相關(guān)主題在2013年6月28日提交的國際申請No.PCT/US2013/048562以及與本申請同時提交的題為“可變磁化機控制器”的國際申請(代理所案號NS-WO145203)中公開，上述這些國際申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及可變磁化機控制器。更具體地，本發(fā)明涉及能夠減小由脈沖電流感生的電壓從而以減小的電壓來控制電動車輛或混合動力車輛中采用的可變磁化機(比如電動機或其他類型的可變磁通機)。

背景技術(shù)：

電動車輛和混合動力車輛(HEV)包括作為車輛的驅(qū)動源工作的電動機。在純電動車輛中，電動機作為唯一驅(qū)動源工作。另一方面，HEV包括基于本領(lǐng)域理解的條件作為車輛的驅(qū)動源工作的電動機和常規(guī)內(nèi)燃機。

如本領(lǐng)域理解的那樣，電動車輛和HEV可以采用具有可變磁化特征的電動機。例如，可以提高電機的磁化水平從而增加電機產(chǎn)生的扭矩。因此，當(dāng)駕駛員試圖加速車輛以例如超過另一車輛時，電機控制系統(tǒng)可以改變磁化水平以增加電機的扭矩輸出并由此增加車速。

在典型的電機控制系統(tǒng)中，逆變器向電機施加控制電壓。如本領(lǐng)域理解的那樣，隨著電流脈沖寬度縮短，電流脈沖(比如D軸電流脈沖)的斜坡率將增大。顯然，該電流脈沖將影響控制系統(tǒng)中感生的電壓。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

但是，在高電機速度下，控制系統(tǒng)中由脈沖電流感生的電壓可增大至高電壓電平。在該高電壓電平處，逆變器可能不再能夠提供足夠的電壓來以期望的速度驅(qū)動電機。因此，期望的是提供一種用于可變磁化機(比如車輛的可變磁化機或其他類型的可變磁通機)的改進電機控制系統(tǒng)，其能夠?qū)⒂擅}沖電流感生的電壓減小至足夠低的電平，以使得逆變器即使在高速時也能夠提供足夠電壓來驅(qū)動該可變磁化機。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)狀況，根據(jù)所公開的實施例的可變磁化機控制系統(tǒng)的一方面包括：控制器，其構(gòu)造為在可變磁化機的磁化狀態(tài)改變期間產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)d軸/q軸電流矢量軌跡，從而在將驅(qū)動電壓維持在預(yù)定最大幅值以下的同時，以預(yù)定速度驅(qū)動可變磁化機。

附圖說明

現(xiàn)在參照構(gòu)成本原始公開一部分的附圖：

圖1是根據(jù)所公開的實施例的可變磁化機的局部截面示意圖；

圖2至圖4是示出在車輛中用于控制諸如圖1示出的可變磁化機之類的可變磁化機的包括根據(jù)所公開的實施例的控制器的各部件的示例的示意圖；

圖5和圖6是示出在磁化過程和退磁過程期間可變磁化機的磁化狀態(tài)(M/S)與通過圖2至圖4中示出的構(gòu)造施加至可變磁化機的d軸電流脈沖幅度之間的關(guān)系的示例的曲線圖；

圖7是示出根據(jù)所公開的實施例的在圖2至圖4中示出的構(gòu)造中采用的控制器的部件的示例的框圖；

圖8至圖10是示出驅(qū)動可變磁化機的驅(qū)動電壓相對于電流坐標(biāo)系之間的關(guān)系的示例的曲線圖，該電流坐標(biāo)系中q軸電流i_q位于縱軸而d軸電流i_d位于橫軸；

