[发明专利]用于控制电动或混合动力牵引机动车辆的动力传动系的异步电机的方法和系统

说明书

本发明的技术领域是电机控制，并且具体是异步电机控制。

异步电机由于其结构因此是市场上最稳健的电机并且价格最便宜。与这类机器的控制有关的进展以及重大的技术进步在动力电子学领域和微电子学领域均已使引入控制这类机器的高效方法成为可能，使其成为可变速率和快速转矩控制行业中强大的竞争者。然而，仍存在很多问题。机器参数变化的影响和机械传感器的存在处于已引起研究人员和工程师兴趣的众多难题之列。

对于转子不按旋转场的速度旋转并且仅有的电输入是在定子处的笼式异步机器，关于其控制存在一些难题。为了控制转矩和速度(或机器的位置)，已经提出了多种技术。尤其是已经提出了标量法，但是这些方法具有当停止时不能够确保转矩或者不够动态且精确的缺点。

还提出了比标量法更加动态且精确的矢量法。使用微控制器和信号处理设备(DSP：数字信号处理器)已经使得能够实施矢量法。

此外，使用电池限制了可能的控制。由于这些限制，无法达到所有设定点。位于可达空间外的设定点通常是具有不稳定性的发电机。

除了创建控制之外，另一个问题由于无法将所有电压用作控制电压而因此出现了。在创建控制的过程中必须将这一点考虑在内作为附加约束。

根据现有技术，以下文献是已知的：

文献FR 2800935公开了一种转子通量定向用于异步机器的稳健控制策略。这个策略的稳健性在于将定子电压降考虑在内。

文献FR 2779017公开了一种转子通量定向用于异步电动机的控制方法。这项技术的原创性在于转子通量被重构并且然后与通量按照额定速度进行的映射相比较以便然后作用于电动机的方式。

文献EP 0884835公开了一种转子通量定向用于异步机器的速度调节方法。基于机器的特性，确定了电动势和定子频率ω_s。此方法具有一个主要缺点，因为其取决于机器的可能随车辆的使用寿命而改变的物理参数。

文献FR 0840441公开了转子通量定向用于异步机器的的常规控制策略。所述文献的目的并非创建控制而是管理这些控制的饱和度。为此，所述方法在控制Ud和Uq达到预定义阈值时被触发。

文献EP 0883511公开了在基本参考系(abc)(三相正弦参考系)中创建设定点。设定点块还包含根据期望的转矩设定点值的转子频率(转差频率)和电流幅度。正是通过设定转差频率来设定电流设定点的频率。

在文献EP 0617505、EP 0461511和EP 0047893中也公开了用于异步机器的通量定向的控制策略。

本发明的目的是确定用于异步电机的转子通量定向矢量控制。

本发明的另一个目的是提供机器中电流的稳定性，尽管有电压限制。

本发明的主题是一种用于控制电动或混合动力牵引机动车辆的动力传动系的异步电机的方法。所述方法包括以下步骤：

确定对转矩的请求和所述异步电机的转速，

根据取决于所述对转矩的请求和所述转速的映射来确定对转子通量的请求，

根据所述对转子通量的请求和所述对转矩的请求来确定对定子电流的交轴分量的请求，

根据所述对转子通量的请求来确定对定子电流的直轴分量的请求，

根据所述对转子通量的请求、所述对定子电流的交轴分量的请求、转子脉动、所述电机的极对数以及机械转速来确定旋转场与相对于定子固定的参考系所形成的角，

根据对定子电流的二次和直轴分量的请求的组合来确定定子电压的二次分量，

根据对定子电流的直轴和二次分量的请求的另一个组合来确定定子电压的直轴分量，

根据定子电压在帕克(Park)参考系中的直轴和交轴分量以及旋转场与相对于定子固定的所述参考系所形成的角来确定三相参考系中的定子电压值，

由此确定的三相定子电压值被传输到所述电机的电源逆变器的控制装置。

为了确定旋转场与相对于定子固定的所述参考系所形成的角，可以执行以下步骤：

根据所述对转子通量的请求和所述对定子电流的交轴分量的请求来确定转子脉动，

根据转子脉动以及所述电机的极对数与转速的乘积来确定定子脉动，

通过相对于时间对定子脉动求积分来确定旋转场与相对于定子固定的所述参考系所形成的角。

所述方法还可以包括以下步骤：

测量三相参考系中的定子电流，

根据三相参考系中的定子电流测量值以及旋转场与相对于定子固定的所述参考系所形成的角来确定帕克参考系中的定子电流测量值，