CN112491304A - 用于多相电机的空间矢量脉冲宽度调制 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于多相电机的空间矢量脉冲宽度调制。描述使用信号发生器来控制多相电机的运行的技术方案,信号发生器被配置为生成包括连续PWM方案和非连续PWM方案的组合脉冲宽度调制PWM方案的n个占空比信号,其中n为大于3的整数。混合系数值确定形成组合PWM方案时连续PWM方案和非连续PWM方案的每一个的相对权重。混合函数确定用于生成占空比信号的连续PWM方案和非连续PWM方案的每一个的相对权重。混合函数是基于混合系数值和两个阈值之间的差而分段计算的。信号发生器使用每个占空比信号来控制DC功率到多相电机的对应相的切换。

Description

用于多相电机的空间矢量脉冲宽度调制
技术领域
本申请总体上涉及用于控制电机的方法和系统,并且更具体地涉及用于生成用来控制具有n个相的交流(AC)电机的占空比(duty cycle)信号的方法和系统,其中,n为大于3的整数。
背景技术
控制器通常通过例如使用脉冲宽度调制(PWM)技术为每个马达相位生成占空比信号来控制AC电机马达,该占空比信号用于向马达提供相电压信号。例如,电动马达通常由反馈系统控制,该反馈系统包括电流调节器和调制器,该调制器使用正弦PWM方案生成门驱动信号并将其传输到三相逆变器(DC-AC转换器)。逆变器为电动马达的每个相提供电压信号。逆变器产生的电压在很大程度上取决于使用的逆变器控制方案,且次优的技术可能在诸如电动助力转向(EPS)之类的高性能应用中导致不期望的转矩纹波和可听见的噪声。
在安全关键型的应用中(例如,对于EPS系统中使用的马达的安全关键型的应用)需要冗余。通常,在传统的安全关键型应用中使用两台或更多台三相电机来提供必要的冗余。多相交流电机(即,相数大于3的电机)具有巨大的潜力来替代目前普遍存在的在安全关键型应用中提供冗余的电动马达驱动配置。
发明内容
根据一个或多个实施例,一种用于控制多相电机的运行的控制系统包括:信号发生器,该信号发生器被配置为生成脉冲宽度调制(PWM)方案的n个占空比信号,其中,n为大于3的整数。该PWM方案是连续PWM方案和非连续(noncontinuous)PWM方案的组合。该组合基于混合系数值。信号发生器被配置为使用每个占空比信号来控制DC功率至多相电机的对应相的切换。
根据一个或多个实施例,一种控制多相电机的方法包括:由信号发生器使用脉冲宽度调制(PWM)方案来生成n个占空比信号,其中,n是大于3的整数。PWM方案是连续PWM方案和非连续PWM方案的组合。该组合基于混合系数值。该方法还包括:使用所述占空比信号中的关联的占空比信号将功率切换到多相电机的n个相中的每一个。
通过以下结合附图的描述,这些以及其他优点和特征将变得更加明显。
附图说明
在说明书的结尾处的权利要求中特别指出并明确要求保护本公开的主题。通过以下结合附图的详细描述,本公开的前述和其他特征以及优点将变得显而易见,其中:
图1描绘了根据本公开的各方面的电动助力转向系统的示例性实施例的框图;
图2描绘了根据本公开的各方面的五相永磁同步马达控制器的框图;
图3描绘了根据本公开的各方面的用于五相永磁同步马达的电压源逆变器的框图;
图4描绘了根据本公开的各方面的不连续PWM最小值(DPWMMIN)方案的五相占空比波形的曲线图;
图5描绘了根据本公开的各方面的连续PWM(CPWM)方案的五相占空比波形的曲线图;
图6描绘了根据本公开的各方面的连续PWM方案和不连续PWM方案的组合的五相占空比波形的曲线图;
图7是示出根据本公开的各方面的用于组合连续PWM方案和不连续PWM方案的混合函数的示例的曲线图;以及