圖11是示出在正常操作和包括反向旋轉(zhuǎn)過程的磁化過程期間可變磁化機的d軸電流、q軸電流和磁化狀態(tài)隨時間的值的示例的曲線圖；

圖12是示出d軸電壓v_d和q軸電壓v_q相對于最大組合電壓Max|v_dq|的示例的曲線圖；

圖13進一步示出了初始磁化和最終磁化處電壓橢圓與初始磁化和最終磁化處d軸特征電流i_d,char之間的關(guān)系的示例；

圖14示出了可變磁化機的扭矩和速度隨磁化狀態(tài)M/S改變而改變的方式的示例；

圖15和圖16示出了組合多個反向旋轉(zhuǎn)電流橢圓以提供不同橢圓軌跡的示例；

圖17是示出根據(jù)所公開的另一實施例的在圖2至圖4示出的構(gòu)造中采用的控制器的部件的示例的框圖；

圖18是示出所公開的又一實施例的在圖2至圖4示出的構(gòu)造中采用的控制器的部件的示例的框圖；以及

圖19和圖20示出了遵從從初始電流矢量至最終電流矢量的螺旋軌跡的反向旋轉(zhuǎn)d軸/q軸電流矢量軌跡的旋轉(zhuǎn)電流橢圓圖案的示例。

具體實施方式

現(xiàn)在將參照附圖說明選擇的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開將顯而易見的是，提供各實施例的以下描述僅出于示意，而并不旨在對如隨附權(quán)利要求及其等價物所限定的本發(fā)明進行限制。

如圖1所示，可變磁化機10(其也可被稱作可變磁化電機或其他類型的可變磁通機)包括轉(zhuǎn)子12和定子14。如本文討論的那樣，術(shù)語可變磁化機和可變磁通機可同義地用來指代相同類型的機器。如本領(lǐng)域理解的那樣，可變磁化機10可以用于任何類型的電動車輛或HEV(比如汽車、卡車和SUV等)中，并且可以用于任何其他類型的設(shè)備中。如本領(lǐng)域理解的那樣，轉(zhuǎn)子12和定子14可以由金屬或任何其他適當(dāng)材料制作。

在該示例中，轉(zhuǎn)子12構(gòu)造為包括多對磁障(flux barrier)16和18，如本領(lǐng)域中的常規(guī)方式那樣，磁障16和18可以構(gòu)造為空氣間隙，或者可以包括任何適當(dāng)類型的絕緣材料。雖然在該示例中僅示出了一對完整的磁障16和18和兩對局部的磁障16和18，但是可以圍繞轉(zhuǎn)子12的外圍以60度的角度隔開六對磁障16和18。顯然，轉(zhuǎn)子12可以包括在使用可變磁化機10的環(huán)境中所需數(shù)量對的磁障16和18。此外，如本示例中所示，電機的q軸穿過一對磁障16和18的中心。但是，各對磁障16和18相對于q軸可以位于任何適當(dāng)位置處，以實現(xiàn)本文討論的實施例的操作性。

如進一步所示，轉(zhuǎn)子12的表面橋20位于各磁障18的徑向向外邊界和轉(zhuǎn)子12的外周22之間。此外，d軸磁通旁路24位于每對相鄰磁障16和18之間。在該示例中，表面橋20和d軸磁通旁路由與轉(zhuǎn)子12的材料相同的材料制成。但是，表面橋20和d軸旁路24可以由本領(lǐng)域已知的任何適當(dāng)材料制成。

另外，多個低矯頑力磁體26在相鄰各對磁障16和18之間圍繞轉(zhuǎn)子12的外圍隔開。如所示的，這些磁體26中的每一個在相對于相鄰磁障16的部分垂直或?qū)嵸|(zhì)上垂直的方向上縱向延伸。但是，磁體26可構(gòu)造為任何適當(dāng)大小和形狀。此外，在該示例中，轉(zhuǎn)子12包括6個磁體26，這6個磁體26位于6對磁障16和18之間并且圍繞轉(zhuǎn)子12在圓周方向上以60度的間隔隔開。但是，磁體26的數(shù)量可以相對于磁障16和18的對數(shù)的改變而改變。此外，每個磁體26可以構(gòu)造為多個磁體。在該示例中，d軸穿過磁體26的中心。但是，磁體26相對于d軸可以位于任何適當(dāng)位置處，以實現(xiàn)本文討論的實施例的操作性。

定子14包括多個定子齒部28和諸如線圈(未示出)之類的其他部件，其可以任何常規(guī)方式來構(gòu)造。在該示例中，如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，定子齒部28構(gòu)造為寬定子齒部。但是，定子齒部28可以具有任何適當(dāng)大小，并且定子14可以包括任何數(shù)量的定子齒部28，以實現(xiàn)本文討論的實施例的操作性。在該示例中，定子齒部28向定子14的內(nèi)周30敞開，但是如有需要可以閉合。此外，空氣間隙32位于轉(zhuǎn)子12的外周22和定子的內(nèi)周30之間，以使得轉(zhuǎn)子12能夠圍繞軸34不受限制地或?qū)嵸|(zhì)上不受限制地轉(zhuǎn)動。

