CN114301359A - 同步马达驱动器的主动马达电流限制 - Google Patents

同步马达驱动器的主动马达电流限制 Download PDF

Info

Publication number
CN114301359A
CN114301359A CN202111171764.3A CN202111171764A CN114301359A CN 114301359 A CN114301359 A CN 114301359A CN 202111171764 A CN202111171764 A CN 202111171764A CN 114301359 A CN114301359 A CN 114301359A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
voltage
limit
axis current
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111171764.3A
Other languages
English (en)
Inventor
P·普拉莫德
K·纳姆布利
N·沙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Steering Solutions IP Holding Corp
Original Assignee
Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Steering Solutions IP Holding Corp filed Critical Steering Solutions IP Holding Corp
Publication of CN114301359A publication Critical patent/CN114301359A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

本申请公开了同步马达驱动器的主动马达电流限制。一种控制电机的操作的方法包括：基于向逆变器供应功率以便为电机供电的直流(DC)总线的电压约束来计算基于电压的扭矩限制；基于马达电流限制来计算基于电流的扭矩限制；基于以下各项来确定最终扭矩限制：基于电压的扭矩限制和基于电流的扭矩限制；基于扭矩命令和最终扭矩限制确定受限的命令扭矩；以及至少基于受限的命令扭矩来生成至少一个电流命令。还提供了用于控制电机的操作的控制系统。

Description

同步马达驱动器的主动马达电流限制
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2020年10月7日提交的序列号为63/088,585的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文。
技术领域
本公开涉及电机，并且具体地涉及使用马达驱动器来控制电机的操作。
背景技术
诸如汽车、卡车、运动型多功能车、跨界车、小型货车、船舶、飞机、全地形车、休闲车或其他合适的车辆等的车辆通常包括一个或多个电机，例如电动马达等。例如，车辆可以包括一个或多个多相电机，其被配置为控制车辆的转向系统的各个方面。
功率管理是控制电动马达驱动器以调节输送到电动马达的功率和从电动马达回收的功率时的重要考虑因素。主动功率管理涉及同时考虑多个约束以确定可实现的扭矩。约束包括供给电压、供给(再生)电流和逆变器(马达)电流。
最佳电流命令搜索技术被用于一些马达控制器，例如用于控制电动助力转向(EPS)系统中的永磁同步马达(PMSM)。此类技术可以采用多个输入，包括例如直流(DC)总线电压、马达速度、扭矩命令和机器参数，以基于这些输入计算最佳的d轴电流命令和q轴电流命令。最佳或优化的电流命令可以是计算的或以其他方式选择的d轴电流命令和q轴电流命令，以便满足一个或多个约束(例如，DC总线电压约束)，同时还使PMSM使用最少量的电流产生期望的扭矩。
因此，利用最小的电流幅值来使PMSM的扭矩输出最大化，这有助于减少铜损。在该技术中，实际机器电流幅值不限于特定值。相反，该技术在给定的操作条件下使机器电流幅值尽可能低。
发明内容
本公开大体上涉及使用马达驱动器来控制电机的操作。
公开的实施例的一个方面包括一种控制电机的操作的方法。该方法包括：基于向逆变器供应功率以便为电机供电的直流(DC)总线的电压约束来计算基于电压的扭矩限制；基于马达电流限制计算基于电流的扭矩限制；基于以下各项来确定最终扭矩限制：基于电压的扭矩限制和基于电流的扭矩限制；基于扭矩命令和最终扭矩限制来确定受限的命令扭矩；以及至少基于受限的命令扭矩来生成至少一个电流命令。
公开的实施例的一个方面包括一种用于控制电机的操作的控制系统。该控制系统包括处理器和存储器。该存储器包括指令，该指令在由处理器执行时，使处理器：基于向逆变器供应功率以便为电机供电的直流(DC)总线的电压约束来计算基于电压的扭矩限制；基于马达电流限制来计算基于电流的扭矩限制；基于以下各项来确定最终扭矩限制：基于电压的扭矩限制和基于电流的扭矩限制；基于扭矩命令和最终扭矩限制来确定受限的命令扭矩；以及至少基于受限的命令扭矩来生成至少一个电流命令。
公开的实施例的一个方面包括一种用于控制电机的操作的控制系统。该控制系统包括逆变器，该逆变器包括多个开关，该多个开关可操作用来向电机供应交流电。该控制系统还包括控制器，该控制器可操作用来：基于向逆变器供应功率以便为电机供电的直流(DC)总线的电压约束来计算基于电压的扭矩限制；基于马达电流限制来计算基于电流的扭矩限制；基于以下各项来确定最终扭矩限制：基于电压的扭矩限制和基于电流的扭矩限制；基于扭矩命令和最终扭矩限制来确定受限的命令扭矩；至少基于受限的命令扭矩来生成至少一个电流命令；以及基于至少一个电流命令选择性地控制逆变器内的所述多个开关以使逆变器向电机供应交流电。
在以下对实施例、所附权利要求书和附图的详细描述中公开了本公开的这些和其他方面。
附图说明
当结合附图阅读时，通过以下详细描述，本公开被最好地理解。要强调的是，根据惯例，附图的各种特征未按比例绘制。相反，为了清楚起见，各种特征的尺寸被任意地扩大或缩小。
图1大体示出了根据本公开原理的电动助力转向系统的示意图。
图2大体示出了根据本公开原理的控制器。
图3大体示出了根据本公开原理的电机控制器的框图。
图4大体示出了根据本公开各方面的用于控制电机的示例算法的框图。
图5A-5D示出了曲线图，其大体示出了根据本公开原理的用于搜索满足DC总线电压和逆变器/马达电流限制约束的最大扭矩的四个不同Id、Iq轨迹。
图6是流程图，其大体示出了根据本公开原理的控制电机的操作的方法。
具体实施方式
以下讨论针对本公开的各种实施例。尽管这些实施例中的一个或多个可能是优选的，但是所公开的实施例不应被解释为或以其他方式用作限制包括权利要求的本公开的范围。另外，本领域技术人员将理解，以下描述具有广泛的应用，并且对任何实施例的讨论仅旨在成为该实施例的示例性讨论，而不旨在暗示包括权利要求的本公开的范围限于该实施例。
如上所述，诸如汽车、卡车、运动型多功能车、跨界车、小型货车、船舶、飞机、全地形车、休闲车或其他合适的车辆等的车辆通常包括一个或多个电机，例如电动马达等。例如，车辆可以包括一个或多个多相电机，其被配置为控制车辆的转向系统的各个方面。
最佳电流命令搜索技术被用于一些马达控制器，例如用于控制电动助力转向(EPS)系统中的永磁同步马达(PMSM)。此类技术可以采用多个输入，包括例如DC总线电压、马达速度、扭矩命令和机器参数，以基于这些输入计算最佳的d,q轴电流命令。可以选择计算出的d,q轴电流命令以满足DC总线电压约束，同时还针对扭矩/电流比对计算出的d,q轴电流命令进行优化。
因此，利用最小的电流幅值最大化PMSM的扭矩输出，这有助于减少PMSM的绕线中的铜损。在该技术中，实际机器电流幅值不限于特定值。相反，该技术在给定的操作条件下使机器电流幅值尽可能小。
根据本公开的一个方面，马达电流限制
Figure BDA0003293594770000041
被作为优化技术中的约束，其中，DC总线电压和机器电流两者都保持在规定值内。
根据本公开的一个方面，一种控制电机的操作的方法包括马达电流限制
Figure BDA0003293594770000042
和DC总线215的电压约束VDC，这二者均被作为约束来求解优化问题，其中，DC总线电压和机器电流Ii两者均保持在对应的规定值内。除了DC总线215的电压约束VDC之外，马达电流限制
Figure BDA0003293594770000043
被认为是另一个约束。本公开的方法和系统的目标是找到满足DC总线215的电压约束VDC和马达电流限制
Figure BDA0003293594770000044
的最大可实现扭矩。
图1大体示出了适于实现公开的技术的电动助力转向系统(EPS)40的示意图。EPS包括转向机构36，该转向机构36包括齿条小齿轮型机构，其具有在壳体50之内的带齿齿条(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(在下文中被表示为方向盘26(例如手轮等))被转动时，上转向轴29转动，并且通过万向接头34连接至上转向轴29的下转向轴51使小齿轮转动。小齿轮的旋转使齿条移动，该齿条使拉杆38(仅示出一个)移动，进而使转向节39(仅示出一个)移动，该转向节使(一个或多个)可转向轮44(仅示出一个)转动。
