電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器控制方法和使用該方法的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器控制方法和使用該方法的系統(tǒng)，且更具體地涉及這樣 一種電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器控制方法和使用該方法的系統(tǒng)：可通過(guò)將考慮了電動(dòng)機(jī)的鐵損的控 制模型添加到反電動(dòng)勢(shì)（反EMF:backelectromotiveforce)觀測(cè)器并通過(guò)該控制模型獲 得考慮了鐵損的精確電角誤差，從而在電動(dòng)機(jī)的超高速驅(qū)動(dòng)區(qū)域中穩(wěn)定地執(zhí)行無(wú)傳感器控 制。
【背景技術(shù)】
[0002] 如在本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，應(yīng)用于電動(dòng)渦輪增壓器的電動(dòng)機(jī)通常非常小，因此 可極大地受到其特性損耗的影響。因此，當(dāng)電動(dòng)機(jī)利用常規(guī)的無(wú)傳感器控制方法來(lái)驅(qū)動(dòng)時(shí)， 其電角誤差在超高速驅(qū)動(dòng)區(qū)域中增加，因此不能以精確角度控制電動(dòng)機(jī)，從而導(dǎo)致不受控 的情況。
[0003] 圖1示出用于典型永磁電動(dòng)機(jī)的控制器，參照?qǐng)D1，無(wú)傳感器控制方法使用經(jīng)測(cè)量 的相電流、根據(jù)經(jīng)測(cè)量的相電流估計(jì)出的d軸電壓、q軸電壓和電流命令來(lái)觀測(cè)反EMF，以獲 得電角誤差（ΑΘ)。鎖相環(huán)（PLL:phaSe-l〇Ckedloop)控制器用于將獲得的電角誤差變?yōu)?零。所估計(jì)出的角速度信息可從消除了所獲得的電角誤差的鎖相環(huán)控制器的輸出中獲得， 并且可以用于電動(dòng)機(jī)的矢量控制。
[0004] 為獲得精確的電角誤差，需要確定反EMF，且可根據(jù)電動(dòng)機(jī)模型得以確定反EMF。 一般來(lái)說(shuō)，使用不考慮鐵損的電動(dòng)機(jī)模型，其不適用于控制發(fā)生顯著鐵損的超高速電動(dòng)機(jī)。 因此，在控制超高速電動(dòng)機(jī)時(shí)引起大的電角誤差，導(dǎo)致常規(guī)無(wú)傳感器控制方法由于所產(chǎn)生 的大電角誤差而變得不穩(wěn)定。因此，難以在約50,OOOrpm或更大的超高速驅(qū)動(dòng)區(qū)域中執(zhí)行 無(wú)傳感器控制。
[0005] 在本【背景技術(shù)】章節(jié)中公開(kāi)的上述信息僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的背景的理解，因此其 可以含有不構(gòu)成本領(lǐng)域技術(shù)人員在該國(guó)已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008] 專(zhuān)利文件1 :日本公開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)第P2012-166776號(hào)（2012. 09. 06)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 因此，本發(fā)明致力于提供這樣一種電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器控制方法及使用該方 法的系統(tǒng)：可通過(guò)將考慮了電動(dòng)機(jī)的鐵損的控制模型添加到反電動(dòng)勢(shì)（反EMF:back electromotiveforce)觀測(cè)器并獲得考慮了鐵損的精確電角誤差，從而在電動(dòng)機(jī)的超高速 驅(qū)動(dòng)區(qū)域中穩(wěn)定地執(zhí)行無(wú)傳感器控制。另外，本發(fā)明致力于提供這樣一種電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感 器控制方法及使用該方法的系統(tǒng)，其中：電動(dòng)機(jī)的鐵損可通過(guò)反EMF觀測(cè)器確定且可基于 所確定的鐵損來(lái)補(bǔ)償（校正）電動(dòng)機(jī)的EMF、使用所補(bǔ)償?shù)腅MF計(jì)算精確的電角誤差并隨后 在控制電動(dòng)機(jī)時(shí)使用精確的電角誤差。
[0010] 本發(fā)明的實(shí)施例提供一種電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器控制方法，其由包含反電動(dòng)勢(shì)觀測(cè)器 和鎖相環(huán)控制器的無(wú)傳感器控制器來(lái)執(zhí)行，上述方法包括如下步驟：使用上述反電動(dòng)勢(shì)觀 測(cè)器估計(jì)上述電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)；基于所估計(jì)出的反電動(dòng)勢(shì)計(jì)算考慮了上述電動(dòng)機(jī)的鐵損 的電角誤差；補(bǔ)償所計(jì)算出的電角誤差；將所補(bǔ)償?shù)碾娊钦`差輸入到上述鎖相環(huán)控制器以 估計(jì)實(shí)際角度；以及基于所估計(jì)出的實(shí)際角度控制上述電動(dòng)機(jī)。
[0011] 可以使用以下公式計(jì)算考慮了鐵損的上述電動(dòng)機(jī)的電壓（Vγ、Vδ):
[0013]其中：
[0014] d、q :精確的d軸、q軸；
[0015] ωε:電動(dòng)機(jī)的電角速度；
[0016] id:d軸電流；
[0017] iq:q軸電流；
[0018] idi:d軸鐵損電流；
[0019] iql:q軸鐵損電流；
[0020]i^d軸磁化電流；
[0021] iqni:q軸磁化電流；
[0022] vd:d軸電壓；
[0023] vq:q軸電壓；
[0024]Rs:定子相電阻；
[0025] R1:鐵損等效電阻；
[0026]Ld:d軸電感；
[0027]Lq:q軸電感；
[0028]1^:永磁磁通量常數(shù)；
[0029]Piron:鐵損；
[0030]Ph:磁滯損耗；
[0031]Ped:禍流損耗；
[0032]eY:估計(jì)出的d軸擴(kuò)展電動(dòng)勢(shì)；
