设计成确定每个所找到的峰值的幅度，分别标记为幅度I_pul和幅度I_rot。

装置114进一步包括电感确定模块136，所述电感确定模块被设计成在一方面确定来自幅度I_pul和来自脉动注入的特性v_h、f_h的直轴电感L_d，并且，在另一方面确定来自幅度I_rot的交轴电感L_q、电感L_d和旋转注入的特性v_h、特性f_h。

在所描述的实例中，通过以下等式来确定电感L_d：

其中I_pul为在旋转频率f_b和测试频率f_h的总和下所找到的峰值的幅度，且特性v_h和特性f_h分别为分量v_pul的幅度和频率。

此外，通过以下等式来确定电感L_q：

其中I_rot为在测试频率f_h下所找到的峰值的幅度，特性v_h和特性f_h分别为分量v_{rot_α}、分量v_{rot_β}的幅度和频率。

在所描述的实例中，装置114包括计算机系统，所述计算机系统包括处理单元(未示出)和存储器(未示出)，存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被配置成由处理单元执行。因此，上文所描述的所有模块在所描述的实例中以计算机程序的计算机模块形式实施，所述计算机程序被配置成由处理单元执行。

或者，可实质上实施这些模块中的所有或一些，即呈不依赖于计算机程序的电子电路的形式。

参看图2，下文描述用于确定直轴电感L_d和交轴电感L_q的方法200。

在第一测试步骤202期间，执行以下步骤204到步骤218。

在步骤204期间，设定点模块124基于力矩设定点T*确定主要设定点v_q*。

在步骤206期间，脉动注入模块125在主要设定点[v_b*]中注入测试设定点[v_h*]以获得全局设定点[v*]＝v_d*、v_q*。更具体来说，脉动注入模块125将分量v_pul添加到分量以获得分量v_d*。

在步骤208期间，转换模块(d、q/α、β)126以坐标系α-β表现全局设定点[v*](不使用模块127₁和模块127₂以使得v_α*等于且以使得v_β*等于)。

在步骤210期间，输出模块128控制反相器110，以使得所述反相器将全局设定点[v*]＝v_A*、v_B*、v_C*分别施加到定子相绕组A、定子相绕组B、定子相绕组C。

因此，全局设定点[v*]＝v_A*、v_B*、v_C*在一方面包括主要设定点[v_b*]，将所述主要设定点施加到定子相绕组A、定子相绕组B、定子相绕组C产生在旋转频率f_b下旋转的磁场B_b，并且，在另一方面包括测试设定点[v_h*]，将所述测试设定点施加到定子相绕组A、定子相绕组B、定子相绕组C产生测试磁场B_h，所述测试磁场在测试频率f_h下仅直接地在旋转磁场B_b的方向上周期性地变化。

在步骤212期间，在控制电机102时，测量装置112测量流经定子相绕组A、定子相绕组B、定子相绕组C的相电流[i]＝i_A、i_B、i_C。

在步骤214期间，转换模块(a、b、c/α、β)116将相电流[i]＝i_A、i_B、i_C转换成相电流[i]＝i_α、i_β。

在步骤216期间，模块132确定基于相电流[i]＝i_α、i_β的至少一个部分所确定的电量的幅度谱S。在所描述的实例中，电量为分量i_α。

参看图3，幅度谱S相对于高频率包括在频率f_h+f_b下的第一峰值302和在频率f_h-f_b下的第二峰值304。两个峰值302、峰值304具有相同幅度I_pul。

