用于在馬達驅(qū)動系統(tǒng)中實施顫振以控制電機器的操作的方法、系統(tǒng)和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于在馬達驅(qū)動系統(tǒng)中實施顫振以控制電機器的操作的方法、系統(tǒng)和裝置。本發(fā)明的實施例涉及用于在馬達驅(qū)動系統(tǒng)中實施顫振以控制多相電機器的操作的方法、系統(tǒng)和裝置。
【專利說明】用于在馬達驅(qū)動系統(tǒng)中實施顫振以控制電機器的操作的方法、系統(tǒng)和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本【技術(shù)領(lǐng)域】總體涉及用于控制多相系統(tǒng)的操作的技術(shù)，并且更具體地涉及用于在馬達驅(qū)動系統(tǒng)實施顫振以控制多相電機器的操作的方法、系統(tǒng)和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電機器被用于各種各樣的應(yīng)用中。例如，混合動力/電動車輛(HEV)通常包括電動牽引驅(qū)動系統(tǒng)，其包括交流(AC)電動馬達，該馬達由功率變流器驅(qū)動，該變流器帶有直流(DC)功率源，例如蓄電池。AC電動馬達的馬達繞組可被聯(lián)接到功率逆變器模塊(PIM)的逆變器子模塊。每個逆變器子模塊包括一對開關(guān)，其以互補方式切換以執(zhí)行快速切換功能從而將DC功率變換到AC功率。這個AC功率驅(qū)動AC電動馬達，其進而驅(qū)動HEV的傳動系的軸。
[0003]一些傳統(tǒng)的HEV實施兩個三相脈寬調(diào)制(PWM)逆變器模塊和兩個三相AC機器(例如，AC馬達)，每一個馬達都由與其聯(lián)接的對應(yīng)的一個三相PWM逆變器模塊驅(qū)動。在一些系統(tǒng)中，電壓命令信號被應(yīng)用到脈寬調(diào)制(PWM)模塊。PWM模塊應(yīng)用PWM波形到相電壓命令信號以控制相電壓命令信號的脈寬調(diào)制并產(chǎn)生切換信號，該切換信號被提供給PWM逆變器模塊。
[0004]許多現(xiàn)代高性能AC馬達驅(qū)動裝置使用場定向控制(FOC)或“向量”控制的原理來控制AC電動馬達的操作。具體來說，向量控制經(jīng)常被用在變頻驅(qū)動裝置中以通過控制饋送給AC電動馬達的電流來控制應(yīng)用到AC電動馬達的軸的扭矩(并因此控制其速度)。簡言之，定子相電流被測量并被變換成對應(yīng)的復(fù)雜空間向量。這個電流向量此后被變形到坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系隨著AC電動馬達的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
[0005]近來，研究者已經(jīng)在包括電動車輛的各種應(yīng)用中使用多相機器。如本文中所用，術(shù)語“多相”指的是兩個或更多的相，并且可被用來指示具有兩個或更多的相的電機器。多相電機器通常包括多相PWM逆變器模塊,該模塊驅(qū)動一個或多個多相AC機器。這種多相電機器的一個不例是三相AC機器。在三相系統(tǒng)中，三相PWM逆變器模塊驅(qū)動一個或多個三相AC機器。
[0006]在這種多相系統(tǒng)中，電壓命令信號被應(yīng)用到脈寬調(diào)制(PWM)模塊。為了控制電壓命令信號的脈寬調(diào)制，PWM模塊產(chǎn)生PWM波形，該波形在時間平均意義上等于進來的電壓命令信號。PWM波形具有帶有可變PWM周期的可控占空比，并且被用來產(chǎn)生切換信號，該切換信號被提供給PWM逆變器模塊。
[0007]PWM逆變器模塊使用脈寬調(diào)制(PWM)來以高效率產(chǎn)生可變電壓/頻率輸出。PWM電壓波形由馬達阻抗有效地濾波以產(chǎn)生去往馬達的正弦基頻電流。不過，PWM固有地會導(dǎo)致在去往馬達的AC輸出相電流上以及在高壓DC環(huán)節(jié)輸入上的波紋電流的產(chǎn)生。這些諧波電流可進而產(chǎn)生噪聲、電磁干擾(EMI)、總線共振或甚至是扭矩波動問題。諧波電流通常位于第一或第二切換頻率載波群和其邊帶。諧波譜可在不同的諧波頻率處具有帶有大幅值的尖銳的且明顯的尖峰。這些大幅值尖峰經(jīng)常是關(guān)于噪聲、EM1、總線共振和扭矩波動的最壞情況的罪魁。
[0008]一種減少電流譜中的明顯的諧波的幅值的傳統(tǒng)方法是以固定速率快速地改變逆變器的切換頻率。這被稱為“顫振”。顫振已經(jīng)被應(yīng)用到AC逆變器以及其中由于一些周期循環(huán)(例如系統(tǒng)時鐘或PWM)而期望展開發(fā)射譜的許多其它類型的電力系統(tǒng)。
[0009]盡管有這些進步，但還是在嘗試在實際系統(tǒng)中實施顫振技術(shù)時出現(xiàn)了許多問題。
[0010]期望提供用于在馬達驅(qū)動系統(tǒng)實施用于控制多相電機器的操作的顫振的改進方法、系統(tǒng)和裝置。還期望提供用于計算用于控制電機器的操作的PWM電壓提前的改進方法、系統(tǒng)和裝置。本發(fā)明的其它令人滿意的特征和特點將從下面的具體描述和所附的權(quán)利要求并結(jié)合附圖以及前面的【技術(shù)領(lǐng)域】和【背景技術(shù)】而變得易于理解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本公開的實施例涉及用于控制馬達驅(qū)動系統(tǒng)中的電機器的操作的方法、系統(tǒng)和裝置，該馬達驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動電機器的逆變器模塊。
[0012]根據(jù)所公開實施例中的一些，提供了一種系統(tǒng)，其包括慢速任務(wù)處理器模塊、中等速度任務(wù)處理器模塊和快速任務(wù)處理器模塊。
[0013]慢速任務(wù)處理器模塊被構(gòu)造成在慢速任務(wù)處理循環(huán)期間迭代地執(zhí)行慢速任務(wù)處理，該循環(huán)在第一任務(wù)處理周期(Ttask2)期間以相對慢速執(zhí)行。慢速任務(wù)處理器模塊包括第一計算模塊，該計算模塊一旦在每個第一任務(wù)處理周期(Ttask2)期間就計算平均切換頻率(Ssw—avg)和顫振跨度頻率(/；_)，該顫振跨度頻率對應(yīng)于在顫振切換頻率(/i)時允許的頻率變化量。
[0014]中等速度任務(wù)處理器模塊被構(gòu)造成在中等速度任務(wù)處理循環(huán)期間迭代地執(zhí)行中等速度任務(wù)處理，該循環(huán)在第二任務(wù)處理周期(Ttaski)期間以中等速度執(zhí)行。中等速度任務(wù)處理器模塊包括第二計算模塊和參數(shù)再初始化模塊。
[0015]快速任務(wù)處理器模塊被構(gòu)造成在快速任務(wù)處理循環(huán)期間迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理，該循環(huán)在第三任務(wù)處理周期(Ttaskci)期間以相對快速執(zhí)行。相對慢速小于中等速度，而中等速度小于相對快速?？焖偃蝿?wù)處理不能被中等速度任務(wù)處理和慢速任務(wù)處理中斷。中等速度任務(wù)處理不能被慢速任務(wù)處理中斷而能被快速任務(wù)處理中斷。慢速任務(wù)處理能被中等速度任務(wù)處理和快速任務(wù)處理中斷。
[0016]第二計算模塊被構(gòu)造成在執(zhí)行中等速度任務(wù)處理循環(huán)期間以中等速度(Ttaski)計算:偽隨機數(shù)(Krand),和基于平均切換頻率Uswarg)的新瞬時切換頻率(fSWner)，顫振跨度頻率和縮放版本的偽隨機數(shù)(Krand)。參數(shù)再初始化模塊定期地且連續(xù)地基于新瞬時切換頻率(Ssttne)再初始化依賴時間的參數(shù)值，這些參數(shù)值將被快速任務(wù)處理器所用。