电动助力转向辅助通过控制系统24来提供，该控制系统24包括控制器16和电机19，该马达19可以是永磁同步马达(PMSM)，并且还表示为马达19。控制器16由车辆电源10通过线12来供电。控制器16从车辆速度传感器17接收表示车辆速度的车速信号14。通过位置传感器32测量转向角，该位置传感器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，并且该位置传感器向控制器16提供位置信号20。可以使用转速计或任何其他设备来测量马达速度，并且将马达速度作为马达速度信号21传输到控制器16。可以对被表示为ωm的马达速度进行测量、计算或者测量与计算的组合。例如，可以将马达速度ωm计算为由位置传感器32在规定的时间间隔内测量的马达位置θ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是在采样间隔期间位置的变化。替代地，可以根据位置关于时间的变化率而从马达位置导出马达速度。将理解，存在许多众所周知的用于执行导数的功能的方法。
随着方向盘26被转动，扭矩传感器28感测由车辆操作者施加到方向盘26的扭矩。扭矩传感器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扭矩信号18。尽管这是一种类型的扭矩传感器，但是与已知信号处理技术一起使用的任何其他合适的扭矩感测装置都将满足要求。响应于各种输入，控制器将命令22发送到马达19，该马达19通过蜗杆47和蜗轮48向转向系统提供扭矩辅助，从而为车辆转向提供扭矩辅助。
应当注意，虽然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，但是将理解，此类参考仅是说明性的，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、阀门控制等。此外，本文的参考和描述可以适用于多种形式的参数传感器，包括但不限于扭矩、位置、速度等。还应当注意，以下为了简洁和简单，本文对包括但不限于马达的电机的参考将在不进行限制的情况下仅参考马达。
在如所描绘的控制系统24中，控制器16利用扭矩、位置和速度等来计算(一个或多个)命令以传递所需要的输出功率。将控制器16设置成与马达控制系统的各种系统和传感器进行通信。控制器16接收来自每个系统传感器的信号，量化接收到的信息，并响应其来提供(一个或多个)输出命令信号，在此情况下，例如向马达19提供(一个或多个)输出命令信号。控制器16被配置成形成(develop)从逆变器(未示出)输出的(一个或多个)对应的电压，该逆变器可以可选地与控制器16合并，并且在本文将被称为控制器16，使得当(一个或多个)对应的电压被施加到马达19时，产生期望的扭矩或位置。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操作，以生成命令22。替代地，在一个或多个示例中，控制器16在前馈控制模式下操作，以生成命令22。因为这些电压与马达19的位置和速度以及期望的扭矩有关，所以转子的位置和/或速度以及操作者施加的扭矩得以确定。位置传感器32被连接至转向轴51以检测角位置θ。位置传感器32可以基于光学检测、磁场变化或其他方法来感测旋转位置。位置传感器32可以包括一个或多个电位计、分解器、同步器、编码器等。位置传感器32输出位置信号20，该位置信号20指示转向轴51的角位置并且从而指示马达19的角位置。
期望的扭矩可以通过一个或多个扭矩传感器28传输指示所施加的扭矩的扭矩信号18来确定。此类扭矩传感器28和来自该扭矩传感器的(一个或多个)扭矩信号18可以对柔性扭杆、T形杆、弹簧或被配置为提供指示所施加的扭矩的响应的类似装置(未示出)做出响应。
将位置信号20、马达速度信号21和(一个或多个)扭矩信号18等施加到控制器16。控制器16处理所有输入信号以生成与每个信号对应的值，从而得到可用于本文所规定的算法中的处理的转子位置值、马达速度值和扭矩值。通常还按照期望对诸如上述的测量信号进行线性化、补偿和滤波，以增强所获取信号的特性或消除所获取信号的不期望的特性。例如，可以对信号进行线性化，以提高处理速度或解决信号的大动态范围。此外，可以采用基于频率或时间的补偿和滤波来消除噪声或避免不期望的频谱特性。
为了执行规定的功能和期望的处理、以及因此的计算(例如，马达参数的标识、(一个或多个)控制算法等)，控制器16可以包括但不限制于，(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、以及包括前述至少一个的组合。例如，控制器16可以包括输入信号处理与滤波，以使得能够对来自车辆的通信接口的此类信号进行准确的采样和转换或获取。
如图2中大体示出的，控制器16可以包括任何合适的控制器。控制器16可以被配置为控制例如车辆的各个方面(例如，电动助力转向系统的各方面和/或车辆的其他合适的特征或组件)。控制器16可以包括处理器60和存储器62。
处理器60可以包括任何合适的处理器，诸如本文所述的那些。附加地或可替代地，除了处理器60以外或者除去处理器60之外，控制器16还可以包括任何合适数量的处理器。存储器62可以包括单个盘或多个盘(例如，硬盘驱动器)，并且包括存储管理模块，其管理存储器62内的一个或多个分区。在一些实施例中，存储器62可以包括闪存、半导体(固态)存储器等。存储器62可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其组合。存储器62可以包括指令，该指令在由处理器60执行时使处理器60至少控制车辆的各种功能。
在一些实施例中，控制器16可以被配置为控制电机(例如，马达控制系统200)的各个方面，如图3中大体示出的。在一些实施例中，如大体示出的，马达控制系统200可以包括三相PMSM控制器。然而，马达控制系统200可以包括任何合适数量的相。附加地或替代地，虽然马达控制系统200通常被示出和描述为与车辆及其系统相关联，但马达控制系统200可以被配置为：除了控制车辆之外(或除去控制车辆之外)，还控制任何合适的应用或操作地与任何合适的应用相关联(例如，马达19可以用在除去车辆之外的任何合适的应用中，并且本公开的原理可以相应地适用)。
本公开提供了一种用于控制电机(例如，马达19)的操作的马达控制系统200。本公开可以应用于控制各种类型的同步电机(例如，PMSM、绕线磁极式电机、同步磁阻机器等)。本公开的原理可以用于控制凸极电机和/或隐极电机。本公开的原理可用于控制绕线转子同步机器。
电流参考计算器202将扭矩命令Tc转换成d/q电流参考Idqc，该d/q电流参考Idqc然后被发送到电流控制器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以根据需要调整PMSM电气参数。电流控制器206然后生成d/q电压命令，其等同于命令的调制指数mi和相位提前角δ。mi和δ分别由功率转换器换向模块208的占空比发生器210转换为三个相a、b、c中的每一个的等效占空比信号da、db、dc。
一旦为每个相产生了等效占空比信号da、db、dc，脉宽调制器212就为功率转换器(例如，逆变器216)的相臂中的不同开关(例如，FET)产生对应的导通时间ta、tb、tc。占空比信号da、db、dc可以共同标记为da,b,c，并且导通时间ta、tb、tc可以共同标记为ta,b,c。然后由电源214供电的逆变器216向电机(例如，马达19)供应期望的电压，该马达产生相电流Ia、Ib、Ic和电磁扭矩Te。逆变器216经由直流(DC)总线215连接到电源214。然后测量位置θr和相电流Ia、Ib、Ic并将其分别反馈到控制系统的位置传感器220和电流传感器222以使控制回路闭合。相电流Ia、Ib、Ic可以共同标记为Ia,b,c。测得的位置θm与相电流一起用于计算测得的d/q电流Idqm，其被用于闭环电流控制。电压源逆变器(VSI)通常被用作基于PMSM的电驱动器中的功率转换器。马达19的每一个相连接到逆变器216的对应的相臂，并且每一个相臂可以具有两个或更多个开关。
虽然实际机器的设计和结构对于三相PMSM和多相(大于三相)PMSM而言不同，但对于所有这些机器，通过使用适当的变换矩阵将相电流和电压转换成同步坐标系中的等效DC量，同步或d/q参考系中的矢量控制的相同原理是可能的。
图4大体示出了根据本公开各方面的用于控制电机的示例算法300的框图。具体地，示例算法300包括扭矩能力确定块302，其被配置为确定受限的命令扭矩TCmdLmtd。
扭矩能力确定块302包括逆变器/马达电流限制块304，其被配置为基于马达电流限制
Figure BDA0003293594770000081
确定基于电流的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000082
马达电流限制
Figure BDA0003293594770000083
可以是要被额定处理的逆变器216和/或马达(例如，PMSM 19)的电流值中较小的一个。替代地或附加地，马达电流限制
Figure BDA0003293594770000084
可以基于仅马达(例如，PMSM 19)或逆变器216的电流额定值。例如，在已知逆变器216或PMSM 19的电流额定值不是限制因素的情况下(例如，在逆变器216的电流额定值明显高于马达的电流额定值的情况下)。
扭矩能力确定块302还包括电压限制块306，其被配置为基于DC总线215的电压约束VDC来确定基于电压的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000085
电压约束VDC可以包括DC总线215额定操作的最高电压。替代地或附加地，电压约束VDC可以包括DC总线215额定操作的电压。DC总线215以电压约束VDC之外的电压进行操作可能具有不利的后果，例如，设备故障和/或对连接到DC总线215的硬件的损坏。