图8描绘了根据本公开的各方面的用于转向系统中的五相马达控制的方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图,在其中将参考具体实施例描述本公开,但不限制于此,应当理解,公开的实施例仅是本公开的说明,其可以以各种替代形式来实施。这些附图不一定按比例绘制;一些特征可能被放大或最小化以显示特定组件的细节。因此,本文公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制性的,而仅仅是作为教导本领域技术人员以各种方式使用本公开的代表性基础。
如本文所使用的术语模块和子模块是指一个或多个处理电路,例如专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的或成组的)以及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适组件。可以理解,下面描述的子模块可以被组合和/或进一步划分。
现在参考附图,在附图中将参考具体实施方式描述技术方案,但不限于此,图1是适于实施所公开的实施例的电动助力转向系统(EPS)40的示例性实施例。转向机构36是齿轮齿条式系统,并且包括在壳体50内的齿状齿条(未示出)和位于齿轮壳体52下方的小齿轮(也未示出)。当操作者输入(下文中表示为转向盘26(例如手轮等))被转动时,上转向轴29转动并且通过万向节34连接到上转向轴29的下转向轴51使小齿轮转动。小齿轮的旋转使齿条移动,齿条移动使横拉杆38(仅示出一个)移动,进而使转向节39(仅示出一个)移动,这使(一个或多个)可转向车轮44(仅示出一个)转动。
电动助力转向辅助通过总体由附图标记24标出的控制装置来提供,并且包括控制器16和电机19,该电机19可以是永磁同步马达(PMSM)并且下文中表示为电机19。控制器16由车辆电源10通过线路12供电。控制器16从车辆速度传感器17接收表示车辆速度的车辆速度信号14。通过位置传感器32测量转向角,位置传感器32可以是光学编码型传感器、可变电阻型传感器或任何其他合适类型的位置传感器,并且向控制器16提供位置信号20。马达速度可以用转速计或任何其他设备来测量,并作为马达速度信号21传输到控制器16。表示为ωm的马达速度可以被测量、计算或测量且计算。例如,马达速度ωm可以被计算为通过位置传感器32测量的马达位置θ在规定的时间间隔内的变化。例如,可以根据等式ωm=Δθ/Δt,将马达速度ωm确定为马达位置θ的导数,其中Δt是采样时间,并且Δθ是在采样间隔期间内位置的变化。可选地,可以根据马达位置将马达速度推导为位置相对于时间的变化率。应当理解,存在许多众所周知的方法来执行求导函数。
当转向盘26转动时,转矩传感器28感测由车辆操作者施加到转向盘26的转矩。转矩传感器28可以包括扭力杆(未示出)和可变电阻型传感器(也未示出),该可变电阻型传感器向控制器16输出与扭力杆上的扭转量相关的可变转矩信号18。虽然这是一种类型的转矩传感器,但是与已知信号处理技术一起使用的任何其他合适的转矩感测设备就已足够。响应于各种输入,控制器向电动马达19发送指令22,电动马达19通过蜗杆47和蜗轮48向转向系统提供转矩辅助,从而为车辆转向提供转矩辅助。
应当注意,尽管通过参考用于电动转向应用的马达控制来描述公开的实施例,应当理解,这些参考仅是说明性的,并且公开的实施例可以应用于采用电动马达的任何马达控制应用,例如转向、阀控制等。此外,本文的参考和描述可适用于许多形式的参数传感器,包括但不限于转矩、位置和速度等。还应注意,此处对电机的参考包括但不限于马达,为了简明扼要,下文仅参考马达,但不限于此。
