CN112838802B - 用于控制旋转电机的操作的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制旋转电机的操作的方法和设备。描述了用于以在部分负载条件下最小化功率损耗的方式控制并调节多相旋转电机的操作的方法和系统。这包括指令集，该指令集可执行以确定转矩命令和电机的转速；基于转速确定用于电机的峰值每转矩损耗参数；并且基于转速确定用于电机的第二转矩参数。基于峰值每转矩损耗参数和第二转矩参数确定用于控制电机的调制转矩命令，其中当响应于调制转矩命令操作时，电机产生等同于转矩命令的平均转矩。基于调制转矩命令控制逆变器以操作电机。

Description

用于控制旋转电机的操作的方法和设备
技术领域
与旋转电机的操作相关联的驱动循环损耗可是由在部分负载条件下的电机铁芯损耗主导的。通过减少在部分负载条件下的电机铁芯损耗来提高效率的运行方案可是有益的。
发明内容
描述了用于在部分负载条件下以最小化功率损耗的方式控制并调节多相旋转电机的操作的方法和系统。这包括用于多相旋转电机的控制系统，该控制系统包括逆变器，该逆变器电连接到电机；以及控制器，该控制器操作地联接到逆变器并与设置为监视电机的传感器通信。控制器包括指令集，该指令集可执行以确定转矩命令和电机的转速；基于电机的转速确定用于电机的峰值每转矩损耗参数；并且基于电机的转速确定用于电机的第二转矩参数。基于峰值每转矩损耗参数和第二转矩参数确定用于控制电机的调制转矩命令，其中当响应于调制转矩命令操作时，电机产生等同于转矩命令的平均转矩。基于调制转矩命令控制逆变器以操作电机。
本公开的方面包括指令集，该指令集可执行以确定与电机相关联的时间常数；并且基于调制转矩命令和时间常数控制逆变器以操作电机。
本公开的另一方面包括指令集，该指令集可执行以基于时间常数确定用于电机的控制时段；并且基于调制转矩命令和控制时段控制逆变器以操作电机。
本公开的另一方面包括指令集，该指令集可执行以确定用于以峰值每转矩损耗参数控制电机的控制时段的第一子时段，并且确定用于以第二转矩参数控制电机的控制时段的第二子时段，其中由电机在控制时段内产生的平均转矩等同于转矩命令。控制逆变器以在第一子时段中以峰值每转矩损耗参数操作电机，并且在第二子时段中以第二转矩参数操作电机。
本公开的另一方面包括，峰值每转矩损耗参数是与在电机的转速下的电机的峰值效率相关联的转矩水平。
本公开的另一方面包括，第二转矩参数是与在电机的转速下的最小功率损耗相关联的转矩的大小。
本公开的另一方面包括，用于电机的第二转矩参数为零。
本公开的另一方面包括，设置为监视电机的传感器是电流、电压和速度传感器。
本公开的另一方面包括指令集，该指令集可执行以重复地控制逆变器以在第一子时段中以峰值每转矩损耗参数操作电机并且在第二子时段中以第二转矩参数操作电机。
上述发明内容并不旨在代表本公开的每个可能的实施例或每个方面。相反，上述发明内容旨在举例说明本文中公开的新颖的方面和特征中的一些。当结合附图和所附权利要求考虑时，上述特征和优点以及本公开的其他特征和优点将从以下对用于实施本公开的代表性实施例和模式的详细描述中显而易见。
本发明还提供了以下技术方案：
1.一种用于多相旋转电机的控制系统，包括：
逆变器，所述逆变器电连接到所述电机；以及
控制器，所述控制器操作地联接到所述逆变器并与设置为监视所述电机的传感器通信，所述控制器包括指令集，所述指令集可执行以：
确定转矩命令和所述电机的转速；
基于所述电机的所述转速确定用于所述电机的峰值每转矩损耗参数；
基于所述电机的所述转速确定用于所述电机的第二转矩参数；
基于所述峰值每转矩损耗参数和所述第二转矩参数确定用于控制所述电机的调制转矩命令，其中，当响应于所述调制转矩命令操作时，所述电机产生等同于所述转矩命令的平均转矩；并且
基于所述调制转矩命令控制所述逆变器以操作所述电机。
根据方案1所述的控制系统，还包括指令集，所述指令集可执行以：
确定与所述电机相关联的电气时间常数；并且
基于所述调制转矩命令和所述电气时间常数控制所述逆变器以操作所述电机。
根据方案2所述的控制系统，还包括指令集，所述指令集可执行以：