扭矩能力确定块302还包括扭矩限制仲裁块308，其被配置为基于以下各项来确定最终扭矩限制Tpk：基于电流的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000086
和基于电压的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000087
扭矩能力确定块302还包括扭矩命令限制块310，其基于命令的扭矩Tc和来自扭矩限制仲裁块308的最终扭矩限制Tpk确定受限的命令扭矩TCmdLmtd。扭矩命令限制块310可以被配置为将受限的命令扭矩TCmdLmtd设置为命令的扭矩TCmd和最终扭矩限制Tpk中较小的一个。
示例算法300还包括电流命令计算块320，其被配置为确定用于控制逆变器216的操作的d轴和q轴电流指令I* dq。该电流命令计算块320包括每安培最大扭矩块322，其可以基于受限的命令扭矩TCmdLmtd确定初步马达电流值
Figure BDA0003293594770000091
初步马达电流值
Figure BDA0003293594770000092
可以基于每安培最大扭矩确定结果来优化，这可以包括执行一个或多个计算和/或其他方法。经优化的马达电流值
Figure BDA0003293594770000093
可以包括初步d轴电流
Figure BDA0003293594770000094
和初步q轴电流
Figure BDA0003293594770000095
电流命令计算块320还包括每电压最大扭矩块324，其可以被配置为确定使得PMSM 19产生最大扭矩的d轴和q轴电流命令I* dq，该最大扭矩满足受限的命令扭矩TCmdLmtd并针对电压进行了优化。
用于确定同时满足马达电流限制
Figure BDA0003293594770000096
和DC总线215的电压约束VDC的扭矩限制的数学表达式可以包括以下等式：
Vd＝RId+ωeLqIq (1)
Vq＝RIq+Keωm-ωeLdId (2)
Figure BDA0003293594770000097
Figure BDA0003293594770000098
Figure BDA0003293594770000099
图5A-5D示出了曲线图，其大体示出了根据本公开原理的用于搜索满足DC总线电压约束和马达电流限制约束的最大扭矩的四个不同Id、Iq轨迹。
具体地，图5A包括第一描绘线(plot)400，其示出了所计算的满足马达电流限制
Figure BDA00032935947700000910
的d轴电流Id和q轴电流Iq。第一描绘线400在d轴电流Id等于预定最小值情况下的第一基于马达电流的q轴电流Iqi1与在d轴电流Id等于预定最大值情况下的第二基于马达电流的q轴电流Iqi2之间延伸。预定最小值可以是例如零或小于预定最大值的正值或负值。图5A还包括第二描绘线402，其示出了所计算的满足DC总线215的电压约束VDC的d轴电流Id和q轴电流Iq。第二描绘线402在d轴电流Id等于预定最小值情况下的第一基于电压限制的q轴电流Iqv1与在d轴电流Id等于预定最大值情况下的第二基于电压限制的q轴电流Iqv2之间延伸。
图5A示出了描绘线400、402两者对于所有d轴电流Id值均具有正q轴电流Iq值并且第一描绘线400总是具有小于第二描绘线402的对应的q轴电流Iq值的q轴电流Iq值的情况。因此，在这种情况下，扭矩限制仲裁块308可以将最终扭矩限制Tpk设置为等于基于电流的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000101
图5B包括第一描绘线404，其示出了所计算的满足马达电流限制
Figure BDA0003293594770000102
的d轴电流Id和q轴电流Iq。第一描绘线404在d轴电流Id等于预定最小值情况下的第一基于马达电流的q轴电流Iqi1与在d轴电流Id等于预定最大值情况下的第二基于马达电流的q轴电流Iqi2之间延伸。图5B还包括第二描绘线406，其示出了所计算的满足DC总线215的电压约束VDC的d轴电流Id和q轴电流Iq。第二描绘线406在d轴电流Id等于预定最小值情况下的第一基于电压限制的q轴电流Iqv1与在d轴电流Id等于预定最大值情况下的第二基于电压限制的q轴电流Iqv2之间延伸。
图5B示出了描绘线404、406两者对于所有d轴电流Id值均具有正q轴电流Iq值并且第二描绘线406总是具有小于第一描绘线404的对应的q轴电流Iq值的q轴电流Iq值的情况。因此，在这种情况下，扭矩限制仲裁块308可以将最终扭矩限制Tpk设置为等于基于电压的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000103
图5C包括第一描绘线408，其示出了所计算的满足马达电流限制
Figure BDA0003293594770000104
的d轴电流Id和q轴电流Iq。第一描绘线408在d轴电流Id等于预定最小值情况下的第一基于马达电流的q轴电流Iqi1与在d轴电流Id等于预定最大值情况下的第二基于马达电流的q轴电流Iqi2之间延伸。图5C还包括第二描绘线410，其示出了所计算的满足DC总线215的电压约束VDC的d轴电流Id和q轴电流Iq。第二描绘线410在d轴电流Id等于预定最小值情况下的第一基于电压限制的q轴电流Iqv1与在d轴电流Id等于预定最大值情况下的第二基于电压限制的q轴电流Iqv2之间延伸。
图5C示出了描绘线408、410在所示区域(Id、Iq两者的正值)中彼此相交的情况。因此，在基于电流的曲线和基于电压的曲线相交的情况下，最终扭矩限制Tpk应该基于由描绘线408、410表示的曲线的交点来确定。例如，控制器16可以确定在对应于马达电流限制
Figure BDA0003293594770000105
的q轴电流等于对应于DC总线215的电压约束VDC的q轴电流的情况下(即，在描绘线408、410相交的情况下)的d轴相交电流值Id_int。控制器16可以基于d轴相交电流值Id_int来确定最终扭矩限制Tpk。例如，控制器16可以确定满足以下两个等式的对应的q轴相交电流值Iq_int：用于满足DC总线215的电压约束VDC的电压等式和用于满足马达电流限制
Figure BDA0003293594770000111
的电流等式。电压等式可以包括上面的等式(3)；且电流等式可以包括上面的等式(4)。该对应的q轴相交电流值Iq_int在图5C上以图形方式示出。然后控制器16可以基于d轴相交电流值Id_int和q轴相交电流值Iq_int来确定最终扭矩限制Tpk。例如，控制器16可以通过将d轴相交电流值Id_int和q轴相交电流值Iq_int代入用于基于d轴电流和q轴电流来计算扭矩的扭矩等式中来计算最终扭矩限制Tpk。扭矩等式可以包括上面的等式(5)。
图5D包括第一描绘线412，其示出了所计算的满足马达电流限制Iilim的d轴电流Id和q轴电流Iq。第一描绘线412在d轴电流Id等于预定最小值情况下的第一基于马达电流的q轴电流Iqi1与在d轴电流Id等于预定最大值情况下的第二负的基于马达电流的q轴电流(图中未示出)之间延伸。图5D还包括第二描绘线414，其示出了所计算的满足DC总线215的电压约束VDC的d轴电流Id和q轴电流Iq。第二描绘线414在d轴电流Id等于预定最小值情况下的第一基于电压限制的q轴电流与在d轴电流Id等于预定最大值情况下的第二基于电压限制的q轴电流Iqv2之间延伸。第一基于电压限制的q轴电流具有负值，并且未在图上示出。
图5D示出了对于任何d轴电流Id值都不存在小于或等于描绘线412、414中的每一个的q轴电流Iq值的q轴电流Iq的正值的情况。因此，在这种情况下，扭矩限制仲裁块308可以将最终扭矩限制Tpk设置为等于零(0)。换言之，在由描绘线412、414表示的两条曲线之间没有直接关系的情况下，最终扭矩限制Tpk可以设置为零。
图6是流程图，其大体示出了控制电机的操作的方法500。在502处，方法500基于向逆变器供应电力以便为电机供电的直流(DC)总线的电压约束来计算基于电压的扭矩限制。例如，处理器102可以执行实现电压限制块306的指令以基于DC总线215的电压约束VDC来计算基于电压的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000112
在504处，方法500基于马达电流限制计算基于电流的扭矩限制。例如，处理器102可以执行实现基于马达电流限制
Figure BDA0003293594770000121
确定基于电流的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000122
的逆变器/马达电流限制块304的指令。
在506处，方法500基于以下各项来确定最终扭矩限制Tpk：基于电压的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000123
和基于电流的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000124
在一些实施例中，确定最终扭矩限制Tpk包括在基于电压的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000125
和基于电流的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000126