圖2至圖4是示出在車輛102中使用根據(jù)所公開的實施例的控制器100(圖4)來控制可變磁化機10的方式的示例的示意圖。車輛102可以為電動車輛或HEV，比如汽車、卡車、SUV或任何其他適當(dāng)類型的車輛。如本領(lǐng)域中理解的那樣，當(dāng)駕駛員按下加速器104時，加速信號被輸入至控制器106，比如電子控制單元(ECU)或任何其他類型的控制器。此外，速度傳感器108(比如轉(zhuǎn)速計或任何其他類型的傳感器)感測例如車輛102的驅(qū)動輪110的轉(zhuǎn)速，并將車輛速度信號提供至控制器106。

控制器106包括其他常規(guī)部件，比如輸入接口電路、輸出接口電路和存儲裝置(比如ROM(只讀存儲器)裝置和RAM(隨機存取存儲器)裝置)。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開將顯而易見的是，控制器106的確切結(jié)構(gòu)和算法可以為將執(zhí)行本發(fā)明的功能的硬件和軟件的任何組合。換言之，說明書和權(quán)利要求書中使用的“功能性限定”條款應(yīng)當(dāng)包括可以用于執(zhí)行該“功能性限定”條款的功能的任何結(jié)構(gòu)或硬件和/或算法或軟件。此外，如本領(lǐng)域理解的那樣，控制器106可以與本文討論的車輛102中的加速器104、速度傳感器108和其他部件以任何適當(dāng)方式進行通信。另外，控制器106的部件無需為單獨或分離的部件，并且一個部件或模塊可以執(zhí)行本文討論的多個部件或模塊的操作。此外，每個部件可以包括如上討論的微控制器或者多個部件可以共享一個或多個微控制器。

如圖2中進一步示出的，控制器106輸出信號以控制可變磁化機10的速度和扭矩以達(dá)到適當(dāng)?shù)臋C器工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)所期望的車輛加速，如本領(lǐng)域理解的那樣。例如，控制器106可以訪問可存儲在存儲器112中的多個預(yù)先準(zhǔn)備的損耗圖譜中的適當(dāng)損耗圖譜。每個損耗圖譜可以指示所指示的對應(yīng)磁化狀態(tài)(M/S)的各個損耗特征。隨后，控制器106可以例如產(chǎn)生表示各對應(yīng)M/S的損耗量的損耗圖并推導(dǎo)出所指示的最小損耗點。因此，控制器106可以輸出信號來控制可變磁化機10以實現(xiàn)理想M/S。

如圖3所示，表示理想M/S的信號被輸入至M/S選擇策略模塊113，選擇策略模塊113執(zhí)行磁滯控制，并且如下文中詳細(xì)討論的那樣，輸出表示實際M/S信號(如下針對圖7討論的那樣，也被稱作目標(biāo)磁化狀態(tài)信號M^*)的信號和M/S改變標(biāo)記信號Q。如圖4所示，控制器100(其可以為M/S和扭矩控制器)接收表示實際M/S信號的信號和M/S改變標(biāo)記信號Q，并輸出M/S和扭矩控制信號(比如脈寬調(diào)制(PWM)信號)，以控制可變磁化機10。即，控制器100耦接至e動力系統(tǒng)(e-powertrain)，e動力系統(tǒng)包括例如電池116、逆變器布置118和可變磁化機10。在該示例中，逆變器布置118可以為例如脈寬調(diào)制器(PWM)電壓逆變器，或者可以為本領(lǐng)域理解的任何其他適當(dāng)類型的逆變器構(gòu)造。

如圖3進一步示出的，M/S選擇策略模塊113包括采樣和保持電路120，其包括開關(guān)122和z變換部件124。M/S選擇策略模塊113還包括減法器126、比例積分(PI)補償器128、絕對值電路130、比較器132和比較器輸入部件134。

