[发明专利]通过电流整形的最佳转矩脉动减小

说明书

用于控制电动马达的马达驱动系统以及方法。所述马达驱动系统包括可切换地连接至所述电动马达的多条相位线、多个可控开关以及控制器。所述控制器可通信地联接至所述多个可控开关并且配置为从转子传感器接收指示转子速度和转子位置的信号。所述控制器生成关于旋转参照系来表达作为所述转子位置的函数的反电动势（反EMF）的值。基于所述转子位置，所述控制器确定将所述电动马达的转矩脉动减小至大约零的多个相电流。所述控制器致动所述可控开关以便给所述电动马达供应所述多个相电流。

背景技术

本发明的实施例涉及用于减小电动马达的噪声、振动和声振粗糙度（NVH）的系统和方法。由于电动马达的特定构造，所以电动马达的转矩可能经历脉动效应（即，转矩脉动（torque ripple））。转矩脉动在电动马达中可能是不利的，因为其可能增加NVH。电动马达的转矩脉动以及由此的NVH至少部分地取决于电动马达的反电动势（反EMF），并且可能明显地增大给定的非正弦反EMF波形。

发明内容

实施例通过确定消除或者减小转矩脉动的相电流来减小电动马达（例如，同步马达）的转矩脉动从而减小电动马达的NVH。包括谐波的相电流是基于电动马达的集中参数（lumped parameter）（例如，反EMF以及凸极式马达中的电感）在用于特定电动马达的旋转参照系（即，与旋转同步的直交（direct-quadrature，DQ）参照系）中同时确定的。在确定了相电流之后，控制器确定并且应用对应电压波形（也取决于电感、绕组电阻和速度）以便将相电流注入到电动马达的相位线中。该方法不需要连续的电流注入以减小相位线中的谐波分量，而是会确定旋转系中的一组相电流以便同时抑制所有谐波分量。

当对于电动马达做出至旋转系的变换时，通常假定旋转系中的电流、电压、通量等的值是恒定的。此外，旋转系中的转矩值通常被表达为平均值。然而，本文描述的实施例将电流、电压、通量和转矩维持作为电动马达的转子的位置的函数。因此，电流和电压将围绕平均值变化，并且允许与转矩的总值或者平均值分离地对转矩脉动进行分析。

一个实施例提供一种用于控制电动马达的马达驱动系统。该系统包括可切换地连接至电动马达的多条相位线、每一个连接在电动马达与多条相位线中的一条之间的多个可控开关、转子传感器以及控制器。控制器具有电子处理器和存储器，并且可通信地联接至多个可控开关。控制器配置为从转子传感器接收指示转子速度和转子位置的信号。控制器生成关于旋转参照系来表达作为转子位置的函数的反电动势（反EMF）的值。控制器至少部分地基于该值和转子位置来确定减小电动马达的转矩脉动的多个相电流。控制器致动可控开关以便给电动马达供应多个相电流。

另一实施例提供一种操作用于电动马达的马达驱动系统的方法。该方法包括：在控制器处接收指示转子速度和转子位置的信号。生成关于旋转参照系来表达作为转子位置的函数的反电动势（反EMF）的值。至少部分地基于该值和转子位置生成减小电动马达的转矩脉动的多个相电流。通过控制器致动多个可控开关以便给电动马达供应多个相电流。

通过考虑具体实施方式和附图，各个实施例的其它方面将变得显而易见。

附图说明

图1是根据一个实施例的电动马达和马达驱动系统的框图。

图2是图示了图1的电动马达和马达驱动系统的一个实施例的框图。

图3是根据一个实施例的用于图1和图2的马达驱动系统的控制器的框图。

图4是确定多个相电流的方法的流程图，该多个相电流生成用于图1和图2的电动马达的大约零的转矩脉动。

图5是多个相电流的示例值在与图4的方法的正弦电流波形相比较时的图表。

图6是生成图5的相电流的多个电压波形的示例值的图表。

图7是图1和图2的电动马达的转矩脉动的示例值的图表。

图8是图1和图2的电动马达的谐波分量的示例值的图表。

具体实施方式