[发明专利]控制传动系统的方法及相应控制系统

说明书

技术领域

本发明的技术领域为电动机的控制，并且具体涉及绕线式转子同步电动机的控制。

背景技术

绕线式转子同步电动机包括称作定子的固定部以及称作转子的运动部。定子包括偏置120度并供有交流电的三个线圈。转子包括供有直流电的一个线圈。定子的相电流取决于转子以及定子的电阻和电感，还取决于转子和定子之间的互感。

这种系统的控制一般使用PI(比例积分)型校正器。文献EP1341293中提供了使用该类型校正器的一个示例。

在这种情况下，在期望具有快速系统时该类校正器呈现了显著的不稳定问题。为了避免不稳定问题，根据现有技术已知的是按照确保稳定裕度的方式来计算这些校正器的参数。为了得到更稳定的系统，已知的是增加这些稳定性裕度并且因此降低校正器的性能。

在现有技术中已知的还有，可以使用除比例积分校正器以外的其他校正器。非使用比例积分校正器的校正器例子在文献US5,015,937中进行了描述，其描述了使用数据表对绕线式转子同步电机进行开环控制。另一个非使用比例积分校正器的校正器例子在文献EP0702451中进行了描述，其描述了永磁同步电机响应于电动机负载变化进行的速度控制。

这样一来，这些系统都不适用于电动车辆领域，在电动车辆领域中，电动机的速度是可变的并且要作为干扰因素来进行考虑。

发明内容

本发明的目的在于提高绕线式转子同步电动机的调节的稳定性的同时不降低校正器的性能。

另一目的为承受速度变化并且保持电流在其需求值上的调节，这使得有可能控制由机器提供的扭矩，即使是在可变速度下。

因此，提出了一种不使用比例积分控制器来控制传动系的控制器和控制方法。

本发明因此涉及一种用于控制传动系统的方法，该传动系统配备给机动车辆并且包括具有转子和定子的电动机，该方法包括使用电动机的控制信号来调节转子和定子中的电流，使得它们达到所需要的电流值，所述要被调节的电流以及所述控制信号表示在包括多个轴的旋转坐标系中，所述控制信号由包括变量改变的变换中得到，所述变量改变允许沿着所述多个轴的每个轴的调节进行动态解耦。

根据一般特征，该调节包括，对于所述多个轴的每一个轴，依据该轴要被调节的电流值相对于其需求值的变化向该轴要被调节的电流施加两个不同的线性算符，施加两个线性算符的结果必须基本等于该轴的控制信号。

这样就可以在所有情形下确保电流导数相对于需求值具有正确的符号。可以获得总是向着它们被需求的值移动的电流。

根据一个特征，对于每个轴，两个线性算符还包括附加变量的加入，所述附加变量随两个线性算符的变化而不同，当正在进行的该轴电流低于其需求值时，所应用的线性算符使用较高的附加变量，当正在进行的该轴电流高于其需求值时，所应用的线性算符使用较低的附加变量。

因此，该调节并不必需要复杂的算符；两个算符之间的不同通常仅仅是由该附加变量引起。

根据另一特征，对于每个轴，两个算符对应于正在进行的该轴电流调节方程，较高或者较低的附加变量分别对应于所述调节方程的分量的最大和最小值，其为所述分量参数变化的特定范围，该调节方程的所述分量可添加至正在进行的该轴电流和其需求值之间的差上。

因为总是考虑到最坏的情况，所以该调节较快。不再需要估计平均参数而仅仅设置后者的极限值，这样简单得多。此外，与不考虑参数传播的常规调节器相比，还可确保更高的稳定性。因此有可能确保当机器的实际参数在已被选择的范围内时进行有效地控制。

根据又一附加特征，对于每个轴，所述两个线性算符包括将电动机沿着正在进行的轴的电感值与取决于正在进行的轴的常数以及沿着正在进行的轴要进行调节的电流及其需求值之间的差相乘。

所述算符可由在派克坐标系中描述电动机操作的调节方程直接得到。

根据一种实施方式，所述调节包括，对于每个轴，当沿着该轴要被调节的电流足够接近其需求值时，施加第三线性算符，该第三线性算符包括取决于沿着正在进行的轴要进行调节的电流与其需求值之间的差加入附加变量。

这样，当电流足够接近其需求值时执行了平滑控制，从而消除了由于连续使用两个算符所导致的振荡。

根据一个特征，对于给定插值窗口，第三线性算符的附加变量通过在较高的附加变量和较低的附加变量之间执行插值而确定。

因此，第三算符的附加变量在从第一到第三算符的变化过程中或者在从第二到第三算符的变化过程中连续变化。