在如所描绘的控制系统24中,控制器16利用转矩、位置和速度等来计算传递所需输出功率的(一个或多个)指令。控制器16被设置成与马达控制系统的各种系统和传感器通信。控制器16接收来自每个系统传感器的信号,量化所接收的信息,并响应于其(在该实例中)例如向马达19提供(一个或多个)输出指令信号。控制器16被配置为开发(develop)从逆变器(未示出)离开的(一个或多个)对应电压,该逆变器可选地可以与控制器16结合并且在本文中将被称为控制器16,使得当所述电压被应用于马达19时,就会生成所需的转矩或位置。在一个或多个示例中,控制器16在反馈控制模式下作为电流调节器运行,以生成指令22。可选地,在一个或多个示例中,控制器16在前馈控制模式下运行以生成指令22。因为这些电压与马达19的位置和速度以及所需的转矩有关,所以会确定转子的位置和/或速度以及由操作者施加的转矩。位置编码器被连接到下转向轴51以检测角位置θ。编码器可以基于光学检测、磁场变化或其他方法来感测旋转位置。典型的位置传感器包括电位计、旋转变压器(resolver)、同步器和编码器等,以及包括前述中的至少一者的组合。位置编码器输出指示下转向轴51的角位置以及由此马达19的角位置的位置信号20。
所需的转矩可以由一个或多个转矩传感器28确定,该转矩传感器28传输指示施加的转矩的转矩信号18。一个或多个示例性实施例包括这样的转矩传感器28和来自于其的(一个或多个)转矩信号18,该转矩信号可以对柔性扭力杆、T形杆、弹簧或被配置为提供指示被施加的转矩的响应的类似装置(未显示)作出响应。
在一个或多个示例中,(一个或多个)温度传感器23位于电机19处。优选地,温度传感器23被配置为直接测量马达19的感测部分的温度。温度传感器23将温度信号25传输到控制器16,以便于进行本文规定的处理和补偿。典型的温度传感器包括热电偶、热敏电阻和恒温器等,以及包括前述传感器中的至少一个的组合,当该传感器被放置在适当位置时,可提供与特定温度成比例的可校准信号。
除了别的之外,位置信号20、速度信号21和(一个或多个)转矩信号18被施加到控制器16。控制器16处理所有输入信号以生成与产生可用于本文所述的算法中的处理的转子位置值、马达速度值和转矩值的每个信号相对应的值。诸如上述的测量信号通常也根据需要被线性化、补偿和滤波,以增强所获取信号的期望特性或消除所获取信号的不期望的特性。例如,信号可以被线性化以提高处理速度,或者解决信号的大动态范围。另外,基于频率或时间的补偿和滤波可以被采用来消除噪声或避免不需要的频谱特性。
为了执行规定的功能和所需的处理,以及为此进行的计算(例如,马达参数的识别、(一个或多个)控制算法等),控制器16可以包括,但不限于(一个或多个)处理器、(一个或多个)计算机、(一个或多个)DSP、存储器、存储装置,(一个或多个)寄存器、定时、(一个或多个)中断、(一个或多个)通信接口和输入/输出信号接口等,以及包括前述中的至少一者的组合。例如,控制器16可以包括输入信号处理和滤波,以实现对来自通信接口的这样的信号的准确采样和转换或获取。控制器16的附加特征和其中的某些处理在本文稍后详细讨论。
在诸如EPS系统之类的安全关键型应用中,对容错的需求日益增长。目前,双绕组三相永磁同步电机(PMSM)用于为EPS系统中使用的电气致动器的故障提供容错能力。这些电机通常与两个逆变器和/或微控制器结合,以提供完整的电气冗余。但是,当一半系统发生故障时,可以提供的总辅助减少到一半。通过过度利用剩余的一半系统,总辅助可能只会稍微增加。
双绕组电机的潜在替代是多相同步电机(其中,PMSM落入更广泛的同步电机的类别)。这些电机由n个相组成,其中,n是大于3的整数,并且每个相都可以被独立控制。因此,在单点逆变器或电机故障的情况下,总的系统性能要比基于双绕组电机的电驱动系统高得多。但是,用于控制与多相电机一起使用的功率转换器的工作很少,因此这种电机不能轻易地用于工业应用。目前,多相驱动系统通常采用具有相对低的电压利用率的基本正弦PMW(SPWM)换向技术。