实际上，众所周知，在已确定的速度下且忽略电阻效应，通过以下等式连接高频相电压[v_h]＝v_dh、v_qh和高频相电流[i_h]＝i_dh、i_qh：

其中Z_dh＝j2πf_h L_d且Z_qh＝j2πf_h L_q。

又，在本发明的情况下，通过以下等式提供高频相电压[v_h]＝v_dh、v_qh：

此外，有可能基于高频相电压[v_h]＝v_dh、v_qh表现高频相电流[i_h]＝i_dh、i_qh：

此等式可转置成α-β坐标系：

其中

分量i_∝h因而包括幅度I_pul的和对应频率f_b+f_h和频率f_b-f_h的两个峰值。

因此，幅度谱S相对于高频率包括频率f_b+f_h下的峰值和频率f_b-f_h下的峰值，两个峰值都具有相同幅度I_pul。

此外，基于上文等式，由以下等式提供幅度谱S的第一峰值302的(和第二峰值304的)幅度I_pul：

同样，参看图2，在步骤218期间，峰值搜索模块134在幅度谱S中搜索在频率f_h+f_b下存在的峰值，找到第一峰值302且确定其幅度I_pul。

在步骤220期间，模块136基于幅度I_pul确定电感L_d。

如上文所描述，在所描述的实例中，通过以下等式确定电感L_d：

在第二测试步骤222期间，执行以下步骤224到步骤238。

在步骤224期间，设定点模块124基于力矩设定点T*确定主要设定点[v_b*]＝v_d*、v_q*(不使用模块125以使得v_d*等于)。力矩设定点T*与第一测试步骤202中的力矩设定点相同。

在步骤226期间，转换模块(d、q/α、β)126将主要设定点[v_b*]＝v_d*、v_q*转换成主要设定点

在步骤228期间，旋转注入模块127₁、旋转注入模块127₂将测试设定点[v_h*]注入到主要设定点[v_b*]中。更具体来说，旋转注入模块127₁、旋转注入模块127₂将分量v_{rot_α}、分量_{vrot_β}分别添加到分量以提供全局设定点[v*]＝v_α*、v_β*。

在步骤230期间，输出模块128控制反相器110，以使得所述反相器将全局设定点[v*]＝v_A*、v_B*、v_C*分别施加到定子相绕组A、定子相绕组B、定子相绕组C。

因此，全局设定点[v*]＝v_A*、v_B*、v_C*在一方面包括主要设定点[v_b*]，将所述主要设定点施加到定子相绕组A、定子相绕组B、定子相绕组C产生在旋转频率f_b下旋转的磁场B_b(与第一测试步骤202中的相同)，并且，在另一方面包括测试设定点[v_h*]，将所述测试设定点施加到定子相绕组A、定子相绕组B、定子相绕组C产生在测试频率f_h下旋转的测试磁场B_h。

在步骤232期间，在控制电机102时，测量装置112测量流经定子相绕组A、定子相绕组B、定子相绕组C的相电流[i]＝i_A、i_B、i_C。

在步骤234期间，转换模块(a、b、c/α、β)116将相电流[i]＝i_A、i_B、i_C转换成相电流[i]＝i_α、i_β。

在步骤236期间，模块130确定基于相电流[i]＝i_α、i_β的至少一个部分所确定的电量的幅度谱S，此电量为所描述的实例中的分量i_α。

参看图4，幅度谱S相对于高频率包括在频率f_h下的第一峰值402和在频率-f_h+2f_b下的第二峰值404。第一峰值402具有幅度I_rot，且第二峰值404具有与幅度I_rot不同的幅度I_{rot_2}。

实际上，众所周知，在已确定的速度下且忽略电阻效应，通过以下等式连接高频相电压[v_h]＝v_dh、v_qh和高频相电流[i_h]＝i_dh、i_qh：

其中Z_dh＝j2πf_h L_d且Z_qh＝j2πf_h L_q。

此等式可转置成α-β坐标系：

其中且

此外，有可能基于高频相电压[v_h]＝v_∝h、v_βh表现高频相电流[i_h]＝i_∝h、i_βh：

又，在本发明的情况下，通过以下等式提供高频相电压[v_h]＝v_∝h、v_βh：

因此，通过以下等式提供高频相电流[i_h]＝i_∝h、i_βh：

具体来说，通过以下等式提供分量i_∝h：

此等式还可写成以下形式：

i_∝h＝I_rotcos(2πf_ht)+I_{rot_2}cos(-2πf_ht+4πf_bt)