之间进行仲裁。例如，处理器102可以执行实现扭矩限制仲裁块308的指令以基于以下各项来确定最终扭矩限制Tpk：基于电压的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000127
和基于电流的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000128
它们分别基于电机19和逆变器组合的电流限制
Figure BDA0003293594770000129
和DC总线215的电压约束VDC中对应的一个。电机19和逆变器组合的电流限制
Figure BDA00032935947700001210
也可以称为马达电流限制
Figure BDA00032935947700001211
在一些实施例中，在基于电压的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001212
和基于电流的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001213
之间进行仲裁包括：确定第一基于马达电流的q轴电流Iqi1，其对应于具有预定最小值(例如，零)的d轴电流Id并对应于马达电流限制
Figure BDA00032935947700001214
在基于电压的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001215
和基于电流的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001216
之间进行仲裁还可以包括：确定第二基于马达电流的q轴电流Iqi2，其对应于具有预定最大值的d轴电流Id并对应于马达电流限制
Figure BDA00032935947700001217
在基于电压的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001218
和基于电流的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001219
之间进行仲裁还可以包括：确定第一基于电压限制的q轴电流Iqv1，其对应于具有预定最小值的d轴电流Id并对应于DC总线215的电压约束VDC。在基于电压的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001220
和基于电流的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001221
之间进行仲裁还可以包括：确定第二基于电压限制的q轴电流Iqv2，其对应于具有预定最大值的d轴电流Id并对应于DC总线215的电压约束VDC。
在基于电压的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001222
和基于电流的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001223
之间进行仲裁还可包括：确定第一基于马达电流的q轴电流Iqi1和第一基于电压限制的q轴电流Iqv1中的作为较小值的一个；以及确定第二基于马达电流的q轴电流Iqi2和第二基于电压限制的q轴电流Iqv2中的作为较小值的一个。在基于电压的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001224
和基于电流的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001225
之间进行仲裁还可以包括：基于第一基于马达电流的q轴电流Iqi1和第一基于电压限制的q轴电流Iqv1中的作为较小值的一个并基于第二基于马达电流的q轴电流Iqi2和第二基于电压限制的q轴电流Iqv2中的作为较小值的一个选择基于电流的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001226
和基于电压的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001227
中的一个。
在一些实施例中，选择基于电流的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000131
和基于电压的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000132
中的一个还包括：响应于确定第一基于马达电流的q轴电流Iqi1小于第一基于电压限制的q轴电流Iqv1以及第二基于马达电流的q轴电流Iqi2小于第二基于电压限制的q轴电流Iqv2选择基于电流的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000133
作为最终扭矩限制Tpk。这种情况的示例在图5A中示出。
在一些实施例中，选择基于电流的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000134
和基于电压的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000135
中的一个还包括：响应于确定第一基于电压限制的q轴电流Iqv1小于第一基于马达电流的q轴电流Iqi1以及第二基于电压限制的q轴电流Iqv2小于第二基于马达电流的q轴电流Iqi2，选择基于电压的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000136
作为最终扭矩限制Tpk。这种情况的示例在图5B中示出。
在一些实施例中，在基于电压的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000137
和基于电流的扭矩限制
Figure BDA0003293594770000138
之间进行仲裁还可包括：确定第一基于马达电流的q轴电流Iqi1，其对应于具有预定最小值(例如，零)的d轴电流Id并对应于马达电流限制
Figure BDA0003293594770000139
在基于电压的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001310
和基于电流的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001311
之间进行仲裁还可包括：确定第二基于马达电流的q轴电流Iqi2，其对应于具有预定最大值的d轴电流Id并对应于马达电流限制
Figure BDA00032935947700001312
在基于电压的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001313
和基于电流的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001314
之间进行仲裁还可包括：确定第一基于电压限制的q轴电流Iqv1，其对应于具有预定最小值的d轴电流Id并对应于DC总线215的电压约束VDC。在基于电压的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001315
和基于电流的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001316
之间进行仲裁还可包括：确定第二基于电压限制的q轴电流Iqv2，其对应于具有预定最大值的d轴电流Id并对应于DC总线215的电压约束VDC。
在基于电压的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001317
和基于电流的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001318
之间进行仲裁还可包括：确定第一基于马达电流的q轴电流Iqi1和第一基于电压限制的q轴电流Iqv1中的作为较小值的一个；以及确定第二基于马达电流的q轴电流Iqi2和第二基于电压限制的q轴电流Iqv2中的作为较小值的一个。在基于电压的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001319
和基于电流的扭矩限制
Figure BDA00032935947700001320
之间进行仲裁还可包括：确定第二基于马达电流的q轴电流Iqi2和第二基于电压限制的q轴电流Iqv2中的作为较小值的一个与第一基于马达电流的q轴电流Iqi1和第一基于电压限制的q轴电流Iqv1中的作为较小值的一个对应于不同的约束。这种情况的示例在图5C中示出，其中，第二基于电压限制的q轴电流Iqv2(其与DC总线215的电压约束VDC相关联)具有比第二基于马达电流的q轴电流Iqi2小的值，并且第一基于马达电流的q轴电流Iqi1(其与马达电流限制
Figure BDA0003293594770000141
相关联)具有比第一基于电压限制的q轴电流Iqv1小的值。如果端点被互换，可以产生类似的结果，包括相交的描绘线。
在一些实施例中，方法500还可以包括：确定d轴相交电流值Id_int，在该d轴相交电流值Id_int处，对应于马达电流限制
Figure BDA0003293594770000142
的q轴电流等于对应于DC总线215的电压约束VDC的q轴电流。
在一些实施例中，方法500还可以包括：基于d轴相交电流值Id_int并基于对应于马达电流限制