基于所述时间常数确定用于所述电机的控制时段；并且
基于所述调制转矩命令和所述控制时段控制所述逆变器以操作所述电机。
根据方案1所述的控制系统，其中，可执行以确定所述调制转矩命令的所述指令集还包括指令集，所述指令集可执行以：
基于与所述电机相关联的电气时间常数确定用于所述电机的控制时段；
确定用于以所述峰值每转矩损耗参数控制所述电机的所述控制时段的第一子时段，并且确定用于以所述第二转矩参数控制所述电机的所述控制时段的第二子时段，其中由所述电机在所述控制时段内产生的所述平均转矩等同于所述转矩命令；并且
在第一子时段中控制所述逆变器以所述峰值每转矩损耗参数操作所述电机；并且在第二子时段中控制所述逆变器以所述第二转矩参数操作所述电机。
根据方案4所述的控制系统，其中所述指令集可执行以控制所述逆变器在所述第一子时段中以所述峰值每转矩损耗参数操作所述电机并且在所述第二子时段中以所述第二转矩参数操作所述电机包括指令集：所述指令集可执行以重复地控制所述逆变器在所述第一子时段中以所述峰值每转矩损耗参数操作所述电机并且在所述第二子时段中以所述第二转矩参数操作所述电机。
根据方案1所述的控制系统，其中，所述峰值每转矩损耗参数包括与在所述电机的所述转速下的所述电机的峰值效率相关联的转矩水平。
根据方案1所述的控制系统，其中，所述第二转矩参数包括与在所述电机的所述转速下的最小功率损耗相关联的转矩的大小。
根据方案7所述的控制系统，其中，用于所述电机的所述第二转矩参数为零。
根据方案1所述的控制系统，其中，设置为监视所述电机的所述传感器包括电流、电压和速度传感器，所述电流、电压和速度传感器设置为监视所述电机。
根据方案1所述的控制系统，其中，所述电机的所述转矩命令包括部分负载转矩命令。
一种用于控制联接到致动器的多相旋转电机的方法，所述方法包括：
确定转矩命令和所述电机的转速；
确定与所述电机相关联的电气时间常数；
确定在所述电机的所述转速下用于所述电机的峰值每转矩损耗参数；
确定在所述电机的所述转速下用于所述电机的第二转矩参数；
基于用于所述电机的所述电气时间常数确定控制时段；
确定用于以所述峰值每转矩损耗参数控制所述电机的第一子时段以及用于以所述第二转矩参数控制所述电机的第二子时段，其中所述控制时段等同于所述第一子时段与所述第二子时段的和，并且其中由所述电机在所述控制时段内产生的平均转矩等同于所述转矩命令；并且
在所述控制时段期间，在所述第一子时段中响应于所述峰值每转矩损耗参数控制所述电机以产生可传递到所述致动器的转矩，并且在所述第二子时段中响应于所述第二转矩参数控制所述电机以产生可传递到所述致动器的转矩。
根据方案11所述的方法，还包括：
在所述第一子时段中控制所述逆变器以所述峰值每转矩损耗参数操作所述电机，并且在所述第二子时段中控制所述逆变器以所述第二转矩参数操作所述电机。
一种用于多相旋转电机的控制系统，包括：
逆变器，所述逆变器电连接到所述电机；以及
控制器，所述控制器操作地联接到所述逆变器并与设置为监视所述电机的传感器通信，所述控制器包括指令集，所述指令集可执行以：
确定转矩命令和所述电机的转速；
基于所述电机的所述转速确定用于所述电机的峰值每转矩损耗参数；
确定用于所述电机的第二转矩参数，所述第二转矩参数与在所述电机的所述转速下的最小功率损耗相关联；
基于所述峰值每转矩损耗参数和所述第二转矩参数确定用于控制所述电机的调制转矩命令，其中所述调制转矩命令包括任意产生的转矩曲线，所述任意产生的转矩曲线是基于所述转矩命令确定的并且基于所述峰值每转矩损耗参数和所述第二转矩参数最小化系统损耗；并且
基于所述调制转矩命令和所述转矩曲线控制所述逆变器以操作所述电机。
根据方案13所述的控制系统，其中，所述峰值每转矩损耗参数包括与在所述电机的所述转速下的所述电机的峰值效率相关联的转矩水平。
根据方案13所述的控制系统，其中，所述第二转矩参数包括与在所述电机的所述转速下的最小功率损耗相关联的转矩的大小。
根据方案15所述的控制系统，其中，用于所述电机的所述第二转矩参数为零。
根据方案13所述的控制系统，其中，设置为监视所述电机的所述传感器包括电流、电压和速度传感器，所述电流、电压和速度传感器设置为监视所述电机。
