[发明专利]用于控制内置式永磁同步电动机的装置

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于控制内置式永磁同步电动机的装置。

背景技术

本节提供与本公开有关的背景信息，其不必然是现有技术。

具有比感应电动机的效率更高的效率的内置式永磁同步电动机（IPMSM）已在能量节省方面得到很大关注。但是，IPMSM的缺点在于其在控制上的复杂性超过了感应电动机。

通常基于矢量控制（磁场定向控制）来控制IPMSM。通常，在对电动机的高性能有需求的工业领域中广泛地使用用于计算电动机的精确的转速的矢量控制方法。基于是否具有位置传感器，将矢量控制分成两种方法，即，有传感器式（sensored）矢量控制和无传感器式（sensorless）矢量控制。

为了在矢量控制期间获得IPMSM的良好性能，必须本质上习得电动机常数（定子电阻、直轴（d-axis）电感、交轴（q-axis）电感和永磁铁的磁通量），并且为了执行平稳启动，需要习得永磁铁中的磁极的位置。由于有这些要求，对IPMSM的控制在通用性和普遍性方面遭到降低。

图1是说明根据现有技术的脉宽调制（PWM）逆变器系统的配置的方框图。

参见图1，根据现有技术的逆变器系统包括：三相电源单元（100），其用于将电源提供给PWM逆变器（200）；PWM逆变器单元（200），其用于变换从三相电源单元（100）接收的电源；以及IPMSM（300），由PWM逆变器单元（200）生成的电压来操作IPMSM。

PWM逆变器单元（200）依次包括：电源变换单元（210），其将电压提供给IPMSM（300）；电流检测单元（220），其检测IPMSM（300）中流过的电流；以及控制器（230），其控制提供给IPMSM（300）的电压和频率。

图2是说明图1中的控制器的具体配置的概念上的方框图。控制器包括：V/F模式单元（231），其根据参考频率（fref）生成参考电压（Vref）；以及三相参考电压变换单元（231），其根据由V/F模式单元（231）生成的参考电压（Vref）来生成三相参考电压（Vasref、Vbsref、Vcsref）。

图3是由图1的控制器进行电压/频率恒定控制期间的IPMSM（300）的电流波形。

通常，传统上由矢量控制方法来控制IPMSM。但是，为了实现传统的矢量控制方法，基本上必须习得电动机常数并且需要复杂的等式。

相反地，在将电压/频率恒定控制方法应用到如图2中所说明的感应电动机的情况下，即使电动机常数未知，也能够使用简单的等式来简单地实现操作。

在将通常应用到感应电动机的电压/频率恒定控制方法应用到IPMSM的情况下，通过IPMSM的凸极性（saliency）来激活无负载状态下IPMSM的启动（图3的A部分）。

但是，在电动机速度（输出频率）恒定的状态下负载增加的情况下，如图3的B部分所示，由于电压幅度固定以及IPMSM的电流剧烈振荡以至幅度增加，用于PWM逆变器的功率半导体设备的电压幅度增加并且IPMSM的电流应力（current stress）增加。

结果，在简单的电压/频率恒定控制方法下，IPMSM的操作遭遇不利。

发明内容

本节提供了本公开的总的概述，并且不是其全部范围或其所有特征的全面披露。

与本公开一致的方法和系统提供了一种用于控制内置式永磁同步电动机（IPMSM）的装置，所述装置配置成通过实现电压控制来容易地控制IPMSM而不使用复杂的矢量控制，所述电压控制是基于使用PWM逆变器的IPMSM的电压/频率控制中的负载变化而实现的。

但是，应当强调，本公开不限于如上文所解释的特定披露。应当理解，本领域技术人员可以理解到本文没有提到的其他技术主题。

在本公开的总的方案中，提供了一种用于控制IPMSM的装置，所述装置包括：第一生成单元，其配置成根据参考频率生成同步参考坐标系的交轴参考电压；电流变换器，其配置成根据所述IPMSM的三相电流生成同步参考坐标系的电流；以及电压控制器，其配置成响应于负载变化而生成对电压进行补偿的直轴参考电压。

在一些示例性实施例中，所述装置可以进一步包括：第一变换单元，其配置成：将所述交轴参考电压和所述直轴参考电压变换成三相参考电压，以及将变换后的三相参考电压提供给所述IPMSM。

在一些示例性实施例中，所述装置可以进一步包括：电流检测单元，其配置成检测输入所述IPMSM的三相电流，其中，所述电流检测单元将检测到的三相电流提供给所述电流变换器。