按照美國專利法的35U.S.C.§119(e)的規(guī)定，本申請要求臨時申請?zhí)枮?1/946,561的申請日為2014年2月28日的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)。上述的美國臨時專利申請的全部內(nèi)容和公開通過參考而引入，如同在這里全部列出一樣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于控制設(shè)備的控制器、控制系統(tǒng)、方法和程序。

背景技術(shù)：

扭矩的場取向控制的目的在于控制電壓以調(diào)節(jié)位于設(shè)備終端的電流，從而在設(shè)備轉(zhuǎn)子處產(chǎn)生所需量的輸出扭矩。設(shè)備具有電磁損耗和機械損耗。在模擬設(shè)備的等效電路中的電損耗時，在構(gòu)成場取向控制所需的電流和轉(zhuǎn)差率的關(guān)系的場合，除了電阻性損耗以外，其它所有都已被忽略。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

通過忽略這些損耗，上述場取向控制器的精確性可具有顯著的誤差，該誤差趨向于在電動機驅(qū)動時使驅(qū)動裝置產(chǎn)生不足的扭矩，并且在再生時產(chǎn)生過多的扭矩。這可使扭矩受到控制的電驅(qū)動裝置性能不足。

于是，本發(fā)明公開了用于控制設(shè)備的控制器、控制系統(tǒng)、方法和程序。

本發(fā)明公開一種方法，該方法包括確定損耗補償電阻器的電阻值；采用該電阻值，基于等效電路，更新至少一個控制公式；基于上述經(jīng)更新的至少一個控制公式，控制上述設(shè)備。

該電阻值表示設(shè)備中的多種電磁損耗，該電阻值根據(jù)反向電阻值而確定，其中，該反向電阻值以基于速度的偏差和/或基于速度的斜率和轉(zhuǎn)差速度為基礎(chǔ)。上述設(shè)備可為電感設(shè)備或永久磁鐵設(shè)備。

本發(fā)明還公開一種控制器，該控制器包括存儲裝置和處理器。該存儲裝置被構(gòu)造為存儲反向電阻值的表格。該反向電阻值以基于速度的斜率、基于速度的偏差和轉(zhuǎn)差速度為基礎(chǔ)。上述處理器被構(gòu)造為采用經(jīng)存儲的反向電阻值的表格，以上述轉(zhuǎn)差速度和操作速度為基礎(chǔ)，確定損耗補償電阻器的電阻值。該電阻值表示電感設(shè)備中的多種電磁損耗。上述處理器還被構(gòu)造為采用上述電阻值，基于至少一個等效電路，更新至少一個控制公式。上述處理器還被構(gòu)造為基于上述經(jīng)更新的至少一個控制公式，控制上述電感設(shè)備。

本發(fā)明還公開一種控制器，該控制器包括存儲裝置和處理器。該存儲裝置被構(gòu)造為存儲反向電阻值的表格，該反向電阻值以基于速度的偏差為基礎(chǔ)。上述處理器被構(gòu)造為采用經(jīng)存儲的反向電阻值的表格，以操作速度為基礎(chǔ)，確定損耗補償電阻器的電阻值。該電阻值表示電感設(shè)備中的多種電磁損耗。上述處理器還被構(gòu)造為采用上述電阻值，基于至少一個等效電路，更新至少一個控制公式。上述處理器還被構(gòu)造為根據(jù)上述經(jīng)更新的至少一個控制公式，控制上述永久磁鐵設(shè)備。

本發(fā)明也公開一種計算機可讀取的存儲裝置，該存儲裝置具有指令的程序，該指令在被處理器而執(zhí)行時，其使該處理器執(zhí)行：確定損耗補償電阻器的電阻值；采用上述電阻值，基于等效電路，更新至少一個控制公式；基于上述經(jīng)更新的至少一個控制公式，控制上述設(shè)備。該電阻值表示設(shè)備中的多種電磁損耗。該電阻值根據(jù)反向電阻值而確定，其中，該反向電阻值以基于速度的偏差和/或基于速度的斜率和滑移速度為基礎(chǔ)。

附圖說明

通過下面的具體描述結(jié)合附圖，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會更清楚本發(fā)明的各種目的，特征和優(yōu)點，在這些附圖中：