[0017]在一些實施例中，中等速度任務(wù)處理器模塊還包括標(biāo)記變量控制模塊，其被構(gòu)造成在第二計算模塊計算了新瞬時切換頻率之后將標(biāo)記變量設(shè)置為真。在設(shè)置標(biāo)記變量為真之前再初始化依賴時間的參數(shù)值。
[0018]在一些實施例中，系統(tǒng)還包括第一雙緩沖器，其被構(gòu)造成保持第一組參數(shù)值。第一雙緩沖器包括第一頁和第二頁。第一頁包括多個第一元素而第二頁包括多個第二元素。第一元素中的每一個被構(gòu)造成保持第一多個參數(shù)值中的其中一個，其中第一多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)特定的依賴時間的參數(shù)的第一值，而第二元素中的每一個被構(gòu)造成保持第二多個參數(shù)值中的其中一個，其中第二多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)特定的依賴時間的參數(shù)中的其中一個的第二值。依賴時間的參數(shù)由馬達控制模塊所使用，并且是切換頻率(/l)的函數(shù)且因此對切換頻率(/l)中誤差敏感。
[0019]在一些實施例中，快速任務(wù)處理循環(huán)包括前快速任務(wù)處理器模塊和后快速任務(wù)處理器模塊。前快速任務(wù)處理器模塊被構(gòu)造成在快速任務(wù)處理循環(huán)的前快速任務(wù)處理循環(huán)期間執(zhí)行前快速任務(wù)處理，而后快速任務(wù)處理器模塊被構(gòu)造成在快速任務(wù)處理循環(huán)的后快速任務(wù)處理循環(huán)期間執(zhí)行后快速任務(wù)處理。第二計算模塊被構(gòu)造成在執(zhí)行前快速任務(wù)處理循環(huán)之前計算偽隨機數(shù)(Krand)和新瞬時切換頻率CfSine￥)。
[0020]快速任務(wù)處理器模塊在快速任務(wù)處理期間每第二任務(wù)處理周期(Ttaski)轉(zhuǎn)換第一指數(shù)的值一次，使得第一指示器交替地指向第一頁或第二頁。第一頁的第一元素和第二頁的第二元素被構(gòu)造成，取決于在特定時間的第一指數(shù)的值，交替地保持下列中的任一個:正被參數(shù)再初始化模塊更新/再初始化的依賴時間的參數(shù)的新參數(shù)值，以供馬達控制模塊未來基于新瞬時切換頻率所使用，該新瞬時切換頻率由第二計算模塊所計算；或者，在當(dāng)前時刻在快速任務(wù)處理器模塊處由馬達控制模塊消費/使用的依賴時間的當(dāng)前參數(shù)值。新參數(shù)值反映將在下一第三任務(wù)處理周期(T,3_)被用于快速任務(wù)處理的新瞬時切換頻率當(dāng)前參數(shù)值反映將在當(dāng)前第三任務(wù)處理周期(T,3*)被用于快速任務(wù)處理的當(dāng)前實際瞬時切換頻率(/i)。
[0021]當(dāng)快速任務(wù)處理器模塊確定第二任務(wù)處理周期(Ttaski)的新中等速度已被開始時，中等速度任務(wù)處理器模塊基于由第二計算模塊計算的新瞬時切換頻率更新依賴時間的參數(shù)的新參數(shù)值。當(dāng)完成對新參數(shù)值的更新時，快速任務(wù)處理器模塊將當(dāng)前實際切換頻率改變到新瞬時切換頻率ifs[new)，并然后轉(zhuǎn)換第一指數(shù)的值。
[0022]將標(biāo)記變量設(shè)置為真信號通知快速任務(wù)處理器新瞬時切換頻率(fSILnJ已準(zhǔn)備好在快速任務(wù)處理期間在快速任務(wù)處理器處被使用。在一個實施例中，前快速任務(wù)處理器模塊包括檢查模塊，其被構(gòu)造.成檢查標(biāo)記變量以確定標(biāo)記變量是否被設(shè)置為真；轉(zhuǎn)換模塊，其被構(gòu)造成在標(biāo)記變量被確定為被設(shè)置為真時轉(zhuǎn)換第一指數(shù)的值以改變指向雙緩沖器的第一指示器，使得第一指示器指向與先前所指向的相反的頁；和被構(gòu)造成產(chǎn)生頻率改變命令的模塊，該命令去往硬件以在確定了標(biāo)記變量被設(shè)置為真時將當(dāng)前實際切換頻率(/i)改變?yōu)樾滤矔r切換頻率U。
[0023]在一些實施例中，系統(tǒng)可包括第二雙緩沖器，其被構(gòu)造成保持第二組參數(shù)值，其不同于依賴時間的參數(shù)的第一多個參數(shù)值。第二雙緩沖器包括包括多個第三元素的第三頁和包括多個第四元素的第四頁。第三元素中的每一個被構(gòu)造成保持第三多個參數(shù)值中的其中一個，而第四元素中的每一個被構(gòu)造成保持第四多個參數(shù)值中的其中一個。第三多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)特定參數(shù)的第一值，而第四多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)特定參數(shù)的其中一個的第二值?？焖偃蝿?wù)處理器模塊在快速任務(wù)處理期間每第二任務(wù)處理周期(Ttaski)以中等速度轉(zhuǎn)換第二指數(shù)的值一次，使得第二指示器交替地指向第三頁或第四頁。
[0024]在一些實施例中，后快速任務(wù)處理器模塊包括另一檢查模塊，其被構(gòu)造成檢查標(biāo)記變量以確定標(biāo)記變量是否被設(shè)置為真；更新模塊，其被構(gòu)造成在確定了標(biāo)記變量被設(shè)置為真時用新瞬時切換頻率(&—_)更新存儲當(dāng)前實際切換頻率(&)的軟件中的值；構(gòu)造成在當(dāng)前實際切換頻率(/?)由新瞬時切換頻率更新后將標(biāo)記變量設(shè)置為假的模塊；和轉(zhuǎn)換模塊，其構(gòu)造成在標(biāo)記變量被設(shè)置為假后在快速任務(wù)處理期間每第二任務(wù)處理周期(Ttaski)以中等速度轉(zhuǎn)換第二指數(shù)的值一次，使得第二指示器交替地指向第三頁或第四頁。
[0025]本發(fā)明還提供了如下方案:
方案1.一種方法，其包括:
在第一任務(wù)處理周期(Ttask2)期間迭代地執(zhí)行慢速任務(wù)處理循環(huán)，該慢速任務(wù)處理循環(huán)以相對慢速執(zhí)行，其中迭代地執(zhí)行慢速任務(wù)處理循環(huán)的步驟包括:
一旦在每個第一任務(wù)處理周期(Ttask2)期間，就計算平均切換頻率(/h)和顫振跨度頻率(4_)，其中顫振跨度頻率D對應(yīng)在顫振切換頻率以產(chǎn)生被應(yīng)用到逆變器模塊的切換信號時所允許的頻率變化量；
在第二任務(wù)處理周期(Ttaski)期間迭代地執(zhí)行中等速度任務(wù)處理循環(huán)，該中等速度任務(wù)處理循環(huán)以中等速度執(zhí)行，
在第三任務(wù)處理周期(Ttaskci)期間迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)，該快速任務(wù)處理循環(huán)以相對快速執(zhí)行；
其中迭代地執(zhí)行中等速度任務(wù)處理循環(huán)，包括:
在執(zhí)行前快速任務(wù)處理循環(huán)之前在執(zhí)行中等速度任務(wù)處理循環(huán)期間以中等速度(Ttaski)計算:偽隨 機數(shù)(Krand),和基于平均切換頻率(/n)的新瞬時切換頻率(/,&?)，顫振跨度頻率(/；_)和縮放版本的偽隨機數(shù)(Krand);以及
基于新瞬時切換頻率(Ssstnew)定期地且連續(xù)地再初始化在快速任務(wù)處理期間使用的依賴時間的參數(shù)值，使得在快速任務(wù)處理期間使用的全部依賴時間的參數(shù)值都用代表新瞬時切換頻率)的正確值更新。
[0026]方案2.如方案I所述的方法，其中迭代地執(zhí)行中等速度任務(wù)處理循環(huán)的步驟還包括:
在計算新瞬時切換頻率之后將標(biāo)記變量設(shè)置為真以信號通知新瞬時切換頻率(.fSW_nJ已準(zhǔn)備好由快速任務(wù)處理循環(huán)使用。
[0027]方案3.如方案2所述的方法，還包括:
構(gòu)造第一雙緩沖器以保持第一組參數(shù)值，其中第一雙緩沖器包括:
第一頁，其包括:多個第一元素，其中第一元素中的每一個被構(gòu)造成保持第一多個參數(shù)值中的其中一個，其中第一多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)特定依賴時間的參數(shù)的第一值；以及
第二頁，其包括:多個第二元素，其中第二元素中的每一個被構(gòu)造成保持第二多個參數(shù)值中的其中一個，其中第二多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)特定依賴時間的參數(shù)的其中一個的
第二值。
[0028]方案4.如方案3所述的方法，其中依賴時間的參數(shù)由馬達控制模塊使用，并且是切換頻率(/i)的函數(shù)。
[0029]方案5.如方案3所述的方法，其中迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)包括:
執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)的前快速任務(wù)處理循環(huán)，其中偽隨機數(shù)(Krand)和新瞬時切換頻
在執(zhí)行前快速任務(wù)處理循環(huán)之前被計算；以及 執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)的后快速任務(wù)處理循環(huán)。[0030]方案6.如方案5所述的方法，其中執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)的前快速任務(wù)處理循環(huán)的步驟包括:
在前快速任務(wù)處理期間每第二任務(wù)處理周期(Ttaski)轉(zhuǎn)換第一指數(shù)的值一次，使得第一指示器交替地指向第一頁或第二頁，從而第一頁的第一元素和第二頁的第二元素依賴特定時間的第一指數(shù)的值被構(gòu)造交替地保持:
正在由中等速度任務(wù)處理器模塊的參數(shù)再初始化模塊基于由第二計算模塊計算的新瞬時切換頻率(/%--)更新/再初始化以供馬達控制模塊未來使用的依賴時間的參數(shù)的新參數(shù)值，其中新參數(shù)值反映了將在下面的第三任務(wù)處理周期(T,3_)期間被應(yīng)用給快速任務(wù)處理的新瞬時切換頻率(Af);或者
在當(dāng)前時刻在快速任務(wù)處理器模塊由馬達控制模塊消費/使用的依賴時間的當(dāng)前參數(shù)值，其中當(dāng)前參數(shù)值反映了在當(dāng)前第三任務(wù)處理周期(T,3_)期間將被應(yīng)用到快速任務(wù)處理的當(dāng)前實際瞬時切換頻率(/i)。
[0031]方案7.如方案6所述的方法，其中迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)的步驟包括:
確定第二任務(wù)處理周期(Ttaski)的新中等速度已經(jīng)被開始，
其中迭代地執(zhí)行中等·速度任務(wù)處理循環(huán)的步驟還包括:
基于新瞬時切換頻率(/&--)更新依賴時間的參數(shù)的新參數(shù)值；以及 在完成了新參數(shù)值的更新時:
其中迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)的步驟還包括:
將當(dāng)前實際切換頻率改變到新瞬時切換頻率(Sswner)；以及 此時轉(zhuǎn)換第一指數(shù)的值。
[0032]方案8.如方案5所述的方法，其中執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)的前快速任務(wù)處理循環(huán)的步驟包括:
確定標(biāo)記變量是否被設(shè)置為真；以及 當(dāng)確定標(biāo)記變量被設(shè)置為真時:
轉(zhuǎn)換第一指數(shù)的值以改變指向雙緩沖器的第一指示器，使得第一指示器指向與其先前指向相反的頁；以及
產(chǎn)生去往硬件的頻率改變命令以將當(dāng)前實際切換頻率改變?yōu)樾滤矔r切換頻率
〔fsW—new) °
[0033]方案9.如方案5所述的方法，還包括:
構(gòu)造第二雙緩沖器以保持與依賴時間的參數(shù)的第一多個參數(shù)值不同的第二組參數(shù)值，第二雙緩沖器包括:
第三頁，其包括:多個第三元素，其中第三元素中的每一個被構(gòu)造成保持第三多個參數(shù)值中的其中一個，其中第三多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)特定參數(shù)的第一值；
第四頁，其包括:多個第四元素，其中第四元素中的每一個被構(gòu)造成保持第四多個參數(shù)值中的其中一個，其中第四多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)特定參數(shù)中的其中一個的第二值；其中迭代地執(zhí)行后快速任務(wù)處理循環(huán)的步驟包括:
確定標(biāo)記變量是否被設(shè)置為真；以及 當(dāng)確定標(biāo)記變量被設(shè)置為真時:
用新瞬時切換頻率更新軟件中的存儲當(dāng)前實際切換頻率Cfsw)的變量并且此后將標(biāo)記變量設(shè)置為假；以及
在標(biāo)記變量被設(shè)置為假后，每第二任務(wù)處理周期(Ttaski)以中等速度轉(zhuǎn)換第二指數(shù)的值一次，使得第二指示器交替地指向第三頁或第四頁。
[0034]方案10.如方案I所述的方法，其中相對慢速小于中等速度，其中中等速度小于相對快速，其中快速任務(wù)處理不能由中等速度任務(wù)處理和慢速任務(wù)處理中斷，并且其中中等速度任務(wù)處理不能由慢速任務(wù)處理中斷但能由快速任務(wù)處理中斷，其中慢速任務(wù)處理能由中等速度任務(wù)處理和快速任務(wù)處理中斷。
[0035]方案11.一種系統(tǒng)，其包括:
慢速任務(wù)處理器模塊，被構(gòu)造成在慢速任務(wù)處理循環(huán)期間迭代地執(zhí)行慢速任務(wù)處理，該循環(huán)在第一任務(wù)處理周期(Ttask2)期間以相對慢速執(zhí)行，其中慢速任務(wù)處理器模塊包括:第一計算模塊，該計算模塊一旦在每個第一任務(wù)處理周期(Ttask2)期間就計算平均切換頻率QfsW—av)和顫振跨度頻率H該顫振跨度頻率對應(yīng)于在顫振切換頻率ifSW)時允許的頻率變化量；
中等速度任務(wù)處理器模塊，被構(gòu)造成在中等速度任務(wù)處理循環(huán)期間迭代地執(zhí)行中等速度任務(wù)處理，該循環(huán)在第二任務(wù)處理周期(Ttaski)期間以中等速度執(zhí)行；以及
快速任務(wù)處理器模塊，被構(gòu)造成在快速任務(wù)處理循環(huán)期間迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理，該循環(huán)在第三任務(wù)處理周期(Ttaskci)期間以相對快速執(zhí)行，以及其中中等速度任務(wù)處理器模塊，包括: 成在執(zhí)行中等速度任務(wù)處理循環(huán)期間以中等速度(Ttaski)計算:偽隨機數(shù)(Krand),和基于平均切換頻率(/n)的新瞬時切換頻率(/&--)，顫振跨度頻率D和縮放版本的偽隨機數(shù)(Krand);以及
參數(shù)再初始化模塊，其定期地且連續(xù)地基于新瞬時切換頻率再初始化依賴時間的參數(shù)值，這些參數(shù)值將被快速任務(wù)處理器所用。
