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1、10申请公布号CN102025302A43申请公布日20110420CN102025302ACN102025302A21申请号201010282812122申请日2010091012/55829120090911USH02P6/08200601H02P6/18200601H02P21/1420060171申请人通用汽车环球科技运作公司地址美国密执安州72发明人NR帕特尔YC森74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人代易宁54发明名称用于低速永磁电机操作的方法和装置57摘要本发明提供了用于永磁交流AC电机的起动的方法和装置。该方法包括以下步骤检测永磁AC电机的起动；当检测到永磁A。
2、C电机的起动时，检测永磁AC电机的机械振荡；以及，响应于当检测到起动时对永磁AC电机的机械振荡的检测，抑制该永磁AC电机的机械振荡。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书9页附图4页CN102025316A1/2页21一种用于永磁电机的低速无传感器控制的方法，包括将高频信号引入到所述永磁电机的通量轴线中；以及响应于所述永磁电机的通量轴线上的通量轴线误差信号和所述永磁电机的扭矩轴线上的扭矩轴线误差信号二者而以无传感器的方式确定转子位置和转子速度，所述通量轴线误差信号和所述扭矩轴线误差信号二者均是响应同步基准帧中的电流矢量信号而确定的。2根。
3、据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述转子位置和所述转子速度的步骤包括响应于第一误差信号和通量轴线误差信号加权因子来生成通量轴线误差信号；响应于第二误差信号和扭矩轴线误差信号加权因子来生成扭矩轴线误差信号；将所述第一误差信号和所述第二误差信号合并以生成合并的误差信号；以及响应于所述合并的误差信号以无传感器的方式确定所述转子位置和所述转子速度。3根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生成所述通量轴线误差信号的步骤包括响应同步基准帧偏移值生成所述第一误差信号。4一种用于永磁电机的无传感器控制器，包括第一信号处理通道，用于响应所述永磁电机的通量轴线来确定第一误差分量信号；第二信号处理通。
4、道，用于响应所述永磁电机的扭矩轴线来确定第二误差分量信号；以及速度/位置生成器，用于响应所述第一误差分量信号和所述第二误差分量信号生成无传感器转子速度和无传感器转子位置。5一种电机系统，包括包括多个相的永磁电机；逆变器，用于响应于调制控制信号而生成多个相信号，并且与所述永磁电机联接以便将所述多个相信号中的各个相信号提供给所述永磁电机的所述多个相中的对应一个；控制器，用于响应无传感器位置信号、无传感器速度信号和相电流信号生成所述调制控制信号，所述相电流信号对应于所述多个相信号中的一个或多个的电流，以及无传感器位置和速度估计器，用于响应所述相电流信号生成所述无传感器位置信号和所述无传感器速度信号，。
5、其中所述无传感器位置和速度估计器包括低速误差提取模块，用于响应所述相电流、无传感器位置反馈信号和无传感器速度反馈信号来确定低速误差信号；高速误差提取模块，用于响应所述相电流、所述无传感器位置反馈信号和所述无传感器速度反馈信号来确定高速误差信号；以及误差合并模块，用于响应所述高速误差信号和所述低速误差信号来确定所述无传感器位置信号和所述无传感器速度信号，其中所述无传感器位置反馈信号等于所述无传感器位置信号，并且所述无传感器速度反馈信号等于所述无传感器速度信号，并且其中所述相电流对应于所述永磁电机的所述多个相上的电流；其中，所述低速误差提取模块包括第一信号处理通道，用于响应所述永磁电机的通量轴线确。
6、定第一误差分量信号；第二信号处理通道，用于响应所述永磁电机的扭矩轴线确定第二误差分量信号；以权利要求书CN102025302ACN102025316A2/2页3及速度/位置生成器，用于响应所述第一误差分量信号和所述第二误差分量信号生成所述无传感器转子速度和所述无传感器转子位置。6根据权利要求4或5所述的无传感器控制器，其特征在于，所述速度/位置生成器包括与所述第一信号处理通道联接的第一信号加权模块，用于响应于所述第一误差分量信号和通量轴线误差信号加权因子来生成通量轴线误差信号；与所述第二信号处理通道联接的第二信号加权模块，用于响应于所述第二误差分量信号和扭矩轴线误差信号加权因子来生成扭矩轴线误。