根据方案13所述的控制系统，其中，所述电机的所述转矩命令包括部分负载转矩命令。
根据方案13所述的控制系统，其中，所述指令集可执行以控制所述逆变器以基于所述调制转矩命令和所述转矩曲线操作所述电机包括指令集：所述指令集可执行以重复地控制所述逆变器在第一子时段中以所述峰值每转矩损耗参数操作所述电机并且在第二子时段中以所述第二转矩参数操作所述电机，其中所述第一子时段和所述第二子时段是基于所述电机的电气时间常数确定的。
附图说明
现在将参考附图以示例的方式描述一个或多个实施例，其中：
图1是包括多相旋转电机、直流电源、逆变器和控制器的系统的示意图。根据本公开，该系统布置成产生并传递转矩，该转矩可传递到致动器。
图2是根据本公开，以流程图形式的控制例程的示意图，该控制例程用于控制参考图1描述的系统的实施例的操作。
图3-1是根据本公开，在转速范围上效率相对于来自电机的实施例的转矩输出的曲线示意图。
图3-2是根据本公开，效率相对于来自电机的实施例的转矩输出的曲线示意图，该电机的实施例在特定转速下操作。
图4是根据本公开，每转矩损耗参数相对于来自电机的实施例的转矩输出的曲线示意图，该电机的实施例在特定转速下操作。
图5是根据本公开，最小功率损耗相对于来自电机的实施例的转矩输出的曲线示意图，该电机的实施例在特定转速下操作。
图6是根据本公开，平均转矩和对应的调制转矩的示例的曲线示意图，该调制转矩包括用于单个循环时间段的峰值每转矩损耗参数和第二转矩参数。
图7是根据本公开，平均转矩命令和对应的调制转矩命令相对于时间的曲线示意图，以及对应的dq轴电流。
附图不必然按比例绘制，并且可呈现如本文中公开的本公开的多种优选特征的略简化的表示，包括，例如，特定尺寸、定向、位置和形状。与这样的特征相关联的细节将部分地由具体的目标应用和使用环境决定。
具体实施方式
如本文中描述和图示的公开的实施例的部件可以多种不同的配置进行布置和设计。因此，以下详细描述并不旨在限制如所要求的本公开的范围，而是仅仅代表其可能的实施例。此外，尽管为了提供对本文中公开的实施例的透彻理解而在以下描述中陈述了许多特定细节，但是一些实施例可在没有这些细节中的一些的情况下实施。而且，为了清晰的目的，未对在相关领域中已知的某些技术材料进行详细描述，以便避免使本公开不必要地模糊不清。此外，如本文中图示和描述的，公开可在缺乏本文中未具体地公开的元件的情况下实施。
如本文中使用的，术语“系统”是指，单独地或组合地，机械和电硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑、和/或处理器装置，包括但不限于：专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器（共享处理器、专用处理器或处理器组）、电储存软件或固件指令的存储器装置、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能的其他部件。
参考附图，其中在若干附图中相似的附图标记指示相同或相似的部件。图1示意性地图示了系统100，该系统100包括：多相旋转电机（“电机”）110，该多相旋转电机110布置为产生转矩并将转矩传递到致动器120以做功；以及控制器130，该控制器130执行控制例程200以控制并管理其操作。参考图2描述了与控制例程200有关的细节。在一个实施例中，系统100设置在车辆（未示出）上。当设置在车辆上时，车辆可包括但不限于以商用车辆、工业车辆、农用车辆、乘用车、飞机、船舶、火车、全地形车、个人移动设备、机器人等形式的移动平台，以实现本公开的目的。
系统100还包括逆变器104和直流电源102。直流电源102经由高压直流总线103连接到逆变器104，并且逆变器104经由多个电力线106连接到电机110。
电机110可配置为多相永磁电机、感应电机、或其他电机配置。电机110的特征可在于电气时间常数（L/R），该电气时间常数是电流在绕组中达到其最大额定值的63％所花费的时间的量。通过用电感（L）除以电阻（R）得到电气时间常数。