[0036]方案12.如方案11所述的系統(tǒng)，其中中等速度任務(wù)處理器模塊還包括:
標(biāo)記變量控制模塊，其被構(gòu)造成在第二計算模塊計算了新瞬時切換頻率之后設(shè)置標(biāo)記變量為真，其中依賴時間的參數(shù)值在設(shè)置標(biāo)記變量為真之前被再初始化。
[0037]方案13.如方案12所述的系統(tǒng)，還包括:
第一雙緩沖器，其被構(gòu)造成保持第一組參數(shù)值，包括:
第一頁，其包括:多個第一元素，其中第一元素中的每一個被構(gòu)造成保持第一多個參數(shù)值中的其中一個，其中第一多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)特定依賴時間的參數(shù)的第一值；以及
第二頁，其包括:多個第二元素，其中第二元素中的每一個被構(gòu)造成保持第二多個參數(shù)值中的其中一個，其中第二多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)特定依賴時間的參數(shù)的其中一個的
第二值。
[0038]方案14.如方案13所述的系統(tǒng)，其中依賴時間的參數(shù)由馬達控制模塊使用，并且其中依賴時間的參數(shù)是切換頻率(/i)的函數(shù)并對切換頻率(/i)中的誤差敏感。
[0039]方案15.如方案13所述的系統(tǒng)，其中快速任務(wù)處理循環(huán)包括:
前快速任務(wù)處理器模塊，其被構(gòu)造成在快速任務(wù)處理循環(huán)的前快速任務(wù)處理循環(huán)期間執(zhí)行前快速任務(wù)處理，其中第二計算模塊被構(gòu)造成在執(zhí)行前快速任務(wù)處理循環(huán)之前計算偽隨機數(shù)(Krand)和新瞬時切換頻率;以及
后快速任務(wù)處理器模塊，其被構(gòu)造成在快速任務(wù)處理循環(huán)的后快速任務(wù)處理循環(huán)期間執(zhí)行后快速任務(wù)處理。
[0040]方案16.如方案15所述的系統(tǒng)，其中快速任務(wù)處理器模塊在快速任務(wù)處理期間每第二任務(wù)處理周期(Ttaski)轉(zhuǎn)換第一指數(shù)的值一次，使得第一指示器交替地指向第一頁或第二頁，并且其中第一頁的第一元素和第二頁的第二元素被構(gòu)造成取決于特定時間的第一指數(shù)的值而交替地保持:
正在由中等速度任務(wù)處理器模塊的參數(shù)再初始化模塊基于由第二計算模塊計算的新瞬時切換頻率(/%--)更新/再初始化以供馬達控制模塊未來使用的依賴時間的參數(shù)的新參數(shù)值，其中新參數(shù)值反映了將在下面的第三任務(wù)處理周期(T,3_)期間被應(yīng)用給快速任務(wù)處理的新瞬時切換頻率(Af);或者
在當(dāng)前時刻在快速任務(wù)處理器模塊由馬達控制模塊消費/使用的依賴時間的當(dāng)前參數(shù)值，其中當(dāng)前參數(shù)值反映了在當(dāng)前第三任務(wù)處理周期(T,3_)期間將被應(yīng)用到快速任務(wù)處理的當(dāng)前實際瞬時切換頻率(/i)。
[0041]方案17.如方案16所述的系統(tǒng)，當(dāng)快速任務(wù)處理器模塊確定第二任務(wù)處理周期(Ttaski)的新中等速度已經(jīng)被開始時，
其中中等速度任務(wù)處理器模塊基于由第二計算模塊計算的新瞬時切換頻率更新依賴時間的參數(shù)的新參數(shù)值，并且
當(dāng)完成對新參數(shù)值的更新時，其中快速任務(wù)處理器模塊將當(dāng)前實際切換頻率改變到新瞬時切換頻率(Ssinew)，并然后轉(zhuǎn)換第一指數(shù)的值。
[0042]方案18.如方案.15所述的系統(tǒng)，其中將標(biāo)記變量設(shè)置為真信號通知快速任務(wù)處理器新瞬時切換頻率已準(zhǔn)備好在快速任務(wù)處理期間在快速任務(wù)處理器處被使用，其中前快速任務(wù)處理器模塊，包括:
檢查模塊，其被構(gòu)造成檢查標(biāo)記變量以確定標(biāo)記變量是否被設(shè)置為真；以及轉(zhuǎn)換模塊，其被構(gòu)造成在標(biāo)記變量被確定為被設(shè)置為真時轉(zhuǎn)換第一指數(shù)的值，從而改變指向雙緩沖器的第一指示器，使得第一指示器指向與其先前指向相反的頁；
模塊，其被構(gòu)造成在標(biāo)記變量被確定為被設(shè)置為真時產(chǎn)生去往硬件以將當(dāng)前實際切換頻率(/i)改變?yōu)樾滤矔r切換頻率(Af)的頻率改變命令。
[0043]方案19.如方案15所述的系統(tǒng)，其中第一雙緩沖器是第一雙緩沖器，并且還包括:
第二雙緩沖器，其被構(gòu)造成保持與依賴時間的參數(shù)的第一多個參數(shù)值不同的第二組參數(shù)值，第二雙緩沖器包括:
第三頁，其包括:多個第三元素，其中第三元素中的每一個被構(gòu)造成保持第三多個參數(shù)值中的其中一個，其中第三多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)特定參數(shù)的第一值；
第四頁，其包括:多個第四元素，其中第四元素中的每一個被構(gòu)造成保持第四多個參數(shù)值中的其中一個，其中第四多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)特定參數(shù)中的其中一個的第二值，其中第一指示器是第一指示器，以及
其中快速任務(wù)處理器模塊在快速任務(wù)處理期間每第二任務(wù)處理周期(Ttaski)以中等速度轉(zhuǎn)換第二指數(shù)的值一次，使得第二指示器交替地指向第三頁或第四頁。[0044]方案20.如方案18所述的系統(tǒng)，其中后快速任務(wù)處理器模塊包括:
另一檢查模塊，其被構(gòu)造成檢查標(biāo)記變量以確定標(biāo)記變量是否被設(shè)置為真；以及 更新模塊，其被構(gòu)造成在標(biāo)記變量被確定為被設(shè)置為真時用新瞬時切換頻率
更新存儲當(dāng)前實際切換頻率(/i)的軟件中的變量；
模塊，其被構(gòu)造成在用新瞬時切換頻率更新了存儲當(dāng)前實際切換頻率(/i)的軟件中的變量后設(shè)置標(biāo)記變量為假；
轉(zhuǎn)換模塊，其被構(gòu)造成在快速任務(wù)處理期間每第二任務(wù)處理周期(Ttaski)在標(biāo)記變量被設(shè)置為假后以中等速度轉(zhuǎn)換第二指數(shù)的值一次，使得第二指示器交替地指向第三頁或第四頁。
[0045]方案21.如方案11所述的系統(tǒng)，其中相對慢速小于中等速度，其中中等速度小于相對快速，其中快速任務(wù)處理不能由中等速度任務(wù)處理和慢速任務(wù)處理中斷，并且其中中等速度任務(wù)處理不能由慢速任務(wù)處理中斷但能由快速任務(wù)處理中斷，并且其中慢速任務(wù)處理能由中等速度任務(wù)處理和快速任務(wù)處理中斷。
[0046]方案22.—種用于操作雙緩沖器的方法，該雙緩沖器具有第一頁和第二頁，第一頁具有多個第一元素，每一個第一元素被構(gòu)造成保持第一多個參數(shù)值中的其中一個，第一多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)每個特定依賴時間的參數(shù)的第一值，第二頁具有多個第二元素，每一個第二元素被構(gòu)造成保持第二多個參數(shù)值中的其中一個，第二多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)每個特定依賴時間的參數(shù)的第二值，該方法包括:
當(dāng)指數(shù)的值是第一值時在中等速度任務(wù)處理器模塊處選擇第一多個參數(shù)值以由馬達控制模塊使用，其中在選擇時第一多個參數(shù)值反映第二任務(wù)處理周期(Ttaski)的新中等速度；