图2描绘了根据本公开的各方面的五相PMSM控制器16的框图。然而,PMSM控制器16和马达19可以具有任意数量n的相,其中,n是大于3的整数。换句话说,本公开的系统和方法可以与具有4、5、6、7、8、9等相数的控制器和/或电机(例如,马达)一起使用。电流指令模块(例如,电流基准计算器202)将转矩指令Tc转换成电流指令,其可以采用d/q电流基准Idqc的形式。然后将那些电流指令发送到电流控制器模块(例如,电流控制器206)。电流控制器206可以是利用电流测量结果的反馈调节器或前馈补偿器。温度T可以被馈送到参数补偿器204中以根据需要调整PMSM电气参数。然后电流控制器206生成d/q电压指令,该电压指令等于命令的调制指数mi和相位超前角δ。换句话说,电流控制器模块基于电流指令生成调制指数mi和相位超前角δ。功率转换器换向模块208的占空比发生器210将调制指数mi和相位超前角δ转换为每个相的等效占空比dph
一旦生成了每个相的等效占空比dph,脉冲宽度调制器212然后就在功率转换器(例如,逆变器216)的相脚中生成针对不同开关(例如,FET)的导通时间tph。然后,由电源214供电的逆变器216将期望的电压提供给马达(例如,PMSM 19),该马达产生电流Iph和电磁转矩Te。然后测量位置θr和电流Iph,并将其分别反馈到控制系统的位置测量器220和电流测量器222以闭合控制回路。测得的位置θm与相电流一起使用,以计算用于闭环电流控制的d/q测得的电流Idqm。电压源逆变器(VSI)通常用作基于PMSM的电驱动器中的功率转换器。
尽管对于三相和多相(大于三相)PMSM来说,实际电机的设计和结构是不同的,但对于所有这些电机来说,通过使用适当的转换矩阵将相电流和电压转换为同步帧中的等效的直流量,在同步或d/q参考帧中都能够采用相同的矢量控制原理。本公开聚焦于用于多相电机19的功率转换器(例如,逆变器216)的换向的不同技术。在一些示例实施例中,多相电机19是永磁同步马达(PMSM)。然而,多相电机19可以是任何类型的马达或具有四个或更多个相的马达/发电机。多相电机19可以是例如感应马达、磁阻马达或永磁马达。
图3描绘了根据本公开的各方面的逆变器216的示例。多相电机19(例如,PMSM 19)的五个相中的每一个连接到由两个开关组成的对应的相脚。例如,逆变器216包括五个相脚310、320、330、340、350,每个相脚都具有两个开关(例如,相脚310包括开关312、314;相脚320包括开关322、324;相脚330包括开关332、334;相脚340包括开关342、344;相脚350包括开关352、354)。
上部开关和下部开关(例如,开关312、314分别代表相脚310的上部开关和下部开关)的占空比(等同于导通时间)分别被表示为dx和dx',其中,对于五个相脚,x=a、b、c、d、e。相对地电压(phase to ground voltages)被表示为Vxg(例如,相脚310的Vag,相脚320的Vbg等)。通过由图2的占空比发生器210计算出的占空比来控制这些电压Vxg
用于多相交流电机的最简单的连续PWM方案之一是正弦PWM(SPWM)技术。SPWM方案的占空比在数学上如下表示:
Figure BDA0002675065720000071
其中,mi是调制指数,θr是电气位置,n是相数,且i=0,1,…n-1。SPWM方案可以产生谐波相对较少的正弦电压。但是,SPWM方案的一个缺点是最大交流输出电压不是最佳的。例如,存在其他PWM方案,与使用SPWM所提供的相比,这些其他PWM方案更好地利用DC总线来产生更高的相间输出电压。
