CN115528970A - 检测电机失速状况 - Google Patents

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CN115528970A CN202210719384.7A CN202210719384A CN115528970A CN 115528970 A CN115528970 A CN 115528970A CN 202210719384 A CN202210719384 A CN 202210719384A CN 115528970 A CN115528970 A CN 115528970A
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Abstract

本公开的实施例涉及检测电机失速状况。根据一些实施例，用于控制电机的方法包括基于与电机相关联的转矩生成电流参数来生成失速阈值。基于与违反失速阈值的电机相关联的转矩生成电压参数来识别电机失速状况。响应于识别出电机失速状况而调节电机的操作。

Description

检测电机失速状况
技术领域
本公开总体上涉及电机控制。
背景技术
永磁同步电机(PMSM)由于其与其他类型的电机相比具有更高的可靠性和更小的尺寸而被用于消费和工业电机应用中。为了实现高效率和低振动及噪声，场定向控制(FOC)技术经常用在用于风扇、泵、压缩机、齿轮电机等的消费和工业PMSM控制中。用于三相PMSM的无传感器FOC技术需要估计电机速度和位置。FOC将三相定子绕组电流解耦成两个独立分量，即转矩生成分量和磁通生成分量。在给定无传感器配置的情况下，难以检测负载转矩超过电机轴转矩的失速状况。
发明内容
提供本发明内容以便以简化的形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键因素或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
根据一些实施例，提供了一种用于控制电机的方法。该方法包括基于与电机相关联的转矩生成电流参数来生成失速阈值。基于与违反失速阈值的电机相关联的转矩生成电压参数来识别电机失速状况。响应于识别出电机失速状况而调节电机的操作。
根据一些实施例，提供了一种被配置成控制用于电机的驱动信号的电机控制器。该电机控制器包括反馈单元，该反馈单元被配置成接收三相电机电流测量值并且转换该三相电机电流测量值以生成与电机相关联的转矩生成电流参数。第一控制器被配置成生成需求速度参数。第二控制器被配置成基于需求速度参数和转矩生成电流参数来生成需求转矩生成电压参数。失速检测单元被配置成：基于转矩生成电流参数来生成失速阈值，基于违反失速阈值的需求转矩生成电压参数来识别电机失速状况，以及响应于识别电机失速状况而调节电机的操作。
根据一些实施例，提供了一种用于控制电机的方法。该方法包括接收三相电机电流测量值。转换三相电机电流测量值，以生成与电机相关联的磁通生成电流参数和转矩生成电流参数。基于转矩生成电流参数和磁通生成电流参数，生成估计电机速度参数。基于需求速度参数和估计电机速度参数，生成用于电机的驱动信号。基于转矩生成电流参数生成失速阈值。基于违反失速阈值的驱动信号的分量来识别电机失速状况。响应于识别出电机失速状况而调节电机的操作。
为了实现前述和相关目的，以下描述和附图阐述了某些说明性方面和实现方式。这些仅指示了可以采用一个或多个方面的各种方式中的几种方式。当结合附图考虑时，本公开的其他方面、优点和新颖特征将从以下详细描述变得显而易见。
附图说明
图1是根据一些实施例的电机控制器的示意图。
图2是根据一些实施例的D-Q转子固定参考系的等效电路的图。
图3是根据一些实施例的磁通生成电流被设置为零的永磁同步电机的相量表示的图。
图4是根据一些实施例的具有被设置为负值以实施弱磁通控制的磁通生成电流的永磁同步电机的相量表示的图。
图5是根据一些实施例的观测器单元的实施例的示意图。
图6A和图6B是根据一些实施例的失速检测单元的实施例的示意图。
图7例示根据一些实施例的控制电机的方法。
图8例示根据一些实施例的示例性计算机可读介质。
具体实施方式
现在参考附图描述所要求保护的主题，其中，相同的附图标记始终用于表示相同的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对所要求保护的主题的透彻理解。然而显然所要求保护的主题可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他实例中，以框图形式示出公知的结构和装置以便于描述所要求保护的主题。