在中等速度任務(wù)處理器模塊處確定第二任務(wù)處理周期(Ttaski)的新中等速度是否已經(jīng)由中等速度任務(wù)處理器模塊開始；
當(dāng)?shù)诙蝿?wù)處理周期(Ttaski)的新中等速度已被開始時，基于由中等速度任務(wù)處理器模塊每第二任務(wù)處理周期(Ttaski )計算一次的新切換頻率在中等速度任務(wù)處理器模塊更新第二多個參數(shù)值；
當(dāng)中等速度任務(wù)處理器模塊確定每個第二多個參數(shù)值都被更新時:
每第二任務(wù)處理周期(Ttaski)在快速任務(wù)處理器模塊改變實際當(dāng)前切換頻率ifsw)到新切換頻率(Af) —次；以及
轉(zhuǎn)換指數(shù)到第二值以顛倒第一頁和第二頁的角色，使得第二多個參數(shù)值將被選擇以供馬達控制模塊所用并且使得第一多個參數(shù)值將基于另一新切換頻率被更新。
[0047]方案23.如方案22所述的方法，還包括:
在轉(zhuǎn)換指數(shù)到第二值，并且在中等速度任務(wù)處理器模塊確定指數(shù)具有第二值之后；在中等速度任務(wù)處理器模塊處選擇第二多個參數(shù)值以由馬達控制模塊使用，其中在選擇時第二多個參數(shù)值反映第二任務(wù)處理周期(Ttaski)的另一新中等速度；
在中等速度任務(wù)處理器模塊處確定第二任務(wù)處理周期(Ttaski)的另一新中等速度是否已經(jīng)由中等速度任務(wù)處理器模塊開始；
當(dāng)?shù)诙蝿?wù)處理周期(Ttaski )的另一新中等速度已被開始時，基于由中等速度任務(wù)處理器模塊計算的另一新切換頻率在中等速度任務(wù)處理器模塊更新第一多個參數(shù)值；當(dāng)中等速度任務(wù)處理器模塊確定每個第一多個參數(shù)值都被更新時:
每第二任務(wù)處理周期(Ttaski)在快速任務(wù)處理器模塊改變實際/當(dāng)前切換頻率(Ssw)到另一新切換頻率(Af) —次；以及
轉(zhuǎn)換指數(shù)回到第一值以顛倒第一頁和第二頁的角色，使得第一多個參數(shù)值將被選擇以供馬達控制模塊所用并且使得第二多個參數(shù)值將基于又一新切換頻率被更新。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]此后將結(jié)合下面的附圖描述本公開的實施例，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件；并且其中
圖1是根據(jù)所公開實施例的馬達驅(qū)動系統(tǒng)的一個示例的框圖。
[0049]圖2是馬達驅(qū)動系統(tǒng)的一部分的框圖，其包括連接到三相AC馬達的三相PWM電壓源逆變器模塊。
[0050]圖3A是根據(jù)所公開的實施例中一些的系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)用于顫振切換頻率(/i)，該切換頻率(/i)被用于產(chǎn)生切換信號，該信號被應(yīng)用到三相PWM電壓源逆變器模塊。
[0051]圖3B是圖3A的第一雙緩沖器和第二雙緩沖器的示例的概念框圖。
[0052]圖3C是說明根據(jù)所公開的實施例的一種實施方式的操作圖3A的第一雙緩沖器的方法的流程圖。
[0053]圖4是說明根據(jù) 所公開的實施例中一些的慢速任務(wù)處理的流程圖。
[0054]圖5是說明根據(jù)所公開的實施例中一些的中等速度任務(wù)處理的流程圖。
[0055]圖6A是說明根據(jù)所公開的實施例中一些的快速任務(wù)處理的流程圖。
[0056]圖6B是說明用來計算具有周期(Ts)的PWM電壓信號的占空比的電流采樣點的曲線，以展示在離散時間控制系統(tǒng)中經(jīng)歷的PWM電壓延遲時間的概念和PWM電壓提前的概念。
[0057]圖6C圖示了切換周期(7^)中的階躍變化和用來補償在該階躍變化期間的實施延遲的PWM電壓提前的三個對應(yīng)值的示例。
[0058]圖7A是一組曲線，其示出了在使用帶有顫振的現(xiàn)有技術(shù)AC馬達控制算法以相當(dāng)聞馬達速度運行的馬達的馬達速度、命令扭矩和相電流。
[0059]圖7B是一組曲線，其示出了使用根據(jù)所公開實施例的帶有顫振的AC馬達控制以相當(dāng)聞馬達速度運行的馬達的馬達速度、命令扭矩和相電流。
【具體實施方式】
[0060]在本文使用時，詞語“示例性”表示“用作示例、例子或說明”。下面的具體描述本質(zhì)上僅僅是示例性的，并非用于限定本發(fā)明、其應(yīng)用或使用。因此，本文描述的任何“示例性”實施例都不一定被理解為相比其它實施例是優(yōu)選的或有利的?！揪唧w實施方式】中描述的所有實施例都是示例性實施例，它們被提供用于使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造或使用本發(fā)明，并且不是用于限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求限定。而且，并不意在受在前面的【技術(shù)領(lǐng)域】、【背景技術(shù)】、
【發(fā)明內(nèi)容】
或者后面的【具體實施方式】中出現(xiàn)的任何明示或暗示的理論的約束。
[0061]在具體描述根據(jù)本發(fā)明的實施例之前，應(yīng)該注意到，實施例主要是與控制多相系統(tǒng)的操作相關(guān)的裝置部件和方法步驟的組合。應(yīng)該意識到，本文中所描述的發(fā)明的實施例可使用硬件、軟件或他們的組合實施。本文中描述的控制電路可包括被使用模擬和/或數(shù)字電路的組合實施的各種部件、模塊、電路和其它邏輯，離散或集成的模擬或數(shù)字電子電路和它們的組合。在本文中使用時，術(shù)語“模塊”指的是用于執(zhí)行任務(wù)的設(shè)備、電路、電部件、和/或基于軟件的部件。在一些實施方式中，本文中描述的控制電路可使用一個或多個專用集成電路(ASIC)、一個或多個微處理器、和/或，當(dāng)實施這種電路中的控制邏輯的部分或全部時，一個或多個基于數(shù)字信號處理器(DSP)電路來實施。應(yīng)該意識到，本文中描述的本發(fā)明的實施例可包括一個或多個傳統(tǒng)的處理器和獨特的所存儲的程序指令，該指令控制一個或多個處理器以，聯(lián)合某些非處理器電路，實施用于控制多相系統(tǒng)的操作的功能中的一些、大多數(shù)或全部，如本文中所討論的。照此，這些功能可被解釋為用于控制多相系統(tǒng)的操作的方法的步驟。替換地，一些或全部功能可由狀態(tài)機器來實施，該狀態(tài)機器沒有存儲的程序指令，或者由一個或多個專用集成電路(ASIC)來實施，其中每個功能或某些功能的一些組合被實施為定制邏輯。當(dāng)然，可以使用兩者方法的組合。因此，本文將描述這些功能的方法和裝置。另外，預(yù)期本領(lǐng)域技術(shù)人員，盡管在例如可用時間、當(dāng)前技術(shù)、和經(jīng)濟考慮的啟示下可能要付出重大努力和做出許多設(shè)計選擇，但在本文中所公開的概念和原理的指導(dǎo)下會很容易地通過最少的實驗產(chǎn)生這種軟件指令和程序和1C。
[0062]總覽
本發(fā)明的實施例涉及用于控制多相系統(tǒng)的操作的方法、系統(tǒng)和裝置。在一個示例性實施方式中，多相機器可被實施在操作環(huán)境中，例如混合動力/電動車輛(HEV)。在將被描述的示例性實施方式中，控制技術(shù)和工藝將被描述為應(yīng)用到混合動力/電動車輛。不過，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識到，相同或類似的技術(shù)和工藝可被應(yīng)用到其它系統(tǒng)的背景下，在這些系統(tǒng)中在期望減少PWM切換頻率對噪聲、EM1、總線共振和扭矩波動的不利影響時控制多相系統(tǒng)的操作是令人滿意的。在這方面，本文公開的概念中的任一個通常可被應(yīng)用到“車輛”，并且在本文中使用時，術(shù)語“車輛”廣義地指示具有AC機器的非人工運輸機構(gòu)。而且，術(shù)語“車輛”不受任何具體的推進技術(shù)例如汽油或柴油燃料所限制。更確切地說，車輛可包括混合動力車輛、蓄電池電動車輛、氫車輛、和使用各種其它代替的燃料操作的車輛。