逆变器104包括多个半导体开关（未示出），该多个半导体开关布置并且可控制以利用脉冲宽度调制信号108或其他控制技术，将直流电转换成交流电，并且将交流电转换成直流电。逆变器104以高速控制带宽工作。当在转矩产生模式下操作时，逆变器104布置并且可控制为将源自直流电源102的直流电转换为交流电以致动电机110旋转并产生机械转矩，该机械转矩经由可旋转构件112和齿轮系114传递到致动器120。当在发电模式下操作时，电机110可控制以从源自致动器120的机械转矩产生交流电，该交流电由逆变器104转换成直流电用于储存在直流电源102中。在一个实施例中，致动器120包括车轮，作为牵引推进系统的部分，该车轮将转矩传递到地面以实现向前运动。直流电源102可是以可充电化学电池装置、燃料电池、超级电容器、和/或其他电池技术的形式。
传感器布置为监视系统100的参数。作为非限制性示例，监视的参数包括在电机110和逆变器104之间的电压和电流、以及电机110的转速。其他监视的参数可包括，例如，传递到液压致动器120的转矩、高压直流总线103处的电压等。在一个实施例中，传感器可包括：布置以监视高压直流总线103的电压传感器138、一个或多个布置以监视在逆变器104与电机110之间的电流的电流传感器135、以及布置以监视电机110的可旋转构件112的转速的转速传感器136。其他监视的参数可包括电机命令，该电机命令包括电机转矩命令，其可源自与致动器120相关联的操作者转矩请求或系统请求。
控制器130可实现为一个或多个数字计算装置，并且可包括一个或多个处理器134和充足量的有形非暂时性存储器132。控制例程200可作为可执行指令集储存在存储器132中并由控制器130的处理器134中的一个执行。控制器130与逆变器104和上述传感器通信，以响应于用以操作电机110的控制例程200的执行而控制电机110的操作。
术语“控制器”及相关术语，诸如微控制器、控制模块、模块、控制、控制单元、处理器及类似术语，是指下述项的一种或多种组合：专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、电子电路、中央处理单元，例如，微处理器和相关联的以存储器和储存装置形式（只读、可编程只读、随机存取、硬盘等）的非暂时性存储器部件。非暂时性存储器部件能够以一个或多个软件或固件程序或例程的形式储存机器可读指令、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路以及一个或多个处理器可访问以提供描述的功能的其他部件。输入/输出电路和装置包括模拟/数字转换器和监视来自传感器的输入的相关装置，其中以预设采样频率或响应于触发事件监视这样的输入。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语表示控制器可执行的指令集，包括校准和查找表。每个控制器执行控制例程以提供期望的功能。例程可以规律的间隔执行，例如在正在进行的操作期间每100微秒执行一次。替代地，例程可响应于触发事件的发生而执行。在控制器、致动器和/或传感器之间的通信可使用直接有线点对点链路、联网的通信总线链路、无线链路或其他合适的通信链路实现。通信包括以合适的形式交换数据信号，包括，例如，经由导电介质的电信号、经由空气的电磁信号、经由光波导的光信号等。数据信号可包括代表来自传感器的输入、致动器命令、以及在控制器之间的通信的离散的、模拟信号或数字化模拟信号。
术语“信号”是指传递信息的物理上可识别的指示，并且可是合适的波形（例如，电的、光的、磁的、机械的或电磁的），诸如直流、交流、正弦波、三角波、方波、振动等，其能够通过介质传播。
术语“模型”是指装置或物理过程的模拟物理存在的、基于处理器或处理器可执行的代码以及相关联的校准。如本文中使用的，术语“动态的”和“动态地”描述了以实时执行的步骤或过程，并且该步骤或过程的特征在于监视或以其他方式确定参数的状态，并在例程执行期间或在例程执行的迭代之间规律地或周期性地更新参数的状态。
术语“校准”、“校准的”和相关术语是指将关于装置或系统的期望参数与一个或多个感知或观察到的参数相关联的结果或过程。如在本文中描述的，校准可简化为可储存的参数表、多个可执行的方程式、或可作为测量或控制例程的部分采用的其他适当形式。
