旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、逆變器控制方法及相關(guān)計算機程序的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、逆變器（inverter)控制方法及相關(guān)計算機程序。
【背景技術(shù)】
[0002] 一種已知的實施方式是使用下述類型的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)，其包括：
[0003]-電壓源，
[0004] _電動機，其包括：
[0005] -定子，其具有獨立相位，
[0006] _ 轉(zhuǎn)子，
[0007] _逆變器，其設(shè)計成將每一相連接到電壓源，以產(chǎn)生相電流，以及
[0008] -裝置，其用于控制逆變器。
[0009] 逆變器通常包括用于形成相電流的開關(guān)，這些開關(guān)使用例如半導(dǎo)體技術(shù)。
[0010] 在正常操作中，電動機的相電流通常是交流的。因此，每個開關(guān)交替第一開關(guān)相位 和第二相位，第一開關(guān)相位用于產(chǎn)生在所討論的相位中的相電流，在第二相位中其保持開 的狀態(tài)。在第一個相位中，開關(guān)發(fā)熱，而熱在第二相位期間被散發(fā)。當(dāng)轉(zhuǎn)子以不是太慢的速 度旋轉(zhuǎn)時，這兩個相位之間交替的頻率足以使開關(guān)不發(fā)熱太多，因為電時間常數(shù)大于熱時 間常數(shù)。因此，相電流的變化將產(chǎn)生結(jié)溫的變化，其峰值可以由開關(guān)來處理。
[0011] 與此相反，當(dāng)轉(zhuǎn)子被卡住或者以非常緩慢的速度旋轉(zhuǎn)時，則相電流更接近于直流 電流，并且開關(guān)繼而保持在第一相位。在最壞的情況下，相電流等于峰值電流（最大電流）。 然而，相電流越高，發(fā)熱越強。此外，由于電流與扭矩同時增加，當(dāng)必須由電動機提供高扭矩 時，這個問題會更加嚴(yán)重。例如當(dāng)試圖保持車輛在一座小山上時，就會發(fā)生這種情況。扭矩 繼而最大化，而速度為零或非常低。
[0012] 上述問題已經(jīng)存在解決方案。
[0013] 例如，可以減少斬波（chopping)頻率（以及因此減少開關(guān)的開關(guān)頻率），以減少開 關(guān)損耗。由于開關(guān)具有$父低的損耗，它可以承受尚電流。此解決方案具有有時廣生尚噪聲 的缺點。此外，大多數(shù)的損耗是傳導(dǎo)損耗，使得增益是低的。
[0014] 另一種解決方案是降低導(dǎo)致扭矩減小的峰值電流，這可能是在一定時間后，以保 護(hù)開關(guān)。扭矩的減小可能導(dǎo)致平衡位置的改變。這種具有較低電流的新的平衡位置允許最 大扭矩。然而這種解決方案是不能接受的，因為它不容許扭矩和車輛的位置被控制。
[0015] 因此，可能希望找到另一種解決方案，用以限制逆變器內(nèi)的發(fā)熱過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 為了至少部分地解決上述問題，提供上述類型的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于控制 裝置包括：
[0017] -用于確定相電流的基頻是否低于頻率閾值的單元，該頻率閾值至多等于100HZ，
[0018] _用于產(chǎn)生命令的單元，其配置為使得當(dāng)基頻被確定為低于頻率閾值時，所述命令 導(dǎo)致在相電流中出現(xiàn)單極（homopolar)分量。
[0019] 任選地，單極分量是諧波。
[0020] 還任選地，單極分量是三次諧波。
[0021] 還任選地，單極分量的峰值等于相電流的非單極分量的峰值的預(yù)定部分。
[0022] 還任選地，單極分量的峰值等于相電流的非單極分量的峰值的1 -力/2倍。
[0023] 還任選地，控制裝置還包括用于確定扭矩設(shè)定點（setpoint)是否大于扭矩閾值 的單元，該扭矩閾值等于至少100N，并且其中用于產(chǎn)生指令的單元被配置為使得當(dāng)基頻被 確定為低于頻率閾值時并且當(dāng)扭矩設(shè)定點被確定為高于所述扭矩閾值時，使得該命令導(dǎo)致 電機的相位中出現(xiàn)單極電流。
[0024] 本發(fā)明還提供一種逆變器的控制方法，該逆變器設(shè)計為將電動機定子的每個相連 接到直流電壓源，相位是獨立的，該方法的特征在于，其包括：
