專利名稱：用于控制兩臺交流(ac)電機的操作的方法、系統(tǒng)和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及混合動力和電動交通工具動力系統(tǒng)，尤其地涉及控制兩臺AC 電機的操作，所述兩臺AC電機是混合動力和電動交通工具動力系統(tǒng)的一部分，并且由單個 五相PWM逆變器模塊控制。
背景技術(shù)：
混合動力和電動交通工具(HEV)通常包括通過諸如蓄電池的直流(DC)電源由功 率逆變器驅(qū)動的交流(AC)電動機。AC電動機的電動機繞組能耦聯(lián)至功率逆變器模塊，該功 率逆變器模塊執(zhí)行快速開關(guān)函數(shù)以將DC電源轉(zhuǎn)換成驅(qū)動AC電動機的AC電源，該AC電動 機繼而驅(qū)動HEV的傳動系的軸。傳統(tǒng)的HEV實現(xiàn)兩個三相脈寬調(diào)制(PWM)逆變器模塊和兩 臺三相AC電機(例如AC電動機)，所述兩臺三相AC電機每個分別由其耦聯(lián)至的三相PWM 逆變器模塊中對應(yīng)的一個驅(qū)動。近來，研究人員調(diào)查用同時驅(qū)動兩臺三相AC電機的單個五相PWM逆變器模塊替代 兩臺三相脈寬調(diào)制逆變器模塊的可能性。另外，研究人員還調(diào)查使用單個五相PWM逆變器 模塊的可能性，該單個的五相PWM逆變器模塊驅(qū)動耦聯(lián)至第二五相AC電機的第一五相AC 電機。在 2008 年 5 月 27 日的Duji^等人的名稱為“Features of two Multi-Motor Drive SchemesSupplied from Five-Phase/Five-Leg Voltage Source Inverters，，的公開中描述 了這樣的研究的一個實例，該公開在此以參考的方式全文并入。在探索于HEV中利用這樣的逆變器和電動機構(gòu)造的可能性的同時，在能實際實現(xiàn) 這些逆變器和電動機構(gòu)造之前仍有許多工作要作。還有待處理的一個問題是在滿足電壓分 配約束的同時如何維持各電機要求輸出的機械動力。因此，希望的是提供控制兩臺AC電機的方法、系統(tǒng)和設(shè)備，所述兩臺AC電機由允 許具有電壓限制、即在磁場削弱區(qū)中的恒定輸出功率的單個五相PWM逆變器模塊控制。還 希望的是提供用于提高驅(qū)動兩臺AC電機的電壓的方法、系統(tǒng)和設(shè)備。此外，結(jié)合附圖和前 述技術(shù)領(lǐng)域和背景，本發(fā)明其它合乎需要的特征和特性將通過隨后的詳細說明和所附的權(quán) 利要求而變得明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例涉及用于對由單個的五相PWM逆變器模塊控制的兩交流電機的 操作進行控制的設(shè)備。根據(jù)一個實施例，提供一種用于控制兩臺交流(AC)電機的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括DC輸入電壓源，其提供DC輸入電壓；電壓升高命令控制模塊(VBCCM)；五相PWM逆變器模塊， 其耦聯(lián)至兩臺AC電機；和升壓轉(zhuǎn)換器，其耦聯(lián)至逆變器模塊和DC輸入電壓源。升壓轉(zhuǎn)換器 設(shè)計成向逆變器模塊提供具有大于或等于DC輸入電壓的值的新的DC輸入電壓。VBCCM產(chǎn) 生控制升壓轉(zhuǎn)換器的升壓命令信號，使得升壓轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于升壓命令信號產(chǎn)生新的DC輸 入電壓。當兩臺AC電機需要補充電壓時，其中該補充電壓超過滿足由兩臺三相AC電機需 要的組合目標機械動力所需的DC輸入電壓，則升壓命令信號控制升壓轉(zhuǎn)換器，以將由升壓 轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的新的DC輸入電壓驅(qū)動至大于DC輸入電壓的值。例如，在一個實現(xiàn)中，當兩臺AC電機需要低于或等于DC輸入電壓的電壓時，電壓 VBCCM提供具有等于零的值的升壓命令信號，并且在該情況下，新的DC輸入電壓等于初始 DC輸入電壓。然而，當兩臺AC電機需要超過DC輸入電壓的補充電壓以滿足它們的目標機 械動力時，電壓升高命令信號具有大于零的值，并且將新的DC輸入電壓調(diào)整成具有高于初 始DC輸入電壓的電壓。在一個實現(xiàn)中，系統(tǒng)包括產(chǎn)生第一調(diào)制指數(shù)的第一控制回路、和產(chǎn)生第二調(diào)制指 數(shù)的第二控制回路。VBCCM接收調(diào)制指數(shù)基準信號、來自第一控制回路的第一調(diào)制指數(shù)和來 自第二控制回路的第二調(diào)制指數(shù)，并將第一調(diào)制指數(shù)加上第二調(diào)制指數(shù)以產(chǎn)生調(diào)制指數(shù)反 饋信號輸入，然后從調(diào)制指數(shù)基準信號輸入減去調(diào)制指數(shù)反饋信號輸入以產(chǎn)生調(diào)制指數(shù)誤 差信號。基于調(diào)制指數(shù)誤差信號，計算升壓命令信號。本發(fā)明提供以下技術(shù)方案方案1. 一種用于控制兩臺交流(AC)電機的系統(tǒng)包括五相PWM逆變器模塊，其耦 聯(lián)至所述兩臺AC電機并設(shè)計成為所述兩臺AC電機產(chǎn)生正弦電壓；DC輸入電壓源，其提供 DC輸入電壓；升壓變換器，其耦聯(lián)至所述五相PWM逆變器模塊和所述DC輸入電壓源，并設(shè) 計成向所述五相PWM逆變器模塊提供具有大于或等于所述DC輸入電壓的值的新的DC輸入 電壓；以及電壓升高命令控制模塊，其設(shè)計成產(chǎn)生控制所述升壓轉(zhuǎn)換器的升壓命令信號，使 得所述升壓轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于所述升壓命令信號產(chǎn)生所述新的DC輸入電壓，其中當所述兩臺 AC電機需要補充電壓時，其中該補充電壓超過滿足由所述兩臺AC電機需要的組合目標機 械動力所需的DC輸入電壓，則所述升壓命令信號將由所述升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的所述新的DC 輸入電壓驅(qū)動至大于所述DC輸入電壓的值。方案2.根據(jù)方案1所述的系統(tǒng)，其中所述電壓升高命令控制模塊還設(shè)計成當所述兩臺AC電機需要超過DC輸入電壓的補充電壓時，向所述升壓轉(zhuǎn)換器輸出 具有正值的電壓升高命令信號，而當所述兩臺AC電機所需的電壓低于或等于DC輸入電壓 時，向所述升壓轉(zhuǎn)換器輸出具有零值的電壓升高命令信號，以及其中所述五相PWM逆變器模塊基于所述新的DC輸入電壓產(chǎn)生以變化的速度驅(qū)動 所述兩臺AC電機的正弦電壓波形。方案3.根據(jù)方案1所述的系統(tǒng)，還包括第一控制回路，其設(shè)計成將第一扭矩命令信號、軸的第一轉(zhuǎn)速(ω 1)、和所述新的 DC輸入電壓映射成第一 d軸電流命令信號和第一 q軸電流命令信號；第二控制回路，其設(shè)計成將第二扭矩命令信號、所述軸的第二轉(zhuǎn)速(ω2)、和所述 新的DC輸入電壓映射成第二 d軸電流命令信號和第二 q軸電流命令信號；其中所述電壓升高命令控制模塊還設(shè)計成接收調(diào)制指數(shù)基準信號、來自所述第一控制回路的第一調(diào)制指數(shù)和來自所述第二控制回路的第二調(diào)制指數(shù)，并將所述第一調(diào)制指 數(shù)加上所述第二調(diào)制指數(shù)以產(chǎn)生調(diào)制指數(shù)反饋信號輸入；和從所述調(diào)制指數(shù)反饋信號輸入 減去所述調(diào)制指數(shù)基準信號以產(chǎn)生調(diào)制指數(shù)誤差信號。方案4.根據(jù)方案3所述的系統(tǒng)，其中所述電壓升高命令控制模塊設(shè)計成與所述第 一控制回路和所述第二控制回路協(xié)同操作，并且還包括電壓命令控制器，包括電壓控制器，其設(shè)計成接收所述調(diào)制指數(shù)誤差信號；和基于所述調(diào)制指數(shù)誤差 信號產(chǎn)生第一輸出命令信號；正值限制器模塊，其設(shè)計成接收所述第一輸出命令信號，并將所述第一輸出命令 信號限制在零與一正值之間，其中所述正值限制器模塊向所述升壓轉(zhuǎn)換器輸出所述升壓命 令信號，其中所述升壓命令信號控制所述升壓轉(zhuǎn)換器，使得當所述兩臺AC電機需要超過所 述DC輸入電壓的補充電壓時，所述升壓轉(zhuǎn)換器向所述五相PWM逆變器模塊提供高于所述DC 輸入電壓的電壓，并且當所述第一輸出命令信號小于或等于零時，所述升壓命令信號向所 述升壓轉(zhuǎn)換器輸出零值，使得當所述兩臺AC電機所需的電壓低于或等于所述DC輸入電壓 時，所述升壓轉(zhuǎn)換器向所述五相PWM逆變器模塊提供所述DC輸入電壓。方案5.根據(jù)方案3所述的系統(tǒng)，其中所述兩臺AC電機包括第一三相AC電機和 第二三相AC電機，并且所述第一控制回路包括第一扭矩到電流映射模塊，其設(shè)計成接收所述第一扭矩命令信號、所述軸的所述 第一轉(zhuǎn)速(ω 1)、和所述新的DC輸入電壓，并將所述第一扭矩命令信號、所述軸的所述第一 轉(zhuǎn)速(ω 1)、和所述新的DC輸入電壓映射成所述第一 d軸電流命令信號和所述第一 q軸電 流命令信號；第一靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊，其設(shè)計成接收第一合成定子電流、第二合成定子電 流、第三合成定子電流以及第一軸位置輸出(θ _rl)，所述第一合成定子電流、第二合成定 子電流、第三合成定子電流是從所述第一三相AC電機的測量的相電流；并基于所述第一合 成定子電流、所述第二合成定子電流、所述第三合成定子電流和第一軸位置輸出(Θ_γ1) 產(chǎn)生第一反饋d軸電流信號和第一反饋q軸電流信號；第一求和點，其設(shè)計成接收所述第一 d軸電流命令信號和所述第一反饋d軸電流 信號；并從所述第一 d軸電流命令信號減去所述第一反饋d軸電流信號，以產(chǎn)生第一誤差d 軸電流信號；以及第二求和點，其設(shè)計成接收所述第一 q軸電流命令信號和第一反饋q軸電流信 號；并從所述第一 q軸電流命令信號減去所述第一反饋q軸電流信號，以產(chǎn)生第一誤差q軸 電流信號。方案6.根據(jù)方案5所述的系統(tǒng)，其中所述第一控制回路還包括第一電流控制器模塊，其設(shè)計成接收所述第一誤差d軸電流信號和所述第一誤 差q軸電流信號；并產(chǎn)生第一d軸電壓命令信號和第一q軸電壓命令信號；第一調(diào)制指數(shù)計算模塊，其設(shè)計成接收所述第一 d軸電壓命令信號和所述第一 q 軸電壓命令信號；并產(chǎn)生所述第一調(diào)制指數(shù)；以及第一同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊，其設(shè)計成接收所述第一 d軸電壓命令信號、所述第一 q軸電壓命令信號和所述第一軸位置輸出(Θ_γ1)；并產(chǎn)生第一正弦電壓命令、第二正弦電壓命令、第三正弦電壓命令。