圖1A表示本發(fā)明的多個方面的電感設(shè)備的d軸線等效電路；

圖1B表示本發(fā)明的多個方面的電感設(shè)備的q軸線等效電路；

圖2A表示本發(fā)明的多個方面的永久磁鐵設(shè)備的d軸線等效電路；

圖2B表示本發(fā)明的多個方面的永久磁鐵設(shè)備的q軸線等效電路；

圖3表示本發(fā)明的多個方面的控制系統(tǒng)的方框圖；

圖4A表示與用于起動發(fā)電一體機的滑行試驗的例子有關(guān)的圖表，其為本發(fā)明的多個方面的永久磁鐵設(shè)備的例子；

圖4B表示針對本發(fā)明的多個方面的圖4A所示的滑行試驗而計算的反向電阻值的圖表；

圖5A表示與針對交流牽引電動機的2個滑行試驗的例子有關(guān)的圖表，其為本發(fā)明的多個方面的電感設(shè)備的例子；

圖5B表示針對本發(fā)明的多個方面的圖5A所示的滑行試驗而計算的反向電阻值的圖表；

圖6表示與本發(fā)明的多個方面的于取樣RPS點處的性能試驗的例子有關(guān)的圖表；

圖7表示與本發(fā)明的多個方面的偏差和斜率例子有關(guān)的圖表，該偏差和斜率用于計算反向電阻，該反向電阻可轉(zhuǎn)換為損耗補償電阻器的電阻值；

圖8表示本發(fā)明的多個方面的控制器的方框圖；

圖9～10表示本發(fā)明的多個方面的用于確定損耗補償電阻器的電阻值的方法；

圖11表示本發(fā)明的多個方面的用于控制電感設(shè)備的方法；

圖12表示本發(fā)明的多個方面的控制起動發(fā)電一體機的方法；

圖13表示控制法則(law)圖的例子。

具體實施方式

為了描述本發(fā)明，采用下述的符號：

b_rc 損耗偏差

f_dq 復(fù)合矢量

固定架的實際矢量分量

固定架的Imag矢量分量

f_d D軸線量

f_q Q軸線量

經(jīng)估計的量

f^* 受到控制的量

λ_m 互磁通鏈鏈

λ_r 轉(zhuǎn)子磁通鏈

λ_s 定子磁通鏈

i_i 損耗電流

i_m 磁化電流

i_r 轉(zhuǎn)子電流

i_s 定子電流

L_dq DQ定子電感

L_m 互感

L_r 轉(zhuǎn)子電感

L_s 定子電感

L₁＝L_ls 定子泄漏電感

L₂＝L_lr 轉(zhuǎn)子泄漏電感

m_rc 損耗斜率

ω 任意速度

ω_e 電速度

ω_r＝ω_re 轉(zhuǎn)子電速度

ω_slip 轉(zhuǎn)差速度

p 磁極

p_L 損耗功率

R_i＝R_c 總損耗電阻

r_r 轉(zhuǎn)子電阻

r_s 定子電阻

導(dǎo)數(shù)算符

σ 耦合系數(shù)

T_e 電機轉(zhuǎn)矩

v_dc 直流連接電壓

v_s 定子電壓量

可采用根據(jù)等效電路而推出的公式，模擬電感設(shè)備和永久磁鐵設(shè)備?？刹捎孟率龅墓酱_定定子電壓：

可采用下述的公式確定上述轉(zhuǎn)子電壓：

可采用下述的公式確定電流：

i_ds+i_dr＝i_dm (5)

i_qs+i_qr＝i_qm (6)

可采用下述的公式確定定子磁通鏈：

λ_ds＝λ_dm+L₁i_ds (7)

λ_qs＝λ_qm+L₁i_qs (8)

可采用下述的公式確定轉(zhuǎn)子磁通鏈：

λ_dr＝λ_dm+L₂i_dr (9)

λ_qr＝λ_qm+L₂i_qr (10)

可采用下述的公式確定互磁通鏈：

λ_dm＝L_mi_dm (11)

λ_qm＝L_mi_qm (12)

可采用下述的公式確定牽引模擬的所需扭矩輸出：

可采用下述的公式確定用于獲得所需的扭矩(針對在轉(zhuǎn)子磁通取向下的Q軸線和D軸線)的命令電流：

可采用下述的公式確定在轉(zhuǎn)子磁通取向下的轉(zhuǎn)差速度(轉(zhuǎn)差率)：

可采用下述的公式確定觀測到的轉(zhuǎn)子磁通取向下的D軸線磁通：

但是，上述公式基于等效電路，該等效電路忽略某些電磁損耗，比如PWM損耗、鐵芯損耗、與雜散荷載損耗。根據(jù)本發(fā)明的多個方面，損耗補償電阻器R_i(在這里也稱為R_c)被添加到等效電路中從而說明這些損耗。

設(shè)備可按照2個模式操作：電動機驅(qū)動和發(fā)電機。圖3表示2個設(shè)備：交流牽引電動機310和起動發(fā)電一體機(ISG)350。該交流牽引電動機310為電感設(shè)備的例子。該起動發(fā)電一體機為永久磁鐵設(shè)備的例子。

在該設(shè)備按照電動機驅(qū)動模式而操作時，將上述逆變器305的電力提供給該設(shè)備。通過該設(shè)備而提供給輸出軸315的機械功率是逆變器305所提供的功率與電磁損耗和機械損耗之間的差。在該設(shè)備處于發(fā)電機模式時，從輸出軸315提供機械功率給該設(shè)備，該設(shè)備將電力提供給該逆變器305。輸出軸315所提供的機械功率與提供給該逆變器305的電力之間的差為電磁損耗和機械損耗。

圖1A和圖1B表示電感設(shè)備的等效電路。圖1A為d軸線等效電路，圖1B為q軸線等效電路，兩者位于以速度ω而旋轉(zhuǎn)的任意的參考架中。如該兩個附圖所示，包括損耗補償電阻器R_i，其與互感L_m并聯(lián)。在圖1A中，定子被模擬為電阻器r_s、定子泄漏電感L_is和交叉耦合定子磁通鏈λ_qs乘以速度。轉(zhuǎn)子被模擬為電阻r_r、轉(zhuǎn)子泄漏電感L_ls和交叉耦合轉(zhuǎn)子磁通鏈λ_qr乘以速度差。交叉耦合電壓被設(shè)置為與損耗補償電阻器串聯(lián)。交叉耦合電壓被模擬為速度乘以互磁通鏈λ_qm。