Figure BDA0003293594770000143
和DC总线215的电压约束VDC中的每一个的q轴电流Iq来确定最终扭矩限制Tpk。例如，控制器16可以确定满足以下两个等式的对应的q轴相交电流值Iq_int：用于满足DC总线215的电压约束VDC的电压等式和用于满足马达电流限制
Figure BDA0003293594770000144
的电流等式。电压等式可以包括上面的等式(3)；且电流等式可以包括上面的等式(4)。然后控制器16可以基于d轴相交电流值Id_int和q轴相交电流值Iq_int来确定最终扭矩限制Tpk。例如，控制器16可以通过将d轴相交电流值Id_int和q轴相交电流值Iq_int代入用于基于d轴电流和q轴电流来计算扭矩的扭矩等式中来计算最终扭矩限制Tpk。扭矩等式可以包括上面的等式(5)。
在508处，方法500基于扭矩命令和最终扭矩限制确定受限的命令扭矩。例如，处理器102可以执行实现扭矩命令限制块310的指令以基于命令的扭矩Tc和最终扭矩限制Tpk确定受限的命令扭矩TCmdLmtd。更具体地，扭矩命令限制块310可以将受限的命令扭矩TCmdLmtd设置为被限制成不超过最终扭矩限制Tpk的命令的扭矩Tc。
在510处，方法500至少基于受限的命令扭矩生成至少一个电流命令。例如，处理器102可以执行实现电流命令计算块320的指令以确定用于控制逆变器216的操作的d轴电流命令和q轴电流命令I* dq。更具体地，电流命令计算块320可以基于受限的命令扭矩TCmdLmtd，使用用于为扭矩产生而优化电流命令的每安培最大扭矩确定结果和/或用于为要被施加到电机19的电压而优化电流命令的每电压最大扭矩确定结果来计算d轴电流命令和q轴电流命令I* dq。
在一些实施例中，生成至少一个电流命令包括：确定至少一个初步马达电流值
Figure BDA0003293594770000151
其将使电机19使用最少量的电流来产生受限的命令扭矩TCmdLmtd。该确定可由每安培最大扭矩块322来执行。
在一些实施例中，生成至少一个电流命令包括：基于至少一个初步马达电流值
Figure BDA0003293594770000152
确定至少一个电流命令，该初步马达电流值
Figure BDA0003293594770000153
对应于DC总线215的供给电压和DC总线215的电压约束VDC，并且将使电机19产生受限的命令扭矩TCmdLmtd。该确定可以由每电压最大扭矩块324来执行。
根据本公开的一个方面，提供了一种控制电机的操作的方法。该方法包括：基于向逆变器供应功率以便为电机供电的直流(DC)总线的电压约束来计算基于电压的扭矩限制；基于马达电流限制计算基于电流的扭矩限制；基于以下各项来确定最终扭矩限制：基于电压的扭矩限制和基于电流的扭矩限制；基于扭矩命令和最终扭矩限制确定受限的命令扭矩；以及至少基于受限的命令扭矩生成至少一个电流命令。
根据本公开的一个方面，该控制电机的操作的方法还可以包括：基于至少一个电流命令选择性地控制逆变器内的多个开关以使逆变器向电机供应电流。
根据本公开的一个方面，马达电流限制可以是逆变器的电流限制和电机的电流限制中较小的一个。
根据本公开的一个方面，确定最终扭矩限制还可以包括：在基于电压的扭矩限制和基于电流的扭矩限制之间进行仲裁。
根据本公开的一个方面，在基于电压的扭矩限制和基于电流的扭矩限制之间进行仲裁还可以包括：确定第一基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于马达电流限制；确定第二基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于马达电流限制；确定第一基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于DC总线的电压约束；确定第二基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于DC总线的电压约束；确定第一基于马达电流的q轴电流和第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；确定第二基于马达电流的q轴电流和第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；以及基于第一基于马达电流的q轴电流和第一基于电压限制的q轴电流中作为较小值的一个并基于第二基于马达电流的q轴电流和第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个，来选择基于电流的扭矩限制和基于电压的扭矩限制中的一个。
根据本公开的一个方面，选择基于电流的扭矩限制和基于电压的扭矩限制中的一个还可以包括：响应于确定第一基于马达电流的q轴电流小于第一基于电压限制的q轴电流以及第二基于马达电流的q轴电流小于第二基于电压限制的q轴电流，来选择基于电流的扭矩限制作为最终扭矩限制；以及响应于确定第一基于电压限制的q轴电流小于第一基于马达电流的q轴电流以及第二基于电压限制的q轴电流小于第二基于马达电流的q轴电流，来选择基于电压的扭矩限制作为最终扭矩限制。
根据本公开的一个方面，在基于电压的扭矩限制和基于电流的扭矩限制之间进行仲裁还可以包括：确定第一基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于马达电流限制；确定第二基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于马达电流限制；确定第一基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于DC总线的电压约束；确定第二基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于DC总线的电压约束；确定第一基于马达电流的q轴电流和第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；确定第二基于马达电流的q轴电流和第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；确定第二基于马达电流的q轴电流和第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个与第一基于马达电流的q轴电流和第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个对应于不同的约束；确定d轴相交电流值，在该d轴相交电流值处，对应于马达电流限制的q轴电流等于对应于DC总线的电压约束的q轴电流；以及基于d轴相交电流值确定最终扭矩限制。
根据本公开的一方面，生成至少一个电流命令还可以包括：基于至少一个初步电机电流值确定至少一个电流命令，该初步马达电流值对应于DC总线的供给电压和DC总线的电压约束，并且将使电机产生受限的命令扭矩。
根据本公开的一个方面，一种用于控制电机的操作的控制系统包括处理器和存储器。该存储器包括指令，该指令在由处理器执行时，使处理器：基于向逆变器供应功率以便为电机供电的直流(DC)总线的电压约束来计算基于电压的扭矩限制；基于马达电流限制计算基于电流的扭矩限制；基于以下各项来确定最终扭矩限制：基于电压的扭矩限制和基于电流的扭矩限制；基于扭矩命令和最终扭矩限制确定受限的命令扭矩；以及至少基于受限的命令扭矩生成至少一个电流命令。
根据本公开的一个方面，指令还可以使处理器：基于至少一个电流命令选择性地控制逆变器内的多个开关以使逆变器向电机供应电流。
根据本公开的一个方面，马达电流限制可以是逆变器的电流限制和电机的电流限制中较小的一个。
根据本公开的一个方面，确定最终扭矩限制还可以包括：在基于电压的扭矩限制和基于电流的扭矩限制之间进行仲裁。
根据本公开的一个方面，在基于电压的扭矩限制和基于电流的扭矩限制之间进行仲裁还可以包括指令使处理器：确定第一基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于马达电流限制；确定第二基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于马达电流限制；确定第一基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于DC总线的电压约束；确定第二基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于DC总线的电压约束；确定第一基于马达电流的q轴电流和第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；确定第二基于马达电流的q轴电流和第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；以及基于第一基于马达电流的q轴电流和第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个并基于第二基于马达电流的q轴电流和第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个，选择基于电流的扭矩限制和基于电压的扭矩限制中的一个。
根据本公开的一个方面，选择基于电流的扭矩限制和基于电压的扭矩限制中的一个还可以包括指令使处理器：响应于确定第一基于马达电流的q轴电流小于第一基于电压限制的q轴电流以及第二基于马达电流的q轴电流小于第二基于电压限制的q轴电流，选择基于电流的扭矩限制作为最终扭矩限制；以及响应于确定第一基于电压限制的q轴电流小于第一基于马达电流的q轴电流以及第二基于电压限制的q轴电流小于第二基于马达电流的q轴电流，选择基于电压的扭矩限制作为最终扭矩限制。