方案7.根據(jù)方案6所述的系統(tǒng)，其中所述第二控制回路還包括第二扭矩到電流映射模塊，其設(shè)計成接收第二扭矩命令信號、所述軸的第二轉(zhuǎn) 速(ω2)、和所述新的DC輸入電壓；并將所述第二扭矩命令信號、所述軸的所述第二轉(zhuǎn)速 (ω 2)、和所述新的DC輸入電壓映射成第二 d軸電流命令信號和第二 q軸電流命令信號；第二靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊，其設(shè)計成接收第四合成定子電流、第五合成定子電流 和第六合成定子電流以及第二軸位置輸出(Θγ2)；并基于所述第四合成定子電流、所述第 五合成定子電流、所述第六合成定子電流以及所述第二軸位置輸出(Θ_γ2)產(chǎn)生第二反饋 d軸電流信號和第二反饋q軸電流信號，其中第四合成定子電流、第五合成定子電流和第六 合成定子電流是從所述第二三相AC電機的測量的相電流；第三求和點，其設(shè)計成接收所述第二 d軸電流命令信號和所述第二反饋d軸電流 信號；并從所述第二 d軸電流命令信號減去所述第二反饋d軸電流信號，以產(chǎn)生第二誤差d 軸電流信號；以及第四求和點，其設(shè)計成接收所述第二 q軸電流命令信號和所述第二反饋q軸電流 信號；并從所述第二 q軸電流命令信號減去所述第二反饋q軸電流信號，以產(chǎn)生第二誤差q 軸電流信號。方案8.根據(jù)方案7所述的系統(tǒng)，其中所述第二控制回路還包括第二電流控制器模塊，其設(shè)計成接收所述第二誤差d軸電流信號和所述第二誤 差q軸電流信號；并產(chǎn)生第二d軸電壓命令信號和第二q軸電壓命令信號；第二調(diào)制指數(shù)計算模塊，其設(shè)計成接收所述第二 d軸電壓命令信號和所述第二 q 軸電壓命令信號；并產(chǎn)生第二調(diào)制指數(shù)；以及第二同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊，其設(shè)計成接收所述第二 d軸電壓命令信號和所述第 二 q軸電壓命令信號；并產(chǎn)生第四正弦電壓命令、第五正弦電壓命令和第六正弦電壓命令。方案9.根據(jù)方案1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括空間矢量(SV)PWM模塊，其耦聯(lián)至所述第一控制回路和所述第二控制回路，并設(shè) 計成接收所述第一正弦電壓命令、所述第二正弦電壓命令、所述第三正弦電壓命令、所述第 四正弦電壓命令、所述第五正弦電壓命令、和所述第六正弦電壓命令；并產(chǎn)生第一開關(guān)矢量 信號、第二開關(guān)矢量信號、第三開關(guān)矢量信號、第四開關(guān)矢量信號、和第五開關(guān)矢量信號；其中所述五相PWM逆變器模塊耦聯(lián)至所述SVPWM模塊，并設(shè)計成接收所述第一開 關(guān)矢量信號、所述第二開關(guān)矢量信號、所述第三開關(guān)矢量信號、所述第四開關(guān)矢量信號、和 所述第五開關(guān)矢量信號，并且還包括輸出第一正弦電壓的第一逆變器極、輸出第二正弦電 壓的第二逆變器極、輸出第三正弦電壓的第三逆變器極、輸出第四正弦電壓的第四逆變器 極、和輸出第五正弦電壓的第五逆變器極；其中所述第一三相AC電機經(jīng)由所述第一逆變器極、所述第二逆變器極和所述第 三逆變器極耦聯(lián)至所述五相PWM逆變器模塊，并設(shè)計成基于所述第一正弦電壓、所述第 二正弦電壓和所述第三正弦電壓產(chǎn)生第一機械動力，以及產(chǎn)生所述第一軸位置輸出(θ_ rl)；其中所述第二三相AC電機經(jīng)由所述第三逆變器極、所述第四逆變器極和所述第 五逆變器極耦聯(lián)至所述五相PWM逆變器模塊，并設(shè)計成基于所述第三正弦電壓、所述第四正弦電壓和所述第五正弦電壓產(chǎn)生第二機械動力以及產(chǎn)生第二軸位置輸出(Θ_γ2)；以及第一軸，該第一軸耦聯(lián)至由所述第一三相AC電機輸出的所述第一機械動力并由 所述第一機械動力驅(qū)動，和第二軸，該第二軸耦聯(lián)至由所述第二三相AC電機輸出的所述第 二機械動力并由所述第二機械動力驅(qū)動。方案10.根據(jù)方案3所述的系統(tǒng)，還包括靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊，其設(shè)計成接收第一合成定子電流、第二合成定子電流、第 三合成定子電流、第四合成定子電流、第五合成定子電流、第一軸位置輸出、和第二軸位置 輸出，并設(shè)計成產(chǎn)生第一反饋d軸電流信號、第一反饋q軸電流信號、第二反饋d軸電流信 號和第二反饋q軸電流信號；以及同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊，其設(shè)計成接收第一 d軸電壓命令信號、第一 q軸電壓命令 信號、第二 d軸電壓命令信號和第二 q軸電壓命令信號、所述第一軸位置輸出、和所述第二 軸位置輸出；并產(chǎn)生第一正弦電壓命令、第二正弦電壓命令、第三正弦電壓命令、第四正弦 電壓命令、和第五正弦電壓命令。方案11.根據(jù)方案10所述的系統(tǒng)，其中所述兩臺AC電機包括耦聯(lián)至第二五相AC 電機的第一五相AC電機，并且其中所述第一控制回路包括第一扭矩到電流映射模塊，其設(shè)計成接收所述第一扭矩命令信號、所述軸的所述 第一轉(zhuǎn)速(ω 1)、和所述新的DC輸入電壓，并將所述第一扭矩命令信號、所述軸的所述第一 轉(zhuǎn)速(ω 1)、和所述新的DC輸入電壓映射成所述第一 d軸電流命令信號和所述第一 q軸電 流命令信號；第一求和點，其設(shè)計成接收所述第一 d軸電流命令信號和所述第一反饋d軸電流 信號；并從所述第一 d軸電流命令信號減去所述第一反饋d軸電流信號，以產(chǎn)生第一誤差d 軸電流信號；以及第二求和點，其設(shè)計成接收所述第一 q軸電流命令信號和第一反饋q軸電流信 號；并從所述第一 q軸電流命令信號減去所述第一反饋q軸電流信號，以產(chǎn)生第一誤差q軸 電流信號。方案12.根據(jù)方案11所述的系統(tǒng)，其中所述第一控制回路還包括第一電流控制器模塊，其設(shè)計成接收所述第一誤差d軸電流信號和所述第一誤 差q軸電流信號；并產(chǎn)生第一 d軸電壓命令信號和第一 q軸電壓命令信號；以及第一調(diào)制指數(shù)計算模塊，其設(shè)計成接收所述第一 d軸電壓命令信號和所述第一 q 軸電壓命令信號；并產(chǎn)生所述第一調(diào)制指數(shù)。方案13.根據(jù)方案12所述的系統(tǒng)，其中所述第二控制回路還包括第二扭矩到電流映射模塊，其設(shè)計成接收第二扭矩命令信號、所述軸的第二轉(zhuǎn) 速(ω2)、和所述新的DC輸入電壓；并將所述第二扭矩命令信號、所述軸的所述第二轉(zhuǎn)速 (ω 2)、和所述新的DC輸入電壓映射成第二 d軸電流命令信號和第二 q軸電流命令信號；第三求和點，其設(shè)計成接收所述第二 d軸電流命令信號和所述第二反饋d軸電流 信號；并從所述第二 d軸電流命令信號減去所述第二反饋d軸電流信號，以產(chǎn)生第二誤差d 軸電流信號；以及第四求和點，其設(shè)計成接收所述第二 q軸電流命令信號和所述第二反饋q軸電流 信號；并從所述第二 q軸電流命令信號減去所述第二反饋q軸電流信號，以產(chǎn)生第二誤差q軸電流信號。方案14.根據(jù)方案13所述的系統(tǒng)，其中所述第二控制回路還包括第二電流控制器模塊，其設(shè)計成接收所述第二誤差d軸電流信號和所述第二誤 差q軸電流信號；并產(chǎn)生第二 d軸電壓命令信號和第二 q軸電壓命令信號；以及第二調(diào)制指數(shù)計算模塊，其設(shè)計成接收所述第二 d軸電壓命令信號和所述第二 q 軸電壓命令信號；并產(chǎn)生第二調(diào)制指數(shù)。方案15.根據(jù)方案14所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括空間矢量(SV)PWM模塊，其經(jīng)由所述同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊耦聯(lián)至所述第一控制回 路和所述第二控制回路、并耦聯(lián)至所述五相PWM逆變器模塊，所述SVPWM模塊設(shè)計成接收所 述第一正弦電壓命令、所述第二正弦電壓命令、所述第三正弦電壓命令、所述第四正弦電壓 命令、和所述第五正弦電壓命令；并產(chǎn)生第一開關(guān)矢量信號、第二開關(guān)矢量信號、第三開關(guān) 矢量信號、第四開關(guān)矢量信號、和第五開關(guān)矢量信號；其中所述五相PWM逆變器模塊耦聯(lián)至所述SVPWM模塊，并設(shè)計成接收所述第一開
關(guān)矢量信號、所述第二開關(guān)矢量信號、所述第三開關(guān)矢量信號、所述第四開關(guān)矢量信號、和 所述第五開關(guān)矢量信號，其中所述五相PWM逆變器模塊包括輸出第一正弦電壓的第一逆變器極、輸出第 二正弦電壓的第二逆變器極、輸出第三正弦電壓的第三逆變器極、輸出第四正弦電壓的第 四逆變器極、和輸出第五正弦電壓的第五逆變器極；其中所述第一五相AC電機經(jīng)由所述第一逆變器極、所述第二逆變器極和所述第 三逆變器極、所述第四逆變器極和所述第五逆變器極耦聯(lián)至所述五相PWM逆變器模塊，并 設(shè)計成產(chǎn)生第一至第五電機電壓和基于所述第一至第五電機電壓產(chǎn)生機械動力；以及第一軸，其耦聯(lián)至由所述第一五相AC電機輸出的所述機械動力并由所述機械動 力驅(qū)動，其中所述第二五相AC電機串聯(lián)耦聯(lián)至所述第一五相AC電機，并設(shè)計成基于所述 第一至第五電機電壓產(chǎn)生機械動力；以及第二軸，其耦聯(lián)至由所述第二五相AC電機輸出的機械動力并由所述機械動力驅(qū)動。方案16. —種系統(tǒng)，包括兩臺交流(AC)電機，其需要在操作期間變化的組合目標機械動力；五相PWM逆變器模塊，其耦聯(lián)至所述兩臺AC電機，并設(shè)計成以變化的速度為所述 兩臺AC電機產(chǎn)生正弦電壓波形；DC輸入電壓源，其提供DC輸入電壓；升壓變換器，其耦聯(lián)至所述五相PWM逆變器模塊和所述DC輸入電壓源，并設(shè)計成 向所述五相PWM逆變器模塊提供具有大于或等于所述DC輸入電壓的值的新的DC輸入電 壓，其中所述五相PWM逆變器模塊基于所述新的DC輸入電壓產(chǎn)生驅(qū)動所述兩臺AC電機的 正弦電壓波形；以及電壓升高命令控制模塊，其設(shè)計成產(chǎn)生對所述升壓轉(zhuǎn)換器進行控制的升壓命令信號。