在圖1B中，定子被模擬為電阻r_s、定子泄漏電感L_is和交叉耦合定子磁通鏈λ_ds乘以速度。轉(zhuǎn)子被模擬為電阻r_r、轉(zhuǎn)子泄漏電感L_ir和交叉耦合轉(zhuǎn)子磁通鏈λ_dr乘以速度差。交叉耦合電壓被設(shè)置為與損耗補償電阻器串聯(lián)。交叉耦合電壓被模擬為速度乘以互磁通鏈λ_dm。

在后面具體地描述確定R_i的方法。

在本發(fā)明的一個方面中，根據(jù)圖1A和圖1B所示的電路，改進上述控制公式。該控制公式用于間接轉(zhuǎn)子磁通取向控制方法。但是，可采用其它的控制方法。

比如，采用下述的公式確定氣隙電壓：

采用下述的公式確定電流：

i_ds+i_dr＝i_dm+i_di (20)

i_qs+i_qr＝i_qm+i_qi (21)

i_qi和i_di反映基于損耗補償電阻器R_i的損耗電流。

采用下述的公式確定在轉(zhuǎn)子磁通取向損耗下的穩(wěn)定狀態(tài)電流：

采用下述的公式確定轉(zhuǎn)差速度：

對于公式24，轉(zhuǎn)子磁通與D軸線對齊，即，λ_qr＝0

公式24是根據(jù)下述的公式而推導(dǎo)出的。

Q軸線轉(zhuǎn)子電壓等于0：

根據(jù)公式24-1求解轉(zhuǎn)差速度：

Q軸線轉(zhuǎn)子磁通為：

λ_qr＝λ_qm+L₂i_qr (24-3)

從公式24-3去除互磁通：

λ_qr＝L_m(i_qs+i_qr-i_qi)+L₂i_qr (24-4)

從公式24-4求解i_qr：

通過將公式24-5代入24-2中的i_qr確定轉(zhuǎn)差速度。

在本發(fā)明的一個方面中，采用下述的公式確定轉(zhuǎn)子磁通：

對于公式25，轉(zhuǎn)子磁通與D軸線對齊，即，λ_qr＝0

公式25根據(jù)下述的公式而推導(dǎo)出：

D軸線轉(zhuǎn)子電壓等于零：

從公式25-1求解D軸線轉(zhuǎn)子電流i_dr：

D軸線轉(zhuǎn)子磁通為：

λ_dr＝λ_dm+L₂i_dr (25-3)

從公式25-3中去除互磁通：

λ_dr＝L_m(i_ds+i_dr-i_di)+L₂i_dr (25-4)

從公式24-4求解i_dr：

公式25-2和25-5被設(shè)定為相互相等：

采用公式25-6求解D軸線磁通。

采用下述的公式確定產(chǎn)生所需的扭矩的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流：

在本發(fā)明的一個方面中，采用下述的公式確定觀測到的互磁通：

在本發(fā)明的另一個方面中，采用電流和電壓模擬轉(zhuǎn)子磁通觀測值。

采用下述的公式確定電流模擬轉(zhuǎn)子磁通觀測值：

采用下述的公式確定電壓模擬轉(zhuǎn)子磁通觀測值：

λ_dqs＝∫v_dqs-r_si_dqs (31)

圖2A和圖2B表示用于永久磁鐵設(shè)備的等效電路。圖2A針對d軸線，圖2B針對q軸線。

圖2A和圖2B所示的等效電路包括損耗補償電阻器R_c。對于已描述的目的，可相互更換地采用R_c和R_i。

通過參考的旋轉(zhuǎn)架模擬等效電路。該參考架以永久磁鐵設(shè)備的電速度而旋轉(zhuǎn)。

將定子模擬為電阻器，將交叉耦合電壓源像模擬為相應(yīng)的電路中的電壓源。比如，在圖2A中，將交叉耦合電壓模擬為轉(zhuǎn)子的速度、定子(在架的旋轉(zhuǎn)架中)的q軸線電流和q軸線電感(比如L_q)。如圖2A所示，該等效電路包括定子電阻器r_s，其與d軸線電感器L_d串聯(lián)。如圖2B所示，該等效電路包括定子電阻器r_s，其與q軸線電感器L_d串聯(lián)。在圖2B中，將交叉耦合電壓模擬為轉(zhuǎn)子的速度、定子(在架的旋轉(zhuǎn)架中)的d軸線電流和d軸線電感(比如L_q)。在圖2B中，將另一交叉耦合電壓模擬為轉(zhuǎn)子的速度和d軸線轉(zhuǎn)子磁鏈。

采用下述公式確定該定子損耗：

采用下述公式確定穩(wěn)定狀態(tài)旋轉(zhuǎn)損耗電流：

采用下述的公式確定用于產(chǎn)生所需的扭矩的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流：

采用下述的公式確定上述所觀測到的定子磁通：

λ_dqs＝λ_dqr+L_dq(i_dqs-i_dqi) (39)

圖3表示本發(fā)明的多個方面的控制系統(tǒng)的例子。如圖3所示，該控制系統(tǒng)300可控制兩個設(shè)備：交流牽引電動機310和起動發(fā)電一體機350。每個設(shè)備與逆變器305連接，逆變器305A與交流牽引電動機310連接，逆變器305B與起動發(fā)電一體機350連接。每個逆變器305A或305B的結(jié)構(gòu)類似。逆變器305A包括控制器330A和一個或多個電流傳感器335A。逆變器305B包括控制器330B和一個或多個電流傳感器335B。上述電流傳感器335A和335B被構(gòu)造為測定上述設(shè)備內(nèi)部的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流，該設(shè)備為比如交流牽引電動機310和起動發(fā)電一體機350。上述逆變器305A和305B連接到控制器330B針對能量存儲裝置(ESD)302。上述ESD302可為高電壓電池。