根据本公开的一个方面，在基于电压的扭矩限制和基于电流的扭矩限制之间进行仲裁还可以包括指令使处理器：确定第一基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于马达电流限制；确定第二基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于马达电流限制；确定第一基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于DC总线的电压约束；确定第二基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于DC总线的电压约束；确定第一基于马达电流的q轴电流和第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；确定第二基于马达电流的q轴电流和第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；确定第二基于马达电流的q轴电流和第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个与第一基于马达电流的q轴电流和第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个对应于不同的约束；确定d轴相交电流值，在该d轴相交电流值处，对应于马达电流限制的q轴电流等于对应于DC总线的电压约束的q轴电流；以及基于d轴相交电流值并且基于对应于马达电流限制和DC总线的电压约束中的每一个的q轴电流确定最终扭矩限制。
根据本公开的一个方面，生成至少一个电流命令还可以包括：基于至少一个初步电机电流值确定至少一个电流命令，该初步马达电流值对应于DC总线的供给电压和DC总线的电压约束，并且将使电机产生受限的命令扭矩。
根据本公开的一个方面，一种用于控制电机的操作的控制系统包括逆变器，该逆变器具有多个开关，该多个开关可操作用来向电机供应交流电。该控制系统还包括控制器，该控制器可操作用来：基于向逆变器供应功率以便为电机供电的直流(DC)总线的电压约束来计算基于电压的扭矩限制；基于马达电流限制来计算基于电流的扭矩限制；基于以下各项来确定最终扭矩限制：基于电压的扭矩限制和基于电流的扭矩限制；基于扭矩命令和最终扭矩限制确定受限的命令扭矩；至少基于受限的命令扭矩来生成至少一个电流命令；以及基于至少一个电流命令选择性地控制逆变器内的该多个开关以使逆变器向电机供应交流电。
根据本公开的一个方面，确定最终扭矩限制还可以包括：在基于电压的扭矩限制和基于电流的扭矩限制之间进行仲裁。
根据本公开的一个方面，在基于电压的扭矩限制和基于电流的扭矩限制之间进行仲裁还可以包括所述控制器可操作用来：确定第一基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于马达电流限制；确定第二基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于马达电流限制；确定第一基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于DC总线的电压约束；确定第二基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于DC总线的电压约束；确定第一基于马达电流的q轴电流和第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；确定第二基于马达电流的q轴电流和第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；以及基于第一基于马达电流的q轴电流和第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个并基于第二基于马达电流的q轴电流和第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个，选择基于电流的扭矩限制和基于电压的扭矩限制中的一个。
根据本公开的一个方面，选择基于电流的扭矩限制和基于电压的扭矩限制中的一个还可以包括所述控制器可操作用来：响应于确定第一基于马达电流的q轴电流小于第一基于电压限制的q轴电流以及第二基于马达电流的q轴电流小于第二基于电压限制的q轴电流，选择基于电流的扭矩限制作为最终扭矩限制；以及响应于确定第一基于电压限制的q轴电流小于第一基于马达电流的q轴电流以及第二基于电压限制的q轴电流小于第二基于马达电流的q轴电流，选择基于电压的扭矩限制作为最终扭矩限制。
以上讨论意在说明本公开的原理和各种实施例。一旦完全理解了上述公开，许多变化和修改对于本领域技术人员将变得显而易见。意图将以下权利要求解释为包含所有这样的变化和修改。
词语“示例”在本文中用来表示用作示例、例子或说明。本文中被描述为“示例”的任何方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更优选或有利。相反，使用“示例”一词旨在以具体方式呈现概念。如在本申请中使用的，术语“或”旨在表示包括性的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非另有说明或从上下文可以清楚地看出，“X包括A或B”旨在表示任何自然的包含性排列。也就是说，如果X包含A；X包括B；或X包括A和B二者，则在任何前述情况下均满足“X包括A或B”。另外，在本申请和所附权利要求书中使用的冠词“一(a/an)”通常应被解释为意指“一个或多个”，除非另有说明或从上下文清楚地指向单数形式。此外，除非如此描述，否则贯穿全文使用术语“实施方式”或“一个实施方式”并不旨在表示相同的实施例或实施方式。
本文描述的系统、算法、方法以及指令等的实现可以以硬件、软件或其任何组合来实现。硬件可以包括，例如，计算机、知识产权(IP)内核、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑阵列、光学处理器、可编程逻辑控制器、微代码、微控制器、服务器、微处理器、数字信号处理器或任何其他合适的电路。在权利要求中，术语“处理器”应被理解为单独地或组合地包括任何前述硬件。术语“信号”和“数据”可互换使用。
如在此使用的，术语模块可以包括被设计为与其他组件一起使用的封装的功能硬件单元、控制器(例如，执行软件或固件的处理器)可执行的一组指令、被配置为执行特定功能的处理电路以及与大型系统接合的自含式硬件或软件组件。例如，模块可以包括专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、电路、数字逻辑电路、模拟电路、分立电路的组合、门电路和其他类型硬件或者它们的组合。在其他实施例中，模块可以包括存储器，该存储器存储控制器可执行以实现模块的特征的指令。
此外，在一方面，例如，本文描述的系统可以使用具有计算机程序的通用计算机或通用处理器来实现，该计算机程序在被执行时实行本文描述的任何相应的方法、算法和/或指令。附加地或可选地，例如，可以利用专用计算机/处理器，其可以包含用于实行本文描述的任何方法、算法或指令的其他硬件。
此外，本公开的全部或部分实现方式可以采取可从例如计算机可用或计算机可读介质访问的计算机程序产品的形式。计算机可用或计算机可读介质可以是例如可以有形地包含、存储、传达或传输程序以供任何处理器使用或与其结合使用的任何装置。介质可以是例如电的、磁的、光学的、电磁的装置或半导体装置。也可以使用其他合适的介质。
已经描述了上述实施例、实施方式和方面，以允许容易地理解本公开并且不限制本公开。相反，本公开旨在覆盖所附权利要求的范围内所包括的各种修改和等效布置，该范围应被赋予最宽泛的解释，以涵盖法律允许的所有此类修改和等效结构。

Claims (20)

1.一种控制电机的操作的方法，包括：
基于向逆变器供应功率以便为电机供电的直流DC总线的电压约束来计算基于电压的扭矩限制；
基于马达电流限制来计算基于电流的扭矩限制；
基于以下各项来确定最终扭矩限制：所述基于电压的扭矩限制和所述基于电流的扭矩限制；
基于扭矩命令和所述最终扭矩限制来确定受限的命令扭矩；以及
至少基于所述受限的命令扭矩来生成至少一个电流命令。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于所述至少一个电流命令来选择性地控制所述逆变器内的多个开关以使所述逆变器向所述电机供应电流。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述马达电流限制是所述逆变器的电流限制和所述电机的电流限制中较小的一个。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述最终扭矩限制还包括：在所述基于电压的扭矩限制与所述基于电流的扭矩限制之间进行仲裁。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述基于电压的扭矩限制与所述基于电流的扭矩限制之间进行仲裁还包括：
确定第一基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于所述马达电流限制；
确定第二基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于所述马达电流限制；