其中且

因此，分量i_∝h包括具有对应幅度I_rot和幅度I_{rot_2}的频率f_h下的峰值和频率-f_h+2f_b下的峰值。

因此，幅度谱S相对于高频率包括具有对应幅度I_rot和幅度I_{rot_2}的频率f_h下的峰值和频率-f_h+2f_b下的峰值。

此外，基于上文等式，通过以下等式提供幅度谱S的第一峰值402和第二峰值404的幅度I_rot和幅度I_{rot_2}：

再次参看图2，在步骤238期间，峰值搜索模块134在幅度谱S中搜索在频率f_h下存在的峰值，找到第一峰值402且确定其幅度I_rot。

在步骤240期间，模块136基于幅度I_rot确定电感L_q以及电感L_d。

如上文所描述，在所描述的实例中，通过以下等式确定电感L_q：

其中电感L_d为在步骤220处所确定的直轴电感。

在特定实施例中，方法200以不同力矩设定点T*重复数次。此外，在方法200的每个实施方案处，以对应主要相电流[i_b]＝i_{b_d}、i_{b_q}来记录电感L_d、电感L_q。

因此，有可能获得使相电流与直轴电感L_d和交轴电感L_q相关联的映射，或校正现存映射(参见图5，其中测量点由黑圆指示)。此类映射用于设计适于电机102的设定点模块(如设定点模块124)，以提供对电机102的准确控制。此经调适控制模块随后在控制装置中实施，所述控制装置被配置成与装置114类似用于生产目的，不同之处在于所述控制装置不包括注入模块125、注入模块127₁、注入模块127₂或用于确定电感L_d、电感L_q的模块132、模块134、模块136。

或者，参看图6，通过设定点模块124将电感L_d、电感L_q的确定用于根据主要电流[i_b]和所确定的电感L_d、电感L_q来确立主要设定点[v_b*]。在这种情况下，有规律地更新电感L_d、电感L_q，例如每天或每周更新。因此，有可能考虑电感L_d、电感L_q的偏差来控制电机102，所述偏差例如由电机102的磨损引起。

参看图7，在另一实施例中，装置114包括流量确定模块702，所述流量确定模块被设计成根据电感L_d、电感L_q确定转子磁通φf。举例来说，通过以下等式确定d-q坐标系中的转子磁通φf的分量φf_d、分量φf_q：

φf_d＝φ_d-L_di_{b_d}

φf_q＝φ_q-L_qi_{b_q}

其中φ_d、φ_q为已知的磁通泄漏。

此外，装置114包括温度确定模块704，所述温度确定模块被设计成基于转子磁通φf来确定电机(102)的温度T°。举例来说，由以下等式提供温度T°：

T°＝k|φf|

其中k为已知常量且

当然，两个模块702、模块704可组合成一个单个模块以根据电感L_d、电感L_q直接地确定电机102的温度T°。

本发明不限于上文所描述的实施例，但事实上由随附权利要求限定。本领域的技术人员将明白，可对本发明作出修改。

举例来说，估算模块118可被设计以基于相电流[i]＝i_A、i_B、i_C来估算转子104的角位θ。在这种情况下，去除转换模块116，且估算模块118直接地接收通过测量装置112所测得的相电流[i]＝i_A、i_B、i_C。

此外，角位θ可以两个变量sin(θ)和变量cos(θ)的形式表现。实际上，角位θ通常以两个变量sin(θ)和变量cos(θ)的形式用于转换模块(d、q/α、β)126中。此外，两个变量sin(θ)和变量cos(θ)的使用使得有可能避免模2π误差(即θ与θ+2π之间的混淆)。