理想M/S信號被輸入至采樣和保持電路120的開關(guān)122和減法器126。減法器126從理想M/S信號中減去反饋信號并向PI補償器128輸出誤差信號。如本領(lǐng)域中理解的那樣，PI補償器128從誤差信號中移除穩(wěn)態(tài)誤差，并將穩(wěn)態(tài)誤差已被移除的誤差信號作為修改的誤差信號提供至絕對值電路130。絕對值電路130將修改的誤差信號的絕對值輸出至比較器132。比較器132還從比較器輸入部件134接收輸入信號。在該示例中，輸入信號表示值“1”，但是可以設(shè)置為任何適當(dāng)值以實現(xiàn)本文討論的效果。

比較器132提供基于修改的誤差信號的輸出和所述輸入信號，以控制采樣和保持電路120的開關(guān)122的開關(guān)。如本領(lǐng)域理解的那樣，比較器132還向PI補償器128提供該輸出作為復(fù)位信號。如下文更詳細(xì)地討論的那樣，比較器132還向M/S改變電流軌跡控制模塊114提供作為M/S改變標(biāo)記信號Q的輸出。

如進一步所示，z變換部件124向開關(guān)122提供采樣和保持電路120輸出的實際M/S信號的反饋。開關(guān)122基于比較器132提供的輸出信號的狀態(tài)，輸出理想M/S信號或來自z變換部件124的反饋信號作為實際M/S信號。因此，上述M/S選擇策略模塊113的各部件作為磁滯控制部件工作，所述磁滯控制部件構(gòu)造為接收理想磁化狀態(tài)信號，基于理想磁化狀態(tài)信號輸出實際磁化信號用于可變磁化機的控制，并且根據(jù)理想磁化狀態(tài)信號和實際磁化狀態(tài)信號之間的誤差值來修改實際磁化狀態(tài)信號。即，當(dāng)誤差值導(dǎo)致比較器132輸出具有控制開關(guān)122輸出來自z變換部件124的修改的信號作為實際M/S信號的值的信號時，控制器100實際上根據(jù)理想磁化狀態(tài)信號和實際磁化狀態(tài)信號之間的誤差值來修改實際M/S信號。因此，采樣和保持電路120(采樣和保持部件)構(gòu)造為輸出實際磁化狀態(tài)信號以及根據(jù)誤差值修改實際磁化狀態(tài)信號。構(gòu)造為作為磁滯控制部件工作的M/S選擇策略模塊113被進一步構(gòu)造為與實際M/S信號同步地輸出作為脈沖信號的M/S改變標(biāo)記信號Q，以使得進一步地根據(jù)該脈沖信號來控制可變磁化機10。

圖5和圖6是示出在磁化過程(圖5)和退磁過程(圖6)期間M/S與d軸電流脈沖之間的關(guān)系的示例的曲線圖，其中d-軸電流脈沖是控制器100連同電池116和逆變器布置118而施加至可變磁化機10的?，F(xiàn)在將參照圖7描述控制器100的部件的示例。從本實施例的描述以及本文闡述的其他實施例中將會理解，利用反饋來在線減小q軸電流，并且通過將調(diào)節(jié)量增加至q軸電流，可以將可變磁化機10的扭矩維持為恒定或?qū)嵸|(zhì)恒定。

如圖7所示，本示例的控制器100包括總損耗最小化電流矢量命令模塊200、電流調(diào)節(jié)器202、旋轉(zhuǎn)框/靜止框部件204和靜止框/旋轉(zhuǎn)框部件206。在該示例中，旋轉(zhuǎn)框/靜止框部件204耦接至e動力系統(tǒng)并且具體地耦接至向可變磁化機10提供電力的逆變器布置118。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識到的，優(yōu)選地，控制器100包括至少一個微計算機，其具有控制控制器100的各部件的控制程序，如下所述。因此，可以構(gòu)造和編程微計算機或多個微計算機來實現(xiàn)總損耗最小化電流矢量命令模塊200、電流調(diào)節(jié)器202、旋轉(zhuǎn)框/靜止框部件204和靜止框/旋轉(zhuǎn)框部件206中的任一或全部?？刂破?00包括其他常規(guī)部件，比如輸入接口電路、輸出接口電路和存儲裝置(比如ROM(只讀存儲器)裝置和RAM(隨機存取存儲器)裝置)。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開將顯而易見的是，控制器100的確切結(jié)構(gòu)和算法可以為將執(zhí)行本發(fā)明的功能的硬件和軟件的任何組合。換言之，說明書和權(quán)利要求書中使用的“功能性限定”條款應(yīng)當(dāng)包括可以用于執(zhí)行該“功能性限定”條款的功能的任何結(jié)構(gòu)或硬件和/或算法或軟件。此外，如本領(lǐng)域理解的那樣，控制器100可以與可變磁化機10以任何適當(dāng)方式進行通信。另外，雖然控制器100的多個部件被描述為模塊，但是這些部件無需為單獨或分離的部件，并且一個部件或模塊可以執(zhí)行本文討論的多個部件或模塊的操作。此外，每個部件可以包括如上討論的微控制器或者多個部件可以共享一個或多個微控制器。