根據(jù)作為轉(zhuǎn)差速度的函數(shù)的線性公式，確定反向電阻器值，其中，基于速度的斜率和偏差根據(jù)查詢表而查詢，該表形成并存儲于逆變器305A和305B中的控制器330A和330B中，對于每個設(shè)備，具有一個表格。接著采用電阻器值查詢表，以便計算等效電路的損耗補償電阻器R_i或R_c并根據(jù)它，對公式18～39進行更新。上述電阻器值查詢表取決于試驗站的試驗。

基于針之前而沒有在場取向控制中說明的損耗確定損耗補償電阻器R_i或R_c的值。在本發(fā)明的一個方面中，可根據(jù)一系列的滑行試驗而確定某些損耗，比如PWM和鐵芯損耗。在本發(fā)明的一個方面中進行滑行試驗。

圖9～10表示形成電阻值查詢表的方法的。圖9表示確定作為速度的函數(shù)的電阻偏差的方法。圖10表示用于確定作為轉(zhuǎn)差速度和速度的函數(shù)的電阻斜率的方法。

在步驟900，針對永久磁鐵設(shè)備而進行滑行試驗。下面的描述針對作為永久磁鐵設(shè)備的例子的起動發(fā)電一體機。但是，該滑行試驗可應(yīng)用于任何永久磁鐵設(shè)備。起動發(fā)電一體機僅僅用于描述性的目的。該滑行試驗在試驗工作臺上進行。上述試驗工作臺包括電源(比如電池)、逆變器305B、速度傳感器和起動發(fā)電一體機350。驅(qū)動上述起動發(fā)電一體機350達到最大速度。然后，將上述起動發(fā)電一體機350調(diào)節(jié)到零電流(比如無扭矩)。降低上述起動發(fā)電一體機350的速度。

在本發(fā)明的一個方面中，通過傳感器(比如RPS傳感器)和上述控制器330B監(jiān)視上述速度。上述速度的單位為弧度/秒。上述傳感器可為旋轉(zhuǎn)位置/速度傳感器，比如編碼器或解算器(resolver)。在本發(fā)明的另一方面中，從外部監(jiān)視并計算上述速度和損耗，具有偏差的最終查詢表上傳到上述控制器330B中。

在步驟905，上述控制器330B確定由滑行試驗而產(chǎn)生的損耗。根據(jù)伴隨時間的推移的速度的變化，確定損耗。計算作為時間的函數(shù)的速度的導(dǎo)數(shù)，以便獲得加速度。通過將該加速度與起動發(fā)電一體機350的慣性相乘，確定拖拽扭矩。通過將拖拽扭矩與起動發(fā)電一體機350的速度相乘，計算該損耗(W)。假定滑行試驗期間的機械損耗是可忽略的，或必須從滑行試驗中去除。在本發(fā)明的一個方面中，如果在特定的永久磁鐵設(shè)備中預(yù)期顯著的機械損耗，則通過進行另一滑行試驗，隔離該機械損耗，在該另一滑行試驗中，使轉(zhuǎn)子上的磁鐵退磁(具有惰性)，逆變器關(guān)閉，或失去性能。

圖4A表示由起動發(fā)電一體機的滑行試驗而產(chǎn)生的結(jié)果的例子?？梢?，損耗伴隨起動發(fā)電一體機的速度而增加。在起動發(fā)電一體機的滑行試驗的期間，上述逆變器工作。

在步驟910，采用下述的公式將已確定的損耗轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪螂娮瑁?/p>

在本發(fā)明的一個方面中，上述控制器330B將上述損耗轉(zhuǎn)換為反向電阻。在本發(fā)明的另一方面，上述轉(zhuǎn)換是在外部進行的。

圖4B表示作為基于圖4A的確定的損耗的起動發(fā)電一體機350的速度的函數(shù)的反向電阻。該反向電阻可轉(zhuǎn)換為起動發(fā)電一體機350的損耗補償電阻器的電阻器值。該電阻器值可存儲于表格或圖表中以用于后續(xù)使用。

以步驟915而開始，本滑行試驗可用于電感設(shè)備，比如交流牽引電動機。該試驗在試驗工作臺上進行。該試驗工作臺包括電源、逆變器305A、速度傳感器和交流牽引電動機310。

在步驟915，針對交流牽引電動機310而進行第2滑行試驗。下面的描述針對作為電感設(shè)備的例子的交流牽引電動機。但是，可將該滑行試驗應(yīng)用于任何的電感設(shè)備。交流牽引電動機310僅僅用于描述的目的。

在本滑行試驗中，驅(qū)動交流牽引電動機310而達到最大速度。一旦達到最大速度，上述逆變器關(guān)閉。該試驗獲得機械損耗。

在步驟920進行另一滑行試驗，其中，對交流牽引電動機310發(fā)出不具有扭矩而具有最小磁通的命令。為了不獲得扭矩，將q軸線電流Iq調(diào)節(jié)到零。為了獲得最小磁通，將d軸線電流調(diào)節(jié)到最小值。通過逆變器305A中的電壓開關(guān)改變供給到交流牽引電動機310的電壓，從而實現(xiàn)該電流調(diào)節(jié)。比如，最小磁通可為0.06Vs。但是，可采用另一最小值。該試驗沒有獲得荷載損耗，該損耗包括機械損耗、鐵芯損耗和PWM損耗。由于上述損耗的原因，電感裝置(比如交流牽引電動機310)從全速減速為零速度。當該設(shè)備以最小磁通而空閑時，調(diào)節(jié)磁通電流。其具有相應(yīng)的電磁損耗，包括通過鐵的磁通造成的磁滯鐵損耗和由波紋電流導(dǎo)致的渦電流損失，該紋波電流由上述逆變器內(nèi)部的PWM施加。