方案17.根據(jù)方案16所述的系統(tǒng)，其中由所述電壓升高命令控制模塊產(chǎn)生的所述升壓命令信號控制所述升壓變換器，使得所述升壓變換器響應(yīng)于所述升壓命令信號產(chǎn)生所 述新的DC輸入電壓。方案18.根據(jù)方案17所述的系統(tǒng)，其中當所述兩臺AC電機需要補充電壓時，其中 該補充電壓超過滿足由所述兩臺三相AC電機需要的組合目標機械動力所需的DC輸入電 壓，則所述升壓命令信號將由所述升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的所述新的DC輸入電壓驅(qū)動至大于所 述DC輸入電壓的值。方案19.根據(jù)方案18所述的系統(tǒng)，其中所述電壓升高命令控制模塊還設(shè)計成當所述兩臺AC電機需要超過所述DC輸入電壓的補充電壓時，向所述升壓轉(zhuǎn)換器 輸出具有正值的電壓升高命令信號，而當所述兩臺AC電機所需的電壓低于或等于所述DC 輸入電壓時，向所述升壓轉(zhuǎn)換器輸出具有零值的電壓升高命令信號。方案20.根據(jù)方案16所述的系統(tǒng)，還包括第一控制回路；以及第二控制回路，其中所述電壓升高命令控制模塊設(shè)計成與所述第一控制回路和所 述第二控制回路協(xié)同操作，以及其中所述電壓升高命令控制模塊還設(shè)計成接收調(diào)制指數(shù)基準信號、來自所述第一 控制回路的第一調(diào)制指數(shù)和來自所述第二控制回路的第二調(diào)制指數(shù)，并將所述第一調(diào)制指 數(shù)加上所述第二調(diào)制指數(shù)以產(chǎn)生調(diào)制指數(shù)反饋信號輸入；和從所述調(diào)制指數(shù)反饋信號輸入 減去所述調(diào)制指數(shù)基準信號以產(chǎn)生調(diào)制指數(shù)誤差信號，其中所述電壓升高命令控制模塊還 包括電壓命令控制器，包括電壓控制器，其設(shè)計成接收所述調(diào)制指數(shù)誤差信號；和基于所述調(diào)制指數(shù)誤差 信號產(chǎn)生第一輸出命令信號；正值限制器模塊，其設(shè)計成接收所述第一輸出命令信號，并將所述第一輸出命令 信號限制在零與一正值之間，其中所述正值限制器模塊向所述升壓轉(zhuǎn)換器輸出所述升壓命 令信號，其中所述升壓命令信號控制所述升壓轉(zhuǎn)換器，使得當所述兩臺AC電機需要超過所 述DC輸入電壓的補充電壓時，所述升壓轉(zhuǎn)換器向所述五相PWM逆變器模塊提供高于所述DC 輸入電壓的電壓，并且當所述第一輸出命令信號小于或等于零時，所述升壓命令信號向所 述升壓轉(zhuǎn)換器輸出零值，使得當所述兩臺AC電機所需的電壓低于或等于所述DC輸入電壓 時，所述升壓轉(zhuǎn)換器向所述五相PWM逆變器模塊提供所述DC輸入電壓。


在下面將結(jié)合以下附圖描述本發(fā)明，其中相同的附圖標記表示相同的元件，并且圖IA-D示出在根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實現(xiàn)的混合動力/電動交通工具(HEV) 的電動機驅(qū)動系統(tǒng)中實現(xiàn)的扭矩控制系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2A-C示出在根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實現(xiàn)的混合動力/電動交通工具(HEV) 的電動機驅(qū)動系統(tǒng)中實現(xiàn)的扭矩控制系統(tǒng)200的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖3A-3D示出在根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實現(xiàn)的混合動力/電動交通工具(HEV) 的電動機驅(qū)動系統(tǒng)中實現(xiàn)的扭矩控制系統(tǒng)300的結(jié)構(gòu)的方框圖；以及圖4A-4C示出在根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實現(xiàn)的混合動力/電動交通工具(HEV)的電動機驅(qū)動系統(tǒng)中實現(xiàn)的扭矩控制系統(tǒng)400的結(jié)構(gòu)的方框圖。
具體實施例方式如在此所使用的，文字“示例性的”意味著“用作示例、例子、或例證”。以下的詳細 說明本質(zhì)上僅是示例性的，并且不用于限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用和使用。在此描述成“示 例性的”任何實施例不一定理解為相對其它實施例優(yōu)選的或有利的。在該具體實施方式
中 描述的所有實施例是被提供以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠作出或使用本發(fā)明的示例性實施 例，并且不用于限制由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍。此外，無意于受在前述技術(shù)領(lǐng)域、 背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或以下的具體實施方式
中出現(xiàn)的任何明確的或隱含的理論所限制。在詳細描述根據(jù)本發(fā)明的實施例之前，應(yīng)注意到的是，實施例主要在于涉及控制 兩臺AC電機的操作的方法步驟和設(shè)備部件的組合，所述兩臺AC電機由單個的五相PWM逆 變器模塊控制。應(yīng)意識到的是，在此描述的本發(fā)明的實施例可利用硬件、軟件或它們的組合 實現(xiàn)。在此描述的控制電路可包括各種部件、模塊、電路和能利用模擬和/或數(shù)字電路、離 散的或集成的模擬或數(shù)字電子電路或它們的組合實現(xiàn)的其它邏輯電路。如在此所使用的， 術(shù)語“模塊”指的是裝置、電路、電氣部件、和/或用于執(zhí)行任務(wù)的基于軟件的部件。在有些 實現(xiàn)中，當在此描述的控制電路中實現(xiàn)部分或所有的控制邏輯時，這樣的電路能利用一個 或多個專用集成電路(ASIC)、一個或多個微處理器、和/或基于數(shù)字信號處理器(DSP)的一 個或多個電路實現(xiàn)。如在此所描述的，應(yīng)意識到的是，在此描述的本發(fā)明的實施例可由一個 或多個常規(guī)處理器和控制一個或多個處理器的獨特的存儲程序指令組成，以結(jié)合某些非處 理器電路實現(xiàn)用于控制兩臺AC電機的操作的一些、大部分、或所有功能。由此，這些功能可 解釋成用于對由單個的五相PWM逆變器模塊控制的兩臺AC電機的操作進行控制的方法的 步驟。替代性地，一些或所有的功能能由沒有存儲的程序指令的狀態(tài)機實現(xiàn)、或在一個或多 個專用集成電路(ASIC)中實現(xiàn)，其中各功能或某些功能的一些組合被實現(xiàn)為定制邏輯。當 然，能使用兩種方法的組合。因此，在此已描述用于這些功能的方法和裝置。此外，預(yù)料中 的是，盡管可能有例如通過可用時間、當前技術(shù)、和經(jīng)濟考慮啟發(fā)的有意義的工作和許多設(shè) 計選擇，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員在通過在此公開的概念和原理指導時能通過最少的試驗容易 地產(chǎn)生這樣的軟件指令和程序以及IC。概述本發(fā)明的實施例涉及用于對由單個的五相PWM逆變器模塊控制的兩臺AC電機的 操作進行控制的方法和設(shè)備。公開的方法和設(shè)備能在需要對兩臺AC電機的操作進行控制 的操作環(huán)境中實現(xiàn)，所述兩臺AC電機在混合動力/電動交通工具(HEV)中由單個的五相 PWM逆變器模塊控制。在現(xiàn)在將描述的示例性實現(xiàn)中，控制技術(shù)和工藝被描述成應(yīng)用于混 合動力/電動交通工具(HEV)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)意識到的是，相同或類似的技術(shù) 和工藝能應(yīng)用在需要控制兩臺AC電機的操作的其它系統(tǒng)的情形下。在這點上，在此公開的 所有概念大體上能應(yīng)用于“交通工具”，并且如在此所使用的，術(shù)語“交通工具，，廣泛地指的 是具有AC電機的非生物運輸機構(gòu)。這樣的交通工具的示例包括機動車輛，諸如公共汽車、 小汽車、卡車、運動型多用途車、運貨車；不在陸地上行駛的交通工具、諸如包括船只、氣墊 船、帆船、艇和艦的機械式水上交通工具；包括潛水艇的機械式水下交通工具；包括飛機和 飛船的機械式空氣交通工具；諸如火車、電車和手推車的機械式軌道交通工具等。另外，術(shù)語“交通工具”不受諸如汽油或柴油燃料的任何特定的推進技術(shù)限制。更確切地，交通工具 還包括混合動力交通工具、純電池動力交通工具、氫交通工具、和利用各種其它替代性燃料 操作的交通工具。示例性實現(xiàn)圖IA-D示出在根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實現(xiàn)的混合動力/電動交通工具(HEV) 的電動機驅(qū)動系統(tǒng)中實現(xiàn)的扭矩控制系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)的方框圖。在該實施例中，系統(tǒng)100能 用于經(jīng)由連接至兩臺三相AC電機120的五相脈寬調(diào)制(PWM)逆變器模塊110控制該兩臺 三相AC電機120，使得通過調(diào)整控制該兩臺三相AC電機120的電流命令，該兩臺三相AC電 機120共用可從五相PWM逆變器模塊110獲得的DC輸入電壓(Vdc) 139。AC電機示出為永 磁同步AC電動機；然而，應(yīng)意識到的是，示出的實施例僅是公開的實施例能應(yīng)用于的AC電 機類型的一個非限制性示例，并且公開的實施例能應(yīng)用于任何類型的AC電機。在此，術(shù)語 “AC電機”大體上指的是“將電能轉(zhuǎn)化為機械能或反之亦然的裝置或設(shè)備”。AC電機大體上 能分類成同步AC電機和異步AC電機。同步AC電機能包括永磁電機和磁阻電機。永磁電 機包括表面貼裝式永磁電機(SMPMM)和內(nèi)置式永磁電機(IPMM)。異步AC電機包括感應(yīng)電 機。盡管AC電機可以是AC電動機(即用于將在其輸入處的AC電能功率轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生機械 能或功率的設(shè)備)JfiAC電機不局限于是AC電動機，而是還能包括用于將在其原動機處的 機械能或功率轉(zhuǎn)化成在其輸出處的交流電能或功率的AC發(fā)電機。任一電機可以是AC電動 機或AC發(fā)電機。