如圖7進一步所示，總損耗最小化電流矢量命令模塊200響應(yīng)于例如車輛駕駛員嘗試加速車輛102而從例如控制器(未示出)接收扭矩命令T^*_em和感測的或估計的轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)速度信號ω。作為響應(yīng)，總損耗最小化電流矢量命令模塊200輸出d軸電流信號i^*_ds和q軸電流信號i^*_qs，以選擇最優(yōu)d軸電流i_d和最優(yōu)q軸電流i_q。即，在該示例中，總損耗最小化電流矢量命令模塊200將d軸電流信號i^*_ds輸出至開關(guān)208并將q軸電流信號i^*_qs輸出至開關(guān)210。開關(guān)208和210由M/S改變標(biāo)記信號Q控制，以實現(xiàn)本文描述的效果。

M/S改變電流脈沖控制模塊114接收感測的或估計的旋轉(zhuǎn)速度信號ω以及目標(biāo)磁化狀態(tài)信號M^*(也稱作實際M/S信號，如上針對圖3討論的那樣)和M/S改變標(biāo)記信號Q。因此，根據(jù)M/S改變標(biāo)記信號Q的狀態(tài)，開關(guān)208將被控制以將d軸電流信號i^*_ds或M/S改變電流脈沖控制模塊104所提供的輸出提供至電流調(diào)節(jié)器202和前饋補償器212。類似地，根據(jù)M/S改變標(biāo)記信號Q的狀態(tài)，開關(guān)210將q軸電流信號i^*_qs或M/S改變電流脈沖控制模塊200提供的輸出提供至電流調(diào)節(jié)器202和前饋補償器212。M/S改變標(biāo)記信號Q由M/S改變電流軌跡控制模塊114提供，如圖3所示。當(dāng)M/S要被改變時，M/S改變標(biāo)記信號Q取高的值。因此，M/S改變標(biāo)記信號Q切換開關(guān)208和210，使得M/S改變電流脈沖控制模塊200提供的輸出被提供給電流調(diào)節(jié)器202和前饋補償器212?？刂破?00還包括加法器214和216。加法器214將前饋補償器212的輸出與從電流調(diào)節(jié)器202輸出的d軸電流電壓信號V^r*_ds相加，并將相加之和提供至旋轉(zhuǎn)框/靜止框204。加法器將前饋補償器212的輸出與q軸電流電壓信號V^r*_qs相加，并將相加之和提供至旋轉(zhuǎn)框/靜止框部件204。在該示例中，旋轉(zhuǎn)框/靜止框部件204將電壓信號提供至逆變器布置118，逆變器布置118將電壓V_a、V_b和V_c提供給可變磁化機10的三個電極。

如圖7進一步所示，電流傳感器218感測與施加至可變磁化機10的V_a、V_b和V_c關(guān)聯(lián)的電流。電流傳感器218將感測到的電流信號I_a、I_b和I_c提供給靜止框/旋轉(zhuǎn)框部件206。由此，靜止框/旋轉(zhuǎn)框部件206將檢測到的d軸電流信號i^r_ds和檢測到的q軸電流信號i^r_qs提供給電流調(diào)節(jié)器202。如本領(lǐng)域中理解的，電流調(diào)節(jié)器202基于從靜止框/旋轉(zhuǎn)框部件206反饋的d軸電流信號i^r_ds和檢測到的q軸電流信號i^r_qs調(diào)節(jié)d軸電流電壓信號V^r*_ds和q軸電流電壓信號V^r*_qs。