此外，可仅执行步骤222到步骤240以确定直轴电感L_d和交轴电感L_q。在这种情况下，峰值搜索模块134搜索在频率f_h和频率-f_h+2_f下存在的峰值，找到第一峰值402和第二峰值404且确定其幅度I_rot、幅度I_{rot_2}。此外，电感确定模块136将通过对具有两个未知变量的两个等式的以下系统进行求解来确定直轴电感L_d和交轴电感L_q：

此外，测试频率f_h可具有与旋转频率f_b相同的量值。在这种情况下，与幅度谱S的一个或多个峰值的幅度相关联的其它等式用于确定电感L_d、电感L_q。视需要，本领域的技术人员可易于确定这些其它等式。

此外，权利要求中所使用的术语不得理解为限于上文所描述的实施例的元件，而相反，必须理解为覆盖本领域的技术人员可根据其一般知识推导的所有等效元件。

附图标号说明

电气系统 100

电机 102

转子 104

定子 106

直流电压源 108

反相器 110

测量装置 112

电感确定装置 114

控制模块 115

转换模块(a、b、c/α、β) 116

角估算模块 118

估算主要电流模块 122

设定点模块 124

脉动注入模块 125

转换模块(d、q/α、β) 126

旋转注入模块 127₁、127₂

输出模块 128

频谱分析模块 132

峰值搜索模块 134

电感确定模块 136

Claims (12)

1.一种用于确定电机(102)的直轴电感(L_d)及交轴电感(L_q)的方法(200)，所述方法(200)包括：

至少一个测试步骤(202、222)，包括：

控制(210、230)所述电机(102)以使得所述电机(102)的定子(106)产生磁场(B)，所述磁场包括：

第一磁场(B_b)，在第一旋转频率(f_b)下旋转，以便以旋转方式驱动所述电机(102)的转子(104)，以及

第二磁场，被称作测试磁场(B_h)，在被称作测试频率(f_h)的第二频率下周期性地变化，

测量(212、232)在控制所述电机(102)期间流经所述电机(102)的定子绕组(A、B、C)的相电流(i_A、i_B、i_C)的至少一个部分，

确定(214、234)基于所述相电流(i_A、i_B、i_C)的至少一个部分所确定的给定电量的幅度谱(S)，

在所述幅度谱(S)中搜索(216、236)在频率(f_h+f_b、f_h)下存在的至少一个峰值，所述频率取决于所述测试频率(f_h)，

确定(218、238)所找到每个峰值的幅度(I_pul、I_rot)，

根据在所述一个或多个测试步骤中所找到的两个峰值的所述幅度(I_pul、I_rot)来确定(220、240)所述直轴电感(L_d)及所述交轴电感(L_q)。

2.根据权利要求1所述的用于确定电机(102)的直轴电感(L_d)及交轴电感(L_q)的方法，其中所述测试频率(f_h)大于所述旋转频率(f_b)，优选为大十倍。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的用于确定电机(102)的直轴电感(L_d)及交轴电感(L_q)的方法(200)，其中所述至少一个测试步骤包括第一测试步骤(202)，其中所述测试磁场(B_h)仅在所述第一磁场(B_b)的直轴方向上变化。

4.根据权利要求3所述的用于确定电机(102)的直轴电感(L_d)及交轴电感(L_q)的方法(200)，其中，在所述第一测试步骤期间，在所述旋转频率(f_b)及所述测试频率(f_h)的总和下搜寻峰值。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的用于确定电机(102)的直轴电感(L_d)及交轴电感(L_q)的方法(200)，其中，在所述第一测试步骤期间，控制所述电机(102)包括：

确定被称作全局设定点的相电压设定点([v*])，所述全局设定点包括被称作测试设定点的设定点，将所述设定点施加到所述电机(102)的所述定子相绕组(A、B、C)被配置成产生所述测试磁场(B_h)，所述测试设定点包括所述直轴方向(v_pul)上的分量，所述分量与所述测试频率(f_h)成正弦，以及所述正交方向上的分量，所述分量为零，