通過上述傳感器(比如RPS傳感器)監(jiān)視速度，該傳感器將監(jiān)視的速度輸出給上述控制器330A。在本發(fā)明的另一個方面中，在外部監(jiān)視和計算上述速度和損耗，將具有基于速度的斜率和偏差的最終查詢表上傳到上述控制器330A中。上述交流牽引電動機310的滑行試驗將機械損耗從PWM和鐵芯損耗分隔開。

在步驟925，上述控制器330A確定由交流牽引電動機310的滑行試驗產(chǎn)生的損耗。雖然在步驟915和920之后示出步驟925，但是，可將該損耗確定為單獨試驗的一部分。該損耗按照在上面描述的類似方式而確定。

圖5A表示交流牽引電動機的2個滑行試驗的結(jié)果的例子(曲線A-電動機關(guān)閉)(曲線B-最小磁通且沒有扭矩)。上述2個曲線A和B之間的差為PWM和鐵芯損耗。在步驟930，上述控制器330A計算2個曲線(A和B)之間的差，以便確定上述PWM和鐵芯損耗。在本發(fā)明的另一個方面中，在外部計算上述差。

在步驟935，采用公式40，將上述已確定的損耗轉(zhuǎn)換為反向電阻。上述PWM和鐵芯損耗確定反向電阻的偏差。在本發(fā)明的一個方面中，上述控制器330A將上述損耗轉(zhuǎn)換為反向電阻。在本發(fā)明的另一個方面中，上述轉(zhuǎn)換是在外部進行的。

圖5B表示反向電阻(比如，偏差)，其作為基于圖5A的確定的損耗的，交流牽引電動機310的速度的函數(shù)。

針對0.06Vs的最小磁通，給出反向電阻曲線。

電感設(shè)備(比如交流牽引電動機)雜散荷載損耗可被確定為轉(zhuǎn)差速度的函數(shù)。該雜散荷載損耗確定電阻斜率。對于永久磁鐵設(shè)備(比如起動發(fā)電一體機)來說，沒有基于轉(zhuǎn)差的雜散荷載損耗，因為轉(zhuǎn)差速度為零。

圖10表示用于確定斜率(雜散荷載損耗)的方法。圖10所示的步驟僅僅用于電感裝置，比如交流牽引電動機。在本發(fā)明的一個方面中，采用與轉(zhuǎn)差速度的線性關(guān)系確定該雜散荷載損耗。通過針對試驗工作臺上的各種速度對交流牽引電動機310的性能進行取樣，確定該線性關(guān)系。

在本發(fā)明的一個方面中，采用至少12個取樣點。所采用的取樣點越多，所有速度的內(nèi)插處理越精確。

性能試驗的試驗工作臺包括電源、逆變器305A、交流牽引電動機310、速度傳感器和安裝于交流牽引電動機310的輸出軸上的輸出扭矩傳感器。

通過與交流牽引電動機310連接的速度傳感器而測定速度。通過與輸出軸連接的輸出扭矩傳感器交流而測定牽引電動機310的輸出扭矩。在本發(fā)明的一個方面中，上述扭矩傳感器可為應(yīng)變儀。

在步驟1000，計數(shù)器設(shè)定為取樣點的當前數(shù)量，比如12。對于在先的試驗，在本發(fā)明的一個方面中，可通過上述控制器330A，實現(xiàn)已描述的功能。在本發(fā)明的另一方面中，試驗站實現(xiàn)該功能。該計數(shù)器對取樣點的數(shù)量進行計數(shù)。每當針對給定取樣點而確定操作參數(shù)時，從該計數(shù)器的值中減1。

在步驟1005，上述控制器330A將命令發(fā)給交流牽引電動機310，以便輸出特定扭矩T_cmd。在本發(fā)明的另一方面中，試驗站發(fā)出命令。在本發(fā)明的一個方面中，針對根據(jù)經(jīng)測定的速度采用圖5B的曲線而確定的電阻(反向電阻)的偏差，設(shè)定初始估計的損耗電阻(步驟1025)。通過上述初始電阻值，對上述控制公式進行更新。該特定的扭矩為相同值的正扭矩和負扭矩。比如，該特定的扭矩可為100和－100。其目的在于獲得基于指定的受到控制的扭矩的對稱的實際扭矩。如果損耗補償電阻器Ri的值正確地反映真實的損耗，則該受到控制的扭矩將會等于實際扭矩，該扭矩將會是對稱的。上述控制器330A或試驗站基于初始估計的損耗電阻，采用公式24，計算轉(zhuǎn)差速度。采用上述初始估計的損耗電阻確定上述損耗電流i_qi。

基于受到控制的扭矩，在步驟1010，上述輸出扭矩傳感器監(jiān)視輸出軸上的實際的輸出扭矩。上述扭矩傳感器320將經(jīng)確定的扭矩輸出給上述控制器330A或試驗站(對于正和負的扭矩)。