除了电机控制功能外，电机控制器中使用的微控制器的处理时间也被共享以提供用户接口和其他功能。提供电机控制，而无需计算密集型技术、例如需要二次等式的转换，这允许在具有复杂性降低、成本较低的微控制器的系统中提供增加的功能。
场定向控制(FOC)是用于三相交流(AC)电动机的变速控制方法，以在电机速度的整个范围内以快速控制响应来提高功率效率。本文讨论了用于提供对三相AC电机的控制的结构、部件和技术的各种实现方式。参照示例性的三相永磁同步电机(PMSM)装置和控制系统来讨论结构、部件和技术。然而，本申请不是为了限制，并且是为了讨论的容易和说明的方便。所讨论的技术和装置可以应用于其他电机设计、控制结构等(例如，单相和三相变频驱动器、数字相位转换器、三相和单相电机、感应电机、再生驱动器等)，并且保持在本公开的范围内。图1是根据一些实施例的电机控制器100的示意图。图1中所示的电机控制器100是无传感器控制器，其使用观测器单元102来估计转子位置
Figure BDA0003709843970000031
和转子速度
Figure BDA0003709843970000032
，以支持用于控制电机104的FOC技术。转子速度指示电机速度。为了实现FOC控制，电机控制器100使用Park转换以在由转矩生成分量Q和磁通生成分量D限定的D-Q转子固定参考系与α-β静止参考系之间转换，并且使用Clarke转换以在由V、U和W分量限定的三相参考系与α-β静止参考系之间转换。α-β静止参考系信号在稳态时是正弦信号，而D-Q转子固定参考系信号在稳态时几乎是恒定的。Park转换、逆Park转换和Clarke转换在电机控制领域是已知的并且在此不进行更详细的描述。在一些实施例中，失速检测单元103使用D-Q转子固定参考系参数来检测电机104的失速状况。在无传感器控制中，当估计的角度不准确或参考系不同步时，会发生电机失速。尤其，即使当电机在较低负载状况下操作时，这种状况也可能在瞬变期间发生。在一些实施例中，使用由观测器单元102生成的估计速度来检测电机失速可能导致错误的或错过的失速检测，尤其是在低速时。使用D-Q转子固定参考系参数来检测电机失速状况避免了在电机104上提供硬件速度传感器的需要，从而降低了成本和复杂性。在一些实施例中，失速检测单元103适于检测多种电机类型、例如PMSM或无刷DC电机(BDCM)的失速状况。
在三相参考系中，U、V和W分量被分开120°并且是静止的。在α-β静止参考系中，分量是电正交的且静止的。在D-Q转子固定参考系中，分量是电正交的并且旋转的。为了描述的目的，假设电机104沿正方向、即逆时针方向旋转，因此角度和角速度是正数。对于沿负方向(即顺时针方向)旋转的电机104，角度和角速度的符号可以改变。坐标系统可以参考电机104的定子和/或转子。例如，D-Q转子固定参考系被固定到转子，并且D-Q坐标系统的分量一起旋转。D-Q转子固定参考系的直轴定向在从转子永磁体南极(S)到北极(N)的方向上。D-Q转子固定参考系的交轴垂直于转子磁通(例如，垂直于转子)。
电机定子绕组的三相正弦电流IU、IV和IW被分开120°并且分别在U、V和W方向上生成三个非旋转脉动磁场，从而引起旋转磁场(定子磁通空间矢量)。IU、IV和IW的矢量和给出电流空间矢量。对于以速度ωi旋转的电机，电流空间矢量的大小可以在方向不改变的情况下被放大或缩小。
在静止的α-β参考系中，旋转定子磁通空间矢量表示旋转定子磁通。三相120°分离的定子相电压VU、VV和VW的矢量和定义了旋转电压空间矢量。旋转转子永磁体生成旋转转子磁通空间矢量。上述旋转空间矢量的大小和方向可以由极坐标系统中的径向坐标和极角表示。用于在参考系之间进行转换的技术在本领域中是公知的。
参考图1，表示电机104的期望旋转速度的参考速度SPREF被作为输入接收并且被提供给加法器106，该加法器还接收来自观测器单元102的转子速度反馈，以生成误差信号，以用于输入到速度控制器108。在一些实施例中，速度控制器108是比例积分(PI)控制器，比例积分(PI)控制器操作以将其输入误差信号驱动为零。速度控制器108的输出被提供给加法器110，该加法器还接收反馈转矩生成电流参数(Iq)。加法器110提供输入信号到Iq控制器112。在一些实施例中，Iq控制器112是比例积分(PI)控制器，比例积分(PI)控制器操作以将其表示误差信号的输入信号驱动为零。