将所述全局设定点([v*])分别施加到所述电机(102)的所述定子相绕组(A、B、C)。

6.根据权利要求5所述的用于确定电机(102)的直轴电感(L_d)及交轴电感(L_q)的方法(200)，其中通过以下等式确定所述直轴电感(L_d)：

其中：

I_pul为在所述旋转频率(f_b)的所述总和下以及在所述测试频率(f_h)下所找到的所述峰值的所述幅度，

v_h及f_h分别为所述测试设定点的所述直轴方向(v_pul)上的所述正弦分量的所述幅度及所述频率。

7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的用于确定电机(102)的直轴电感(L_d)及交轴电感(L_q)的方法(200)，其中所述至少一个测试步骤包括第二测试步骤(222)，其中所述测试磁场(B_h)为在所述测试频率(f_h)下旋转的磁场。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的用于确定电机(102)的直轴电感(L_d)及交轴电感(L_q)的方法(200)，其中，在所述第二测试步骤期间，在所述测试频率(f_h)下搜寻峰值。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的用于确定电机(102)的直轴电感(L_d)及交轴电感(L_q)的方法(200)，其中，在所述第二测试步骤(222)期间，控制所述电机(102)包括所述相电压的所述全局设定点([v*])的所述确定，所述全局设定点包括测试设定点，将所述测试设定点施加到所述定子相绕组(A、B、C)被配置成产生所述测试磁场(B_h)，这些测试设定点包括相对于所述定子(106)沿固定坐标系的第一轴的分量(v_{rot_α})，所述分量与所述测试频率(f_h)成正弦，以及沿所述固定坐标系的第二轴的分量(v_{rot_β})，所述分量与所述测试频率(f_h)成共正弦。

10.根据结合在一起的权利要求8及权利要求9所述的用于确定电机(102)的直轴电感(L_d)及交轴电感(L_q)的方法(200)，其中所述测试设定点的所述两个分量(v_{rot_α}、v_{rot_β})具有相同测试幅度(v_h)，且其中所述交轴电感(L_q)通过以下等式来确定：

其中：

I_rot为在所述测试频率(f_h)下所找到的所述峰值的所述幅度，

v_h及f_h分别为所述测试设定点的所述两个分量(v_{rot_α}、v_{rot_β})的所述幅度及所述频率。

11.一种可从通信网络下载和/或存储在载体上的计算机程序，所述载体可由计算机读取和/或可由处理器执行，其中所述计算机程序包括用于执行根据权利要求1至权利要求10中任一项所述的用于确定电机(102)的直轴电感(L_d)和交轴电感(L_q)的方法的所述步骤的指令，其中在计算机上执行所述程序。

12.一种用于确定电机(102)的直轴电感(L_d)和交轴电感(L_q)的装置(114)，所述装置(114)包括：

反相器(110)的控制模块(115)，所述控制模块被设计成分别向所述电机(102)的所述定子相绕组(A、B、C)提供相电压(v_A、v_B、v_C)，以使得所述电机(102)的定子(106)产生磁场(B)，所述磁场包括：

第一磁场(B_b)，在旋转频率(f_b)下旋转，以便以旋转方式驱动所述电机(102)的转子(104)，以及

第二磁场，被称作测试磁场(B_h)，在被称作测试频率(f_h)的第二频率下周期性地变化，

模块(130)，用于确定根据控制所述电机(102)期间流经所述电机(102)的所述定子相绕组(A、B、C)的所述相电流(i_A、i_B、i_C)的至少一个部分确定的电量的幅度谱(S)，

模块(134)，用于在所述幅度谱(S)中搜索在频率(f_h+f_b、f_h)下存在的至少一个峰值且用于确定所找到的每个峰值的幅度(I_pul、I_rot)，所述频率取决于所述测试频率(f_h)，

模块(136)，被设计成基于所找到的所述两个峰值的所述幅度(I_pul、I_rot)来确定所述直轴电感(L_d)及所述交轴电感(L_q)。