确定第一基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于所述DC总线的电压约束；
确定第二基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于所述DC总线的电压约束；
确定所述第一基于马达电流的q轴电流和所述第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；
确定所述第二基于马达电流的q轴电流和所述第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；以及
基于所述第一基于马达电流的q轴电流和所述第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个并基于所述第二基于马达电流的q轴电流和所述第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个，选择所述基于电流的扭矩限制和所述基于电压的扭矩限制中的一个。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，选择所述基于电流的扭矩限制和所述基于电压的扭矩限制中的一个还包括：
响应于确定所述第一基于马达电流的q轴电流小于所述第一基于电压限制的q轴电流以及所述第二基于马达电流的q轴电流小于所述第二基于电压限制的q轴电流，选择所述基于电流的扭矩限制作为所述最终扭矩限制；以及
响应于确定所述第一基于电压限制的q轴电流小于所述第一基于马达电流的q轴电流以及所述第二基于电压限制的q轴电流小于所述第二基于马达电流的q轴电流，选择所述基于电压的扭矩限制作为所述最终扭矩限制。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述基于电压的扭矩限制与所述基于电流的扭矩限制之间进行仲裁还包括：
确定第一基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于所述马达电流限制；
确定第二基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于所述马达电流限制；
确定第一基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于所述DC总线的电压约束；
确定第二基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于所述DC总线的电压约束；
确定所述第一基于马达电流的q轴电流和所述第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；
确定所述第二基于马达电流的q轴电流和所述第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；
确定所述第二基于马达电流的q轴电流和所述第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个与所述第一基于马达电流的q轴电流和所述第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个对应于不同的约束；
确定d轴相交电流值，在所述d轴相交电流值处，对应于所述马达电流限制的q轴电流等于对应于所述DC总线的电压约束的q轴电流；以及
基于所述d轴相交电流值并且基于对应于马达电流限制和DC总线的电压约束中的每一个的q轴电流来确定所述最终扭矩限制。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述至少一个电流命令还包括：基于至少一个初步电机电流值确定所述至少一个电流命令，所述初步马达电流值对应于DC总线的供给电压和DC总线的电压约束，并且将使所述电机产生所述受限的命令扭矩。
9.一种用于控制电机的操作的控制系统，包括：
处理器；以及
存储器，其包括指令，所述指令在由所述处理器执行时，使所述处理器：
基于向逆变器供应功率以便为电机供电的直流DC总线的电压约束来计算基于电压的扭矩限制；
基于马达电流限制来计算基于电流的扭矩限制；
基于以下各项来确定最终扭矩限制：所述基于电压的扭矩限制和所述基于电流的扭矩限制；
基于扭矩命令和所述最终扭矩限制来确定受限的命令扭矩；以及
至少基于所述受限的命令扭矩来生成至少一个电流命令。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其中，所述指令还使所述处理器：基于所述至少一个电流命令来选择性地控制所述逆变器内的多个开关以使所述逆变器向所述电机供应电流。
11.根据权利要求9所述的控制系统，其中，所述马达电流限制是所述逆变器的电流限制和所述电机的电流限制中较小的一个。
12.根据权利要求9所述的控制系统，其中，确定最终扭矩限制还包括：在所述基于电压的扭矩限制与所述基于电流的扭矩限制之间进行仲裁。
13.根据权利要求12所述的控制系统，其中，在所述基于电压的扭矩限制与所述基于电流的扭矩限制之间进行仲裁还包括所述指令使所述处理器：
确定第一基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于所述马达电流限制；
确定第二基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于所述马达电流限制；
确定第一基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于所述DC总线的电压约束；
确定第二基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于所述DC总线的电压约束；
确定所述第一基于马达电流的q轴电流和所述第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；
确定所述第二基于马达电流的q轴电流和所述第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；以及
基于所述第一基于马达电流的q轴电流和所述第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个并基于所述第二基于马达电流的q轴电流和所述第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个，选择所述基于电流的扭矩限制和所述基于电压的扭矩限制中的一个。
14.根据权利要求13所述的控制系统，其中，选择所述基于电流的扭矩限制和所述基于电压的扭矩限制中的一个还包括所述指令使所述处理器：
响应于确定所述第一基于马达电流的q轴电流小于所述第一基于电压限制的q轴电流以及所述第二基于马达电流的q轴电流小于所述第二基于电压限制的q轴电流，选择所述基于电流的扭矩限制作为所述最终扭矩限制；以及
响应于确定所述第一基于电压限制的q轴电流小于所述第一基于马达电流的q轴电流以及所述第二基于电压限制的q轴电流小于所述第二基于马达电流的q轴电流，选择所述基于电压的扭矩限制作为所述最终扭矩限制。
15.根据权利要求12所述的控制系统，其中，在所述基于电压的扭矩限制与所述基于电流的扭矩限制之间进行仲裁还包括所述指令使所述处理器：
确定第一基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于所述马达电流限制；
确定第二基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于所述马达电流限制；
确定第一基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于所述DC总线的电压约束；
确定第二基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于所述DC总线的电压约束；
确定所述第一基于马达电流的q轴电流和所述第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；
确定所述第二基于马达电流的q轴电流和所述第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；
确定所述第二基于马达电流的q轴电流和所述第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个与所述第一基于马达电流的q轴电流和所述第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个对应于不同的约束；
确定d轴相交电流值，在所述d轴相交电流值处，对应于所述马达电流限制的q轴电流等于对应于所述DC总线的电压约束的q轴电流；以及
基于所述d轴相交电流值并且基于对应于马达电流限制和DC总线的电压约束中的每一个的q轴电流来确定所述最终扭矩限制。
16.根据权利要求9所述的控制系统，其中，生成所述至少一个电流命令还包括：基于至少一个初步电机电流值确定所述至少一个电流命令，所述初步马达电流值对应于DC总线的供给电压和DC总线的电压约束，并且将使所述电机产生所述受限的命令扭矩。
17.一种用于控制电机的操作的控制系统，包括：
逆变器，其包括多个开关，所述多个开关能够操作用来向所述电机供应交流电；以及
控制器，其能够操作用来：
基于向逆变器供应功率以便为电机供电的直流DC总线的电压约束来计算基于电压的扭矩限制；