[0063]在本文中使用時，術(shù)語“交流(AC)機器”通常指的是“將電能轉(zhuǎn)換為機械能或反之亦然的設(shè)備或裝置”。AC機器可通常被分類為同步AC機器和異步AC機器。同步AC機器可包括永磁機器和磁阻機器。永磁機器包括表面安裝永磁機器(SMPMM)和內(nèi)部永磁機器(IPMM)0異步AC機器包括感應(yīng)機器。雖然AC機器可以是AC馬達(例如，用于在其生產(chǎn)輸入處將AC電能轉(zhuǎn)換為機械能量或能的裝置)，但是AC機器不限于是AC馬達，而是也可包括用于將在其原動機處的機械能量或能在其輸出處轉(zhuǎn)換為電AC能量或能的發(fā)電機)。機器中的任一個可以是AC馬達或AC發(fā)電機。AC馬達是由交流驅(qū)動的電馬達。在一些實施方式中，AC馬達包括外部靜止定子，其具有被供應(yīng)交流電以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的線圈；和內(nèi)部轉(zhuǎn)子，其附接到輸出軸，該旋轉(zhuǎn)的磁場給該轉(zhuǎn)子提供扭矩。取決于所用轉(zhuǎn)子的類型，AC馬達可被分類為同步的或異步的。
[0064]圖1是根據(jù)所公開實施例的馬達驅(qū)動系統(tǒng)100的一個示例的框圖。系統(tǒng)100通過聯(lián)接到三相AC機器120的三相脈寬調(diào)制(PWM)電壓源逆變器模塊110控制三相AC機器120，使得三相AC機器120通過調(diào)節(jié)控制三相AC機器120的電流122-124能高效地使用提供到三相PWM電壓源逆變器模塊110的DC輸入電壓(Vdc)139。在一個示例性實施方式中，馬達驅(qū)動系統(tǒng)100可被用于控制HEV中的扭矩。
[0065]在下面對一個特定非限定性實施方式的描述中，三相AC機器120可被具體化為三相AC供能馬達120 ;不過，應(yīng)該意識到，圖示的實施例僅是可應(yīng)用所公開的實施例的AC機器的類型的一個非限定性示例，并且所公開的實施例可被應(yīng)用到包括更少或更多相的任何類型的多相AC機器。
[0066]三相AC馬達120通過三個逆變器極被聯(lián)接三相PWM電壓源逆變器模塊110并基于從三相PWM電壓源逆變器模塊110接收的三相正弦電流信號122…124產(chǎn)生機械能(扭矩X速度)。
[0067]在描述系統(tǒng)100的操作細節(jié)之前，將參照圖2提供對三相PWM電壓源逆變器模塊110的一個示例性實施方式的更具體的描述(包括其如何被連接到三相AC馬達120)。
[0068]圖2是馬達驅(qū)動系統(tǒng)100的一部分的框圖，其包括連接到三相AC馬達120的三相PWM電壓源逆變器模塊110。應(yīng)該注意到，圖1中的三相PWM電壓源逆變器模塊110和三相馬達120不限于這種實施方式。更確切地說，圖2僅是圖1中的三相PWM電壓源逆變器模塊110和三相AC馬達120在一個特定實施例中可如何被實施的一個示例。
[0069]如在圖2中所示，三相AC馬達120具有三個定子或馬達繞組120A、120B、120C，它們連接到馬達端子A、B、C，和三相PWM電壓源逆變器模塊110。三相PWM電壓源逆變器模塊110包括電容器180和三個逆變器子模塊115、117、119。在這個特定實施例中，在相A中逆變器子模塊115被聯(lián)接到馬達繞組120A，在相B中，逆變器子模塊117被聯(lián)接到馬達繞組120B，且在相C中逆變器子模塊119被聯(lián)接到馬達繞組120C。進入馬達繞組A120A的電流流出馬達繞組B、C120B-120C，進入馬達繞組B120B的電流流出馬達繞組A和C，120A，120C，并且進入馬達繞組C120C的電流流出馬達繞組A和B，120A, 120B。
[0070]所得到的相或定.子電流(Ias-1cs) 122、123、124流過各自的定子繞組120A-120C?？邕^定子繞組120A-120C中每一個的相到中性電壓分別被表示為Van、Vbn, Vm，在定子繞組120A-120C中每一個中產(chǎn)生的反電動勢(EMF)電壓分別被示出為由理想電壓源產(chǎn)生的電壓Ea、Eb、E。，每一個理想電壓源分別被示出為與定子繞組120A-120C串聯(lián)。如公知的，這些反EMF電壓Ea、Eb、E。是由永磁轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在相應(yīng)的定子繞組120A-120C中感應(yīng)的電壓。雖然未示出，馬達120可被聯(lián)接到驅(qū)動軸。
[0071]三相PWM電壓源逆變器模塊110包括電容器180，包括雙開關(guān)182/183、184/185的第一逆變器子模塊115，包括雙開關(guān)186/187、188/189的第二逆變器子模塊117，和包括雙開關(guān)190/191、192/193的第三逆變器子模塊119。如此，三相PWM電壓源逆變器模塊110具有六個固態(tài)可控切換設(shè)備182、184、186、188、190、192，和六個二極管183、185、187、189、191、193，以適當(dāng)?shù)厍袚Q復(fù)合電壓(Vdc)并提供三相AC馬達120的定子繞組120A、120B、120C的三相激勵。
[0072]閉環(huán)馬達控制器108可從馬達120接收馬達命令信號和馬達操作信號，并且產(chǎn)生用于控制在逆變器子模塊115、117、119中的固態(tài)切換設(shè)備182、184、186、188、190、192的切換的控制信號109。通過提供合適的控制信號109-1…109-3到各個逆變器子模塊115、117、119，閉環(huán)馬達控制器102控制在逆變器子模塊115、117、119中的固態(tài)切換設(shè)備182、184、186、188、190、192的切換并由此控制逆變器子模塊115、117、119的分別提供到馬達繞組120A-120C的輸出。由三相PWM電壓源逆變器模塊110的逆變器子模塊115、117、119產(chǎn)生的所得到的定子電流(1&^1(^)122-124被提供給馬達繞組12(^、12(?、120(:。電壓Van、VbnJa^P在節(jié)點N處的電壓取決于在三相PWM電壓源逆變器模塊110的逆變器子模塊115、117,119中的開關(guān)182、184、186、188、190、192的開/閉狀態(tài)而隨時間波動。
[0073]再次參照圖1，馬達驅(qū)動系統(tǒng)100包括控制器102?？刂破?02包括馬達控制模塊104、切換頻率計算模塊105和模塊調(diào)制(PWM)模塊108。
[0074]在一個示例性實施方式中，馬達控制模塊104可包括多個模塊，諸如扭矩-電流映射模塊、abc參照系-α β參照系變換模塊、靜止-同步變換模塊、同步系電流調(diào)節(jié)器模塊、同步-靜止變換模塊，α β參照系-abc參照系(α β _abc)變換模塊等，這些模塊一起操作以產(chǎn)生靜止參照系電壓命令信號(Vas*...Vcs*) 107 (也稱為“相電壓命令信號”)，其被發(fā)送到PWM模塊108。這些模塊的細節(jié)是本領(lǐng)域熟知的并且為了簡要目的而不詳細描述。
[0075]切換頻率計算模塊105產(chǎn)生切換頻率(Ssw)信號106。
[0076]三相PWM電壓源逆變器模塊110被聯(lián)接到PWM模塊108。PWM模塊108用于控制相電壓命令信號(Vas*...Vcs*) 107的脈寬調(diào)制(PWM)。在PWM模塊108內(nèi)實施的特定調(diào)制算法可以是任何對控制脈寬調(diào)制(PWM)以建立交流(AC)波形來說已知的調(diào)制算法，包括空間向量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)，這些波形基于DC輸入139以不同的速度驅(qū)動三相AC供能馬達120。