在基本相同的時間，于步驟1015，上述速度傳感器確定交流牽引電動機的速度。在步驟1020，上述控制器330A或試驗站確定實際扭矩是否基本等于受到控制的扭矩。另外，上述控制器330A或試驗站確定上述扭矩是否對稱。如果該實際扭矩不等于受到控制的扭矩，則改變初始估計的損耗電阻，以便使上述差為最小(在步驟1020為“否”)，采用上述控制公式中的改變的電阻，反復(fù)進行上述扭矩命令，以便命令受到控制的扭矩，比如，該過程返回到步驟1005。如果受到控制的扭矩與實際的扭矩之間的差大于零，則降低估計的電阻。如果受到控制的扭矩與實際的扭矩之間的差小于零，則增加估計的電阻。

受到控制的扭矩和實際扭矩之間的差由下述的公式確定：

T_e為通過輸出扭矩傳感器而測定的實際扭矩。T_e*為通過控制器330A或試驗站而控制的扭矩或指定的扭矩。為根據(jù)圖5B所示的曲線而最初確定的估計的反向電阻。為正確地反映損耗的損耗補償電阻器的值。反復(fù)進行步驟1005～1020，直至通過上述輸出扭矩傳感器而測定的實際扭矩和受到控制的扭矩基本相等，并且該扭矩基本是對稱的(在步驟1020，為“是”)。“基本上”基于輸出扭矩傳感器的精確度。

一旦通過輸出扭矩傳感器而測定的實際扭矩和受到控制的扭矩基本上相同并且該扭矩基本上是對稱的，則在步驟1030，上述控制器330A或試驗站形成用于取樣點的表格。形成該表格中的新排，其具有經(jīng)測定的RPS、受到控制的扭矩T_cmd，經(jīng)計算的轉(zhuǎn)差速度和估計的反向電阻值，其中，通過輸出扭矩傳感器而測定的實際扭矩和受到控制的扭矩基本上相等，并且上述扭矩對于每個取樣點，是基本上對稱的。

表1為12個取樣點的結(jié)果的例子。

第1列是于步驟1015，通過速度傳感器而測定的RPS。第2列為于步驟1005通過上述控制器330A或試驗站而得到的受到控制的扭矩。第3列為經(jīng)計算的轉(zhuǎn)差速度。第4列為估計的反向電阻值，其中，相對每個取樣點，通過輸出扭矩傳感器測定的實際扭矩和受到控制的扭矩基本相等并且該扭矩是基本對稱的。

在步驟1035，上述控制器330A或試驗站從計數(shù)器中減1(S＝S－1)。將其最終值與零進行比較。在步驟1040，上述控制器330A或試驗站確定上述最終值是否大于零。如果上述最終值大于零(在步驟1040，為“是”)，則反復(fù)進行該過程(比如，返回到另一取樣點的步驟1005)。如果該最終值不大于零(在步驟1040，為“否”)，比如等于零，則已經(jīng)對所有的取樣點進行了處理。

在步驟1045，上述控制器330A或試驗站對針對所有操作速度的斜率的反向電阻值進行內(nèi)插處理。

在每個速度處，通過線性關(guān)聯(lián)表格1和零轉(zhuǎn)差滑行試驗的轉(zhuǎn)差/反向電阻對，計算該斜率和偏差。一旦該斜率和偏差對于表1中的每個經(jīng)試驗的操作速度來說是已知的，則通過曲線擬合對所有速度的上述斜率和偏差進行內(nèi)插處理。

圖6表示12個取樣點的反向電阻和轉(zhuǎn)差之間的關(guān)系的例子(曲線A～L)。上述零轉(zhuǎn)差內(nèi)插值基于上述的最小磁通滑行試驗(圖5B所示)。根據(jù)表1中的經(jīng)計算的轉(zhuǎn)差速度和相應(yīng)的反向電阻，確定每個線的第2點。繪制將該2個點連接的線。于是，可通過將該2個點連接的方式確定反向電阻相對于轉(zhuǎn)差速度的斜率。圖6示出了12條線，其中，最低的RPS(比如52)呈現(xiàn)最大的反向電阻(曲線A)。

圖7表示用于全部操作速度(曲線B，比如斜率)的內(nèi)插值的例子。曲線A從圖5B所示的反向電阻而獲得。一旦確定偏差曲線A和斜率曲線B，則將該值存儲于數(shù)據(jù)存儲裝置815中。如果通過試驗站而計算該值，則采用輸入接口將該值上傳到上述數(shù)據(jù)存儲裝置中。上述值可被存儲為表格或圖表。

圖11表示本發(fā)明的多個方面的，用于控制電感電動機(比如AC牽引電動機310)的方法。該方法通過扭矩請求(電動機驅(qū)動模式)和再生能量請求(發(fā)電機模式)而引起。

在操作時，通過控制器330A，采用公式42確定上述反向電阻的值，在該公式中，m_rc表示圖7的曲線B所示的斜率，b_rc表示圖7的曲線A所示的偏差。根據(jù)反向電阻的值而確定損耗補償電阻器R_c或R_i的電阻器值。

控制器330A采用通過公式42而計算的電阻值，更新圖1A和圖1B所示的等效電路。

在轉(zhuǎn)差速度改變和速度改變時，上述控制器330A連續(xù)地更新等效電路和控制公式。最初，在零轉(zhuǎn)差時，采用用于偏差的上述反向電阻，在轉(zhuǎn)差增加時，根據(jù)上述公式，更新上述反向電阻。