本质上可以是连续或不连续的其他PWM方案(例如,空间矢量PWM(SVPWM))可以用于向多相AC电机供应AC功率。与SPWM方案相比,已经证实SVPWM方案具有更高的DC总线利用率。换句话说,与使用SPWM所提供的相比,SVPWM方案可以提供更高的相间输出电压。该更高的相间输出电压可以在相同的直流电压下扩展多相电机的转矩速度性能。
SPWM方案可用于获得不连续PWM最小值(DPWMMIN)技术的占空比的通用表达式,如以下公式所示:
Figure BDA0002675065720000081
DPWMMIN的基波电压的幅度为
Figure BDA0002675065720000082
该幅度大于1。
图4描绘了根据本公开的各方面的DPWMMIN方案的五个占空比波形A、B、C、D、E的曲线图400。具体地,图4描绘了使用DPWM最小值(DPWMMIN)技术产生的多相电机19的五个相A、B、C、D、E的每一个的占空比波形。对于电旋转的1/n,DPWMMIN占空比波形A、B、C、D、E的每一个的占空比波形保持为零,其中,n是多相电机19的相数。
可以从DPWMMIN通过以下等式获得广义的SVPWM:
Figure BDA0002675065720000083
图5描绘了根据本公开的各方面的连续PWM(CPWM)方案的五个占空比波形A、B、C、D、E的曲线图500。具体地,图5描绘了使用连续SVPWM方案产生的多相电机19的五个相A、B、C、D、E的每一个的占空比波形。
上面的等式提供了一种从DPWMMIN计算CPWM的通用方式,与传统方法相比,它可以简化计算。此外,通过改变上式中的系数
Figure BDA0002675065720000084
我们可以获得组合PWM方案,该方案可以产生从CPWM和DPWMMIN混合而来的PWM波形。组合的自适应PWM(APWM)可以利用下面等式来书写:
dAPWM=dDPWMMIN+α×(1-max(dDPWMMIN))
其中,α是混合系数,其值为0.0到0.5。
在一些实施例中,可以在组合PWM方案中使用正弦PWM方案来形成连续PWM方案。在一些实施例中,不连续PWM最小值(DPWMMIN)方案可以用于形成在组合PWM方案中使用的非连续PWM方案。替代地或附加地,具有偏移的不连续PWM最小值(DPWMMINO)方案可以用于形成在组合PWM方案中使用的非连续PWM方案。在一些实施例中,两个或更多个不同的方案可以用于在组合PWM方案中使用的连续PWM方案和/或非连续PWM方案中的一个或两个。
图6描绘了使用由CPWM和DPWMMIN混合而成的组合APWM方案产生的多相电机19的五个相A、B、C、D、E中的每一个的五相SVPWM占空比波形的曲线图600。具体地,图6描绘了使用混合系数α=0.2的组合PWM方案产生的多相电机19的五个相A、B、C、D、E的每一个的占空比波形。
连续PWM方案(例如,SVPWM)和不连续PWM方案(例如,DPWMMIN)中的每一个在不重叠的某些运行条件下各有自己的优势。通过根据不同的运行条件改变混合系数α的值,组合的PWM方案可以在其有利的条件下具有两个PWM的优点,并且可以连续且逐渐地在两个PWM之间进行切换。为了使两个PWM的优点最大化,混合系数α可以被构造为函数(function)。一个示例是使用调制指数mi来确定混合系数α的值。
在一些实施例中,混合系数α的值是提供给多相电机19或从多相电机19提供的相电流的幅值的函数。在一些实施例中,混合系数α的值是多相电机19的速度的函数。多相电机19的速度可以是机械速度,例如输出轴的旋转速度。可替代地,多相电机19的速度可以是电气速度,例如多相电机19的定子中的旋转磁场的旋转速度。在一些实施例中,混合系数α的值是多相电机19的转矩的函数。例如,混合系数可以是由多相电机19产生的命令的转矩或实际转矩的函数。