現(xiàn)在將描述控制器100執(zhí)行的用于將脈沖電流感生的電壓減小至足夠低的電平以使得逆變器布置118即使在高速時也能夠提供足夠電壓來驅(qū)動可變磁化機10的操作的示例。

圖8和圖9示出了驅(qū)動可變磁化機10的驅(qū)動電壓相對于電流坐標(biāo)系之間的關(guān)系的示例，該電流坐標(biāo)系中q軸電流i_q位于縱軸而d軸電流i_d位于橫軸。如所示的，電壓橢圓圍繞零磁通點。從在i_q軸上開始的初始點到在i_q軸上結(jié)束的最終點可以繪出反向旋轉(zhuǎn)電流矢量。如所示的，反向旋轉(zhuǎn)電流矢量繪圖形成了初始點和最終點之間的橢圓。此外，反向旋轉(zhuǎn)電流矢量橢圓與期望M/S曲線在所指示的點處相交。橢圓軌跡的半徑具有與比率Lq/Ld對應(yīng)的d軸q軸比，其中Lq表示q軸電感且Ld表示d軸電感。如本領(lǐng)域中理解的，驅(qū)動電壓可由于反向旋轉(zhuǎn)電流矢量而減小。

即，如本領(lǐng)域中還理解的那樣，可變磁化機10的d軸電壓V_D和q軸電壓V_Q可以由以下矢量定義

并且用于圖8和圖9中所示的反向旋轉(zhuǎn)橢圓路徑的電流可以由以下矩陣定義

其中v是針對該橢圓路徑的角頻率(CW)。

將這些矩陣和矢量組合，提供以下矢量

可以假定以下值：

其中Ψc是d軸和q軸磁通面上操作點的半徑，并且ω是可變磁通機10的電動角頻率。通過將這些值代入上面的矩陣，電壓V_D和V_Q可以如下表示

其指示出通過在如圖8和圖9中示出的反向旋轉(zhuǎn)電流矢量橢圓的中心處的操作，電壓在操作期間恒定并且等于穩(wěn)態(tài)值的電壓。反向旋轉(zhuǎn)電流矢量橢圓的中心可以為任意位置，只要該中心位于所示電壓限制橢圓以內(nèi)即可。

因此，如圖10至圖14所示，控制器100控制開關(guān)208和212(圖7)的操作，從而創(chuàng)建反向旋轉(zhuǎn)電流矢量，其可以減小驅(qū)動電壓，同時實現(xiàn)可變磁化機10的100％磁化狀態(tài)M/S。如圖11所示，反向旋轉(zhuǎn)電流在可變磁化機10的磁化過程的特定時段中產(chǎn)生。因此，如圖12所示，d軸電壓v_d和q軸電壓v_q的組合電壓|v_dq|的絕對值不超過最大組合電壓Max|v_dq|。結(jié)果，逆變器布置118即使在高速時也仍可以提供足夠電壓來驅(qū)動可變磁化機10。圖13還示出了初始磁化處和最終磁化處電壓橢圓與初始磁化處和最終磁化處d軸特征電流i_d,char之間的關(guān)系的示例。圖14示出了可變磁化機10的扭矩和速度隨磁化狀態(tài)M/S改變而改變的方式的示例。

另外，如圖15所示，控制器100可以控制開關(guān)208和210(圖7)的操作以組合多個反向旋轉(zhuǎn)電流橢圓，從而在提供不同的橢圓軌跡同時仍然實現(xiàn)上述效果(即，將d軸電壓v_d和q軸電壓v_q的組合電壓|v_dq|減小至不超過最大組合電壓Max|v_dq|)。如圖16所示，控制器100可以控制開關(guān)208和210(圖7)的操作以針對較小的扭矩波動組合多個反向旋轉(zhuǎn)電流橢圓，從而在提供不同的橢圓軌跡同時仍然實現(xiàn)上述效果(即，將d軸電壓v_d和q軸電壓v_q的組合電壓|v_dq|減小至不超過最大組合電壓Max|v_dq|)。

如圖17所示，根據(jù)另一實施例的控制器100可以包括普通控制模塊220而不是如上討論的總損耗最小化電流矢量命令模塊200?？刂破?00還可以構(gòu)造為包括解耦電流控制模塊222、扭矩計算器224、定子磁鏈觀測器226和Iq脈沖選擇器228。此外，取代開關(guān)208和210，所示布置包括加法器230和232。加法器230和232的輸出被提供至電流調(diào)節(jié)器202，如所示的那樣。