术语“校准”、“校准的”和相关术语是指将与装置或系统相关联的实际或标准测量与关于装置或系统的感知或观察到的测量或命令的位置进行比较的结果或过程。如在本文中描述的，校准可简化为可储存的参数表、多个可执行的方程式、或可作为测量或控制例程的部分采用的其他适当形式。
参数定义为代表使用一个或多个传感器和/或物理模型可识别的装置或其他元件的物理特性的可测量的量。参数可具有离散的值，例如，“1”或“0”；或者参数的值可是无限可变的。
图2示意性地示出了控制例程200的实施例，该控制例程200可作为可执行代码实施以控制在电机（例如，参考图1描述的电机110的实施例）上的操作。控制例程200图示为在逻辑流程图中的框的集合，其代表可以硬件、软件或其组合实施的一系列操作。在软件的背景下，框代表计算机指令，当由一个或多个处理器执行时，该计算机指令执行所记载的操作。表1作为关键词提供，其中数字标记的框和对应的功能阐述如下，其对应于控制例程200。
表1
框 框内容
202 确定TC、N
203 基于N确定TL1和TL2
204 TC>TL1
206 基于电气时间常数确定tL1、tL2
207 为ET,new和ETC估计能量损耗
208 ET,new>ETC
210 设置Tout=TC
212 设置Tout=TL1&L2
214 基于电气时间常数确定水平改变的量
216 访问通量查找表
218 确定idq
220 基于idq控制电机
总体上，控制器130监视来自传感器的输入，该传感器布置为监视系统的参数，包括电压传感器138、电流传感器135、和转速传感器136；并执行以指令集的形式的控制例程200以控制逆变器104。这包括确定转矩命令和电机110的转速，基于转速确定用于电机110的峰值每转矩损耗参数，并且基于转速确定用于电机的第二转矩参数。基于峰值每转矩损耗参数和第二转矩参数确定调制转矩命令用于控制电机110，其中当响应于调制转矩命令操作时，电机110产生等于转矩命令的平均转矩。逆变器104基于调制转矩命令操作电机110。进一步的细节包括如下。
控制例程200的执行可如下进行。控制例程200的步骤可按顺序执行，但不限于参考图2描述的顺序。如本文中采用的，术语“1”指示肯定的回答或者“是”，并且术语“0”指示否定的回答或者“否”。
控制例程200可周期性地执行，其中每个迭代由确定包括转速（N）和用于电机110的转矩命令（TC）的参数开始（202）。基于转速确定用于电机110的峰值每转矩损耗参数（TL1），并且基于转速确定第二转矩参数（TL2）。峰值每转矩损耗参数（TL1）和第二转矩参数（TL2）为调制转矩命令提供了基础。
用于电机110的峰值每转矩损耗参数（TL1）是基于电机110的电效率的用于电机110的速度特定的参数。关于参考图1描述的电机110的实施例，图3-1和3-2以图形方式示出了相对于在纵轴上的转矩输出302和在横轴上的转速304的能量效率310；其中，能量效率310的大小由图例指示。虚线描绘了等效率状态。单个转速值305由竖直线指示。相对于转矩输出302和转速304的能量效率可在电机110的实施例的开发期间开发并确定。相对于转矩输出302和转速304的能量效率可捕获并作为校准存储在控制器130的存储器132中用于将来参考。参考图3-2，与单个转速值305相关联的能量效率310相对于关于电机110的转矩输出302示出。
电机的驱动循环损耗是由在部分负载操作时的电机铁芯损耗主导的。如由数据图示的，对于给定速度，随着转矩水平从空载状态增加，能量效率增加到峰值，并且然后在较高转矩水平下再次下降。该效率趋势与电机110的快速转矩响应相结合，可有助于包括dq轴电流的调制的控制，以减少部分负载条件下的能量损耗。
图4以图形方式示出了在电机110的每个操作速度下能量效率与转矩输出之间的关系的转换，这得到了在纵轴上示出的每转矩损耗参数404相对于在横轴上示出的电机110的转矩输出402之间的关系410。每转矩损耗参数404是在电机110的选择的操作速度下转矩效率相对于转矩输出402的指示，并且包括峰值每转矩损耗值405。如示出的，电机110能够在选择的操作速度下产生较高的转矩水平，但是与在峰值每转矩损耗值405处的能量效率相比，却以降低的能量效率为代价。此分析指出，如由峰值每转矩损耗值405指示的，重点在于在部分负载条件下在电机110的峰值效率处操作电机110的控制例程可是效率有益的。