在一些实施例中,可以使用分段函数来确定混合系数α。这种分段函数的一个示例如下所示。在示例分段函数中,当调制指数mi在由a1和a2限定的范围之外时,混合系数α等于常数,而当调制指数mi在该范围内时,混合系数α与调制指数mi成反比。使用这种分段线性函数来确定混合系数α的值,仅需进行少量额外的计算就可以提供从SVPWM到DPWMMIN的平滑过渡。此函数的示例如下:
Figure BDA0002675065720000091
在一些实施例中,混合函数用于确定用来生成n个占空比信号的连续PWM方案和非连续PWM方案中的每一个的相对权重。信号发生器(例如,占空比发生器210)可执行混合函数以生成混合的PWM方案,以便生成n个占空比信号。在一些实施例中,混合函数是分段函数。替代地或附加地,混合函数可以是一个或多个不同变量的连续函数,变量例如是调制指数mi、相电流幅值Is、多相电机19的转矩和/或多相电机19的速度。
图7是示出了根据本公开的各方面的用于组合连续和非连续PWM方案的示例混合函数的曲线图。具体地,图7示出了使用混合系数α的分段混合函数。曲线700表示作为混合系数α的函数的给予连续PWM方案的百分比或权重,而曲线702表示作为混合系数α的函数的给予非连续PWM方案的百分比或权重。如图所示,混合系数α在相对低的值范围内,连续PWM方案(例如,SVPWM方案)占主导。该低值范围被示出为在零与第一阈值a1之间。当混合系数α在第一阈值a1和较大的第二阈值a2之间的中间值范围内时,连续PWM方案与非连续PWM方案(例如,DPWMMIN方案)混合,从而随着混合系数α增大,非连续PWM方案的相对权重增大,直到非连续PWM方案以大于或等于第二阈值a2的混合系数α值占优势为止。
换句话说,示例混合函数是基于混合系数α与两个阈值a1、a2之间的差计算的,其中,第二阈值a2大于第一阈a1。在一些实施例中,基于混合系数α的值小于第一阈值a1,经由连续PWM方案来生成每个占空比信号。在一些实施例中,基于混合系数α值的值大于或等于第二阈值a2,经由非连续PWM方案来生成每个占空比信号,该第二阈值a2大于第一阈值a1。在一些实施例中,基于混合系数α的值大于或等于第一阈值a1且小于第二阈值a2,经由连续PWM方案和非连续PWM方案的组合来生成占空比信号。
在一些实施例中,混合函数是两个或更多个变量的函数。在一个示例中,混合函数使用以下公式将混合系数α确定为调制指数mi和相电流幅值Is的函数:
Figure BDA0002675065720000101
其中,λ是由以下等式限定的中间变量:
Figure BDA0002675065720000102
其中,b是可调常数,且Ismax是马达19的最大电流。
图8示出了根据本公开的各方面的控制多相电机(例如,AC马达)的方法800的流程图。该方法可以例如在图1所描绘的EPS系统40中或在任何其他合适的电机或系统中实现。现在参考图1和/或2的元件描述图4。
在框802处,诸如占空比发生器210之类的处理设备使用脉冲宽度调制(PWM)方案生成n个占空比信号,其中,n为大于3的整数。使用的PWM方案可以称为组合的PWM方案,其是连续PWM方案和非连续PWM方案的组合,并且该组合基于混合系数值α。更具体地,混合系数值α确定组合的PWM方案内且用于生成占空比信号的连续PWM方案和非连续PWM方案中的每一个的权重或数量。
在一些实施例中,在框802中使用的连续PWM方案是正弦PWM方案。在一些实施例中,在框802中使用的非连续PWM方案是不连续PWM最小值(DPWMMIN)方案或具有偏移的不连续PWM最小值(DPWMMINO)方案。
