[发明专利]多相永磁直流马达驱动器的前馈控制

说明书

本申请公开了多相永磁直流马达驱动器的前馈控制。用于控制永磁直流(PMDC)机器的输出转矩的系统和方法包括PMDC马达和控制器，该PMDC马达包括多组绕组。PMDC马达被配置为生成输出转矩。该控制器被配置为：对于PMDC马达的第一组绕组，基于第一输入转矩命令信号和该第一组绕组的反电动势电压降来确定第一电压命令；对于PMDC马达的第二组绕组，基于第二输入转矩命令信号来确定第二电压命令；以及根据第一电压命令和第二电压命令选择性地控制PMDC马达。

技术领域

本公开涉及促进多相永磁直流马达的前馈转矩和电流控制。

背景技术

永磁直流(PMDC)马达(也称为有刷DC马达)广泛用于运动控制应用，例如被用在电动助力转向(EPS)系统、动力工具等中。已开发出具有多组绕组的PMDC马达，以在EPS应用中提供冗余。尽管这些马达类似于其典型的单绕组对等体(counterpart)，但大多数常用的绕组方案都会导致不同组的绕组之间的感应耦合。这导致这些马达的电流以及由此的转矩、控制行为不同于单绕组马达。因此，现有的控制方案无法扩展到多相PMDC马达。

PMDC马达驱动器的转矩控制通过利用测量的电流反馈的电流调节(通过电流测量电路)来执行。例如，前馈电流和转矩控制是控制PMDC马达驱动器的一种模式。为了实现PMDC马达的前馈控制，需要PMDC马达的准确模型(包括例如电刷电压降(brush dropvoltage)的非线性)。

发明内容

本公开大体上涉及促进多相永磁直流(PMDC)马达的前馈转矩和电流控制。

公开的实施例的一方面包括一种用于控制PMDC机器的输出转矩的系统。该系统包括PMDC马达和控制器，该PMDC马达包括多组绕组。PMDC马达被配置为生成输出转矩。该控制器被配置为：对于PMDC马达的第一组绕组，基于第一输入转矩命令信号和第一组绕组的反电动势(back-EMF)电压降(drop voltage)来确定第一电压命令；对于PMDC马达的第二组绕组，基于第二输入转矩命令信号确定第二电压命令；以及根据第一电压命令和第二电压命令选择性地控制PMDC马达。

公开的实施例的另一方面包括一种用于控制PMDC马达的输出转矩的控制器。该控制器被配置为：对于多相PMDC马达的第一组绕组，基于第一输入转矩命令信号和第一组绕组的反电动势电压降来确定第一电压命令；对于多相PMDC马达的第二组绕组，基于第二输入转矩命令信号确定第二电压命令；以及根据第一电压命令和第二电压命令选择性地控制多相PMDC马达。

公开的实施例的另一方面包括一种用于控制PMDC马达的输出转矩的方法。该方法包括：对于多相PMDC马达的第一组绕组，基于第一输入转矩命令信号和第一组绕组的反电动势电压降来确定第一电压命令。该方法还包括：对于多相PMDC马达的第二组绕组，基于第二输入转矩命令信号确定第二电压命令。该方法还包括：根据第一电压命令和第二电压命令选择性地控制多相PMDC马达。

在以下对实施例、所附权利要求书和附图的详细描述中公开了本公开的这些和其他方面。

附图说明

当结合附图阅读时，通过以下详细描述，本公开被最好地理解。要强调的是，根据惯例，附图的各种特征未按比例绘制。相反，为了清楚起见，各种特征的尺寸被任意地扩大或缩小。

图1大体上示出了根据本公开原理的车辆。

图2大体上示出了根据本公开原理的示例多绕组永磁直流(PMDC)机器。

图3大体上示出了根据本公开原理的使用数学模型的双绕组PMDC机器的框图。

图4大体上示出了根据本公开原理的用于前馈电流和转矩控制的系统的框图。

图5大体上示出了根据本公开原理的用于前馈电流和转矩控制的系统的另一框图。

图6是大体上示出了根据本公开原理的前馈电流和转矩控制方法的流程图。