定子磁鏈觀測器226(也可稱作定子磁鏈估計器)可以構(gòu)造為通過為與可變磁化機10相關(guān)的機器電氣狀態(tài)變量添加根據(jù)Luenburger型觀測器的L(Y-Yh)基準(zhǔn)獲得的補償值來估計定子磁鏈。這可提供更加準(zhǔn)確的扭矩估計，并且減小脈沖轉(zhuǎn)矩。在該示例中，定子磁鏈觀測器226接收d軸電流信號i^r_ds和檢測到的q軸電流信號i^r_qs，并將估計的定子磁鏈信號λ^r_ds和λ^r_qs提供至扭矩計算器224。扭矩計算器224基于估計的定子磁鏈信號λ^r_ds和λ^r_qs以及從靜止框/旋轉(zhuǎn)框部件206反饋的檢測到的d軸電流信號i^r_ds和檢測到的q軸電流信號i^r_qs計算感測到的或估計的扭矩T^{^}的值。

響應(yīng)于例如車輛駕駛員嘗試加速車輛，普通控制模塊220和解耦電流控制模塊222從例如控制器(未示出)接收扭矩命令T^*_em。作為響應(yīng)，普通控制模塊220輸出d軸電流信號i^*_ds和q軸電流信號i^*_qs，以選擇最優(yōu)d軸電流i_d和最優(yōu)q軸電流i_q。因此，普通控制模塊220(其也可稱作電流命令模塊)基于扭矩命令T^*_em計算dq軸上的矢量電流命令。在該示例中，解耦電流控制模塊222基于扭矩命令T^*_em和扭矩計算器224提供的估計的扭矩T^{^}之間的差異計算減小電流。如進一步所示的，解耦電流控制模塊222將減小電流提供至Iq脈沖選擇器228。由此，如所示的那樣，控制器100可以控制Iq脈沖選擇器228以將來自M/S改變電流脈沖控制模塊114的輸出提供至加法器230，將來自解耦電流控制模塊222的解耦電流提供至加法器208，或者將值0提供至加法器208，從而按照要求調(diào)節(jié)q軸電流信號i^*_qs的值以實現(xiàn)本文討論的反向旋轉(zhuǎn)電流橢圓類型。Iq脈沖選擇器228根據(jù)M/S改變標(biāo)記信號Q以及指示可變磁化機10的旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度信號ω選擇要輸出哪個輸入信號。當(dāng)M/S改變標(biāo)記信號Q為低時，即，未處于M/S改變時段期間時，Iq脈沖選擇器228輸出0，這是因為可變磁化機10不需要額外的q軸電流i_q。當(dāng)M/S改變標(biāo)記信號Q為高并且旋轉(zhuǎn)速度信號ω指示可變磁化機10的旋轉(zhuǎn)速度為低時，Iq脈沖選擇器228輸出由解耦電流控制模塊222提供的輸出。當(dāng)M/S改變標(biāo)記信號Q為高并且旋轉(zhuǎn)速度信號ω指示可變磁化機10的旋轉(zhuǎn)速度為高時，Iq脈沖選擇器228輸出由M/S改變電流軌跡控制模塊114提供的輸出，從而減小電流調(diào)節(jié)器202輸出的電壓。在以上引用的國際專利申請No.PCT/US2013/048562中公開了普通控制模塊220、扭矩計算器224和定子磁鏈觀測器226的進一步細(xì)節(jié)。