AC電動機是由交流電驅(qū)動的電動機。AC電動機包括外部固定定子，其具 有以交流電供應(yīng)的線圈，以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；和內(nèi)部轉(zhuǎn)子，其附連至由旋轉(zhuǎn)場給予扭矩的輸出 軸。取決于所使用的轉(zhuǎn)子類型，能將AC電動機分成同步或異步類。同步AC電動機正好以 電源頻率或電源頻率的約數(shù)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子上的磁場由輸送通過滑環(huán)的電流產(chǎn)生或由永磁體產(chǎn) 生。在AC電機為永磁同步AC電機的實現(xiàn)中，AC電機應(yīng)理解成包括內(nèi)置式永磁電動機。相 比之下，異步(或感應(yīng))AC電動機轉(zhuǎn)動稍低于電源頻率。該電動機的轉(zhuǎn)子上的磁場由感應(yīng) 電流產(chǎn)生。如圖IA所示，系統(tǒng)100包括第一控制回路104 ；第二控制回路105 ；空間矢量 (SV)PWM模塊108 ；五相PWM逆變器模塊110 ；耦聯(lián)至五相PWM逆變器模塊110的第一三相 AC電機120-A ；耦聯(lián)至五相PWM逆變器模塊110的第二三相AC電機120-B ；以及耦聯(lián)至第 一控制回路104和第二控制回路105的電流命令調(diào)整模塊106。在非限制性實現(xiàn)中，三相 AC電機可以是三相AC電驅(qū)動的電動機。空間矢量(SV)調(diào)制耦聯(lián)至第一控制回路104和第二控制回路105并用于脈 寬調(diào)制(PWM)的控制。通常，SVPWM模塊108接收電壓命令信號103和產(chǎn)生提供到五相 PWM逆變器模塊110的開關(guān)矢量信號109。特別地，SVPWM模塊108接收第一正弦電壓命 令(Va_l)103-Al、第二正弦電壓命令(Vb_l) 103-A2、第三正弦電壓命令(Vc_l) 103-A3、 第四正弦電壓命令(Va_2)103-A4、第五正弦電壓命令(Vb_2) 103-A5、第六正弦電壓命令 (Vc_2) 103-A6,并將這些輸入用于產(chǎn)生第一開關(guān)矢量信號(Sa) 109-A、第二開關(guān)矢量信號 (Sb)109-B、第三開關(guān)矢量信號(Sc)109-C、第四開關(guān)矢量信號(Sd) 109-D、以及第五開關(guān)矢 量信號(Se)109-E。在第一 SV PWM模塊108-A中實現(xiàn)的特定的SV調(diào)制算法可以是任何已 知的SV調(diào)制算法。利用來自Dujic的論文(參考上文)的方程(4)的調(diào)制信號并將其與 載波信號相比較來產(chǎn)生開關(guān)矢量。
五相PWM逆變器模塊110耦聯(lián)至空間矢量(SV)PWM模塊108，并將開關(guān)矢量信號 109用于在逆變器極111-115處產(chǎn)生正弦電壓信號。在特定的實施例中，五相PWM逆變器模 塊110接收第一開關(guān)矢量信號(Sa)109-A、第二開關(guān)矢量信號(Sb) 109-B、第三開關(guān)矢量信 號(Sc)109-C、第四開關(guān)矢量信號(Sd)109-D、以及第五開關(guān)矢量信號(Se) 109-E。五相PWM 逆變器模塊110包括多個逆變器極，所述多個逆變器極包括產(chǎn)生第一正弦電壓(Va_*)的第 一逆變器極111、產(chǎn)生第二正弦電壓(Vb_*)的第二逆變器極112、產(chǎn)生第三正弦電壓(Vc_*) 的第三逆變器極113、產(chǎn)生第四正弦電壓(Vd_*)的第四逆變器極114、以及產(chǎn)生第五正弦電 壓(Ve_*)的第五逆變器極115。第一三相AC電機120-A經(jīng)由第一逆變器極111、第二逆變器極112和第三逆變器 極113耦聯(lián)至五相PWM逆變器模塊110。第一三相AC電機120-A基于第一正弦電壓(Va_*)、 第二正弦電壓(Vb_*)和第三正弦電壓(Vc_*)產(chǎn)生機械動力(扭矩X轉(zhuǎn)速)和第一軸位 置輸出(Θ_Γ1)。在一個實現(xiàn)中，可經(jīng)由對第一三相AC電機120-A的轉(zhuǎn)子的角位置進行測 量的位置傳感器(未示出)來測量第一軸位置輸出(θ _rl)。第二三相AC電機120-B經(jīng)由第三逆變器極113、第四逆變器極114和第五逆變器 極115耦聯(lián)至五相PWM逆變器模塊110。換句話說，第二三相AC電機102-B和第一三相AC 電機120-A共用第三逆變器極113。第二三相AC電機120-B基于第三正弦電壓(Vc_*)、第 四正弦電壓(Vd_*)和第五正弦電壓(Ve_*)產(chǎn)生機械動力(扭矩X轉(zhuǎn)速)和第二軸位置 輸出(θ _r2)。如以下將更詳細地說明的，電流命令調(diào)整模塊106接收d軸電流命令信號156、分 別來自第一控制回路104和第二控制回路105的調(diào)制指數(shù)信號177-A、177-B、以及扭矩命令 信號136A、B和調(diào)制指數(shù)基準信號101，并基于這些信號產(chǎn)生調(diào)整過的d軸和調(diào)整過的q軸 電流命令信號194、196-198。在描述電流命令調(diào)整模塊106的操作之前，將描述第一控制回 路104和第二控制回路105的操作。如圖IB所示，第一控制回路104包括第一靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊130-A、第一扭矩到 電流映射模塊140-A、第二求和點152-A、第三求和點162-A、第四求和點154-A、第五求和點 164-A、第一電流控制器模塊170-A、第一調(diào)制指數(shù)計算模塊175-A、以及同步到靜止轉(zhuǎn)換模 塊102-A。現(xiàn)在將描述第一控制回路104的操作。第一靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊130-A接收第一合成定子電流(Ias_l) 122、第二合 成定子電流(Ibs_l)123、和第三合成定子電流(Ics_l)124、以及第一軸位置輸出(θ_ rl) 121-A，其中第一、第二和第三合成定子電流是從電動機120-A的測量的相電流。第一靜 止到同步轉(zhuǎn)換模塊130-A能將這些定子電流122-124與第一軸位置輸出(θ _rl) 121-A 一 起處理或轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生第一反饋d軸電流信號(Ids_e_l) 132-A和第一反饋q軸電流信號 (Iqs_e_l) 134-A。靜止到同步轉(zhuǎn)換的處理能利用本領(lǐng)域所公知的Clarke和Park變換執(zhí) 行，并且為簡潔起見不再詳細描述。在2007年TexasInstruments的Application Report Literature Number :BPRA048 的"Clarke&Park Transforms on the TMS 320C2xx，，中描述 了 Clarke和Park變換的一個實現(xiàn)，其在此以參考的方式全文并入。第一扭矩到電流映射模塊140-A接收從系統(tǒng)100的用戶輸入的第一扭矩命令信號 (Te*_l)136_A、基于第一軸位置輸出(θ _rl)的導數(shù)算出的軸的第一轉(zhuǎn)速(ω1)138_Α、和 DC輸入電壓(Vdc) 139作為輸入。第一扭矩到電流映射模塊140-Α使用這些輸入將第一扭矩命令信號(Te*_l)136_A映射成第一 d軸電流命令信號(Ids_e*_l) 142-A和第一 q軸電 流命令信號(Iqs_e*_l) 144-A?？衫秒妱訖C參數(shù)和以下的方程計算映射。對于Iph< Imax，
^r=1C1S -、Lq — Ld )· 1C1S ■1 ds ],而對于 Vph < κ · Vmax，Vds = rs · Ids- ω e · Lq · I明、Vqs
=rs · Iqs+ e. (Ld · Ids+ke)，其中‘ =ψ I + Il ,而 二 ^ν^νξ ,計算 Ids 和 Iqs 電流， 使得每安培的扭矩最大。在接收第一 d軸電流命令信號(Ids_e*_l) 142-A和(來自電流命令調(diào)整模塊106 的)調(diào)整過的d軸電流命令信號(Ids_e*_Adj_l) 196時，第二求和點152-A將第一 d軸 電流命令信號(Ids_e*_l) 142-A加上調(diào)整過的d軸電流命令信號(Ids_e*_Adj_l) 196，以 產(chǎn)生第一新的d軸電流命令信號(IdsNew_e*_l) 156-A。當接收第一新的d軸電流命令信 號(IdsNew_e*_l) 156-A和來自第一靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊130-A的第一反饋d軸電流信號 (Ids_e_l) 132-A時，第三求和點162-A從第一新的d軸電流命令信號(IdsNew_e*_l) 156-A 減去第一反饋d軸電流信號(Ids_e_l) 132-A,以產(chǎn)生第一誤差d軸電流信號(Idserr0r_ e_l)166-A。類似地，當接收第一 q軸電流命令信號(IqS_e*_l)144-A和(來自電流命令調(diào)整 模塊106的)第一調(diào)整過的q軸電流命令信號(IqS_e*_Adj_l) 197時，第四求和點154-A 將第一 q軸電流命令信號(Iqs_e*_l)144-A加上第一調(diào)整過的q軸電流命令信號(Iqs_ e*_Adj_l)197，以產(chǎn)生第一新的q軸電流命令信號(IqSNeW_ e*_l) 158-A。然后，第五求和 點164-A接收第一新的q軸電流命令信號(IqSNeW_e*_l)158-A和來自第一靜止到同步轉(zhuǎn) 換模塊130-A的第一反饋q軸電流信號(IqS_e_l) 134-A，并從第一新的q軸電流命令信號 (IqsNew_e*_l) 158-A減去第一反饋q軸電流信號(IqS_e_l) 134-A，以產(chǎn)生第一誤差q軸電 流信號(Iqserror_e_l) 168-A。第一電流控制器模塊170-A接收第一誤差d軸電流信號(Idserror_e_l) 166-A和 第一誤差q軸電流信號(IqSerror_e_l) 168-A，并將這些信號用于產(chǎn)生用于控制或調(diào)整電 流的第一 d軸電壓命令信號(Vds_e*_l) 172-A和第一 q軸電壓命令信號(Vqs_e*_l) 174-A。 電流到電壓的轉(zhuǎn)換的處理可實現(xiàn)為本領(lǐng)域所公知的比例積分(PI)控制器，并且為簡潔起 見不再詳細描述。第一調(diào)制指數(shù)計算模塊175-A接收第一 d軸電壓命令信號(Vds_e*_l) 172-A和 第一 q軸電壓命令信號(Vqs_e*_l)174-A，并將這些信號用于產(chǎn)生第一調(diào)制指數(shù)(Mod.