第二转矩参数（TL2）代表与在电机110的选择的操作速度下的最小转矩损耗相关联的转矩输出。图5以图形方式图示了在横轴上示出的转矩输出502与在纵轴上示出的转矩损耗504之间的关系510。示出了最小转矩损耗505，并且指示了在这种情况下最小转矩损耗实现在最小转矩水平处。
再次参考图2，将用于电机110的转矩命令（TC）与阈值转矩进行比较，该阈值转矩是关于操作速度（204）的峰值每转矩损耗参数（TL1）。
当用于电机110的转矩命令（TC）大于峰值每转矩损耗参数（TL1）时（204）（1），操作电机110使得输出转矩设置为等于命令转矩（Tout=TC）（210），并且如在本文中在步骤216处描述地继续操作。
当用于电机110的转矩命令（TC）小于或等于关于操作速度的峰值每转矩损耗参数（TL1）时（204）（0），基于关于电机110的实施例的电气时间常数确定循环时间段t，并且根据以下方程式分别确定第一子时段tL1和第二子时段tL2（206）：
其中：
Tavg代表在时间段t期间产生的平均转矩水平。
为了计算第一子时段tL1和第二子时段tL2的目的，在时间段t期间产生的平均转矩水平设置为等于转矩命令（TC）。图6以图形方式示出了平均转矩610和对应的调制转矩620的示例，包括关于单个循环时间段t的峰值每转矩损耗参数（TL1）605和第二转矩参数（TL2）606，该单个循环时间段t分别分开为第一子时段tL1和第二子时段tL2605、606，其中转矩602指示在纵轴上，并且时间604指示在横轴上。平均转矩610等同于对应的调制转矩620，其可根据在方程式1中描述的关系计算。
为两种操作条件均确定能量损耗（207）。这包括确定第一能量损耗项ETC，该第一能量损耗项ETC确定为与以平均转矩Tavg操作电机相关联的能量损耗的大小，该平均转矩Tavg设定为等于命令转矩Tc。这还包括确定第二能量损耗项ET,new，该第二能量损耗项ET,new确定与接续执行的在第一子时段tL1和第二子时段tL2期间分别以峰值每转矩损耗参数（TL1）和第二转矩参数（TL2）操作电机相关联的能量损耗的大小。
当第一能量损耗项ETC小于第二能量损耗项ET,new时（208）（0），电机110操作为使得输出转矩设置为等于命令转矩（Tout=TC）（210），并且如在本文中在步骤216处描述地继续操作。
当第一能量损耗项ETC大于或等于第二能量损耗项ET,new时（208）（1）时，输出转矩Tout设置为等于接续执行的分别在第一子时段tL1和第二子时段tL2期间的峰值每转矩损耗参数（TL1）和第二转矩参数（TL2）的组合（212）。期望的循环率基于关于电机的实施例的电气时间常数设置（214）。
将输出转矩Tout输入到控制例程以确定通量命令（216），并且将输出转矩Tout转换成d轴电流和q轴电流（218），并且将调制的dq电流传输到逆变器104以基于dq电流控制电机110（220）。这样，控制器130确定用于以峰值每转矩损耗参数控制电机110的控制时段t的第一子时段tL1和用于以第二转矩参数控制电机110的控制时段t的第二子时段tL2，其中由电机在控制时段内产生的平均转矩等同于转矩命令，并且响应地控制逆变器104以操作电机110。
图7以图形示出了相对于时间704的平均转矩命令710和对应的调制转矩命令720的一个实施例，其中转矩702指示在纵轴上，并且时间704指示在横轴上。调制转矩命令720包括分别在第一子时段tL1和第二子时段tL2期间与峰值每转矩损耗参数（TL1）相关联的第一转矩命令721和与第二转矩参数（TL2）相关联的第二转矩命令722。因此，基于转矩命令和能量损耗，可产生调制转矩命令，该调制转矩命令在控制时段t的过程中具有相同的平均转矩，但是当与以平均转矩操作相比较时具有较低的能量损耗。用于控制电机的调制转矩命令是基于峰值每转矩损耗参数和第二转矩参数确定的。