[发明专利]电压饱和的马达电流控制下的供应电流管理

说明书

提供了一种用于改进的抗饱和的系统和方法，该改进的抗饱和最小化在同步马达驱动器的电压饱和的电流控制操作下的供应电流消耗。该系统和方法使用电压限制模块和抗饱和模块，该电压限制模块被配置为在马达控制系统达到配置的阈值时接收限制前电压命令并生成限制后电压命令，该抗饱和模块被配置为确定限制前电压命令和限制后电压命令之间的电压差，并使用电压差和选定为最小化供应电流的补偿增益来计算抗饱和反馈电流。补偿增益包括被选择为将马达电流轨迹朝向零马达电流向量移动的值的增益矩阵，并且抗饱和模块将增益矩阵值乘以电压差。然后抗饱和反馈电流和输入电流命令相加并作为输入提供给控制器。

技术领域

本申请大体上涉及马达控制系统，尤其涉及在电压饱和状态下管理马达控制系统中的供应电流，并且更具体地涉及在诸如电动助力转向(EPS)系统等电机中使用的马达控制系统。

背景技术

EPS系统通常使用电动马达驱动器来向驾驶员提供转向辅助转矩。通常，通过调节马达电流来间接地执行使用永磁同步电机(PMSM)的电动马达驱动系统的转矩控制。一般而言，使用反馈控制体系架构来执行电机电流的电流控制，该反馈控制体系架构使用磁场定向控制(FOC)技术，具有同步旋转参考系中的测量的电流。反馈控制通常表现出良好的稳态跟踪性能、快速的动态响应、高带宽和令人满意的干扰抑制。因此，反馈电流控制通常用于控制多相交流电机(例如，PMSM)。

发明内容

根据一个或多个说明性实施例，提供了一种马达控制系统，该马达控制系统用于防止控制器饱和(windup)并在电压饱和状态下管理供应电流。马达控制系统包括：电压限制模块，其被配置为在马达控制系统达到与配置的阈值相对应的选定的电压限制时接收限制前电压命令并生成限制后电压命令，该配置的阈值用于限制施加到由马达控制系统控制的马达的电压；以及抗饱和模块，其被配置为通过从限制前电压命令减去限制后电压命令来确定电压差，并使用电压差和选定为最小化供应电流的补偿增益来计算抗饱和反馈电流。

根据一个或多个说明性实施例，还提供了一种用于防止控制器饱和并在电动马达中的电压饱和状态下管理供应电流的方法。例如，该方法包括：在马达控制系统达到与配置的阈值相对应的选定的电压限制时，由马达控制系统中的电压限制模块接收限制前电压命令，并生成限制后电压命令，该配置的阈值用于限制施加到由马达控制系统控制的马达的电压；以及由马达控制系统中的抗饱和模块通过从限制前电压命令减去限制后电压命令来确定电压差，并使用电压差和选定为最小化供应电流的补偿增益来计算抗饱和反馈电流。

根据系统和方法的其他说明性方面，补偿增益包括被选择为将马达的马达电流轨迹朝向零马达电流向量移动的值的增益矩阵，并且抗饱和模块将增益矩阵值乘以电压差。

根据系统和方法的另一个说明性方面，抗饱和模块使用包括使用以下增益矩阵来缩放差的计算来计算抗饱和反馈电流：

其中，K_Add、K_Adq、K_Aqd和K_Aqq是抗饱和参数。

根据系统和方法的另一个说明性方面，抗饱和反馈电流被提供为对马达控制系统的输入电流命令的反馈，以将电压差的反馈交叉耦合引入电流误差。

根据系统和方法的另一个说明性方面，抗饱和反馈电流和输入电流命令相加并被提供为积分控制器的输入以生成电压命令。

根据系统和方法的另一个说明性方面，通过与基于电动马达的测量的电流的第二反馈电流相加进一步修改输入电流命令。

根据系统和方法的说明性方面，基于反电动势补偿和基于电动马达的测量的电流的反馈来计算限制前电压命令。