[0025] -判斷相電流的基頻是否低于頻率閾值，該閾值等于至多100Hz，
[0026] _當(dāng)基頻被確定為低于頻率閾值時，產(chǎn)生導(dǎo)致相電流中出現(xiàn)單極分量的命令。
[0027] 還提供了一種包括指令的計算機程序，當(dāng)其在計算機上執(zhí)行時，導(dǎo)致計算機實施 根據(jù)本發(fā)明方法的步驟。
【附圖說明】
[0028] 現(xiàn)在將參考所附附圖描述本發(fā)明的一個示例性實施例，其中：
[0029] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖，
[0030] 圖2是用于控制圖1中系統(tǒng)的逆變器的方法的框圖，
[0031] 圖3示出了說明相電流分量的曲線，以及
[0032] 圖4示出了說明在相電流中增加單極分量的效果的曲線。
【具體實施方式】
[0033] 參考圖1，現(xiàn)在將描述實施本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)100。
[0034] 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)100首先包括電壓源102,其在所述示例中設(shè)計為相對于參考電勢 M(電接地）提供直流電壓V。
[0035] 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)100還包括電動機104。如其本身是已知的，電動機104包括定子 (未示出）和轉(zhuǎn)子106,其設(shè)計成相對于定子繞旋轉(zhuǎn)軸A以速度D旋轉(zhuǎn)并提供電磁扭矩。定 子包括多相，在所述示例中為三相，由參考標(biāo)記a、b和c描述。相a、b、c各自具有兩個端 子。此外，相a、b、c是獨立的，換句話說，它們沒有由它們的端子之一連接到公共點上，通常 被稱為"中性（neutral) "。相a、b、c被設(shè)計成分別傳導(dǎo)表示為ia，ib和i。的相電流。
[0036] 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)100還包括設(shè)計成將電動機104的各相a、b、c連接到直流電壓源 102的逆變器108。逆變器108包括多個臂，所述臂的一個用于相a、b、c的一個端子。因 此，在所述示例中，逆變器108包括六個臂。每個臂被設(shè)計用來連接端子，通過端子與電壓 源102的電壓V相關(guān)聯(lián)，或是與到電壓源102的接地M相關(guān)聯(lián)。每個臂從而包括配置為串聯(lián) 的兩個控制開關(guān)，并且在它們的中間連接到相關(guān)聯(lián)的端子，而該臂的兩端分別連接到電壓V 和電接地M。逆變器108從而設(shè)計為當(dāng)所述討論的相的兩端都連接到相同的點（V或M)時， 施加給每相a、b、c:電壓+V，其反向電壓-V，或是零電壓。開關(guān)是例如具有絕緣柵的雙極晶 體管，也由縮寫IGBT( "絕緣柵雙極晶體管"）表示。
[0037] 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)100還包括傳感器110,其設(shè)計為測量的轉(zhuǎn)子106相對于定子的轉(zhuǎn)速 Q〇
[0038] 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)100還包括用于控制逆變器108的裝置112。在所述示例中，控制設(shè) 備112被設(shè)計為提供命令給逆變器108作為相對于定子的轉(zhuǎn)子106轉(zhuǎn)速D和轉(zhuǎn)速設(shè)定點 的函數(shù)。速度設(shè)定點是例如當(dāng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)100在機動車輛中實施時從速度調(diào)節(jié) 器接收。逆變器108的控制通常對應(yīng)于用于開/關(guān)逆變器108的臂的開關(guān)的非常高頻的命 令?？刂蒲b置112例如采取處理器的形式。在這種情況下，下文詳細(xì)描述的控制裝置112 的單元，例如以由處理器執(zhí)行的計算機程序的形式和/或處理器的專用電子電路形式來實 施。
[0039] 控制裝置112首先包括單元114,其用于確定相電流的基頻是否低于頻率閾值，該 閾值等于至多100Hz，優(yōu)選地50Hz的最小值。在所述示例中，相電流的基