参考发生器114将参考磁通生成电流参数(Id)作为输入提供给加法器116。加法器116还接收反馈磁通生成电流参数(Id)并将误差信号输入提供给Id控制器118。在一些实施例中，Id控制器118是比例积分(PI)控制器，比例积分(PI)控制器操作以将其误差输入信号驱动为零。Iq控制器112输出需求转矩生成电压参数Vq，并且Id控制器118输出需求磁通生成电压参数Vd。在一些实施例中，磁通生成分量Id被控制为零。在一些实施例中，使用负参考值来控制磁通生成分量Id以实现弱磁通控制，从而扩展电机104的操作速度范围。在一些实施例中，使用正参考值来控制磁通生成分量Id以实现磁通增强控制。
电机控制器100包括Park转换单元120、逆Park转换单元122和Clarke转换单元124，以在参考系之间进行转换。Park转换单元120将α-β静止参考系转换为D-Q转子固定系。逆Park转换单元122将D-Q转子固定系转换为α-β静止参考系。Clarke转换单元124将三相参考系转换为α-β静止参考系。
逆Park转换单元122从Iq控制器112接收需求转矩生成电压参数Vq，并且从Id控制器118接收需求磁通生成电压参数Vd，并且生成静止系电压参数Vα、Vβ作为给空间矢量调制器126的输入。Vα和Vβ限定的电压矢量的幅度和角度为空间矢量调制器126提供参考电压，用于控制脉宽调制(PWM)单元128以生成三相正弦波形输出信号来驱动逆变器130。逆变器130的输出信号驱动电机104的相位。在一些实施例中，逆变器130包括三相两电平电压逆变器。
电流感测单元132感测电机104的相电流。在一些实施例中，电流感测单元132包括与逆变器130的三个支路相关联的三个分流电阻器，以感测电机104的每个相的电流。在一些实施例中，两个分流电阻器用于感测电机104的两相电流。来自电机104的第三相的电流可以基于关系IU+IV+IW＝0来计算。在一些实施例中，将单个分流电阻器插入逆变器130的DC链路中以感测DC链路电流，并且三相电流重构被用于获得电机104的每相的电流信息。
模数转换器(ADC)134从电流感测单元132接收感测的电压，以生成用于电流计算单元136的数字输入。电流计算单元136生成相电流测量参数IU、IV和IW。相电流测量参数被提供给Clarke转换单元124，以生成α-β静止参考系反馈电流参数Iα、Iβ。静止参考系反馈电流参数被提供给Park转换单元120以生成转矩生成电流参数Iq和反馈磁通生成电流参数Id。电流计算单元136、Clarke转换单元124和Park转换单元120包括反馈单元138，以用于生成反馈转矩生成电流参数Iq和反馈磁通生成电流参数Id。
观测器单元102使用D-Q转子固定参考系中的数据来估计转子位置
Figure BDA0003709843970000063
和转子速度
Figure BDA0003709843970000064
，从而避免执行附加的计算密集型参考系转换的需要。在表面永磁同步电机(SPMSM)中，通过控制磁通生成电流Id至零来提高效率。反馈磁通生成电压参数Vd可以从电机电感LQ、电速度(ω)和转矩产生电流Iq计算出。在弱磁通操作模式中，当磁通生成电流Id＜0时，可基于电机电感LQ、电机电阻R、电速度(ω)、转矩生成电流Iq和磁通生成电流Id，来估算转子位置和速度。
图2是例示根据一些实施例的D-Q转子固定参考系的等效电路的图。PMSM的动态D-Q轴电压等式是：
Figure BDA0003709843970000061
以及
Figure BDA0003709843970000062
其中：
Vd-磁通生成电压
Vq-转矩生成电压
Rs-电机相位电阻
Ld-在d轴中的电机绕组的同步电感
Lq-在q轴中的电机绕组的同步电感
Iq-转矩生成电流
Id-磁通生成电流
ψm-永磁体磁链。
在一些实施例中，电机相位电阻参数、同步电感参数和永磁体磁链表示电机规格表参考值而不是动态确定的参数。由于Id和Iq是DC值，它们的导数在稳态下可以忽略不计，因此等式1和2可以简化为：
Vd＝RsId-ωLqIq (3)
以及
Vq＝RsIq+ωLdId+ωΨm (4)
PSSM电磁转矩等式为：
Figure BDA0003709843970000071
其中，P是永磁体磁极的数量。
