[发明专利]用于估算电机转子的角位置和/或角速度的方法、系统和设备

说明书

技术领域

本发明的技术领域总体涉及用于控制多相电机的操作的技术，更具体地涉及用于估算电机转子的角位置和/或角速度的方法、系统和设备。

背景技术

混合动力车辆（HEV）通常包括电牵引驱动系统，该系统包括由功率逆变器模块（PIM）利用来自直流（DC）电源（诸如蓄电池）的电力驱动的至少一个交流（AC）电动机。AC电动机的电动机绕组可以耦接到PIM的逆变器子模块。每个逆变器子模块包括以补充方式进行切换的一对开关，以执行将DC功率转换为AC功率的快速切换功能。脉宽调制（PWM）模块接收电压命令信号并且将PWM波形施加到电压命令信号，以控制电压命令信号的脉宽调制并且产生提供到逆变器模块的逆变器子模块的切换矢量信号。当施加切换矢量信号时，每个逆变器子模块中的每对开关以补充方式进行切换，以执行将DC功率转换为AC功率的快速切换功能。此AC功率驱动AC电动机，该AC电动机继而驱动HEV传动系统的轴。

矢量控制

许多现代高性能AC电动机驱动器使用磁场定向控制（FOC）或“矢量”控制原理来控制AC电动机的操作。具体地，矢量控制通常用于可变速驱动中以控制馈送到AC电动机的电流，从而能够控制通过AC电动机施加到轴的扭矩并因而能够控制电动机转子的机械角速度。简言之，定子相电流被测量并转化为相应的复杂空间矢量。然后，将此电流矢量变换到随AC电动机的转子旋转的坐标系。

为了确保电机的适当控制，矢量控制需要转子的角位置信息（即，转子相对于“定子”或电动机绕组的机械旋转角位置）。

传统的电动机控制系统一般包括提供电动机的角位置或频率信息的反馈装置（例如角位置或速度传感器）。例如，许多矢量控制电机驱动系统采用转子速度或位置传感器来提供控制电动机所需的转子角位置信息。例如，可以利用一些类型的速度或位置传感器基于实际测定量计算转子的角位置，以便控制反馈测量。作为一个例子，为了确定转子的角位置，可以用速度传感器测量其角速度，并且然后可以通过对速度测量值求积分而得到角位置。其它磁场定向或矢量控制系统可以使用直接提供绝对位置信息来实现电动机控制技术的转子角位置传感器或旋转传感器。一个这种例子是解算器和解算器-数字转换器电路，其直接提供与转子角位置相对应的位置信息。

重要的是传感器具有足够的准确度和分辨率，并且因此，许多系统采用高分辨率传感器来帮助提高系统性能。同时，反馈装置和相关接口电路的成本是很高的，并且因此期望降低这些装置的成本。这样一来，在一些情形中，可能期望采用低分辨率的传感器，因为它们不那么昂贵。

然而，当传感器的分辨率低时，计算和/或估算的角位置会有很大的波动和误差。这会降低控制性能（例如，在可以达到的扭矩准确度/线性度方面）。

期望提供用于估算电机转子的角位置和角速度的改进的方法、系统和设备，其能够提高估算的角位置和角速度的质量。还期望这类用于估算角位置和角速度的改进的方法和系统能够提高扭矩准确度，从而使得所产生的实际输出扭矩紧密追随命令的扭矩。还期望这类方法、系统和设备能够使用低分辨率的传感器，并且因此降低依赖传感器来估算角速度和/或角位置的系统的成本。通过随后的详细描述和所附权利要求并结合附图以及上述技术领域和背景技术，其它期望的本发明的特点和特征将变得显而易见。

发明内容

本发明的实施例涉及用于估算电机转子的角位置和/或角速度的方法、系统和设备。

根据一个公开的实施例，提供一种用于估算电机转子的角位置和角速度的方法。

基于第二计数器输出信号和第一计数器输出信号，计算第一角位置信号和第一角速度信号。第一角位置信号表示当前控制周期期间的计算转子角位置（θ_MT[n]），并且第一角速度信号表示当前控制周期期间的计算转子角速度（ω_MT[n]）。基于第二计数器输出信号，确定在两个连续的控制周期期间检测到的脉冲数量之差（ΔN_p[n]）是否等于零。所述两个连续的控制周期在下面被称为当前控制周期和上一控制周期。