在框804处,诸如逆变器216之类的功率转换器使用所述占空比信号中的关联的一个占空比信号将功率切换到多相电机19的n个相中的每一个。
在一些实施例中,控制多相电机19的方法800还包括:由电流指令模块(例如,电流控制器206)接收转矩指令并输出电流指令。该方法还可以包括:基于电流指令生成调制指数值。在一些实施例中,该方法包括:将混合系数值α确定为调制指数值mi的函数。在一些实施例中,混合系数α的值等于调制指数mi的值乘以缩放常数。在一些实施例中,缩放常数在0.5与1.0之间。更具体地,在一些实施例中,缩放常数可以等于0.5,因此混合系数α=0.5倍的调制指数mi
在一些实施例中,方法800还包括:使用基于混合系数值和两个阈值之间的差的混合函数来确定连续PWM方案和非连续PWM方案中的每一个的相对权重。
在一些实施例中,并且如图7所示,基于混合系数α与两个阈值a1、a2之间的差来计算混合函数,其中,第二阈值a2大于第一阈值a1。在一些实施例中,基于混合系数α的值小于第一阈值a1,经由连续PWM方案生成每个占空比信号。在一些实施例中,基于混合系数α值的值大于或等于第二阈值a2,经由非连续PWM方案生成每个占空比信号,该第二阈值a2大于第一阈值a1。在一些实施例中,基于混合系数α的值大于或等于第一阈值a1且小于第二阈值a2,经由连续PWM方案和非连续PWM方案的组合来生成占空比信号。
在一些实施例中,基于调制指数mi的值与两个阈值a1、a2之间的差来计算混合系数α的值。在一些实施例中,基于调制指数mi的值小于第一阈值a1,经由连续PWM方案生成每个占空比信号。在一些实施例中,基于调制指数mi的值大于或等于第二阈值a2,经由非连续PWM方案生成每个占空比信号,该第二阈值a2大于第一阈值a1。在一些实施例中,基于调制指数mi的值大于或等于第一阈值a1且小于第二阈值a2,经由连续PWM方案和非连续PWM方案的组合来产生占空比信号。
在一些实施例中,基于以下关系来计算组合:dAPWM=dDPWMMIN+α×(1-max(dDPWMMIN)),其中,dAPWM是占空比信号之一,dDPWMMIN是基于非连续PWM方案计算的占空比,max(dDPWMMIN)是占空比的最大值,以及α是混合系数。
在一些实施例中,多相电机19被配置为向车辆的转向系统施加辅助转矩和/或控制车辆的转向系统。
虽然仅结合有限数量的实施例对本公开进行了详细描述,但应容易理解,本公开不限于此类公开的实施例。而是,本公开可以进行修改,以纳入迄今未述及但与本公开范围相称的任何数量的变更、改变、替换或等同布置。此外,虽然本公开的各种实施例已被描述,但是应该理解,本公开的各方面可以仅包括所述实施例的部分或各实施例的组合。因此,本公开不应被视为受前述描述的限制。

Claims (20)

1.一种用于控制多相电机的运行的控制系统,包括:
信号发生器,其被配置为生成作为连续PWM方案和非连续PWM方案的组合的脉冲宽度调制PWM方案的n个占空比信号,其中,所述组合基于混合系数值,所述信号发生器被配置为使用所述占空比信号中的每一个来控制DC功率至多相电机的对应相的切换;以及
其中,n为大于3的整数。
2.根据权利要求1所述的控制系统,其中,所述连续PWM方案是正弦PWM方案。
3.根据权利要求1所述的控制系统,其中,所述非连续PWM方案是不连续PWM最小值DPWMMIN方案和具有偏移的不连续PWM最小值DPWMMINO方案中的一个。
4.根据权利要求1所述的控制系统,还包括:
电流指令模块,其被配置为接收转矩指令并输出电流指令;
电流控制器模块,其被配置为基于电流指令生成调制指数值;以及
其中,所述混合系数值是所述调制指数值的函数。
5.根据权利要求1所述的控制系统,其中,所述信号发生器被配置为使用混合函数来确定连续PWM方案和非连续PWM方案中的每一个的相对权重,以生成所述n个占空比信号;以及其中,所述混合函数是基于所述混合系数值与两个阈值之间的差计算的。