对于SPMSM，Lq＝Ld并且仅反作用转矩对电磁转矩有贡献。对于SPMSM，等式(5)可以简化为：
Figure BDA0003709843970000072
从等式(6)中显而易见的是，为了提高SPMSM的效率，磁通生成电流分量可以被设置为零，因为磁通生成电流对转矩没有贡献。
将Id设置成零允许等式3简化为：
Vd＝-ωLqIq (7)
图3是根据一些实施例的磁通生成电流Id设置为零的PMSM的相量表示的示图。在图3的相量图中：
Figure BDA0003709843970000073
以及
Figure BDA0003709843970000081
在等式(7)中，唯一未知的参数是转子速度ω。转子角度可以从估计的转子速度
Figure BDA0003709843970000082
计算。等式(7)与电机电阻无关，因此转子位置和速度估计不会由于电机电阻的变化作为电机温度上升的效果而受到影响。转子位置
Figure BDA0003709843970000083
通过根据下式对速度积分来计算：
Figure BDA0003709843970000084
通常直接弱磁通对于永磁电机是不可能的；然而，通过引入负磁通生成电流分量，即Id＜0，通过将电流矢量延伸到转子磁通轴的90°以外，可以实现类似的效果。
内置式永磁同步电机(IPMSM)是磁凸的(Lq＞Ld)。从电机转矩等式(5)中显而易见的是，Lq与Ld之间的比值越高，磁阻转矩的量就越大。每安培最大转矩(MTPA)算法可以用于利用磁阻转矩来选择Id的负值的大小。
图4是根据一些实施例的PMSM的相量表示的图，其中，磁通生成电流Id被设置为负值以实现弱磁通控制。从图4中可以明显看出，磁通生成电压Vd取决于电机电阻，因此不能使用由等式(7)描述的转子速度估计。然而，等式(3)可以用于估计转子速度，并且等式(10)可以用于估计转子位置。通常，PMSM电机参数在操作期间不是恒定的。例如，实际的电机定子电阻根据温度而显著地不同于由电机数据表指定的值。由于温度变化引起的电机电阻变化可能降低转子估计精度并恶化控制性能，尤其是在低速时。
在标称速度以下，为了更高的效率，磁通生成电流被控制为零。在具有负磁通生成电流Id的弱磁通区域中的标称速度以上，电感器电压降比Vd的电阻电压降高得多。因此，由于温度升高而引起的电机电阻的变化不会对转子位置估计生成显著影响。
ωLqIq＞＞RsId。 (11)
图5是根据一些实施例的观测器单元102的实施例的示意图。观测器单元102包括确定反馈磁通生成电压参数R Id-ωLqIq的计算单元500。电机电阻参数R和电机电感参数Lq表示电机数据表值。加法器502从由Id控制器118计算的需求磁通生成电压参数Vd减去反馈磁通生成电压参数以生成磁通生成电压误差参数ε。加法器504为控制器506生成误差信号。控制器506将误差信号ε控制成提供给加法器504的零参考。
观测器单元102使用控制器506来实现锁相环(PLL)以估计转子速度
Figure BDA0003709843970000091
在一些实施例中，控制器506是比例积分控制器。控制器506的其他结构和配置在本公开的范围内。例如可以使用滞环控制器或滑动模式控制器。计算单元500接收来自PLL的前一次迭代的估计转子速度，以估计当前转子速度。低通滤波器508接收来自控制器506的输出以去除高频噪声，从而减少由于噪声引起的错误估计。积分器单元510对由控制器506输出的转子速度
Figure BDA0003709843970000092
进行积分以估计转子位置
Figure BDA0003709843970000093
观测器单元102估计在闭环中的一个电循环内的转子速度和转子位置。
图5的观测器单元102支持在IPMSM控制的情况下用于SPMSM和MTPA控制的磁通生成电流Id的变化的受控水平，例如Id＝0、Id<0(弱磁通)，或者Id>0(强磁通)。由于电机电阻不会显著影响转子速度估计，因此可以使用标称电机电阻，从而避免了动态估计由温度引起的电阻变化的需要。
当负载转矩大于电机轴转矩时，电机失速状况发生。在这种情况期间，即使在电机的端子处存在足够的电压，电机104也不旋转。在失速状况下，电机104消耗最大电流并且电机速度接近零。电机失速电流通常显著高于正常操作电流，并且失速电流可能损坏逆变器130以及电机104。例如，具有低电感的电机具有非常高的失速电流，这可能容易地损坏逆变器130。
失速检测单元103使用图2中所示的等效电路在D-Q转子固定参考系中操作。在电机失速状况期间，即使存在足够的端电压，电机速度ω也接近零。在这样的状况下，等式1和2可以被改写为：
Figure BDA0003709843970000101
以及
Figure BDA0003709843970000102
考虑Id＝0的操作模式，并且在ω≈0的电机失速状况下，等式(3)可以被改写为：
Vd＝0。 (14)
为了检测SPMSM(Lq＝Ld)和IPMSM(Lq＞Ld)中的失速状况，使用等式(2)和(13)。使用等式(2)和(13)，可以检测在使用负磁通生成电流参考参数Id的场减弱区域和MTPA区域中的电机失速状况。等式(2)中的Vq和等式(13)中的Vq_stall之间的电压差随着其接近电机失速状况而减小：
Figure BDA0003709843970000104
在低电感或超低电感电机中，失速电流显著高于正常操作电流，并且足够的失速电流可能损坏电机104或逆变器130。因此，为了在生成最大失速电流之前检测即将发生的电机失速，修改等式(15)以包括失速比来限定失速阈值：
Figure BDA0003709843970000105
将失速比设置成大于1允许早期失速检测。在一些实施例中，基于电机104和/或逆变器130的关于最大电流的特性来调节失速比。大于一的失速比导致在低电机速度下在电机速度达到零之前检测到失速状况并且生成最大失速电流。
图6A是根据一些实施例的失速检测单元103的实施例的示意图。失速检测单元103包括接收反馈转矩生成电流参数的当前值和先前值以生成导数项的导数单元600，以及将导数项乘以电机电感参数Lq以生成以下项的增益单元602：
Figure BDA0003709843970000103
增益单元604将反馈转矩生成电流参数乘以电机的额定电阻Rs，以生成：
RsIq。
在一些实施例中，低通滤波器606接收增益单元602的输出，并且低通滤波器608接收增益单元604的输出，以降低相应信号中的噪声。加法器610接收低通滤波器606和低通滤波器608的输出，以生成等式13中所示的Vq_stall参数。增益单元612将Vq_stall参数乘以失速比以生成失速阈值THSTALL。比较器614将需求转矩生成电压参数Vq与失速阈值进行比较，并且响应于Vq违反失速阈值而指示电机失速检测。
图6B是根据一些实施例的失速检测单元103的备选实施例的示意图。图6B的失速检测单元103采用等式(8)和(9)中规定的Vs的大小和Is的大小来识别失速状况。失速检测单元103包括增益单元620，以将Is与电机电阻参数Rs相乘，以生成电压反馈参数：
Vf＝Rs*Is。
低通滤波器622接收增益单元620的输出以减少信号中的高频噪声。增益单元624将Vf参数乘以失速比以生成失速阈值THSTALL。比较器626将Vs与失速阈值进行比较，并且响应于Vs违反失速阈值而指示电机失速检测。
响应于识别失速状况，调节电机104的操作。在一些实施例中，调节电机的操作包括例如通过将提供给速度控制器108的需求速度设置为零来停止电机驱动信号。在一些实施例中，通过在零需求速度与需求速度在失速检测之前的先前值之间交替预定次数，响应于电机失速状况实施一次或多次电机重新启动。在一些实施例中，通过在预定时间段上设置负需求速度，然后返回到失速检测之前的需求速度，来实现电机反转。如果在预定次数的重新启动之后或在电机反转之后检测到随后的失速状况，则可以通过将需求速度设定为零来使电机停止。
此外，所公开的技术中的一些技术可以容易地在使用对象的软件或面向对象的软件开发环境中实现，该软件开发环境提供了可以在各种计算机或工作站平台上使用的可移植源代码。备选地，所公开的技术和/或布置可以使用标准逻辑电路或VLSI设计部分地或完全地以硬件来实现。在一些实施例中，电机104、逆变器130、ADC 134和电流感测单元132是硬件实现的，并且图1中的其余单元是软件实现的。然而，硬件、固件或软件的其他组合也是预期的。
此外，所公开的过程可以容易地以软件来实现，该软件可以存储在计算机可读存储介质(诸如存储器存储装置)上，在控制器和存储器、专用计算机、微处理器等的协作下在编程的通用计算机上执行。在这些实例中，所描述的实现方式的布置和过程可以被实现为嵌入在个人计算机上的程序，诸如applet、JAVA
Figure BDA0003709843970000121
或CGI脚本、作为驻留在服务器或计算机工作站上的资源、作为嵌入在专用通信布置或布置组件中的例程等。这些布置也可以通过将这些布置和/或过程物理地并入软件和/或硬件系统(例如测试/建模装置的硬件和软件系统)中来实现。
图7例示用于控制电机的方法700。在702，基于与电机相关联的转矩生成电流参数来生成失速阈值。在704，基于与违反失速阈值的电机相关联的转矩生成电压参数来检测电机失速状况。在706，响应于识别出电机失速状况而调节电机的操作。
图8例示根据一些实施例的计算机可读介质802的示例性实施例800。一个或多个实施例涉及一种计算机可读介质，其包括被配置成实现本文所呈现的技术中的一个或多个技术的处理器可执行指令。实施例800包括非暂时性计算机可读介质802(例如，CD-R、DVD-R、闪存驱动器、硬盘驱动器的盘片等)，在非易失性计算机可读介质上编码有计算机可读数据804。该计算机可读数据804进而包括一组处理器可执行计算机指令806，在由包括用于读取处理器可执行计算机指令806的读取器810和用于执行处理器可执行计算机指令806的处理器812的计算装置808执行时，该组处理器可执行计算机指令被配置成促成根据本文阐述的原理中的一个或多个原理的操作。在一些实施例中，处理器可执行计算机指令806在被执行时被配置成促进方法814(诸如上述方法中的至少一些方法)的执行。在一些实施例中，处理器可执行计算机指令806在执行时被配置成促进系统、诸如一个或多个前述系统中的至少一些系统的实现。本领域普通技术人员可以设计出许多这样的计算机可读介质，其被配置成根据这里所呈现的技术来操作。
术语“计算机可读介质”可以包括通信介质。通信介质通常以“调制数据信号”的形式体现计算机可读指令或其他数据，例如载体晶片或其他传输机制，并且包括任何信息传递介质。术语“调制数据信号”可以包括信号，该信号使得其一个或多个特性以在信号中编码信息的方式被设置或改变。
根据一些实施例，用于控制电机的方法包括基于与电机相关联的转矩生成电流参数来生成失速阈值。基于与违反失速阈值的电机相关联的转矩生成电压参数来识别电机失速状况。响应于识别出电机失速状况而调节电机的操作。
根据一些实施例，生成失速阈值包括基于转矩生成电流参数的变化率来生成失速阈值。
根据一些实施例，生成失速阈值包括将转矩生成电流参数的变化率乘以电机电感参数以生成第一分量，将转矩生成电流参数乘以电机电阻参数以生成第二分量，将第一分量添加到第二分量以生成第三分量，以及将第三分量乘以失速比以生成失速阈值。
根据一些实施例，失速比大于或等于一。
根据一些实施例，生成失速阈值包括：基于与电机相关联的磁通生成电流参数和转矩生成电流参数的大小，生成失速阈值。
根据一些实施例，生成失速阈值包括将转矩生成电流参数和磁通生成电流参数的大小乘以电机电阻参数以生成第一分量，并且将第一分量乘以失速比以生成失速阈值。
根据一些实施例，失速比大于或等于一。
根据一些实施例，被配置成控制用于电机的驱动信号的电机控制器包括反馈单元，该反馈单元被配置成接收三相电机电流测量值并且转换三相电机电流测量值以生成与电机相关联的转矩生成电流参数。第一控制器被配置成生成需求速度参数。第二控制器被配置成基于需求速度参数和转矩生成电流参数来生成需求转矩生成电压参数。失速检测单元被配置成基于转矩生成电流参数来生成失速阈值，基于违反失速阈值的需求转矩生成电压参数来识别电机失速状况，以及响应于识别电机失速状况来调节电机的操作。
根据一些实施例，观测器单元被配置成基于转矩生成电流参数来生成估计电机速度。第一控制器被配置成基于速度输入参数和估计电机速度来生成需求速度参数。
根据一些实施例，第三控制器被配置成生成需求磁通生成电压参数。反馈单元被配置成转换三相电机电流测量值以生成反馈磁通生成电流参数。第三控制器被配置成基于参考磁通生成电流参数和反馈磁通生成电流参数来生成需求磁通生成电压参数。观测器单元被配置成基于转矩生成电流参数和磁通生成电流参数来生成估计电机速度。
根据一些实施例，参考磁通生成电流参数是零。
根据一些实施例，失速检测单元被配置成：基于转矩生成电流参数和磁通生成电流参数的大小，生成失速阈值。失速检测单元被配置成：响应于需求转矩生成电压参数和需求磁通生成电压参数的大小违反失速阈值，识别电机失速状况。
根据一些实施例，失速检测单元被配置成，通过将转矩生成电流参数和磁通生成电流参数的大小乘以电机电阻参数以生成第一分量并且将第一分量乘以失速比以生成失速阈值来生成失速阈值。
根据一些实施例，失速比大于或等于一。