如圖18所示，替代如圖7所示的包括開關(guān)208和210，控制器100可以包括接收電流調(diào)節(jié)器202的輸出的開關(guān)234和236。此外，替代如圖7所示的包括前饋補償器212，控制器100可以包括M/S估計器238，其基于由靜止框/旋轉(zhuǎn)框部件206提供的檢測到的d軸電流信號i^r_ds和檢測到的q軸電流信號i^r_qs來估計可變磁化機10的磁化狀態(tài)M/S。由此，M/S估計器238將估計的磁化信號M^{^}提供至M/S改變電流軌跡控制模塊114。因此，根據(jù)M/S改變標(biāo)記信號Q的狀態(tài)，開關(guān)234將被控制以向旋轉(zhuǎn)框/靜止框204提供從M/S改變電流脈沖控制模塊114接收到的d軸電流電壓信號V^r*_{ds_REC}或從電流調(diào)節(jié)器202接收到的d軸電流電壓信號V^r*_ds。類似地，根據(jù)M/S改變標(biāo)記信號Q的狀態(tài)，開關(guān)236將被控制以向旋轉(zhuǎn)框/靜止框204提供從M/S改變電流脈沖控制模塊114接收到的q軸電流電壓信號V^r*_{qs_REC}或從電流調(diào)節(jié)器202接收到的q軸電流電壓信號V^r*_qs。因此，控制器100控制開關(guān)234和236以在提供開環(huán)控制器(M/S改變電流軌跡控制模塊114)的輸出和電流調(diào)節(jié)器202的輸出之間交替，從而控制d軸電壓和q軸電壓。M/S改變標(biāo)記信號Q還可以對電流調(diào)節(jié)器進行復(fù)位，如所示的那樣。因此，控制器100可以利用M/S改變標(biāo)記信號Q使電流調(diào)節(jié)器202中的積分器和累加器中的至少一個停止工作，同時控制器100控制開關(guān)234和236提供開環(huán)控制器的輸出來控制d軸電壓和q軸電壓。因此，如圖18所示的控制器100工作為實現(xiàn)本文討論的反向旋轉(zhuǎn)電流橢圓類型。

另外，本文描述的控制器100的實施例可以提供如圖19所示的旋轉(zhuǎn)電流橢圓圖案，其遵循從初始電流矢量到最終電流矢量的螺旋軌跡，并且與實現(xiàn)100％磁化狀態(tài)M/S的曲線相交。本文描述的控制器100的實施例可以提供用于反極性可變磁化器10的旋轉(zhuǎn)電流橢圓圖案。如圖20所示的旋轉(zhuǎn)電流橢圓圖案類似于圖19所示的旋轉(zhuǎn)電流橢圓圖案，遵循從初始電流矢量到最終電流矢量的螺旋軌跡，并且與實現(xiàn)100％磁化狀態(tài)M/S的曲線相交。

如從以上描述可以認(rèn)識到的，本文描述的控制器100的實施例能夠?qū)⒂擅}沖電流感生的電壓減小至足夠低的電平，使得逆變器即使在高速時也能夠提供足夠電壓來驅(qū)動可變磁化機。

術(shù)語的一般解釋

在理解本發(fā)明的范圍時，在本文中使用的術(shù)語“包括”及其派生詞旨在為開放式術(shù)語，其指出聲明的特征、元件、部件、組、整數(shù)和/或步驟的存在，但是并不排除其它未聲明的特征、元件、部件、組、整數(shù)和/或步驟的存在。以上解釋同樣適于具有類似含義的詞匯，比如術(shù)語“包含”、“具有”及它們的派生詞。此外，當(dāng)以單數(shù)使用術(shù)語“部件”、“零件”、“部”、“組件”或“元件”時，其可具有單個部件或多個部件的雙重含義。本文使用的諸如“實質(zhì)上”、“大約”和“近似”之類的程度術(shù)語意即被修飾的術(shù)語的合理偏差量不會使得最終結(jié)果顯著變化。

雖然只有選擇的實施例被選來示出本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開將會顯而易見的是，在不脫離隨附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下可以作出各種改變和修改。例如，可以根據(jù)需要和/或依照要求而改變各種部件的大小、形狀、位置或方位。示出為彼此直接連接或接觸的部件可以具有在它們之間布置的中間結(jié)構(gòu)。一個元件的功能可以由兩個元件來執(zhí)行，反之亦然。一個實施例的結(jié)構(gòu)和功能可以在另一實施例中采用。在特定實施例中無需同時呈現(xiàn)全部優(yōu)點。與現(xiàn)有技術(shù)相比的每個區(qū)別技術(shù)特征，無論是單獨的還是與其他特征組合的，也應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是申請人的進一步發(fā)明的單獨描述，這包括通過這種特征實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和/或功能構(gòu)思。因此，根據(jù)本發(fā)明的實施例的以上描述僅為了示意而提供，并非旨在對如隨附權(quán)利要求及其等價物所限定的本發(fā)明進行限制。