6.根据权利要求5所述的控制系统,其中,所述占空比信号是基于所述混合系数值小于第一阈值经由所述连续PWM方案生成的;以及
其中,所述占空比信号是基于所述混合系数值大于或等于第二阈值、经由所述非连续PWM方案生成的,所述第二阈值大于所述第一阈值。
7.根据权利要求5所述的控制系统,其中,所述占空比信号是基于所述混合系数值大于或等于第一阈值且小于第二阈值经由所述连续PWM方案和所述非连续PWM方案的组合生成的,所述第二阈值大于所述第一阈值。
8.根据权利要求1所述的控制系统,其中,所述混合系数值是所述多相电机的相电流幅值或速度或转矩的函数。
9.根据权利要求1所述的控制系统,其中,所述组合是基于以下关系计算的:
dAPWM=dDPWMMIN+α×(1-max(dDPWMMIN))
其中,dAPWM是所述占空比信号中的一个,dDPWMMIN是基于所述非连续PWM方案计算的占空比,max(dDPWMMIN)是占空比的最大值,以及α是混合系数值。
10.根据权利要求1所述的控制系统,其中,所述多相电机被配置为执行以下各项中的至少一项:将辅助转矩施加到车辆的转向系统,以及控制所述转向系统。
11.一种控制多相电机的方法,包括:
由信号发生器使用脉冲宽度调制PWM方案来生成n个占空比信号,所述脉冲宽度调制PWM方案是连续PWM方案和非连续PWM方案的组合,其中,所述组合基于混合系数值,其中,n是大于3的整数;以及
使用所述占空比信号中的关联的占空比信号将功率切换至多相电机的n个相中的每一个。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述连续PWM方案是正弦PWM方案。
13.根据权利要求11所述的方法,其中,所述非连续PWM方案是不连续PWM最小值DPWMMIN方案和具有偏移的不连续PWM最小值DPWMMINO方案中的一个。
14.根据权利要求11所述的方法,还包括:
由电流指令模块来接收转矩指令并输出电流指令;
基于电流指令生成调制指数值;以及
其中,所述混合系数值是所述调制指数值的函数。
15.根据权利要求11所述的方法,还包括:使用基于所述混合系数值和两个阈值之间的差的混合函数来确定所述连续PWM方案和所述非连续PWM方案中的每一个的相对权重。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述占空比信号中的每一个是基于所述混合系数值小于第一阈值经由所述连续PWM方案生成的;以及
其中,所述占空比信号中的每一个是基于所述混合系数值大于或等于第二阈值经由所述非连续PWM方案生成的,所述第二阈值大于所述第一阈值。
17.根据权利要求14所述的方法,其中,所述占空比信号是基于所述混合系数值大于或等于第一阈值且小于第二阈值经由所述连续PWM方案和所述非连续PWM方案的组合生成的,所述第二阈值大于所述第一阈值。
18.根据权利要求11所述的方法,其中,所述混合系数值是所述多相电机的相电流幅值或速度或转矩的函数。
19.根据权利要求11所述的方法,其中,所述组合是基于以下关系计算的:
dAPWM=dDPWMMIN+α×(1-max(dDPWMMIN))
其中,dAPWM是所述占空比信号中的一个,dDPWMMIN是基于所述非连续PWM方案计算的占空比,max(dDPWMMIN)是占空比的最大值,以及α是混合系数值。
20.根据权利要求11所述的方法,其中,所述多相电机被配置为执行以下各项中的至少一项:将辅助转矩施加到车辆的转向系统,以及控制所述转向系统。
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