Index 1)177-A。如在此所使用的，能經(jīng)由方程M/=》_ |確定“調(diào)制指數(shù)(MI) ”，其中
Vph = ^VdI +VqI，而Vds和Vqs是由電流控制器170輸出的第一 d軸電壓命令信號(Vds_
e*_l) 172-A和第一 q軸電壓命令信號(Vqs_e*_l) 174-A。調(diào)制指數(shù)的范圍從0到1。第一同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊102-A接收第一 d軸電壓命令信號(Vds_e*_l) 172-A 和第一 q軸電壓命令信號(Vqs_e*_l)174-A，并基于這些信號產(chǎn)生第一正弦電壓命令 (Va_l)103-Al、第二正弦電壓命令(Vb_l) 103-A2、和第三正弦電壓命令(Vc_l) 103-A3。同 步到靜止轉(zhuǎn)換的處理能利用本領(lǐng)域所公知的Clarke和Park逆變換實現(xiàn)，并且為簡潔起見 不再詳細描述。在上述參考文獻“Clarke&Park Transforms on theTMS320C2xx”中描述了Clarke和Park逆變換的一個實現(xiàn)。如圖IC所示，第二控制回路105包括與第一控制回路104相類似的塊或模塊。第 二控制回路105包括第二靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊130-B、第二扭矩到電流映射模塊140-B、第 六求和點152-B、第七求和點162-B、第八求和點154-B、第九求和點164-B、第二電流控制器 模塊170-B、第二調(diào)制指數(shù)計算模塊175-B、和第二同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊102-B。如現(xiàn)在將描 述的，第二控制回路105以與第一控制回路104相類似的方式操作。第二靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊130-B接收第三合成定子電流(Ias_2)125、第四合成定 子電流(Ibs_2)126、第五合成定子電流(Ics_2)127和第二軸位置輸出(θ _r2) 121-B，并基 于這些定子電流125、126、127和第二軸位置輸出(θ _r2) 121-B產(chǎn)生第二反饋d軸電流信 號(Ids_e_2)132_B 和第二反饋 q 軸電流信號(Iqs_e_2) 134-B。第二扭矩到電流映射模塊140-B接收從系統(tǒng)100的用戶輸入的第二扭矩命令信號 (Te*_2)136-B、軸的第二轉(zhuǎn)速(ω 2) 138-B、和DC輸入電壓(Vdc) 139。如上所述，第二扭矩 到電流映射模塊140-Β將第二扭矩命令信號(Te*_2)136-B、軸的第二轉(zhuǎn)速(ω2)138_Β、和 DC輸入電壓(Vdc) 139映射成第二 d軸電流命令信號(Ids_e*_2) 142-B和第二 q軸電流命 令信號(Iqs_e*_2)144_B。第六求和點152-B接收第二 d軸電流命令信號(Ids_e*_2) 142-B和(來自電流命 令調(diào)整模塊106的)第二調(diào)整過的d軸電流命令信號(Ids_e*_Adj_2)194，并將第二 d軸電 流命令信號(Ids_e*_2) 142-B加上第二調(diào)整過的d軸電流命令信號(Ids_e*_Adj_2) 194，以 產(chǎn)生第二新的d軸電流命令信號(Ids New_e*_2)156-B。第七求和點162-B接收第二新的d軸電流命令信號(IdsNeW_e*_2) 156-B和第二 反饋d軸電流信號(Ids_e_2)132-B，并從第二新的d軸電流命令信號(Ids New_e*_2) 156-B 減去第二反饋d軸電流信號(Ids_e_2) 132-B,以產(chǎn)生第二誤差d軸電流信號(Idserr0r_ e_l)166-B。第八求和點154-B接收第二 q軸電流命令信號(IqS_e*_2) 144-B和(來自電流命 令調(diào)整模塊106的)第二調(diào)整過的q軸電流命令信號(IqS_e*_Adj_) 198，并將第二 q軸電 流命令信號(Iqs_e*_2) 144-B加上第二調(diào)整過的q軸電流命令信號(IqS_e*_Adj_2) 198，以 產(chǎn)生第二新的q軸電流命令信號(IqsNeW_e*_2)158-B。第九求和點164-B接收第二新的q軸電流命令信號(IqSNeW_e*_2) 158-B和第二 反饋q軸電流信號(Iqs_e_2)134_B，并從第二新的q軸電流命令信號(IqSNeW_e*_2) 158-B 減去第二反饋q軸電流信號(Iqs_e_2)134-B，以產(chǎn)生第二誤差q軸電流信號(IqSerror_ e_2)168-B。第二電流控制器模塊170-B接收第二誤差d軸電流信號(Idserror_e_2) 166-B 和第二誤差q軸電流信號(Iqserror_e_2)168-B，并產(chǎn)生第二 d軸電壓命令信號(Vds_ e*_2)172_B和第二 q軸電壓命令信號(Vqs_e*_2) 174-B。如上所述，第二調(diào)制指數(shù)計算模 塊175-B接收第二 d軸電壓命令信號(Vds_e*_2) 172-B和第二 q軸電壓命令信號(Vqs_ e*_2) 174-B，并產(chǎn)生第二調(diào)制指數(shù)(Mod. Index 2) 177-B。第二同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊102-B接收第二 d軸電壓命令信號(Vds_e*_2)172-B和 第二 q軸電壓命令信號(Vqs_e*_2)174-B，并產(chǎn)生第四正弦電壓命令(Va_2) 103-A4、第五正 弦電壓命令(Vb_2)103-A5和第六正弦電壓命令(Vc_2)103-A6。
第一和第二控制回路104和105分別共用SVPWM模塊108。如上所述， SVPWM模塊108從第一同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊102-A接收正弦電壓命令(Va_l) 103-A1、 (Vb_l)103-A2、(Vc_l)103-A3，并且還從第二同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊102-B接收正弦電壓 命令(Va_2) 103-A4、(Vb_2) 103-A5、(Vc_2) 103-A6，并將這些信號用于產(chǎn)生開關(guān)矢量信號 (Sa)109-A, (Sb)109-B、(Sc)109-C、(Sd)109-D、和(Se)109-E。五相PWM逆變器模塊110接收DC輸入電壓(Vdc) 139和開關(guān)矢量信號109，并將它 們用于產(chǎn)生交流電流(AC)波形111-115，所述交流電流(AC)波形111-115基于DC輸入電 壓(Vdc) 139以變化的速度驅(qū)動第一三相AC電機120-A。盡管在圖1中未示出，但系統(tǒng)100 還可包括耦聯(lián)至第一三相AC電機120-A的軸和第二三相AC電機120-B的軸并由所述軸驅(qū) 動的齒輪?，F(xiàn)在將參考圖ID描述電流命令調(diào)整模塊106的操作。如圖ID所示，電流命令調(diào) 整模塊106包括第一求和點180、電壓控制器185、負值限制器模塊190和電流調(diào)整計算模 塊195。電流命令調(diào)整模塊106操作如下。第一求和點180接收調(diào)制指數(shù)基準信號輸入101 和調(diào)制指數(shù)反饋信號輸入179，并從調(diào)制指數(shù)基準信號輸入101減去調(diào)制指數(shù)反饋信號輸 入179，以產(chǎn)生調(diào)制指數(shù)誤差信號181。電壓控制器185接收調(diào)制指數(shù)誤差信號181，并基于 調(diào)制指數(shù)誤差信號181產(chǎn)生第一輸出命令信號186。在一個實現(xiàn)中，處理調(diào)制指數(shù)誤差信號 181的電壓控制器185可以是比例積分控制器(PI)。負值限制器模塊190接收第一輸出命 令信號186并將第一輸出命令信號186限制在負值與零之間。第一輸出命令信號186得到 的有限值變成調(diào)整過的d軸電流命令信號(Ids_e*_Adj_l) 196。電流調(diào)整計算模塊195接收第一扭矩命令信號(Te*_l) 136-A、第二扭矩命令信 號(Te*_2) 136-B、第一新的d軸電流命令信號(IdsNew_e*_l) 166-A、和第二新的d軸電流 命令信號(Ids New_e*_2)166-B。當電流調(diào)整計算模塊195接收調(diào)整過的d軸電流命令 信號(Ids_e*_Adj_l)196(即當該調(diào)整過的d軸電流命令信號(Ids_e*_Adj_l) 196由負 值限制器模塊190輸出時)，電流調(diào)整計算模塊195基于第一調(diào)整過的d軸電流命令信號 (Ids_e*_Adj_l) 196產(chǎn)生第二調(diào)整過的d軸電流命令信號(Ids_e*_Adj_2) 194，并基于第一 調(diào)整過的d軸電流命令信號(Ids_e*_Adj_l)196、第二調(diào)整過的d軸電流命令信號(Ids_ e*_Adj_2) 194、第一扭矩命令信號(Te*_l) 136-A、第二扭矩命令信號(Te*_2) 136-B、第一 新的d軸電流命令信號(IdsNew_e*_l)166-A、和第二新的d軸電流命令信號(Ids New_ e*_2) 166-B，產(chǎn)生第一調(diào)整過的q軸電流命令信號(IqS_e*_Adj_l) 197和第二調(diào)整過的q 軸電流命令信號(Iqs_e*_Adj_2)198。在一個實現(xiàn)中，電流調(diào)整計算模塊195可包括第一電流調(diào)整計算子模塊199-A、 第二電流調(diào)整計算子模塊199-B和比例塊(scaling block) (K) 199-C。電流調(diào)整計 算子模數(shù)199-A、199-B計算q軸電流(Iq)相對于d軸電流(Id)的導數(shù)[dlq/dld]。 利用方程計算具有扭矩常數(shù)的偏導數(shù)[dlq/dld]。對于Iph< Imax和Vph彡K · Vmax，
Τ = \~\Κ· Iqs _ [Lq - Ld\Iqs . Ids ],其中/沖=^JJT ,計算 Ids 和 Iqs 電流，使得通過
電機參數(shù)使每安培的扭矩最大，并將每安培的扭矩作為第一扭矩命令信號(Te*_l) 136-A 和第一新的d軸電流命令信號(IdsNew_e*_l)156-A的函數(shù)存儲在查詢表中。在一個 示例性實現(xiàn)中，第一電流調(diào)整計算子模塊199-A接收第一調(diào)整過的d軸電流命令信號
17(Ids_e*_Adj_l) 196并將其乘以偏導數(shù)[dlq/dld]，并將它們用于產(chǎn)生第一調(diào)整后的q軸 電流命令信號(IqS_e*_Adj_l)197。比例塊⑷接收第一調(diào)整過的d軸電流命令信號 (Ids_e*_Adj_l) 196并將其乘以K因數(shù)以獲得第二調(diào)整過的d軸電流命令信號(Ids_e*_ Adj_2)194。第二電流調(diào)整計算子模塊199-B可接收第二調(diào)整過的d軸電流命令信號(Ids_ e*_Adj_2)194、第二扭矩命令信號(Te*_2) 136-B和第二新的d軸電流命令信號(Ids New_ e*_2)156_B，并將它們用于產(chǎn)生第二調(diào)整過的q軸電流命令信號(IqS_e*_Adj_2) 198。使 用第一調(diào)整過的d軸電流命令信號(Ids_e*_Adj_l)196、第一調(diào)整過的q軸電流命令信號 (IqS_e*_Adj_l) 197、第二調(diào)整過的q軸電流命令信號(Iqs_e*_Adj_2) 198和第二調(diào)整過 的d軸電流命令信號(Ids_e*_Adj_2)194來修改初始電流命令信號(即第一 d軸電流命令 信號(Ids_e*-l)142-A、第一 q軸電流命令信號(IqS_e*_l) 144-A、第二 d軸電流命令信號 (Ids_e*_l) 142-B 和第二 q 軸電流命令信號(Iqs_e*_2) 144-B)，以允許電機 120-A、120-B 以較低的相電壓輸出給定的機械動力(即這樣在不損害輸出功率的情況下允許共用兩臺 電機之間可用的電壓)。圖2A-C示出在根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實現(xiàn)的混合動力/電動交通工具(HEV) 的電動機驅(qū)動系統(tǒng)中實現(xiàn)的扭矩控制系統(tǒng)200的結(jié)構(gòu)的方框圖。如圖2A所示，代替兩臺三相AC電機120-A、120-B，該實施例與圖1所示實施例的 不同之處在于系統(tǒng)200包括兩臺五相AC電機220-A、220-B。