在步驟1100，上述控制器330A確定交流牽引電動機310的電流轉(zhuǎn)差速度和速度。采用公式24計算該電流轉(zhuǎn)差速度。該控制器330A從數(shù)據(jù)存儲裝置815中的一個，重新獲得斜率和偏差值。采用已確定的作為關(guān)鍵的速度，上述控制器330A在步驟1105查詢斜率和偏差。在步驟1110，上述控制器330A采用公式42計算反向電阻。上述控制器330A使反向電阻反向，以便確定上述損耗補償電阻器R_c的值。

在步驟1115，上述控制器330A通過上述損耗補償電阻器R_i的計算的值，更新圖1A和圖1B所示的等效電路。

在步驟1120，上述控制器330A采用上述損耗補償電阻器R_i的計算的值，更新上述控制公式。

在步驟1125，采用適合的控制公式，計算實現(xiàn)所要求的扭矩和磁通所需的控制參數(shù)。

在步驟1130，上述控制器330A通過數(shù)據(jù)輸出接口810，將上述控制信號輸出給上述逆變器(在圖中沒有示出)中的電壓開關(guān)，以便改變提供給調(diào)節(jié)電流的交流牽引電動機310的交流電壓。

如上所述，在如上所述而確定扭矩的值時，可獲得對稱的扭矩。對稱的扭矩指當交流牽引電動機310按照電動機驅(qū)動模式而操作時的損耗與當交流牽引電動機310按照發(fā)電機模式而操作時的損耗對于相應(yīng)的速度來說基本相等。

在本發(fā)明的一個方面中，可改善上述驅(qū)動裝置的扭矩精確度。比如，可使該精確度增加超過10％。

本發(fā)明的多個方面可應(yīng)用于任何電感設(shè)備。本發(fā)明的多個方面可用于車輛(比如公交車、卡車、汽車)。在一個特定例子中，本發(fā)明的多個方面可用于混合動力車輛。

圖12為本發(fā)明的多個方面的用于控制起動發(fā)電一體機350的方法。上述方法通過扭矩請求(在電動機驅(qū)動模式)和再生電源請求(在發(fā)電機模式)而引起。

在步驟1200，上述控制器330B基于來自RPS傳感器325B的信號，確定起動發(fā)電一體機350的速度。上述控制器330B從數(shù)據(jù)存儲裝置815中的一個，重新獲得偏差值。在步驟1205，采用作為關(guān)鍵的已確定的速度，上述控制器330B查詢上述偏差。于步驟1210，上述控制器330B采用公式42，計算反向電阻。上述控制器330B將反向電阻反向，以便確定損耗補償電阻器R_c的值。

在步驟1215，上述控制器330B通過損耗補償電阻器R_c的計算的值，更新圖2A和圖2B所示的等效電路。

在步驟1220，上述控制器330B采用損耗補償電阻器R_c的計算的值，更新上述控制公式，比如公式33～39。

在步驟1225，采用適合的控制公式而計算實現(xiàn)所要求的扭矩所需控制參數(shù)。在步驟1230，上述控制器330B通過數(shù)據(jù)輸出接口810，將上述控制信號輸出給上述逆變器(在圖中沒有示出)中的電壓開關(guān)，以便改變提供給調(diào)節(jié)電流的起動發(fā)電一體機350的交流電壓。

圖13表示用于電感設(shè)備的轉(zhuǎn)子磁通取向的控制的控制法則圖1300的例子。如所描述的那樣，從上述控制器輸入上述扭矩請求。

基于上述扭矩請求，確定上述直流q軸線電流1302，經(jīng)估計的設(shè)備參數(shù)1345包括經(jīng)過測定的電流。

上述控制器330A基于上述扭矩要求和該設(shè)備的當前操作條件，產(chǎn)生磁通請求。上述控制器330A從產(chǎn)生的磁通請求和估計的設(shè)備參數(shù)1345，確定上述d軸線電流1303。

由轉(zhuǎn)差角度計算器1340的計算的轉(zhuǎn)差角度與q軸線和d軸線電流(直流)結(jié)合，并且輸入到比例積分(PI)控制器1310中。該PI控制器1310用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子磁通架中的d和q軸線電流，并且輸出q軸線和d軸線的直流電壓。逆變Clark Park變壓器1315將直流電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)槿嚯妷?交流電壓)。該PWM 1320對相同輸出進行相位調(diào)制，將該經(jīng)過調(diào)制的信號輸出給3相橋1325。3相橋的輸出被輸入到電感設(shè)備(IM)(比如交流牽引電動機310)中。

上述RPS傳感器325A(比如旋轉(zhuǎn)位置傳感器)附著在IM的轉(zhuǎn)子上，以便將上述轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)換為電信號。

上述轉(zhuǎn)子角度計算器1330將上述位置傳感器反饋信號轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子角度。添加上述經(jīng)計算的轉(zhuǎn)差角度和上述經(jīng)過轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)子角度，以便產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁通取向控制的電角度。該電角度輸入到逆變Clark Park變壓器1315和Clark Park變壓器1335中。Clark Park變壓器1335從3相橋1325接收2個3相電流，產(chǎn)生第3相位。然后，該Clark Park變壓器將3相交流電流轉(zhuǎn)變?yōu)樘幱诜€(wěn)定狀態(tài)直流d軸線電流和q軸線電流。