[0033]e5:估計(jì)出的q軸擴(kuò)展電動(dòng)勢(shì)；
[0034]e' ^考慮了鐵損的估計(jì)出的d軸擴(kuò)展電動(dòng)勢(shì)；
[0035]e' 5:考慮了鐵損的估計(jì)出的q軸擴(kuò)展電動(dòng)勢(shì)。
[0036]上述反電動(dòng)勢(shì)觀測(cè)器可以使用以下公式估計(jì)上述電動(dòng)機(jī)的電壓（vγ、vδ):
[0037]
?O'[0038] 可以使用以下公式計(jì)算上述電角誤差（Δθ+α):
[0039]
[0040]
[0041 ]
[0042] 將所補(bǔ)償?shù)碾娊钦`差輸入到上述鎖相環(huán)控制器以估計(jì)上述實(shí)際角度的步驟可以 包括：減少考慮了鐵損的上述電角誤差的步驟。
[0043]另外，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種控制包含永磁電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器控制系 統(tǒng)，其包括：反電動(dòng)勢(shì)觀測(cè)器，其配置成估計(jì)上述電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)；角誤差計(jì)算器，其配 置成基于所估計(jì)出的反電動(dòng)勢(shì)來(lái)計(jì)算考慮了上述電動(dòng)機(jī)的鐵損的電角誤差；角誤差補(bǔ)償 器，其配置成補(bǔ)償所計(jì)算出的電角誤差；以及鎖相環(huán)控制器，其配置成進(jìn)行以下操作：i)接 收所補(bǔ)償?shù)碾娊钦`差；ii)估計(jì)實(shí)際角度；和iii)基于所估計(jì)出的實(shí)際角度控制上述電動(dòng) 機(jī)。
[0044] 上述反電動(dòng)勢(shì)觀測(cè)器還可以配置成使用以下公式估計(jì)電壓（vγ、vδ):
〇[0046] 上述角誤差計(jì)算器還可以配置成使用以下公式計(jì)算上述電角誤差（Δθ+α):
[0045]
[0047]
[0048]
[0049]
[0050] 上述鎖相環(huán)控制器還可以配置成通過(guò)減少考慮了鐵損的上述電角誤差來(lái)估計(jì)上 述實(shí)際角度。
[0051] 如上文所描述的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，能夠通過(guò)將考慮了電動(dòng)機(jī)的鐵損的控制 模型添加到反電動(dòng)勢(shì)（反EMF:backelectromotiveforce)觀測(cè)器并通過(guò)該控制模型獲 得考慮了鐵損的精確電角誤差，從而在電動(dòng)機(jī)的超高速驅(qū)動(dòng)區(qū)域中穩(wěn)定地執(zhí)行無(wú)傳感器控 制。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，能夠通過(guò)反EMF觀測(cè)器確定電動(dòng)機(jī)的鐵損且能夠基于所確定的 鐵損來(lái)補(bǔ)償（校正）電動(dòng)機(jī)的EMF、使用所補(bǔ)償?shù)腅MF計(jì)算精確的電角誤差并使用精確的電 角誤差以控制電動(dòng)機(jī)。
【附圖說(shuō)明】
[0052] 圖1是示出用于控制典型永磁電動(dòng)機(jī)的控制器的示意圖。
[0053] 圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施例的用于控制永磁電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器控制系統(tǒng)的圖。
[0054] 圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施例的用于控制永磁電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器控制方法的流程 圖。
[0055] 圖4是比較用于永磁電動(dòng)機(jī)的考慮了鐵損的控制模型與用于永磁電動(dòng)機(jī)的沒(méi)有 考慮鐵損的控制模型的表格圖。
[0056] 圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施例的用于電動(dòng)機(jī)的電壓公式的圖。
[0057] 圖6是用于比較本發(fā)明的實(shí)施例的反EMF觀測(cè)器的內(nèi)部邏輯與其常規(guī)內(nèi)部邏輯的 示意圖。
[0058] 附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0059] 10 :電動(dòng)機(jī)；
[0060] 110 :反電動(dòng)勢(shì)（EMF)觀測(cè)器；
[0061] 120:角誤差計(jì)算器；
[0062] 130 :角誤差補(bǔ)償器；
[0063] 150 :鎖相環(huán)（PLL)控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0064] 下面，參照示出本發(fā)明的實(shí)施例的附圖，更全面地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。本領(lǐng)域技術(shù) 人員將認(rèn)識(shí)到，所描述的實(shí)施例可以以各種不同方式修改，而均不脫離本發(fā)明的精神或范 圍。
[0065] 此外，在本說(shuō)明書(shū)中，除非明確相反地描述，否則術(shù)語(yǔ)"包括"及變型，例如"包含" 或"具有"，將理解為暗示包含所述元件但不排除任何其它元件。
[0066] 本文使用的術(shù)語(yǔ)僅僅是為了說(shuō)明示例性實(shí)施方式的目的而不是意在限制本發(fā)明。 如本文所使用的，單數(shù)形式"一個(gè)、一種（a、an和the) "也意在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文中 清楚指明。還可以理解的是，在說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)"包括（comprises和/或comprising) " 是指存在所述特征、整數(shù)（Integer，整體）、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或 添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。如本文所使用的，術(shù) 語(yǔ)"和/或"包括一個(gè)或多