兩臺五相AC電機220_A、220_B 彼此耦聯(lián)，并且五相PWM逆變器模塊110連接至五相AC電機中的一臺五相AC電機220-A， 該五相AC電機220-A繼而耦聯(lián)至兩臺五相AC電機中的另一臺五相AC電機220-B。系統(tǒng) 200包括第一控制回路204和第二控制回路205。第一控制回路204和第二控制回路205 均經(jīng)由靜止到同步塊203和SVPWM塊209耦聯(lián)至五相PWM逆變器模塊110。五相PWM逆變器模塊110耦聯(lián)至空間矢量(SV)PWM模塊209。五相PWM逆變器模塊 110接收第一開關(guān)矢量信號(Sa)109-A、第二開關(guān)矢量信號(Sb) 109-B、第三開關(guān)矢量信號 (Sc)109-C、第四開關(guān)矢量信號(Sd) 109-D、和第五開關(guān)矢量信號(Se) 109-E。五相PWM逆變 器模塊110包括輸出第一正弦電壓(Va_*)的第一逆變器極111、輸出第二正弦電壓(Vb_*) 的第二逆變器極112、輸出第三正弦電壓(Vc_*)的第三逆變器極113、輸出第四正弦電壓 (Vd_*)的第四逆變器極114、和輸出第五正弦電壓(Ve_*)的第五逆變器極115。第一五相AC電機220-A經(jīng)由第一逆變器極111、第二逆變器極112、第三逆變器 極113、第四逆變器極114和第五逆變器極115耦聯(lián)至五相PWM逆變器模塊110。第一五相 AC電機220-A基于第一正弦電壓(Va*)、第二正弦電壓(Vb*)、第三正弦電壓(Vc*)、第四正 弦電壓(Vd*)和第五正弦電壓(Ve*)產(chǎn)生輸出的機械動力(扭矩X轉(zhuǎn)速)。另外，能從第 一五相AC電機220-A測量第一軸位置輸出(θ _rl) 121-A。第一五相AC電機220-A還包括 輸出第一輸出電壓的第一輸出鏈路(al) 222、輸出第二輸出電壓的第二輸出鏈路(bl)224、 輸出第三輸出電壓的第三輸出鏈路(cl)225、輸出第四輸出電壓的第四輸出鏈路(dl)226、 和輸出第五輸出電壓的第五輸出鏈路(el) 227。各輸出鏈路(al...el)耦聯(lián)至第二五相AC 電機220-B的電動機繞組，使得第二五相AC電機220-B經(jīng)由第一輸出鏈路(al) 222、第二輸 出鏈路(bl) 224、第三輸出鏈路(cl) 225、第四輸出鏈路(dl) 226、和第五輸出鏈路(el) 227 耦聯(lián)至第一五相AC電機220-A。第二五相AC電機220-B基于輸出鏈路222. . . 227處的電壓輸出其自己的機械動力輸出。鏈路(a2. . . e2)在第二五相AC電機220-B中耦聯(lián)到一起以形成星形連接。軸是各 電機的一部分，電機功能是將電功率轉(zhuǎn)化成機械動力或反之亦然。第二五相AC電機220-B 輸出第二軸位置輸出(Θ_Γ2)121-Β。如在參考圖IB所描述的第一實施例中的，如圖2Β所示，第一控制回路204包括第 一扭矩到電流映射模塊140-Α、第二求和點152-Α、第三求和點162-Α、第四求和點154-Α、第 五求和點164-Α、第一電流控制器模塊170-Α、和第一調(diào)制指數(shù)計算模塊175-Α。同樣地，如 圖2C所示，第二控制回路205包括第二扭矩-電流映射模塊140-Β、第六求和點152-Β、第 七求和點162-Β、第八求和點154-Β、第九求和點164-Β、第二電流控制器模塊170-Β、和第二 調(diào)制指數(shù)計算模塊175-Β。這些接合點和模塊中的每一個操作如參考圖1所描述地，并且 為簡潔起見在此不再描述它們的操作。此外，電流命令調(diào)整模塊106以與第一實施例(圖 1A-D)中相同的方式操作，并且為簡潔起見，在此不重復電流命令調(diào)整模塊106的操作。圖2Α的實施例與圖IA所示實施例的不同之處還在于系統(tǒng)200的第一控制回路 204和第二控制回路205共用靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊231、和同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊203?，F(xiàn)在 將描述這些模塊的操作。靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊231耦聯(lián)至五相PWM逆變器模塊110，使得其接收第一合成定 子電流(I_as)122、第二合成定子電流(I_bs)123、第三合成定子電流(I_cs) 124、第四合成 定子電流(I_ds)126、第五合成定子電流(I_es)127、第一軸位置輸出(θ _rl) 121-A、和第 二軸位置輸出(Θ_Γ2)。靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊231設(shè)計成轉(zhuǎn)化這些定子電流122、123、124、 126,127,以產(chǎn)生電流反饋信號132-Α、132-Β、134-Α、134-Β。特別地，靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊 231通過利用以下的方程(1)至(3)、基于第一合成定子電流(I_as)122、第二合成定子電流 (I_bs)123、第三合成定子電流(I_cs)124、第四合成定子電流(I_ds)126、第五合成定子電 流(I_es)127、第一軸位置輸出(Θ_Γ1)121-Α、和第二軸位置輸出(θ _r2)，產(chǎn)生第一反饋d 軸電流信號(Ids_e_l)132-A、第一反饋q軸電流信號(IqS_e_l) 134-A、第二反饋d軸電流 信號(Ids_e_l)132-B和第二反饋q軸電流信號(IqS_e_l) 134-B。
(1)
其中，
其中
⑶
(2) 同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊203接收第一 d軸電壓命令信號(Vds_e*_l) 172-A、第一 q 軸電壓命令信號(Vqs_e*_l)174-A、第二 d軸電壓命令信號(Vds_e*_l) 172-B、第二 q軸 電壓命令信號(Vqs_e*_l)174-B、第一軸位置輸出(θ _rl) 121-A和第二軸位置輸出(θ_ r2)121-B。利用這些輸入和以上的方程(1)、(2)和(4)，同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊203產(chǎn)
19生第一正弦電壓命令(Va)103-Al、第二正弦電壓命令(Vb)103-A2、第三正弦電壓命令 (Vc)103-A3、第四正弦電壓命令(Vd) 103-A4、和第五正弦電壓命令(Ve)103_A5?？臻g矢量(SV)PWM模塊209耦聯(lián)至同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊203，并接受第一正弦電 壓命令(Va)103-Al、第二正弦電壓命令(Vb)103-A2、第三正弦電壓命令(Vc) 103-A3、第四 正弦電壓命令(Vd) 103-A4、和第五正弦電壓命令(Ve)103-A5。基于這些輸入，SV PWM模塊 209產(chǎn)生第一開關(guān)矢量信號(Sa)109-A、第二開關(guān)矢量信號(Sb) 109-B、第三開關(guān)矢量信號 (Sc)109-C、第四開關(guān)矢量信號(Sd) 109-D、和第五開關(guān)矢量信號(Se) 109-E。圖3A-3D示出在根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實現(xiàn)的混合動力/電動車(HEV)的電機 驅(qū)動系統(tǒng)中實現(xiàn)的扭矩控制系統(tǒng)300的結(jié)構(gòu)的方框圖。如圖3A所示，系統(tǒng)300包括第一控制回路304、第二控制回路305、五相PWM逆變 器模塊110、耦聯(lián)至五相PWM逆變器模塊110的第一三相AC電機120-A、耦聯(lián)至五相PWM逆 變器模塊110的第二三相AC電機120-B、和耦聯(lián)至第一控制回路304和第二控制回路305 的電壓升高命令控制回路306。三相AC電機為三相AC驅(qū)動的電動機。五相PWM逆變器模塊110耦聯(lián)至SVPWM模塊108。SVPWM模塊108耦聯(lián)至第一控制 回路304和第二控制回路305，使得SVPWM模塊108接收調(diào)制電壓命令Va*. . . Ve*，將所述 調(diào)制電壓命令Va*. . . Ve*與載波相比較以產(chǎn)生開關(guān)矢量信號Sa. . . Sel09o五相PWM逆變器 模塊110接收開關(guān)矢量信號109并產(chǎn)生正弦電壓信號。在特定的實施例中，五相PWM逆變 器模塊110接收第一開關(guān)矢量信號(Sa)109-A、第二開關(guān)矢量信號(Sb) 109-B、第三開關(guān)矢 量信號(Sc)109-C、第四開關(guān)矢量信號(Sd)109-D、以及第五開關(guān)矢量信號(Se) 109-E。五相 PWM逆變器模塊110包括多個逆變器極，所述多個逆變器極包括輸出第一正弦電壓(Va_*) 的第一逆變器極111、輸出第二正弦電壓(Vb_*)的第二逆變器極112、輸出第三正弦電壓 (Vc_*)的第三逆變器極113、輸出第四正弦電壓(Vd_*)的第四逆變器極114、和輸出第五正 弦電壓(Ve_*)的第五逆變器極115。第一三相AC電機120-A經(jīng)由第一逆變器極111、第二逆變器極112和第三逆變器 極113耦聯(lián)至五相PWM逆變器模塊110。第一三相AC電機120-A基于第一正弦電壓(Va_*)、 第二正弦電壓(Vb_*)和第三正弦電壓(Vc_*)產(chǎn)生機械動力(扭矩X轉(zhuǎn)速)和第一軸位 置輸出(θ _rl)。第二三相AC電機120-B經(jīng)由第三逆變器極113、第四逆變器極114和第五逆變器 極115耦聯(lián)至五相PWM逆變器模塊110。換句話說，第二三相AC電機102-B和第一三相AC 電機120-A共用第三逆變器極113。第二三相AC電機120-B基于第三正弦電壓(Vc_*)、第 四正弦電壓(Vd_*)和第五正弦電壓(Ve_*)產(chǎn)生機械動力(扭矩X轉(zhuǎn)速)和第二軸位置 輸出(θ _r2)。如在參考圖IA所描述的實施例中的，五相PWM逆變器模塊110能用于控制兩臺三 相AC電機120。然而，該實施例與圖IA所示實施例的不同之處在于，由于在圖3A中的系 統(tǒng)300還包括耦聯(lián)至五相PWM逆變器模塊110的升壓轉(zhuǎn)換器340，所以使得當兩臺三相AC 電機120需要超過DC輸入電壓(Vdc) 139的補充電壓時，能將DC輸入電壓(Vdc) 139 “升 壓”或提高至升壓的DC輸入電壓(Vdc_high)330。當耦聯(lián)至五相PWM逆變器模塊110的 升壓轉(zhuǎn)換器340接收到升壓命令信號(VBOOSt_COmmand) 320時，能向五相PWM逆變器模塊 110提供升壓的DC輸入電壓(Vdc_high)330。于是，五相PWM逆變器模塊110能使用升壓的DC輸入電壓(Vdc_high)330，以向兩臺三相AC電機120提供具有提高的電壓的正弦電 壓(Va_*. . . Ve_*)。如以下將更詳細地說明的，電壓升高命令控制回路306從第一控制回 路304和第二控制回路305接收第一調(diào)制指數(shù)(Mod. Index 1) 177-A和第二調(diào)制指數(shù)(Mod. Index 2)177-B，并基于第一調(diào)制指數(shù)(Mod. Index 1) 177-A和第二調(diào)制指數(shù)(Mod. Index 2) 177-B產(chǎn)生調(diào)制指數(shù)反饋信號輸入179。在描述電壓升高命令控制回路306的操作之前，將描述第一控制回路304和第二 控制回路305的操作。如以下將描述的，由于系統(tǒng)300的第一控制回路304和第二控制回 路305稍微簡化并使用較少的求和點，所以該實施例與圖IB和IC所示實施例的不同。如圖3B所示，第一控制回路304包括第一靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊130-A、第一扭 矩-電流映射模塊140-A、求和點152-A、求和點154-A、第一電流控制器模塊170-A、第一調(diào) 制指數(shù)計算模塊175-A、和第一同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊102-A?，F(xiàn)在將描述第一控制回路304 的操作。第一靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊130-A和第一扭矩-電流映射模塊140-A能以參考圖1 所描述的相同的方式操作，并且為簡潔起見，不再描述它們相應(yīng)的操作。