基于马达电流限制来计算基于电流的扭矩限制；
基于以下各项来确定最终扭矩限制：所述基于电压的扭矩限制和所述基于电流的扭矩限制；
基于扭矩命令和所述最终扭矩限制来确定受限的命令扭矩；
至少基于所述受限的命令扭矩来生成至少一个电流命令；以及
基于所述至少一个电流命令来选择性地控制逆变器内的所述多个开关以使所述逆变器向所述电机供应交流电。
18.根据权利要求17所述的控制系统，其中，确定所述最终扭矩限制包括：在所述基于电压的扭矩限制与所述基于电流的扭矩限制之间进行仲裁。
19.根据权利要求18所述的控制系统，在所述基于电压的扭矩限制与所述基于电流的扭矩限制之间进行仲裁还包括所述控制器被操作用来：
确定第一基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于所述马达电流限制；
确定第二基于马达电流的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于所述马达电流限制；
确定第一基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最小值的d轴电流并对应于所述DC总线的电压约束；
确定第二基于电压限制的q轴电流，其对应于具有预定最大值的d轴电流并对应于所述DC总线的电压约束；
确定所述第一基于马达电流的q轴电流和所述第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；
确定所述第二基于马达电流的q轴电流和所述第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个；以及
基于所述第一基于马达电流的q轴电流和所述第一基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个并基于所述第二基于马达电流的q轴电流和所述第二基于电压限制的q轴电流中的作为较小值的一个，选择所述基于电流的扭矩限制和所述基于电压的扭矩限制中的一个。
20.根据权利要求19所述的控制系统，其中，选择所述基于电流的扭矩限制和所述基于电压的扭矩限制中的一个还包括所述处理器被操作用来：
响应于确定所述第一基于马达电流的q轴电流小于所述第一基于电压限制的q轴电流以及所述第二基于马达电流的q轴电流小于所述第二基于电压限制的q轴电流，选择所述基于电流的扭矩限制作为所述最终扭矩限制；以及
响应于确定所述第一基于电压限制的q轴电流小于所述第一基于马达电流的q轴电流以及所述第二基于电压限制的q轴电流小于所述第二基于马达电流的q轴电流，选择所述基于电压的扭矩限制作为所述最终扭矩限制。
CN202111171764.3A 2020-10-07 2021-10-08 同步马达驱动器的主动马达电流限制 Pending CN114301359A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063088585P 2020-10-07 2020-10-07
US63/088,585 2020-10-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114301359A true CN114301359A (zh) 2022-04-08

Family

ID=80738494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111171764.3A Pending CN114301359A (zh) 2020-10-07 2021-10-08 同步马达驱动器的主动马达电流限制

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11884341B2 (zh)
CN (1) CN114301359A (zh)
DE (1) DE102021126084A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3112571B1 (fr) * 2020-07-16 2022-06-10 Continental Automotive Capteur magnétique d’arbre d’entraînement pour véhicule

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7172804B2 (ja) * 2019-04-02 2022-11-16 株式会社デンソー モータ制御装置
JP2021079893A (ja) * 2019-11-22 2021-05-27 株式会社ジェイテクト 操舵制御装置
US11591009B2 (en) 2019-11-25 2023-02-28 Steering Solutions Ip Holding Corporation Power management of permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive using machine current limiting

Also Published As

Publication number Publication date
US11884341B2 (en) 2024-01-30
US20220105978A1 (en) 2022-04-07
DE102021126084A1 (de) 2022-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5250979B2 (ja) 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP5453714B2 (ja) モータ制御装置および電動パワーステアリング装置
US11177752B2 (en) Controller anti-windup for permanent magnet synchronous machines
US11404984B2 (en) Parameter learning for permanent magnet synchronous motor drives
EP3300245B1 (en) Motor control device
US11424706B2 (en) Battery current limiting of permanent magnet synchronous motor drives using operation condition monitoring
CN114389504A (zh) 具有开路状况的多相同步马达的最佳扭矩控制
US7323833B2 (en) Voltage mode control with phase advancing for position controlled electric machines
CN110304132A (zh) 电动机驱动的动力转向装置及其控制方法
US20240128821A1 (en) Current regulators for dual wound synchronous motor drives
US11884341B2 (en) Active motor current limiting of synchronous motor drives
JP2020048249A (ja) ステアリング装置
JP6288408B2 (ja) モータ制御方法、モータ制御装置および電動パワーステアリング装置
CN111010057B (zh) 用于五相同步马达驱动装置的逆变器换向技术
CN112838798A (zh) 使用机器电流限制的永磁同步马达驱动器的功率管理
JP6241331B2 (ja) 電動機の制御装置
US11736048B1 (en) Feedforward current control for dual wound synchronous motor drives
JP2010029027A (ja) モータ制御装置
US10530282B2 (en) Current capability limiting of DC machines
US10526008B1 (en) Machine current limiting for permanent magnet synchronous machines
US11938918B2 (en) Multi-objective optimization for active power management of synchronous motor drives
US11616457B2 (en) Torque capability optimization under active limiting of regenerative current in synchronous motor drives
US11190126B2 (en) Space vector pulse width modulation for multi-phase machines
US11936316B2 (en) Position estimation for permanent magnet synchronous machines via rotor flux space vector identification
JP5459564B2 (ja) モータ制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination