CN115943560A - 一种用于控制电机的方法和电机控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机{20)的控制方法，其包含：步骤一，检测电机20的转子角度位置(Θ)；步骤二，在给电机（20）的输入电流至少两个相位后，检测交流电的数值(ia,ib,ic)；步骤三，对直流电压(VDC)和直流电流(ice)进行检测，直流电压和直流电流是电力供应装置提供给逆变器（30）的电力输入；步骤四，对步骤一和步骤二中采集到的数据进行程序处理，得到电机20提供的扭矩预算值(Teestiwatingced)；步骤五，对步骤一和步骤三中采集到的数据进行程序处理，得到电机20提供的扭矩计算值(Tcheek)；步骤六，对步骤四和步骤五中分别得到的扭矩预算值(Teestiwatingced)和扭矩计算值(Tcheek)进行比较。该种控制系统和包含该种控制系统的电机也进一步得到描述。

Description

一种用于控制电机的方法和电机控制系统
本发明涉及一种用于控制电机的方法和电机控制系统，特别地，本发明涉及一种对电机扭矩的控制方法和控制系统，更具体而言，涉及的是同步磁阻电机，即任何搭配永磁体设备的电机。
在电机中，特别是在具有永磁体的高性能电动机中，电机的输出扭矩是一个必须控制的重要参数。
为了控制扭矩，现有技术中存在一种用于评估电机扭矩值的方法，在该种方法中：在电机的供电电路供电之后，使用位置传感器检测转子的角度测量值，通过电流传感器测量的电流值计算出三相电力的值。
然而，该种用于控制电机扭矩的方法存在一定的缺陷，即该技术方案中，并没有对在扭矩值计算过程中可能出现的错误进行核查，这些错误可能是由电流传感器和位置传感器的读数错误导致，而这些错误会造成电机扭矩值的估算不正确，尤其是对于那些使用那些错误读数的电机。
本发明的目的是提供一种用于控制电机的方法和电机控制系统，该种方法和系统对电机提供的扭矩进行验证核查，对可能存在的错误进行检测。
本发明独立权利要求中记载了一种用于控制电机的方法和电机控制系统，通过该种方法和系统，通过下文的解释和说明，将获得上文所述的技术目的和其他技术效果。
本发明从属权利记载的内容为本发明的优选实施例和其他多种技术变化。
附上的所有从属权利要求对应的技术方案均是本发明的一部分。
显而易见的是，从本发明权利要求中公开的技术内容，在未脱离本发明范围的情况下，可以做出诸多的技术修改和变化。诸如对部件形状、尺寸的变化，对技术特征的等同替换。
通过一些优选实施例可对本发明进行更好地描述，下文公开实施例，并附上对应的附图，该实施例不应理解为对技术方案的限制：
图1为本发明所涉及的电机控制系统和控制方法的示意图。
如图1 所示，电机20，优选的，具有永磁体的高性能电机，电机20的控制方法，包含如下步骤：
——步骤一，角度位置检测步骤；通过现有技术中的位置传感器11，例如电子编码器或电子分解器，来得到电机20的转子的角度位置。
——步骤二，交流电检测步骤；与步骤一同步进行，在给电机20的输入电流至少两个相位后，通过至少两个交流电流传感器12，检测交流电， 每个所述的交流电传感器12均与电机20的供电电路的一个相位进行电连接，依次与一个逆变器30电连接，逆变器30配置为将电力供应装置提供的直流电转换为供电机20使用的交流电。
——步骤三，直流电压直流电流检测步骤；与步骤一和步骤二同步进行，对直流电压和直流电流进行检测，直流电压和直流电流是由电力供应装置对逆变器30提供的输入，直流电压和直流电流分别通过连接在逆变器30的供电电路上的一个直流电压传感器32和一个直流电流传感器31来进行检测。
——步骤四，对电机20提供的扭矩进行估算步骤，得到扭矩Teestimatingted。该步骤可由一个微处理器来执行相应的信息处理软件程序，输入数据来自于之前步骤一和步骤二中提到的位置传感器11的数据、交流电流传感器12的数据，以及电机20的其他通过已知模拟手段获得的数据。
——步骤五，对电机20提供的扭矩进行计算步骤，得到扭矩Tcheck。该步骤同样可由一个微处理器来执行相应的信息处理软件程序，输入数据来自于直流传感器31、直流电压传感器32、还有其他为了控制电机通过现有技术可得到且必要的数据，以及从之前的步骤三和步骤四分别得到的位置传感器11的数据，基于位置传感器11的数据可通过软件处理计算得到的旋转速度数据，以及电机20的其他数据。
——步骤六，扭矩比较步骤。在该步骤中，将步骤四和步骤五中分别得到的扭矩Teestimatingted和扭矩Tcheck进行比较，来核实两个数值之间的差异是否低于预设值。例如，不大于10%或者10Nm，这是考虑到控制扭矩Teestimatingted所需的精度通常为5%或5Nm。
更佳的，在步骤五中，计算电机20的扭矩Tcheck这一过程中，使用到的公式为：，
其中，是电机20的转子的速度，该速度是在一个子步骤5a中，基于位置传感器11得到的电机20的转子的角度位置计算得到。是电力供应装置例如电池提供给电机20的功率值，该功率值的计算通过现有技术的常见方法，基于电力供应装置的电压值与在步骤三中通过电流传感器31得到的电流值相乘得到。是电机20的效率值。
此外，一个电机的效率往往是已知的。因为它可以通过特定的小型试验计算得到，并且以表格形式储存供后续的软件程序调用。
较佳的，步骤四，对电机20提供的扭矩进行估算步骤，该步骤包含一个子步骤4a。在该步骤中，利用已知的克拉克帕克变换，可以计算出直流电流和正交电流。
作为一种优选的方式，若电机20是带有永磁体的同步电机，步骤四还包含第二个子步骤4b，在该步骤中，Teestimatingted的计算参照了与转子同步的旋转系统，并具体使用了如下公式：
其中，p是发动机的极性扭矩polar torques的数量，直流电流和正交电流在上文所述的4a中已经得到，是直流电流通过处直流电感， 是正交电流通过处的正交电感，λ是串联流，由永磁体转子产生，并由定子绕组串联。
本发明公开了一种电机20的控制系统10，尤其是具有永磁体的高性能电机的控制系统，包括:已知类型的位置传感器11，例如，编码器或解析器，其被配置为用于检测电机20的转子的角位置。控制系统10还包含至少两个交流电传感器12，每个交流电传感器12都被配置为，在给电机20一个输入阶段后，检测交流电的值。交流电传感器12电连接到电机20的供电电路的相位上，且依次与一个逆变器30电连接，逆变器30配置为将电力供应装置提供的直流电转换为供电机20使用的交流电。控制系统10还包含一个直流电压传感器32和一个直流电流传感器31，这两个传感器被配置为分别用于检测供电装置(例如电池)提供的作为逆变器30输入的直流电压和直流电流。
本发明所涉及到的一种电机20的控制系统10还进一步包含了一个电子控制单元，该电子控制单元可直接采用现有技术中的产品，包含微处理器和存储装置。该电子控制单元通过合适的软件程序，接收传感器的数据，计算处理，并最终驱动电机20运行以实现本发明上文所述的控制方法。
本发明进一步包含了一种带有永磁体的高性能电机，该种高性能电机包含上文所述的控制系统10。

Claims (8)

1.一种用于控制电机的方法，其特征在于，包含如下步骤： S01、角度位置检测步骤；在该步骤中，检测电机（20）的转子的角度位置（）； S02、交流电检测步骤； 该步骤与S01同步进行，电机（20）与一个逆变器（30）电连接，在给电机（20）的输入电流至少两个相位后，通过至少两个交流电流传感器12，检测交流电的数值（）； S03、直流电压直流电流检测步骤； 该步骤与S01和S02同步进行，对直流电压（）和直流电流（）进行检测，所述直流电压（）和直流电流（）是电力供应装置提供给逆变器（30）的电力输入； S04、扭矩预算步骤； 该步骤的输入数据来自于S01和S02中涉及的位置传感器（11）的数据、交流电流传感器（12）的数据，以及电机（20）的通过模拟手段获得的数据，通过对这些输入数据进行数据处理，最终得到电机（20）的扭矩预算值（Teestimatingted）； S05、扭矩计算步骤；该步骤的输入数据来自S01和S03中获得的数据和所述电机（20）的参数，通过对这些输入数据进行数据处理，最终得到电机（20）的扭矩计算值(Tcheck)； S06、扭矩比较步骤； 将S04和S05中分别得到的扭矩预算值（Teestimatingted）和扭矩计算值(Tcheck)进行比较。
2.一种如权利要求1所述的用于控制电机的方法，其特征在于：在S01中，对电机（20）的转子的角度位置（）的探测是通过一个角度传感器（11）； 在S02中，对交流电的数值（）进行检测是通过至少两个交流电传感器（12），每个所述交流电传感器（12）均与电机20的供电电路的一个相位进行电连接； 在S03中，对直流电压（）和直流电流（）的检测是分别通过连接在所述逆变器（30）的供电电路上的一个直流电压传感器（32）和一个直流电流传感器（31）来进行； 在S04中，所述扭矩预算值（Teestimatingted）的输入数据是来自于S01和S02中涉及的位置传感器（11）的数据、交流电流传感器（12）的数据，以及电机（20）的通过模拟手段获得的数据； 在S05中，所述扭矩计算值(Tcheck)的输入数据是来自于直流传感器（31）、直流电压传感器（32）、在所述S03和所述S01中所述位置传感器（11）获得的数据和所述电机（20）的参数； 在S06中，对扭矩预算值（Teestimatingted）和扭矩计算值(Tcheck)进行比较，来查证两者的差值是否小于预设阈值。
3.一种如权利要求1或2所述的用于控制电机的方法，其特征在于：在S05中，所述扭矩计算值(Tcheck)生成的计算公式为：， 其中，是所述电机（20）的转子的速度，该速度是在一个子步骤5a中，基于所述位置传感器（11）得到的电机（20）的转子的角度位置算计得到；是电力供应装置提供给所述电机（20）的功率值；是所述电机（20）的效率值。
4.一种如权利要求1或2所述的用于控制电机的方法，其特征在于：S04中还包含一个子步骤一（S04a），在所述子步骤一（S04a）中，直流电流值和正交电流值被计算得到。
5.一种如权利要求4所述的用于控制电机的方法，其特征在于：所述电机（20）为带有永磁体的同步电机，S04还含有子步骤二（S04b），在所述子步骤二（S04b）中，所述扭矩预算值（Teestimatingted）计算参照了与转子同步的旋转系统，并具体使用了如下公式： 其中，p是发动机的极性扭矩（polar torques）的数量，直流电流和正交电流在所述子步骤一（S04a）中已经得到，是直流电流通过处直流电感， 是正交电流通过处的正交电感，λ是串联流，由永磁体转子产生，并由定子绕组串联。
6.一种电机控制系统，其特征在于，该种电机控制系统（10）包含： 位置传感器（11），所述位置传感器（11）被配置为用于检测电机（20）的转子的角位置； 至少两个交流电传感器（12），每个交流电传感器12都被配置为，在所述电机（20）受到一个输入阶段后，检测交流电的值，所述交流电传感器（12）且依次与一个逆变器（30）电连接； 一个直流电压传感器（32）和一个直流电流传感器（31），这两个传感器被配置为分别用于检测供电装置提供的作为逆变器（30）输入的直流电压和直流电流。
7.一种如权利要求6所述的电机控制系统，其特征在于：包含了一个电子控制单元，所述电子控制单元包含微处理器和存储装置；所述电子控制单元被配置为：通过软件程序，接收传感器的数据，计算处理，并最终驱动所述电机（20）运行以执行如权利要求1-5任意一项所述的用于控制电机的方法。
8.一种带有永磁体的高性能电机，其特征在于，包含如权利要求6或7所述的电机控制系统（10）。
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DE102009046583A1 (de) * 2009-11-10 2011-05-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Plausibilisieren des Drehmomentes einer elektrischen Maschine und Maschinenregler zur Regelung einer elektrischen Maschine und zur Durchführung des Verfahrens
DE102016222527A1 (de) * 2016-11-16 2018-05-17 Siemens Aktiengesellschaft Steuereinheit zur Bestimmung eines Drehmoments
EP3348435A1 (de) * 2017-01-16 2018-07-18 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur überwachung einer elektrischen maschine in einem antriebsstrang eines elektrofahrzeugs sowie nach dem verfahren arbeitende steuerungseinheit
EP3348434A1 (de) * 2017-01-16 2018-07-18 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur überwachung eines antriebssystems, insbesondere eines antriebsstrangs eines elektrofahrzeugs, sowie nach dem verfahren arbeitende steuerungseinrichtung

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