调制转矩命令包括转矩曲线，该转矩曲线是基于选择为最小化系统能量损耗并产生等同于转矩命令的平均转矩的峰值每转矩损耗参数和第二转矩参数确定的。在一个实施例中，调制转矩命令可是简单脉宽调制命令，其在每个控制时段t期间基于峰值每转矩损耗参数和第二转矩参数执行单个循环，以产生等同于平均转矩的转矩曲线。替代地，在一个实施例中，调制转矩命令可是脉宽调制命令，其在每个控制时段t期间基于峰值每转矩损耗参数和第二转矩参数执行多个循环，以产生等同于平均转矩的转矩曲线。替代地，调制转矩命令可是任意产生的转矩曲线，其是基于在控制时段t的跨度内使系统损耗最小化的转矩命令和系统损耗确定的，并且其是基于峰值每转矩损耗参数和第二转矩参数确定的。示出了对应的dq电流706，包括由图2的步骤（218）确定的调制d轴电流707和调制q轴电流708。
该操作的总体目标在于具有下述能量损耗，其减少了电能消耗且不会以响应于最大命令转矩输出的操作（诸如节气门全开事件）为代价，使得峰值转矩不发生改变。使用调制转矩命令以峰值每转矩损耗参数控制电机110与依赖于电机110的快速响应时间的组合，有助于dq轴电流的调制以通过以峰值效率水平操作而减少部分负载损耗。
本公开易于进行修改和替代形式，其中代表性示例实施例在以示例的方式示出附图中并且在下文中详细描述。本公开的创造性方面不限于所公开的实施例。相反，本公开旨在覆盖落入如由所附权利要求限定的本公开范围内的修改、等同、组合和替代。
尽管已经详细描述了最佳模式和其他实施例中的一些，但是存在多种替代设计和实施例，用于实施在所附权利要求中限定的本教导。本领域技术人员将认识到，可在不脱离本公开的范围的情况下对公开的实施例进行修改。此外，本概念明确地包括所描述的元件和特征的组合和子组合。详细描述和附图是对本教导的支持和描述，其中本教导的范围仅由权利要求书限定。

Claims (19)

1.一种用于多相旋转电机的控制系统，包括：
逆变器，所述逆变器电连接到所述电机；以及
控制器，所述控制器操作地联接到所述逆变器并与设置为监视所述电机的传感器通信，所述控制器包括指令集，所述指令集可执行以：
确定转矩命令和所述电机的转速；
基于所述电机的所述转速确定用于所述电机的峰值每转矩损耗参数；
基于所述电机的所述转速确定用于所述电机的第二转矩参数；
基于所述峰值每转矩损耗参数和所述第二转矩参数确定用于控制所述电机的调制转矩命令，其中，当响应于所述调制转矩命令操作时，所述电机产生等同于所述转矩命令的平均转矩；并且
基于所述调制转矩命令控制所述逆变器以操作所述电机。
2.根据权利要求1所述的控制系统，还包括指令集，所述指令集可执行以：
确定与所述电机相关联的电气时间常数；并且
基于所述调制转矩命令和所述电气时间常数控制所述逆变器以操作所述电机。
3.根据权利要求2所述的控制系统，还包括指令集，所述指令集可执行以：
基于所述时间常数确定用于所述电机的控制时段；并且
基于所述调制转矩命令和所述控制时段控制所述逆变器以操作所述电机。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，可执行以确定所述调制转矩命令的所述指令集还包括指令集，所述指令集可执行以：
基于与所述电机相关联的电气时间常数确定用于所述电机的控制时段；
确定用于以所述峰值每转矩损耗参数控制所述电机的所述控制时段的第一子时段，并且确定用于以所述第二转矩参数控制所述电机的所述控制时段的第二子时段，其中由所述电机在所述控制时段内产生的所述平均转矩等同于所述转矩命令；并且
在第一子时段中控制所述逆变器以所述峰值每转矩损耗参数操作所述电机；并且在第二子时段中控制所述逆变器以所述第二转矩参数操作所述电机。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其中所述指令集可执行以控制所述逆变器在所述第一子时段中以所述峰值每转矩损耗参数操作所述电机并且在所述第二子时段中以所述第二转矩参数操作所述电机包括指令集：所述指令集可执行以重复地控制所述逆变器在所述第一子时段中以所述峰值每转矩损耗参数操作所述电机并且在所述第二子时段中以所述第二转矩参数操作所述电机。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述峰值每转矩损耗参数包括与在所述电机的所述转速下的所述电机的峰值效率相关联的转矩水平。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述第二转矩参数包括与在所述电机的所述转速下的最小功率损耗相关联的转矩的大小。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其中，用于所述电机的所述第二转矩参数为零。