在該實施例中，當接收第一 d軸電流命令信號(Ids_e*_l) 142-A和第一反饋d軸 電流信號(Ids_e_l)132-A時，求和點152-A從第一 d軸電流命令信號(Ids_e*_l) 142-A 減去第一反饋d軸電流信號(Ids_e_l) 132-A，以產(chǎn)生第一誤差d軸電流信號(Idserr0r_ e_l)166_A。類似地，當接收第一 q軸電流命令信號(IqS_e*_l) 144-A和第一反饋q軸電 流信號(Iqs_e_l) 134-A時，求和點154-A從第一 q軸電流命令信號(Iqs_e*_l) 144-A減 去第一反饋q軸電流信號(IqS_e_l) 134-A，以產(chǎn)生第一誤差q軸電流信號(IqSerror_ e_l)168-A。第一電流控制器模塊170-A接收第一誤差d軸電流信號(Idserror_e_l) 166-A和 第一誤差q軸電流信號(IqSerror_e_l) 168-A,并將這些信號用于產(chǎn)生第一 d軸電壓命令信 號(Vds_e*_l)172_A 和第一 q 軸電壓命令信號(Vqs_e*_l) 174-A。第一調(diào)制指數(shù)計算模塊175-A和第一同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊102-A以參考圖1所描 述的相同的方式操作，并且為簡潔起見，不再描述它們相應(yīng)的操作。如圖3C所示，第二控制回路305包括與第一控制回路304相類似的塊或模塊。第 二控制回路305包括第二靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊130-B、第二扭矩-電流映射模塊140-B、求 和點152-B、求和點154-B、第二電流控制器模塊170-B、第二調(diào)制指數(shù)計算模塊175-B、和第 二同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊102-B。如現(xiàn)在將描述的，第二控制回路305以與第一控制回路304 相類似的方式操作。第二靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊130-B和第二扭矩-電流映射模塊140-B以參考圖1所 描述的相同的方式操作，并且為簡潔起見，不再描述它們相應(yīng)的操作。求和點152-B接收第二 d軸電流命令信號(Ids_e*_2)142-B和第二反饋d軸電流 信號(Ids_e_l)132-B，并從第二 d軸電流命令信號(Ids_e*_2) 142-B減去第二反饋d軸電 流信號(Ids_e_l)132-B，以產(chǎn)生第二誤差d軸電流信號(Idserror_e_2) 166-B。求和點152-B接收第二 q軸電流命令信號(IqS_e*_2) 144-B和第二反饋q軸電流 信號(IqS_e_2)134-B，并從第二 q軸電流命令信號(IqS_e*_2) 144-B減去第二反饋q軸電 流信號(Iqs_e_2)134_B，以產(chǎn)生第二誤差q軸電流信號(IqSerror_e_2) 168-B。
第二電流控制器模塊170-B接收第二誤差d軸電流信號(Idserror_e_2) 166-B 和第二誤差q軸電流信號(Iqserror_e_2)168-B，并產(chǎn)生第二 d軸電壓命令信號(Vds_ e*_l) 172-B 和第二 q 軸電壓命令信號(Vqs_e*_l) 174-B。第二調(diào)制指數(shù)計算模塊175-B和第二同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊102-B以參考圖1所描 述的相同的方式操作，并且為簡潔起見，不再描述它們相應(yīng)的操作。現(xiàn)在將參考圖3D描述電壓升高命令控制回路306的操作。如圖3D所示，電壓升 高命令控制回路306包括求和點180、電壓控制器312、和負值限制器模塊360。電壓升高命 令控制回路306操作如下。求和點180接收調(diào)制指數(shù)基準信號輸入101和調(diào)制指數(shù)反饋信 號輸入179，并從調(diào)制指數(shù)反饋信號輸入179減去調(diào)制指數(shù)基準信號輸入101，以產(chǎn)生調(diào)制 指數(shù)誤差信號181。電壓控制器312接收調(diào)制指數(shù)誤差信號181，并利用比例積分(PI)控 制器、基于調(diào)制指數(shù)誤差信號181產(chǎn)生第一輸出命令信號186。正值限制器模塊316接收第 一輸出命令信號186，并且當該第一輸出命令信號186處于從零到正值的范圍中時允許該 第一輸出命令信號186通過。正值限制器模塊316的輸出變成基于第一輸出命令信號186 的電壓升高命令信號(V_Boost_Cmd) 320。當電壓升高命令信號(V_BOOst_Cmd)320由電壓命令控制器310產(chǎn)生時，其被供應(yīng) 至升壓轉(zhuǎn)換器340。當由升壓轉(zhuǎn)換器340接收的電壓升高命令信號(V_BOOst_Cmd)320等于 零時，升壓轉(zhuǎn)換器向五相PWM逆變器模塊110提供正常的DC輸入電壓(Vdc)139。當兩臺三 相AC電機120需要補充電壓時，其中該補充電壓超過滿足由兩臺三相AC電機120需要的組 合目標機械動力所需的DC輸入電壓(Vdc) 139，則電壓命令控制器310將產(chǎn)生控制升壓轉(zhuǎn)換 器340的電壓升高命令信號(V_BOOst_Cmd)320，使得升壓轉(zhuǎn)換器340響應(yīng)于具有大于正常 DC輸入電壓(Vdc) 139的值的電壓升高命令信號(V_BooSt_Cmd) 320產(chǎn)生新的升壓DC輸入 電壓(Vdc_high)。當由升壓轉(zhuǎn)換器340接收的電壓升高命令信號(V_BooSt_Cmd) 320大于 零時，它提高或“升壓"DC輸入電壓(Vdc) 139，并向五相PWM逆變器模塊110提供升壓的DC 輸入電壓(VdcJiigh) 330。于是，五相PWM逆變器模塊110能使用升壓的DC輸入電壓(Vdc_ high) 330，以向兩臺三相AC電機120提供具有提高的電壓的正弦電壓(Va_*. . . Ve_*)。因此，五相PWM逆變器模塊110接收開關(guān)矢量信號109和可等于正常DC輸入電壓 (Vdc) 139或更高的升壓的DC輸入電壓(VdcJiigh) 330，并將其用于在鏈路111-115上產(chǎn)生 以變化的速度驅(qū)動第一三相AC電機120-A、120-B的正弦電壓波形。盡管在圖3A中未示出，但系統(tǒng)300還可包括耦聯(lián)至第一三相AC電機120-A的軸 和第二三相AC電機120-B的軸并由所述軸驅(qū)動的齒輪。圖4A-4C示出在根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實現(xiàn)的混合動力/電動車(HEV)的電機 驅(qū)動系統(tǒng)中實現(xiàn)的扭矩控制系統(tǒng)400的結(jié)構(gòu)的方框圖。如圖4A所示，代替兩臺三相AC電機120-A、120-B，該實施例與圖3A所示實施例的 不同之處在于系統(tǒng)400包括兩臺五相AC電機220-A、220-B。兩臺五相AC電機220_A、220_B 彼此耦聯(lián)，并且五相PWM逆變器模塊110連接至五相AC電機中的一臺五相AC電機220-A， 該五相AC電機220-A繼而耦聯(lián)至兩臺五相AC電機中的另一臺五相AC電機220-B。系統(tǒng) 400包括第一控制回路304和第二控制回路305。第一控制回路304和第二控制回路305 均耦聯(lián)至五相PWM逆變器模塊110。圖4A的實施例與圖3A所示實施例的不同之處還在于 系統(tǒng)400的第一控制回路304和第二控制回路305共用靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊231、和同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊203。這些模塊的操作與參考圖2A-2C所描述的相同，并且為簡潔起見，不再 描述它們相應(yīng)的操作。五相PWM逆變器模塊110耦聯(lián)至空間矢量(SV)PWM模塊209。五相PWM逆變器模塊 110接收第一開關(guān)矢量信號(Sa)109-A、第二開關(guān)矢量信號(Sb) 109-B、第三開關(guān)矢量信號 (Sc)109-C、第四開關(guān)矢量信號(Sd) 109-D、和第五開關(guān)矢量信號(Se) 109-E。五相PWM逆變 器模塊110包括輸出第一正弦電壓(Va_*)的第一逆變器極111、輸出第二正弦電壓(Vb_*) 的第二逆變器極112、輸出第三正弦電壓(Vc_*)的第三逆變器極113、輸出第四正弦電壓 (Vd_*)的第四逆變器極114、和輸出第五正弦電壓(Ve_*)的第五逆變器極115。第一五相AC電機220-A經(jīng)由第一逆變器極111、第二逆變器極112、第三逆變器極 113、第四逆變器極114和第五逆變器極115耦聯(lián)至五相PWM逆變器模塊110。第一五相AC 電機220-A基于第一正弦電壓(Va_*)、第二正弦電壓(Vb_*)、第三正弦電壓(Vc_*)、第四正 弦電壓(Vd_*)和第五正弦電壓(Ve_*)產(chǎn)生輸出的機械動力(扭矩X轉(zhuǎn)速)。另外，能從第 一五相AC電機220-A測量第一軸位置輸出(θ _rl) 121-A。第一五相AC電機220-A還包括 輸出第一輸出電壓的第一輸出鏈路(al) 222、輸出第二輸出電壓的第二輸出鏈路(bl)224、 輸出第三輸出電壓的第三輸出鏈路(cl) 225、輸出第四輸出電壓的第四輸出鏈路(dl)226、 和輸出第五輸出電壓的第五輸出鏈路(el) 227。各輸出鏈路(al. . . el)耦聯(lián)至第二五相AC 電機220-B的電動機繞組，使得第二五相AC電機220-B經(jīng)由第一輸出鏈路(al) 222、第二輸 出鏈路(bl) 224、第三輸出鏈路(cl) 225、第四輸出鏈路(dl) 226、和第五輸出鏈路(el) 227 耦聯(lián)至第一五相AC電機220-A。第二五相AC電機220-B基于輸出鏈路222. . . 227處的電壓輸出其自己的機械動 力輸出。鏈路(a2. . . e2)在電機220-B中耦聯(lián)到一起以形成星形連接。第二五相AC電機 220-B輸出第二軸位置輸出(Θ_Γ2)121-Β。如在參考圖3Β所描述的第三實施例中的，如圖4Β所示，第一控制回路304包括第 一扭矩-電流映射模塊140-Α、求和點152-Α、求和點154-Α、第一電流控制器模塊170-Α、和 第一調(diào)制指數(shù)計算模塊175-Α。同樣地，如圖4C所示，第二控制回路305包括第二扭矩-電 流映射模塊140-Β、求和點152-Β、求和點154-Β、第二電流控制器模塊170-Β、和第二調(diào)制指 數(shù)計算模塊175-Β。這些接合點和模塊中的每一個操作如參考圖3Β和3C所描述地，并且 為簡潔起見在此不再描述它們的操作。此外，電壓升高命令控制回路306以與第三實施例 (圖3D)中相同的方式操作，并且為簡潔起見，在此不再重復電壓升高命令控制回路306的 操作。以上已根據(jù)功能和/或邏輯塊部件和各種處理步驟描述了一些實施例和實現(xiàn)。然 而，應(yīng)意識到的是，這樣的塊部件可由構(gòu)造成執(zhí)行指定的功能的許多硬件、軟件、和/或固 件部件實現(xiàn)。例如，系統(tǒng)或部件的實施例可采用各種集成電路元件、例如存儲元件、數(shù)字信 號處理元件、邏輯元件、查詢表等，其可在一個或多個微處理器或其它控制裝置的控制下實 現(xiàn)各種功能。另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)意識到的是，在此描述的實施例僅為示例性實現(xiàn)。在該文件中，諸如第一和第二的關(guān)系術(shù)語等僅可以用于將一個實體或作用區(qū)別于 另一實體或作用，而不一定要求或暗示這樣的實體或作用之間任何實際的這樣的關(guān)系或順 序。此外，取決于上下文，在描述不同元件之間的關(guān)系中所使用的諸如“連接”或“耦聯(lián)至” 的文字不暗示必須在這些元件中構(gòu)成直接的物理連接。例如，兩元件可通過一個或多個附加元件彼此物理地、電力地、邏輯地、或以任何其它方式連接。 盡管在前述詳細說明中已介紹了至少一個示例性實施例，但應(yīng)理解的是，存在許 許多多的變型。還應(yīng)意識到的是，一個示例性實施例或多個示例性實施例僅是示例，并且不 以任何方式用于限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用性、或構(gòu)造。相反地，前述詳細說明將給本領(lǐng)域的 技術(shù)人員提供便利的路線圖，以便實現(xiàn)該一個示例性實施例或多個示例性實施例。應(yīng)理解 的是，如在所附權(quán)利要求和所附權(quán)利要求的合法等同物中所提出的，在不偏離本發(fā)明的范 圍的情況下，能在元件的功能和布置中作出各種變化。
權(quán)利要求