[0077]為此，PWM模塊·108處理切換頻率(/#)信號106和靜止參照系電壓命令信號(Vas*…Vcs*) 107以產(chǎn)生驅(qū)動三相PWM電壓源逆變器模塊110的切換設(shè)備182、184、186、188、190、192的切換信號109。切換信號109是基于在圖1中未示出但代替地在PWM模塊108處內(nèi)部產(chǎn)生的在每個PWM周期期間具有特定占空比的占空比波形產(chǎn)生的。PWM模塊108基于切換頻率(/ι)信號106改變了相電壓命令信號(Vas*...Vcs*) 107以產(chǎn)生占空比波形(未在圖1中示出)和切換信號(Sa...Sc) 109，它將這些提供給三相PWM電壓源逆變器模塊110。切換信號109是在每個PWM周期期間具有特定占空比的PWM波形，該特定占空比由在PWM模塊108處內(nèi)部產(chǎn)生的占空比波形確定。
[0078]切換信號109控制三相PWM電壓源逆變器模塊110中的開關(guān)的切換狀態(tài)以在每一相A、B、C產(chǎn)生三相電壓。三相PWM電壓源逆變器模塊110必須被控制從而在同一逆變器子模塊115、117、119 (圖2)中的兩個開關(guān)或“腿”決不都被接通以阻止DC供應(yīng)被短路。如此，在同一逆變器子模塊115、117、119 (圖2)中的開關(guān)以互補方式被操作使得當(dāng)一個斷開時另一個接通，并且反之亦然。為了進一步解釋，在任何特定時間在給定的相(A..C)中，其中一個開關(guān)被斷開而另一個開關(guān)被接通(即，在特定逆變器子模塊中的兩個開關(guān)必須具有相反的接通/斷開狀態(tài))。作為關(guān)于相A的一個示例，當(dāng)開關(guān)182接通時，開關(guān)184斷開，并且反之亦然。因此，對于特定的逆變器子模塊，在該逆變器子模塊中的兩個開關(guān)的接通/斷開狀態(tài)可由二進制I或二進制O表示。例如，當(dāng)在給定相中的上開關(guān)是接通(且下開關(guān)是斷開)時，位值是1，而當(dāng)在給定相中下開關(guān)接通(且上開關(guān)斷開時)位值為O。
[0079]三相PWM電壓源逆變器模塊110接收DC輸入電壓(Vdc) 139和切換信號109，并且使用它們來在逆變器極產(chǎn)生三相交流(AC)電壓信號波形，該波形以變換速度(ωΓ)驅(qū)動三相AC機器120。三相機器120接收由三相PWM電壓源逆變器模塊110產(chǎn)生的三相電壓信號并產(chǎn)生命令扭矩(Te*)大小的馬達輸出。雖未在圖1中示出，系統(tǒng)100也可包括齒輪，其聯(lián)接到三相AC機器120的軸并由該軸驅(qū)動。[0080]離散時間控制和不同的處理速度
大多數(shù)PWM電壓源逆變器模塊被實施為離散時間控制系統(tǒng)。在高性能應(yīng)用中，有閉環(huán)電流控制，例如場定向控制或向量控制。馬達控制算法被寫入軟件，并且以具體的速度被執(zhí)行。
[0081]例如，一些任務(wù)或功能，例如電流調(diào)節(jié)控制和PWM產(chǎn)生，可在以相對快速執(zhí)行的循環(huán)中被執(zhí)行或完成(例如，對于一些系統(tǒng)在I千赫到20千赫的范圍內(nèi)執(zhí)行的循環(huán))。該循環(huán)執(zhí)行時的相對快速經(jīng)常可與PWM頻率同步，或可能在一些應(yīng)用中處于PWM頻率的次諧波。
[0082]其它的任務(wù)或功能，例如扭矩命令處理和電流命令確定，可在以中等速度執(zhí)行的循環(huán)內(nèi)被執(zhí)行或完成(例如，對于一些系統(tǒng)每2毫秒執(zhí)行的循環(huán))，該中等速度慢于上述相對快速。
[0083]再其它的任務(wù)或功能，例如平均逆變器頻率或其它慢速變化參數(shù)的計算，可在以慢速執(zhí)行的循環(huán)內(nèi)被執(zhí)行或完成(例如，對于一些系統(tǒng)每10毫秒執(zhí)行的循環(huán))，該慢速慢于上述中等速度。
[0084]馬達控制算法中許多需要知道逆變器切換頻率/周期(或PWM速度或采樣速度)以正確地完成某些計算。一些示例可以是離散時間濾波器系數(shù)，PI調(diào)節(jié)器增益、延遲補償、逆變器死區(qū)時間補償?shù)取?br> [0085]在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，逆變器頻率根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)操作調(diào)節(jié)(例如，輸入DC電壓、馬達速度、載荷扭矩、逆變器溫度等)而慢慢變化。在沒有任何特殊預(yù)防措施或算法的情況下，良好的系統(tǒng)性能是可能的。
[0086]顫振
如上所述，顫振是一種通.過以固定速率快速地改變逆變器的切換頻率來減少電流譜中的明顯的諧波的幅值的傳統(tǒng)方法。顫振已經(jīng)被應(yīng)用到AC逆變器以及其中由于一些周期循環(huán)(例如系統(tǒng)時鐘或PWM)而期望展開發(fā)射譜的許多其它類型的電力系統(tǒng)。
[0087]對于馬達驅(qū)動系統(tǒng)的給定操作條件(例如，輸入DC電壓、馬達速度、載荷扭矩、和逆變器溫度)，逆變器將以預(yù)定平均切換頻率操作。這個平均頻率可基于若干標(biāo)準(zhǔn)來選擇，例如，可控性、噪聲、效率等。
[0088]當(dāng)采樣顫振時，在該平均值周圍的某一帶內(nèi)周期地調(diào)節(jié)該頻率。方程(I)示出了包括顫振的瞬時逆變器切換頻率:
【權(quán)利要求】
1.一種方法，其包括: 在第一任務(wù)處理周期(Ttask2)期間迭代地執(zhí)行慢速任務(wù)處理循環(huán)，該慢速任務(wù)處理循環(huán)以相對慢速執(zhí)行，其中迭代地執(zhí)行慢速任務(wù)處理循環(huán)的步驟包括: 一旦在每個第一任務(wù)處理周期(Ttask2)期間，就計算平均切換頻率(/h)和顫振跨度頻率(4_)，其中顫振跨度頻率D對應(yīng)在顫振切換頻率以產(chǎn)生被應(yīng)用到逆變器模塊的切換信號時所允許的頻率變化量； 在第二任務(wù)處理周期(Ttaski)期間迭代地執(zhí)行中等速度任務(wù)處理循環(huán)，該中等速度任務(wù)處理循環(huán)以中等速度執(zhí)行， 在第三任務(wù)處理周期(Ttaskci)期間迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)，該快速任務(wù)處理循環(huán)以相對快速執(zhí)行； 其中迭代地執(zhí)行中等速度任務(wù)處理循環(huán)，包括: 在執(zhí)行前快速任務(wù)處理循環(huán)之前在執(zhí)行中等速度任務(wù)處理循環(huán)期間以中等速度(Ttaski)計算:偽隨機數(shù)(Krand),和基于平均切換頻率(/n)的新瞬時切換頻率(/,&?)，顫振跨度頻率(/；_)和縮放版本的偽隨機數(shù)(Krand);以及 基于新瞬時切換頻率(Ssstnew)定期地且連續(xù)地再初始化在快速任務(wù)處理期間使用的依賴時間的參數(shù)值，使得在快速任務(wù)處理期間使用的全部依賴時間的參數(shù)值都用代表新瞬時切換頻率)的正確值更新。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中迭代地執(zhí)行中等速度任務(wù)處理循環(huán)的步驟還包括: 在計算新瞬時切換頻率之后將標(biāo)記變量設(shè)置為真以信號通知新瞬時切換頻率(.fSW_nJ已準(zhǔn)備好由快速任務(wù)處理循環(huán)使用。