[发明专利]用于多相电机的空间矢量脉冲宽度调制

说明书

本申请涉及用于多相电机的空间矢量脉冲宽度调制。描述使用信号发生器来控制多相电机的运行的技术方案，信号发生器被配置为生成包括连续PWM方案和非连续PWM方案的组合脉冲宽度调制PWM方案的n个占空比信号，其中n为大于3的整数。混合系数值确定形成组合PWM方案时连续PWM方案和非连续PWM方案的每一个的相对权重。混合函数确定用于生成占空比信号的连续PWM方案和非连续PWM方案的每一个的相对权重。混合函数是基于混合系数值和两个阈值之间的差而分段计算的。信号发生器使用每个占空比信号来控制DC功率到多相电机的对应相的切换。

技术领域

本申请总体上涉及用于控制电机的方法和系统，并且更具体地涉及用于生成用来控制具有n个相的交流(AC)电机的占空比(duty cycle)信号的方法和系统，其中，n为大于3的整数。

背景技术

控制器通常通过例如使用脉冲宽度调制(PWM)技术为每个马达相位生成占空比信号来控制AC电机马达，该占空比信号用于向马达提供相电压信号。例如，电动马达通常由反馈系统控制，该反馈系统包括电流调节器和调制器，该调制器使用正弦PWM方案生成门驱动信号并将其传输到三相逆变器(DC-AC转换器)。逆变器为电动马达的每个相提供电压信号。逆变器产生的电压在很大程度上取决于使用的逆变器控制方案，且次优的技术可能在诸如电动助力转向(EPS)之类的高性能应用中导致不期望的转矩纹波和可听见的噪声。

在安全关键型的应用中(例如，对于EPS系统中使用的马达的安全关键型的应用)需要冗余。通常，在传统的安全关键型应用中使用两台或更多台三相电机来提供必要的冗余。多相交流电机(即，相数大于3的电机)具有巨大的潜力来替代目前普遍存在的在安全关键型应用中提供冗余的电动马达驱动配置。

发明内容

根据一个或多个实施例，一种用于控制多相电机的运行的控制系统包括：信号发生器，该信号发生器被配置为生成脉冲宽度调制(PWM)方案的n个占空比信号，其中，n为大于3的整数。该PWM方案是连续PWM方案和非连续(noncontinuous)PWM方案的组合。该组合基于混合系数值。信号发生器被配置为使用每个占空比信号来控制DC功率至多相电机的对应相的切换。

根据一个或多个实施例，一种控制多相电机的方法包括：由信号发生器使用脉冲宽度调制(PWM)方案来生成n个占空比信号，其中，n是大于3的整数。PWM方案是连续PWM方案和非连续PWM方案的组合。该组合基于混合系数值。该方法还包括：使用所述占空比信号中的关联的占空比信号将功率切换到多相电机的n个相中的每一个。

通过以下结合附图的描述，这些以及其他优点和特征将变得更加明显。

附图说明

在说明书的结尾处的权利要求中特别指出并明确要求保护本公开的主题。通过以下结合附图的详细描述，本公开的前述和其他特征以及优点将变得显而易见，其中：

图1描绘了根据本公开的各方面的电动助力转向系统的示例性实施例的框图；

图2描绘了根据本公开的各方面的五相永磁同步马达控制器的框图；

图3描绘了根据本公开的各方面的用于五相永磁同步马达的电压源逆变器的框图；

图4描绘了根据本公开的各方面的不连续PWM最小值(DPWMMIN)方案的五相占空比波形的曲线图；

图5描绘了根据本公开的各方面的连续PWM(CPWM)方案的五相占空比波形的曲线图；

图6描绘了根据本公开的各方面的连续PWM方案和不连续PWM方案的组合的五相占空比波形的曲线图；

图7是示出根据本公开的各方面的用于组合连续PWM方案和不连续PWM方案的混合函数的示例的曲线图；以及

图8描绘了根据本公开的各方面的用于转向系统中的五相马达控制的方法的流程图。

具体实施方式