一種用于控制兩臺交流(AC)電機的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括五相PWM逆變器模塊，其耦聯(lián)至所述兩臺AC電機并設(shè)計成為所述兩臺AC電機產(chǎn)生正弦電壓；DC輸入電壓源，其提供DC輸入電壓；升壓變換器，其耦聯(lián)至所述五相PWM逆變器模塊和所述DC輸入電壓源，并設(shè)計成向所述五相PWM逆變器模塊提供具有大于或等于所述DC輸入電壓的值的新的DC輸入電壓；以及電壓升高命令控制模塊，其設(shè)計成產(chǎn)生控制所述升壓轉(zhuǎn)換器的升壓命令信號，使得所述升壓轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于所述升壓命令信號產(chǎn)生所述新的DC輸入電壓，其中當所述兩臺AC電機需要補充電壓時，其中該補充電壓超過滿足由所述兩臺AC電機需要的組合目標機械動力所需的DC輸入電壓，則所述升壓命令信號將由所述升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的所述新的DC輸入電壓驅(qū)動至大于所述DC輸入電壓的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電壓升高命令控制模塊還設(shè)計成當所述兩臺AC電機需要超過DC輸入電壓的補充電壓時，向所述升壓轉(zhuǎn)換器輸出具有 正值的電壓升高命令信號，而當所述兩臺AC電機所需的電壓低于或等于DC輸入電壓時，向 所述升壓轉(zhuǎn)換器輸出具有零值的電壓升高命令信號，以及其中所述五相PWM逆變器模塊基于所述新的DC輸入電壓產(chǎn)生以變化的速度驅(qū)動所述 兩臺AC電機的正弦電壓波形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括第一控制回路，其設(shè)計成將第一扭矩命令信號、軸的第一轉(zhuǎn)速(ω 1)、和所述新的DC輸 入電壓映射成第一 d軸電流命令信號和第一 q軸電流命令信號；第二控制回路，其設(shè)計成將第二扭矩命令信號、所述軸的第二轉(zhuǎn)速(ω2)、和所述新的 DC輸入電壓映射成第二 d軸電流命令信號和第二 q軸電流命令信號；其中所述電壓升高命令控制模塊還設(shè)計成接收調(diào)制指數(shù)基準信號、來自所述第一控制 回路的第一調(diào)制指數(shù)和來自所述第二控制回路的第二調(diào)制指數(shù)，并將所述第一調(diào)制指數(shù)加 上所述第二調(diào)制指數(shù)以產(chǎn)生調(diào)制指數(shù)反饋信號輸入；和從所述調(diào)制指數(shù)反饋信號輸入減去 所述調(diào)制指數(shù)基準信號以產(chǎn)生調(diào)制指數(shù)誤差信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述電壓升高命令控制模塊設(shè)計成與所述第一控 制回路和所述第二控制回路協(xié)同操作，并且還包括電壓命令控制器，包括電壓控制器，其設(shè)計成接收所述調(diào)制指數(shù)誤差信號；和基于所述調(diào)制指數(shù)誤差信號 產(chǎn)生第一輸出命令信號；正值限制器模塊，其設(shè)計成接收所述第一輸出命令信號，并將所述第一輸出命令信號 限制在零與一正值之間，其中所述正值限制器模塊向所述升壓轉(zhuǎn)換器輸出所述升壓命令信 號，其中所述升壓命令信號控制所述升壓轉(zhuǎn)換器，使得當所述兩臺AC電機需要超過所述DC 輸入電壓的補充電壓時，所述升壓轉(zhuǎn)換器向所述五相PWM逆變器模塊提供高于所述DC輸入 電壓的電壓，并且當所述第一輸出命令信號小于或等于零時，所述升壓命令信號向所述升 壓轉(zhuǎn)換器輸出零值，使得當所述兩臺AC電機所需的電壓低于或等于所述DC輸入電壓時，所 述升壓轉(zhuǎn)換器向所述五相PWM逆變器模塊提供所述DC輸入電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述兩臺AC電機包括第一三相AC電機和第二三 相AC電機，并且所述第一控制回路包括第一扭矩到電流映射模塊，其設(shè)計成接收所述第一扭矩命令信號、所述軸的所述第一 轉(zhuǎn)速(ω 1)、和所述新的DC輸入電壓，并將所述第一扭矩命令信號、所述軸的所述第一轉(zhuǎn)速 (ω 1)、和所述新的DC輸入電壓映射成所述第一 d軸電流命令信號和所述第一 q軸電流命 令信號；第一靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊，其設(shè)計成接收第一合成定子電流、第二合成定子電流、第 三合成定子電流以及第一軸位置輸出(θ _rl)，所述第一合成定子電流、第二合成定子電 流、第三合成定子電流是從所述第一三相AC電機的測量的相電流；并基于所述第一合成定 子電流、所述第二合成定子電流、所述第三合成定子電流和第一軸位置輸出(Θ_γ1)產(chǎn)生 第一反饋d軸電流信號和第一反饋q軸電流信號；第一求和點，其設(shè)計成接收所述第一d軸電流命令信號和所述第一反饋d軸電流信 號；并從所述第一 d軸電流命令信號減去所述第一反饋d軸電流信號，以產(chǎn)生第一誤差d軸 電流信號；以及第二求和點，其設(shè)計成接收所述第一 q軸電流命令信號和第一反饋q軸電流信號；并 從所述第一 q軸電流命令信號減去所述第一反饋q軸電流信號，以產(chǎn)生第一誤差q軸電流信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述第一控制回路還包括第一電流控制器模塊，其設(shè)計成接收所述第一誤差d軸電流信號和所述第一誤差q軸 電流信號；并產(chǎn)生第一 d軸電壓命令信號和第一 q軸電壓命令信號；第一調(diào)制指數(shù)計算模塊，其設(shè)計成接收所述第一 d軸電壓命令信號和所述第一 q軸電 壓命令信號；并產(chǎn)生所述第一調(diào)制指數(shù)；以及第一同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊，其設(shè)計成接收所述第一 d軸電壓命令信號、所述第一 q軸 電壓命令信號和所述第一軸位置輸出(Θ_Γ1)；并產(chǎn)生第一正弦電壓命令、第二正弦電壓 命令、第三正弦電壓命令。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述第二控制回路還包括第二扭矩到電流映射模塊，其設(shè)計成接收第二扭矩命令信號、所述軸的第二轉(zhuǎn)速 (ω2)、和所述新的DC輸入電壓；并將所述第二扭矩命令信號、所述軸的所述第二轉(zhuǎn)速 (ω 2)、和所述新的DC輸入電壓映射成第二 d軸電流命令信號和第二 q軸電流命令信號；第二靜止到同步轉(zhuǎn)換模塊，其設(shè)計成接收第四合成定子電流、第五合成定子電流和第 六合成定子電流以及第二軸位置輸出(Θ_γ2)；并基于所述第四合成定子電流、所述第五 合成定子電流、所述第六合成定子電流以及所述第二軸位置輸出(Θ_γ2)產(chǎn)生第二反饋d 軸電流信號和第二反饋q軸電流信號，其中第四合成定子電流、第五合成定子電流和第六 合成定子電流是從所述第二三相AC電機的測量的相電流；第三求和點，其設(shè)計成接收所述第二d軸電流命令信號和所述第二反饋d軸電流信 號；并從所述第二 d軸電流命令信號減去所述第二反饋d軸電流信號，以產(chǎn)生第二誤差d軸 電流信號；以及第四求和點，其設(shè)計成接收所述第二q軸電流命令信號和所述第二反饋q軸電流信 號；并從所述第二 q軸電流命令信號減去所述第二反饋q軸電流信號，以產(chǎn)生第二誤差q軸電流信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述第二控制回路還包括第二電流控制器模塊，其設(shè)計成接收所述第二誤差d軸電流信號和所述第二誤差q軸 電流信號；并產(chǎn)生第二 d軸電壓命令信號和第二 q軸電壓命令信號；第二調(diào)制指數(shù)計算模塊，其設(shè)計成接收所述第二 d軸電壓命令信號和所述第二 q軸電 壓命令信號；并產(chǎn)生第二調(diào)制指數(shù)；以及第二同步到靜止轉(zhuǎn)換模塊，其設(shè)計成接收所述第二 d軸電壓命令信號和所述第二 q軸 電壓命令信號；并產(chǎn)生第四正弦電壓命令、第五正弦電壓命令和第六正弦電壓命令。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括空間矢量(SV)PWM模塊，其耦聯(lián)至所述第一控制回路和所述第二控制回路，并設(shè)計成 接收所述第一正弦電壓命令、所述第二正弦電壓命令、所述第三正弦電壓命令、所述第四正 弦電壓命令、所述第五正弦電壓命令、和所述第六正弦電壓命令；并產(chǎn)生第一開關(guān)矢量信 號、第二開關(guān)矢量信號、第三開關(guān)矢量信號、第四開關(guān)矢量信號、和第五開關(guān)矢量信號；其中所述五相PWM逆變器模塊耦聯(lián)至所述SVPWM模塊，并設(shè)計成接收所述第一開關(guān)矢 量信號、所述第二開關(guān)矢量信號、所述第三開關(guān)矢量信號、所述第四開關(guān)矢量信號、和所述 第五開關(guān)矢量信號，并且還包括輸出第一正弦電壓的第一逆變器極、輸出第二正弦電壓的 第二逆變器極、輸出第三正弦電壓的第三逆變器極、輸出第四正弦電壓的第四逆變器極、和 輸出第五正弦電壓的第五逆變器極；其中所述第一三相AC電機經(jīng)由所述第一逆變器極、所述第二逆變器極和所述第三逆 變器極耦聯(lián)至所述五相PWM逆變器模塊，并設(shè)計成基于所述第一正弦電壓、所述第二正弦 電壓和所述第三正弦電壓產(chǎn)生第一機械動力，以及產(chǎn)生所述第一軸位置輸出(Θ_γ1)；其中所述第二三相AC電機經(jīng)由所述第三逆變器極、所述第四逆變器極和所述第五逆 變器極耦聯(lián)至所述五相PWM逆變器模塊，并設(shè)計成基于所述第三正弦電壓、所述第四正弦 電壓和所述第五正弦電壓產(chǎn)生第二機械動力以及產(chǎn)生第二軸位置輸出(Θ_γ2)；以及第一軸，該第一軸耦聯(lián)至由所述第一三相AC電機輸出的所述第一機械動力并由所述 第一機械動力驅(qū)動，和第二軸，該第二軸耦聯(lián)至由所述第二三相AC電機輸出的所述第二機 械動力并由所述第二機械動力驅(qū)動。
10.一種系統(tǒng)，包括兩臺交流(Ac)電機，其需要在操作期間變化的組合目標機械動力； 五相PWM逆變器模塊，其耦聯(lián)至所述兩臺AC電機，并設(shè)計成以變化的速度為所述兩臺 AC電機產(chǎn)生正弦電壓波形；DC輸入電壓源，其提供DC輸入電壓；升壓變換器，其耦聯(lián)至所述五相PWM逆變器模塊和所述DC輸入電壓源，并設(shè)計成向所 述五相PWM逆變器模塊提供具有大于或等于所述DC輸入電壓的值的新的DC輸入電壓，其 中所述五相PWM逆變器模塊基于所述新的DC輸入電壓產(chǎn)生驅(qū)動所述兩臺AC電機的正弦電 壓波形；以及電壓升高命令控制模塊，其設(shè)計成產(chǎn)生對所述升壓轉(zhuǎn)換器進行控制的升壓命令信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于控制兩臺交流(AC)電機的操作的方法、系統(tǒng)和設(shè)備。提供一種用于控制兩臺AC電機的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括DC輸入電壓源，其提供DC輸入電壓；電壓升高命令控制模塊(VBCCM)；五相PWM逆變器模塊，其耦聯(lián)至兩臺AC電機；和升壓轉(zhuǎn)換器，其耦聯(lián)至逆變器模塊和DC輸入電壓源。升壓轉(zhuǎn)換器設(shè)計成向逆變器模塊提供具有大于或等于DC輸入電壓的值的新的DC輸入電壓。VBCCM基于來自兩臺AC電機的調(diào)制指數(shù)產(chǎn)生升壓命令信號(BCS)。BCS控制升壓轉(zhuǎn)換器，使得升壓轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于BCS產(chǎn)生新的DC輸入電壓。當兩臺AC電機需要補充電壓時，其中該補充電壓超過滿足由兩臺三相AC電機需要的組合目標機械動力所需的DC輸入電壓，則BCS控制升壓轉(zhuǎn)換器，使得由升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的新的DC輸入電壓驅(qū)動成大于DC輸入電壓的值。
文檔編號H02P5/74GK101902184SQ20101019360
公開日2010年12月1日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月28日
發(fā)明者G·加列戈斯-洛佩斯, J·M·納加施馬, M·佩里西克, S·希蒂 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司