9.根据权利要求1所述的控制系统，其中，设置为监视所述电机的所述传感器包括电流、电压和速度传感器，所述电流、电压和速度传感器设置为监视所述电机。
10.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述电机的所述转矩命令包括部分负载转矩命令。
11.一种用于控制联接到致动器的多相旋转电机的方法，所述方法包括：
确定转矩命令和所述电机的转速；
确定与所述电机相关联的电气时间常数；
确定在所述电机的所述转速下用于所述电机的峰值每转矩损耗参数；
确定在所述电机的所述转速下用于所述电机的第二转矩参数；
基于用于所述电机的所述电气时间常数确定控制时段；
确定用于以所述峰值每转矩损耗参数控制所述电机的第一子时段以及用于以所述第二转矩参数控制所述电机的第二子时段，其中所述控制时段等同于所述第一子时段与所述第二子时段的和，并且其中由所述电机在所述控制时段内产生的平均转矩等同于所述转矩命令；并且
在所述控制时段期间，在所述第一子时段中响应于所述峰值每转矩损耗参数控制所述电机以产生可传递到所述致动器的转矩，并且在所述第二子时段中响应于所述第二转矩参数控制所述电机以产生可传递到所述致动器的转矩。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在所述第一子时段中控制逆变器以所述峰值每转矩损耗参数操作所述电机，并且在所述第二子时段中控制所述逆变器以所述第二转矩参数操作所述电机。
13.一种用于多相旋转电机的控制系统，包括：
逆变器，所述逆变器电连接到所述电机；以及
控制器，所述控制器操作地联接到所述逆变器并与设置为监视所述电机的传感器通信，所述控制器包括指令集，所述指令集可执行以：
确定转矩命令和所述电机的转速；
基于所述电机的所述转速确定用于所述电机的峰值每转矩损耗参数；
确定用于所述电机的第二转矩参数，所述第二转矩参数与在所述电机的所述转速下的最小功率损耗相关联；
基于所述峰值每转矩损耗参数和所述第二转矩参数确定用于控制所述电机的调制转矩命令，其中所述调制转矩命令包括任意产生的转矩曲线，所述任意产生的转矩曲线是基于所述转矩命令确定的并且基于所述峰值每转矩损耗参数和所述第二转矩参数最小化系统损耗；并且
基于所述调制转矩命令和所述转矩曲线控制所述逆变器以操作所述电机。
14.根据权利要求13所述的控制系统，其中，所述峰值每转矩损耗参数包括与在所述电机的所述转速下的所述电机的峰值效率相关联的转矩水平。
15.根据权利要求13所述的控制系统，其中，所述第二转矩参数包括与在所述电机的所述转速下的最小功率损耗相关联的转矩的大小。
16.根据权利要求15所述的控制系统，其中，用于所述电机的所述第二转矩参数为零。
17.根据权利要求13所述的控制系统，其中，设置为监视所述电机的所述传感器包括电流、电压和速度传感器，所述电流、电压和速度传感器设置为监视所述电机。
18.根据权利要求13所述的控制系统，其中，所述电机的所述转矩命令包括部分负载转矩命令。
19.根据权利要求13所述的控制系统，其中，所述指令集可执行以控制所述逆变器以基于所述调制转矩命令和所述转矩曲线操作所述电机包括指令集：所述指令集可执行以重复地控制所述逆变器在第一子时段中以所述峰值每转矩损耗参数操作所述电机并且在第二子时段中以所述第二转矩参数操作所述电机，其中所述第一子时段和所述第二子时段是基于所述电机的电气时间常数确定的。
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