根据一些实施例，失速检测单元被配置成基于转矩生成电流参数的变化率生成失速阈值。
根据一些实施例，失速检测单元被配置成，通过将转矩生成电流参数的变化率乘以电机电感参数以生成第一分量、将转矩生成电流参数乘以电机电阻参数以生成第二分量、将第一分量添加到第二分量以生成第三分量、以及将第三分量乘以失速比以生成失速阈值来生成失速阈值。
根据一些实施例，用于控制电机的方法包括接收三相电机电流测量值。转换三相电机电流测量值以生成与电机相关联的磁通生成电流参数和转矩生成电流参数。基于转矩生成电流参数和磁通生成电流参数，生成估计的电机速度参数。基于需求速度参数和估计的电机速度参数，生成用于电机的驱动信号。基于转矩生成电流参数，生成失速阈值。基于违反失速阈值的驱动信号的分量，识别电机失速状况。响应于识别出电机失速状况而调节电机的操作。
根据一些实施例，驱动信号的分量包括需求转矩生成电压参数，并且生成失速阈值包括将转矩生成电流参数的变化率乘以电机电感参数以生成第一分量，将转矩生成电流参数乘以电机电阻参数以生成第二分量，将第一分量添加到第二分量以生成第三分量，以及将第三分量乘以失速比以生成失速阈值。
根据一些实施例，生成失速阈值包括确定转矩生成电流参数和磁通生成电流参数的大小，将转矩生成电流参数和磁通生成电流参数的大小乘以电机电阻参数以生成第一分量，以及将第一分量乘以失速比以生成失速阈值。
尽管已经以特定于结构特征或方法动作的语言描述了本主题，但是应当理解，所附权利要求的主题不必限于上述特定特征或动作。相反，上述具体特征和动作是作为实现权利要求中的至少一些权利要求的示例形式来公开的。
本文提供了实施例的各种操作。描述一些或所有操作的顺序不应被解释为暗示这些操作必须依赖于顺序。将理解具有本说明书的益处的备选排序。此外将理解，并非所有操作都必须存在于本文提供的每个实施例中。而且将理解，在一些实施例中并非所有操作都是必需的。
此外，本文使用“示例性”来表示用作示例、实例、例示等，并且不一定是有利的。如在本申请中所使用的，“或”旨在表示包含性的“或”而不是排他性的“或”。另外，除非另外指定或从上下文中清楚涉及单数形式，否则本申请和所附权利要求中使用的“一”和“一个”一般被解释为表示“一个或多个”。此外，A和B中的至少一个和/或类似表达通常是指A或B或A和B两者。此外，就使用“包括”、“具有”、“含有”、“带有”或其变体而言，这些术语旨在以类似于术语“包含”的方式具有包容性。此外，除非另有说明，否则“第一”、“第二”等并不旨在暗示时间方面、空间方面、排序等。相反，这些术语仅用作特征、元件、项目等的标识符、名称等。例如，第一元件和第二元件通常对应于元件A和元件B或两个不同或两个相同的元件或同一元件。
此外，尽管已经关于一个或多个实现方式示出和描述了本公开，但是基于对本说明书和附图的阅读和理解，本领域的其他普通技术人员将想到等效的变更和修改。本公开包括所有这样的修改和改变并且仅由所附权利要求的范围来限制。尤其，关于由上述组件(例如，元件、资源等)执行的各种功能，除非另外指出，否则用于描述这些组件的术语旨在对应于执行所描述的组件的指定功能(例如，功能上等同)的任何组件，即使结构上不等同于所公开的结构。另外，虽然可能仅关于若干实现方式中的一个实现方式公开了本公开的特定特征，但是这样的特征可以与其他实现方式的一个或多个其他特征组合，这对于任何给定或特定应用可能是期望的和有利的。

Claims (20)

1.一种用于控制电机的方法，包括：
基于与所述电机相关联的转矩生成电流参数来生成失速阈值；
基于与违反所述失速阈值的所述电机相关联的转矩生成电压参数来识别电机失速状况；以及
响应于识别所述电机失速状况来调节所述电机的操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
生成所述失速阈值包括基于所述转矩生成电流参数的变化率来生成所述失速阈值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中：
生成所述失速阈值包括：
将所述转矩生成电流参数的变化率乘以电机电感参数以生成第一分量；
将所述转矩生成电流参数乘以电机电阻参数以生成第二分量；
将所述第一分量添加到所述第二分量以生成第三分量；以及
将所述第三分量乘以失速比以生成所述失速阈值。
4.根据权利要求3所述的方法，其中：
所述失速比大于或等于一。
5.根据权利要求1所述的方法，其中：