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括: 構(gòu)造第一雙緩沖器以保持第一組參數(shù)值，其中第一雙緩沖器包括: 第一頁，其包括:多個第一元素，其中第一元素中的每一個被構(gòu)造成保持第一多個參數(shù)值中的其中一個，其中第一多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)特定依賴時間的參數(shù)的第一值；以及 第二頁，其包括:多個第二元素，其中第二元素中的每一個被構(gòu)造成保持第二多個參數(shù)值中的其中一個，其中第二多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)特定依賴時間的參數(shù)的其中一個的第二值。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中依賴時間的參數(shù)由馬達控制模塊使用，并且是切換頻率(Ar)的函數(shù)。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)包括: 執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)的前快速任務(wù)處理循環(huán)，其中偽隨機數(shù)(Krand)和新瞬時切換頻 在執(zhí)行前快速任務(wù)處理循環(huán)之前被計算；以及 執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)的后快速任務(wù)處理循環(huán)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)的前快速任務(wù)處理循環(huán)的步驟包括: 在前快速任務(wù)處理期間每第二任務(wù)處理周期(Ttaski)轉(zhuǎn)換第一指數(shù)的值一次，使得第一指示器交替地指向第一頁或第二頁，從而第一頁的第一元素和第二頁的第二元素依賴特定時間的第一指數(shù)的值被構(gòu)造交替地保持:正在由中等速度任務(wù)處理器模塊的參數(shù)再初始化模塊基于由第二計算模塊計算的新瞬時切換頻率(/%--)更新/再初始化以供馬達控制模塊未來使用的依賴時間的參數(shù)的新參數(shù)值，其中新參數(shù)值反映了將在下面的第三任務(wù)處理周期(T,3_)期間被應(yīng)用給快速任務(wù)處理的新瞬時切換頻率(Af);或者 在當(dāng)前時刻在快速任務(wù)處理器模塊由馬達控制模塊消費/使用的依賴時間的當(dāng)前參數(shù)值，其中當(dāng)前參數(shù)值反映了在當(dāng)前第三任務(wù)處理周期(T,3_)期間將被應(yīng)用到快速任務(wù)處理的當(dāng)前實際瞬時切換頻率(/I)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)的步驟包括: 確定第二任務(wù)處理周期(Ttaski)的新中等速度已經(jīng)被開始， 其中迭代地執(zhí)行中等速度任務(wù)處理循環(huán)的步驟還包括: 基于新瞬時切換頻率(/&--)更新依賴時間的參數(shù)的新參數(shù)值；以及 在完成了新參數(shù)值的更新時: 其中迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)的步驟還包括: 將當(dāng)前實際切換頻率改變到新瞬時切換頻率(Sswner)；以及 此時轉(zhuǎn)換第一指數(shù)的值。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中執(zhí)行快速任務(wù)處理循環(huán)的前快速任務(wù)處理循環(huán)的步驟包括: 確定標(biāo)記變量是否被設(shè)置為真；以及 當(dāng)確定標(biāo)記變量被設(shè)置為真時: 轉(zhuǎn)換第一指數(shù)的值以改變指向雙緩沖器的第一指示器，使得第一指示器指向與其先前指向相反的頁；以及 產(chǎn)生去往硬件的頻率改變命令以將當(dāng)前實際切換頻率改變?yōu)樾滤矔r切換頻率〔fsW—new) °
9.一種系統(tǒng)，其包括:慢速任務(wù)處理器模塊，被構(gòu)造成在慢速任務(wù)處理循環(huán)期間迭代地執(zhí)行慢速任務(wù)處理，該循環(huán)在第一任務(wù)處理周期(Ttask2)期間以相對慢速執(zhí)行，其中慢速任務(wù)處理器模塊包括:第一計算模塊，該計算模塊一旦在每個第一任務(wù)處理周期(Ttask2)期間就計算平均切換頻率(AnP和顫振跨度頻率(Z1spafl),該顫振跨度頻率對應(yīng)于在顫振切換頻率(/i)時允許的頻率變化量； 中等速度任務(wù)處理器模塊，被構(gòu)造成在中等速度任務(wù)處理循環(huán)期間迭代地執(zhí)行中等速度任務(wù)處理，該循環(huán)在第二任務(wù)處理周期(Ttaski)期間以中等速度執(zhí)行；以及 快速任務(wù)處理器模塊，被構(gòu)造成在快速任務(wù)處理循環(huán)期間迭代地執(zhí)行快速任務(wù)處理，該循環(huán)在第三任務(wù)處理周期(Ttaskci)期間以相對快速執(zhí)行，以及其中中等速度任務(wù)處理器模塊，包括: 第二計算模塊，被構(gòu)造成在執(zhí)行中等速度任務(wù)處理循環(huán)期間以中等速度(Ttaski)計算:偽隨機數(shù)(Krand),和基于平均切換頻率(/n)的新瞬時切換頻率(/&--)，顫振跨度頻率D和縮放版本的偽隨機數(shù)(Krand);以及 參數(shù)再初始化模塊，其定期地且連續(xù)地基于新瞬時切換頻率再初始化依賴時間的參數(shù)值，這些參數(shù)值將被快速任務(wù)處理器所用。
10.一種用于操作雙緩沖器的方法，該雙緩沖器具有第一頁和第二頁，第一頁具有多個第一元素，每一個第一元素被構(gòu)造成保持第一多個參數(shù)值中的其中一個，第一多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)每個特定依賴時間的參數(shù)的第一值，第二頁具有多個第二元素，每一個第二元素被構(gòu)造成保持第二多個參數(shù)值中的其中一個，第二多個參數(shù)值中的每一個對應(yīng)每個特定依賴時間的參數(shù)的第二值，該方法包括: 當(dāng)指數(shù)的值是第一值時在中等速度任務(wù)處理器模塊處選擇第一多個參數(shù)值以由馬達控制模塊使用，其中在選擇時第一多個參數(shù)值反映第二任務(wù)處理周期(Ttaski)的新中等速度； 在中等速度任務(wù)處理器模塊處確定第二任務(wù)處理周期(Ttaski)的新中等速度是否已經(jīng)由中等速度任務(wù)處理器模塊開始； 當(dāng)?shù)诙蝿?wù)處理周期(Ttaski)的新中等速度已被開始時，基于由中等速度任務(wù)處理器模塊每第二任務(wù)處理周期(Ttaski )計算一次的新切換頻率在中等速度任務(wù)處理器模塊更新第二多個參數(shù)值； 當(dāng)中等速度任務(wù)處理器模塊確定每個第二多個參數(shù)值都被更新時: 每第二任務(wù)處理周期(Ttaski)在快速任務(wù)處理器模塊改變實際當(dāng)前切換頻率ifsw)到新切換頻率(Af) —次；以及 轉(zhuǎn)換指數(shù)到第二值以顛倒第一頁和第二頁的角色，使得第二多個參數(shù)值將被選擇以供馬達控制模塊所用并且使得第一多個參數(shù)值將基于另一新切換頻率被更新。
【文檔編號】H02P23/00GK103427753SQ201310191194
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月22日
【發(fā)明者】S.E.舒爾斯, M.J.格里默, K.S.馬賈羅夫, W.R.考索恩 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司