為了通過轉(zhuǎn)子磁通、設(shè)備參數(shù)和當前數(shù)值維持控制取向，(通過電流傳感器測定的)設(shè)備中的電流用于實施轉(zhuǎn)差速度。

圖8表示本發(fā)明的多個方面中的相應(yīng)的控制器330A和330B的例子。上述控制器330A和330B包括處理部800。上述處理部800執(zhí)行在這里描述的功能。上述處理部800可為CPU或GPU。在本發(fā)明的一個方面中，上述處理部800被配置為執(zhí)行存儲于計算機可讀取的裝置(比如數(shù)據(jù)存儲用的存儲器815)中的一個或多個程序。上述計算機可讀取的存儲裝置可為RAM817、永久存儲器818或移動存儲器。比如，上述處理部800可執(zhí)行可下載于RAM817中的程序中的指令。上述處理部800可包括1個或多個處理單元。該控制器330A和330B還包括至少一個存儲裝置，比如但不限于RAM817、ROM618和永久存儲器818。

上述控制器330A和330B包括1個或多個外部界面，比如數(shù)據(jù)輸入接口805和數(shù)據(jù)輸出接口810。通過數(shù)據(jù)輸入接口805從RPS傳感器325A和325B接收數(shù)據(jù)。傳給開關(guān)的(在圖中沒有示出)控制命令通過數(shù)據(jù)輸出接口810而發(fā)送。圖8還示出了輸入裝置830和顯示器825。這些部件是可選擇的。

數(shù)據(jù)存儲裝置815為可存儲信息的硬件中的任何部件，該信息比如但不限于數(shù)據(jù)、程序、指令、程序代碼、和/或其它適合的信息，無論基于臨時和/或基于永久。

在本發(fā)明的另一方面中，ASIC、微控制器、FPGA、PAL和PLA可用作上述控制器330。

本發(fā)明的各個方面可作為在計算機或可由設(shè)備使用或讀取的介質(zhì)或一組介質(zhì)中實現(xiàn)或存儲的程序、軟件、或計算機指令而體現(xiàn)，該一組介質(zhì)使計算機或設(shè)備在于計算機，處理器和/或設(shè)備中執(zhí)行時進行上述方法的步驟。還提供程序存儲裝置(比如計算機程序產(chǎn)品)，其可通過設(shè)備(比如計算機可讀取的介質(zhì))而讀取，以有形方式實現(xiàn)由該設(shè)備執(zhí)行的指令的程序，以便實現(xiàn)在本說明書中描述的各種功能和方法。

計算機可讀取的介質(zhì)可為計算機可讀取的存儲裝置或計算機可讀取的信號介質(zhì)。計算機可讀取的存儲裝置可為比如磁的、光的、電子的、電磁的、紅外的、或半導(dǎo)體系統(tǒng)、設(shè)備、或裝置、或它們的任何適合的組合；但是，對于該計算機可讀取的存儲裝置，除了不包括計算機可讀取的信號介質(zhì)的計算機可讀取存儲裝置以外，并不限于這些例子。計算機可讀取的存儲裝置的額外的例子可包括：便攜計算機磁盤、硬盤、磁存儲裝置、便攜的新型盤式只讀存儲器(CD-ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦寫的可編程的只讀的存儲器(EPROM或閃存)、光存儲裝置、或它們的任何的適合組合；但是，該計算機可讀取的存儲裝置也不限于這些例子?？砂ɑ虼鎯Σ捎没蜻B接執(zhí)行指令的系統(tǒng)、設(shè)備或裝置的程序的任何有形介質(zhì)可以是計算機可讀取的存儲裝置。

計算機可讀取的信號介質(zhì)可以包括傳送的數(shù)據(jù)信號，在該信號中具有具體形式為計算機可讀取的程序代碼(比如但不限于在基帶中或作為載波的一部分)。傳送的數(shù)據(jù)信號可采用多個形式中的任何形式，其包括但不限于電磁的、光學的、或它們的適合的組合。計算機可讀取的信號介質(zhì)可為任何的計算機可讀取的介質(zhì)(除了計算機可讀取的存儲裝置以外)，該介質(zhì)可傳播、傳送、發(fā)送程序，該程序采用或連接系統(tǒng)、設(shè)備或裝置。在計算機可讀取的信號介質(zhì)中實現(xiàn)的程序代碼可采用任何的適合的介質(zhì)而發(fā)送，該任何的適合的介質(zhì)包括但不限于無線、有線、光纖電纜，RF等，或它們的任何的適合的組合。

可用于本發(fā)明中的上述術(shù)語“控制系統(tǒng)”和“控制器”可包括固定和/或便攜計算機硬件、軟件、外部設(shè)備、和存儲裝置的各種組合。上述控制器和/或控制系統(tǒng)可包括多個單獨部件，這些部件通過網(wǎng)絡(luò)而鏈接，或以其它方式鏈接，以便協(xié)同地工作；或上述控制器和/或控制系統(tǒng)可包括1個或多個獨立的部件。本發(fā)明的上述控制系統(tǒng)和/或上述控制器的上述硬件和軟件可包括固定和/或便攜裝置，比如臺式電腦、筆記本電腦、和/或服務(wù)器與服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)(云)，并且可設(shè)置于上述那樣的固定和/或便攜裝置中。

在這里所采用的術(shù)語僅僅用于描述特定的實施方式的目的，其并不是用于對本發(fā)明的范圍進行限定，并不是用與詳盡。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，許多改進和變化形式是顯然的。