[发明专利]用于估算机动车辆的交流电机的转子的位置和速度的方法及相应系统

说明书

一种用于估算机动车辆的交流电机的转子的位置和速度的方法。该方法包括以下步骤：确定三相参考坐标系中电机的定子电流和三相参考坐标系中的电机的定子电压值；通过Concordia变换，基于三相参考坐标系中的定子电流确定两相参考坐标系中的定子电流的分量；通过Concordia变换，基于三相参考坐标系中的定子电压确定两相参考坐标系中的定子电压的分量；基于两相参考坐标系中的定子电压和调节参数，迭代地确定转子速度；基于转子速度和抑制参数确定电机在两相参考坐标系中的定子磁通；以及基于两相参考坐标系中的定子磁通、两相参考坐标系中的定子电流和等效电感来确定转子位置。

技术领域

本发明的技术领域是用于机动车辆的电机的控制，更具体地是对这种控制中涉及的量的估算。

背景技术

对于电机的复杂控制策略需要精确了解转子的位置和/或速度。传统地对这些机械量进行测量。

利用这种控制结构，交流电机的动态性能水平优于直流电机的动态性能水平。另一方面，这种复杂控制需要强大的数字计算机、具有高开关频率的功率部件和连接到与转子连接的发动机轴的一些附加传感器。

在电机的控制结构中使用机械传感器来测量转子的位置和/或速度会产生许多约束，这些约束可能包括传感器及其相关联的电子设备的额外成本、由于传感器安装及其布线而导致的体积庞大、传感器对其环境(温度、噪声、机械振荡、电磁兼容性等)的敏感性以及传感器或其连接部中的一个的可能故障，这些降低了系统的可靠性。

这些约束限制了传感器的使用，甚至使其不可能用在某些应用中。为此，存在一种用估算算法替换测量转子位置和角速度的机械传感器的努力，该估算算法通过使用电流和电压的测量值来估算这些量。

以下文献在现有技术中是已知的。

文献US2013/0289934A1描述了一种用于由电机的电压和电流的信号来估算定子磁通的方法，然后将其用于根据定子磁通估算电机的转子磁通。该方法还包括确定电角度及其导数。该方法仅适用于同步电机，不能转用于绕线转子电机。

文献US 2007/0194742A1描述了磁通的估算，而不涉及本质意义上的监测器，而是具有偏移的正弦信号。

文献CN102983806描述了一种用于估算定子磁通的简单技术。

文献CN102437813描述了一种用于永磁同步电机的从转子磁通回溯到转子的角度和速度的方法。此外，该文献的教导涉及通过提取转子的电压和电流的基波来广泛使用物理滤波。

文献EP3012962描述了一种用于根据磁通的估算来估算绕线转子同步电机的位置的方法。在该方法中，需要知道相位的电感和定子与转子之间的互感。

发明内容

需要一种用于控制电机的方法，该方法是对现有方法的改进，其可以应用于任何类型的交流电机(同步和异步)并且可以提供关于电机参数和测量噪声的更大的稳健性。

本发明的主题是一种用于估算机动车辆的交流电机的转子的位置和速度的方法。该方法包括以下步骤：

确定三相参考坐标系中电机的定子电流和三相参考坐标系中电机的定子电压值，

通过Concordia变换，根据三相参考坐标系中的定子电流的变化确定两相参考坐标系中的定子电流的分量，

通过Concordia变换，根据三相参考坐标系中的定子电压的变化确定两相参考坐标系中的定子电压的分量，

根据设定参数和两相参考坐标系中的定子电压的变化，迭代地确定转子的速度，

根据转子速度和抑制参数的变化确定两相参考坐标系中的电机的定子磁通，

根据两相参考坐标系中的定子磁通、两相参考坐标系中的定子电流和等效电感的变化确定转子的位置。