生成所述失速阈值包括：基于与所述电机相关联的磁通生成电流参数和所述转矩生成电流参数的大小，生成所述失速阈值。
6.根据权利要求5所述的方法，其中：
生成所述失速阈值包括：
将所述转矩生成电流参数和所述磁通生成电流参数的所述大小乘以电机电阻参数以生成第一分量；以及
将所述第一分量乘以失速比以生成所述失速阈值。
7.根据权利要求6所述的方法，其中：
所述失速比大于或等于一。
8.一种被配置成控制用于电机的驱动信号的电机控制器，包括：
反馈单元，被配置成接收三相电机电流测量值，并且转换所述三相电机电流测量值以生成与所述电机相关联的转矩生成电流参数；
第一控制器，被配置成生成需求速度参数；
第二控制器，被配置成基于所述需求速度参数和所述转矩生成电流参数来生成需求转矩生成电压参数；以及
失速检测单元，被配置成：基于所述转矩生成电流参数来生成失速阈值，基于所述需求转矩生成电压参数违反失速阈值来识别电机失速状况，以及响应于识别所述电机失速状况来调节所述电机的操作。
9.根据权利要求8所述的电机控制器，包括：
观测器单元，被配置成基于所述转矩生成电流参数来生成估计电机速度，其中：
所述第一控制器被配置成基于速度输入参数和所述估计电机速度来生成所述需求速度参数。
10.根据权利要求9所述的电机控制器，包括：
第三控制器，被配置成生成需求磁通生成电压参数，其中：
所述反馈单元被配置成转换所述三相电机电流测量值以生成反馈磁通生成电流参数；
所述第三控制器被配置成基于参考磁通生成电流参数和所述反馈磁通生成电流参数来生成所述需求磁通生成电压参数；以及
所述观测器单元被配置成基于所述转矩生成电流参数和所述磁通生成电流参数来生成所述估计电机速度。
11.根据权利要求10所述的电机控制器，其中：
所述参考磁通生成电流参数为零。
12.根据权利要求10所述的电机控制器，其中：
所述失速检测单元被配置成：基于所述转矩生成电流参数和所述磁通生成电流参数的大小，生成所述失速阈值；以及
所述失速检测单元被配置成：响应于所述需求转矩生成电压参数和所述需求磁通生成电压参数的大小违反所述失速阈值，识别所述电机失速状况。
13.根据权利要求12所述的电机控制器，其中：
所述失速检测单元被配置成通过以下步骤生成所述失速阈值：
将所述转矩生成电流参数和所述磁通生成电流参数的大小乘以电机电阻参数以生成第一分量；以及
将所述第一分量乘以失速比以生成所述失速阈值。
14.根据权利要求13所述的电机控制器，其中：
所述失速比大于或等于一。
15.根据权利要求8所述的电机控制器，其中：
所述失速检测单元被配置成基于所述转矩生成电流参数的变化率来生成所述失速阈值。
16.根据权利要求15所述的电机控制器，其中：
所述失速检测单元被配置成通过以下步骤生成所述失速阈值：
将所述转矩生成电流参数的变化率乘以电机电感参数以生成第一分量；
将所述转矩生成电流参数乘以电机电阻参数以生成第二分量；
将所述第一分量添加到所述第二分量以生成第三分量；以及
将所述第三分量乘以失速比以生成所述失速阈值。
17.根据权利要求16所述的电机控制器，其中：
所述失速比大于一。
18.一种用于控制电机的方法，包括：
接收三相电机电流测量值；
转换所述三相电机电流测量值，以生成与所述电机相关联的磁通生成电流参数和转矩生成电流参数；
基于所述转矩生成电流参数和所述磁通生成电流参数，生成估计电机速度参数；
基于需求速度参数和所述估计电机速度参数，生成用于所述电机的驱动信号；
基于所述转矩生成电流参数，生成失速阈值；
基于违反所述失速阈值的所述驱动信号的分量，识别电机失速状况；以及
响应于识别所述电机失速状况，去除所述驱动信号。
19.根据权利要求18所述的方法，其中：
所述驱动信号的分量包括需求转矩生成电压参数；以及
生成所述失速阈值包括：
将所述转矩生成电流参数的变化率乘以电机电感参数以生成第一分量；
将所述转矩生成电流参数乘以电机电阻参数以生成第二分量；
将所述第一分量添加到所述第二分量以生成第三分量；以及
将所述第三分量乘以失速比以生成所述失速阈值。
20.根据权利要求18所述的方法，其中：
生成所述失速阈值包括：
确定所述转矩生成电流参数和所述磁通生成电流参数的大小；
将所述转矩生成电流参数和所述磁通生成电流参数的大小乘以电机电阻参数以生成第一分量；以及
将所述第一分量乘以失速比以生成所述失速阈值。
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