[发明专利]用于控制同步电动机器的方法、相应的系统和包括该系统的机动车辆

说明书

技术领域

本发明涉及对带有永久磁体的同步电动机器的控制并且具体是对旨在安装在电力驱动或混合驱动的机动车辆中的电动机器的控制。

背景技术

在电力驱动的机动车辆中，电动机所供应的转矩必须受到控制。由于来自电动机器的转矩与其中流动过的电流直接关联，所以必须精确控制这些电流。

在同步机器中，值得注意的是，三相同步机器带有永久磁体和轴向磁通量，在定子的三个相位中流动的电流是正弦的并且每个电流相移了这些电流在电动机器中创造旋转磁场。转子由永久磁体组成，例如配备有五对磁极。如在罗盘中一样，转子自然地对齐在定子所创造的旋转磁场上。因此，转子的旋转频率等于定子的电流频率。正是定子的电流的幅值和转子的磁体的功率创造了机器旋转所需的转矩。为了控制这些电流，因此，需要对定子的每个相位施加正弦电压，每个正弦电压相等地相移了

通常，更简单的是对常量而不是对正弦信号实施调节。派克变换(transformée de Park)通常用于将三相系统投影到二维空间上以获得等价的旋转参考系。因此，能够相对于三相系统的三个相位将定子的三个电流和三个正弦电压转置到以恒定信号的形式表达正弦信号的空间中(一个分量在直轴d上并且一个分量在正交轴q上)。在同步机器情况下，派克参考系与转子关联。

通过与在派克空间中表达的电流和电压一起工作，因此能够作用于电流和恒定电压而不是正弦信号以调节有待控制的三相机器。通过进行逆变换，能够还原到机器的正常参考系并且因此准确了解什么电压或什么电流施加于机器的每个相位。

通常，蓄电池用于对这些机器提供动力。蓄电池的使用限制了可能的控制。由于这种情况，所以不能够随便应用任何设定点。达到这些极限的设定点(如果它们被应用的话)能够致使机器不稳定。

在有待观察的约束当中，通常建议防止机器饱和。

将能够参考文献US 3851234，该文献描述了一种用于通过降低转矩电机的速度来避免磁饱和的方法。

还将能够参考文献US 5015937，该文献描述了根据数据表对带有开环回路绕线转子的同步机器的控制，旨在用于避免饱和。

文献US 6181091披露了对带有永久磁体的同步机器的控制，其中饱和是通过改变脉冲的宽度调制的操作而避免的，脉冲对电机的每个分支施加电压。

发明内容

本发明的目的是限制饱和状态的持续时间。本发明的另一个目的是保持对必须由电动机器供应的转矩的调节。

因此，根据第一方面，本发明的主题是一种用于对带有永久磁体、由蓄电池提供动力的同步电动机器进行控制的方法，该蓄电池在其端子处输送电源电压。

根据一个总体特征，该方法包括：

-在一个包括多条轴的旋转参考系中计算一个初始直电压分量和一个初始正交式(quadrature)电压分量，

-验证一种饱和状态，在该饱和状态下，在X轴上具有直电压分量并且Y轴上具有正交式电压分量的一个正交参考系中验证坐标为Vdc和Vqc的点在一个依赖于Vbat并且由一条等值线界定的范围之外，Vdc表示该初始直电压分量，Vqc表示初始正交式电压分量，并且Vbat表示该蓄电池的这些端子处的电源电压，并且如果该饱和状态被验证，

-计算一个角度

-如果α负向地变化并且Vdc是正的或者如果α正向地变化并且Vdc是负的，则生成有待施加于该电动机器的电压，通过确定所述等值线与穿过该正交参考系的原点的直线之间的相交点以及所述坐标为Vdc和Vqc的点，有待施加的该直电压分量是相交点的X轴而有待施加的该正交式电压分量是相交点的Y轴。

在本方法中，如果状态没有被验证，则施加已经施加的电压。如将理解到的，该方法是在瞬间实施的，其中两次实施之间的时期始终相同。如果在该方法中状态没有被验证，则将实施前一次实施的电压。

初始直电压分量和初始正交式电压分量的计算可以通过任何装置实施，例如，通过使用比例积分校正器或比例积分微分校正器。因此，根据本发明的方法可以使用现有系统实施。

范围可以是以正交参考系的原点为中心的半径为的圆。因此，如果大于则认为电动机器处于饱和模式下。如果此状态没有被验证，则在逆派克变换之后，能够施加在该方法的上次实施中所施加的电压。

饱和状态的验证可以包括与之间的比较。