7、差信号；以及与所述第一信号加权模块和所述第二信号加权模块联接的误差信号加法器，用于合并所述通量轴线误差信号和所述扭矩轴线误差信号，从而生成合并的误差信号，响应于所述合并的误差信号生成无传感器转子速度。7根据权利要求4或5所述的无传感器控制器，其特征在于，所述第一信号处理通道包括角度计算器，所述角度计算器用于响应所述同步基准帧中在所述第一误差信号与所述第二误差信号之间的角度差来生成所述第一误差分量信号。8根据权利要求4或5所述的无传感器控制器，其特征在于，所述第一和第二信号处理通道包括相应的第一和第二解码通道，所述第一和第二解码通道均至少包括二阶带通滤波器和二阶低通滤波器。9根据权利要求7所述的。
8、无传感器控制器，其特征在于，所述第一信号处理通道还包括用于接收同步基准帧偏移电流的加法器，所述第一信号处理通道响应于所述同步基准帧偏移电流生成所述第一误差分量信号。10根据权利要求8所述的无传感器控制器，其特征在于，所述第一和第二解码通道还均包括混合器，所述混合器用于响应引入所述永磁电机的所述通量轴线中的所述高频信号来调节所述第一和第二解码通道上的信号。权利要求书CN102025302ACN102025316A1/9页4用于低速永磁电机操作的方法和装置技术领域0001本发明总体涉及电机系统，并且更具体地涉及用于电机系统中的永磁交流AC电机的低速无传感器操作的方法和装置。背景技术0002在按照基。
9、于电压和电流估计转子位置而不使用转子位置传感器或速度传感器的常规算法即，按照“无传感器算法”的永磁PM电机的低速操作期间，高频信号被引入PM电机的电机定子绕组的通量轴线中并且监测电机定子绕组的扭矩轴线以导出转子位置和速度信息而不使用任何机械的位置或速度传感器。虽然这种无传感器方法对于设计成在满负荷状态下不饱和的内部PM电机而言工作良好，但目前PM电机需要具有最高可能的功率密度。此类PM电机将必须可在高负荷状态下的深度饱和中操作。0003因此，希望提供一种用于永磁电机的无传感器操作的方法和装置，其在深度饱和的操作状态下提供可靠的低速控制。此外，本发明的其它希望的特征和特点将从随后结合附图和前述技。
10、术领域及背景技术的详细描述和所附权利要求变得明显。发明内容0004提供了一种用于永磁电机的低速无传感器控制的方法。该方法包括将高频信号引入永磁电机的通量轴线，并响应永磁电机的通量轴线上的通量轴线误差信号和永磁电机的扭矩轴线上的扭矩轴线误差信号二者以无传感器的方式确定转子位置和转子速度。通量轴线误差信号和扭矩轴线误差信号二者均是响应于同步基准帧中的电流矢量信号而确定的。0005另外，提供了一种用于永磁电机的无传感器控制器。该控制器包括第一信号处理通道、第二信号处理通道和速度/位置生成器。第一信号处理通道响应永磁电机的通量轴线来确定第一误差分量信号。第二信号处理通道响应永磁电机的扭矩轴线确定第二误。
11、差分量信号。并且速度/位置生成器响应第一误差分量信号和第二误差分量信号来生成无传感器转子速度和无传感器转子位置。0006此外，提供了一种电机系统，该电机系统包括永磁电机、逆变器、控制器以及无传感器位置和速度估计器。该永磁电机包括多个相并且该逆变器响应调制的控制信号生成多个相信号。逆变器与永磁电机联接并且将该多个相信号中的每一个提供给永磁电机的多个相中的相应一个。控制器响应无传感器位置信号、无传感器速度信号和相电流信号生成调制控制信号，相电流信号对应于该多个相信号中的一个或多个的电流。无传感器位置和速度估计器响应相电流信号生成无传感器位置信号和无传感器速度信号，并且包括用于响应相电流、无传感器位。
12、置反馈信号和无传感器速度反馈信号来确定低速误差信号的低速误差提取模块；用于响应相电流、相电压、无传感器位置反馈信号和无传感器速度反馈信号来确定高速误差信号的高速误差提取模块；以及用于响应高速误差信号和低速误差信号来确定无传感器位置信号和无传感器速度信号的误差合并模块。无说明书CN102025302ACN102025316A2/9页5传感器位置反馈信号等于无传感器位置信号，而无传感器速度反馈信号等于无传感器速度信号。另外，相电流对应于永磁电机的多个相上的电流，而相电压对应于永磁电机的多个相上的电压。低速误差提取模块包括第一信号处理通道、第二信号处理通道和速度/位置生成器。第一信号处理通道响应永磁。
13、电机的通量轴线确定第一误差分量信号。第二信号处理通道响应永磁电机的扭矩轴线确定第二误差分量信号。并且速度/位置生成器响应第一误差分量信号和第二误差分量信号生成无传感器转子速度和无传感器转子位置。0007此外，本发明还包括以下技术方案。0008技术方案1一种用于永磁电机的低速无传感器控制的方法，包括0009将高频信号引入到所述永磁电机的通量轴线中；以及0010响应于所述永磁电机的通量轴线上的通量轴线误差信号和所述永磁电机的扭矩轴线上的扭矩轴线误差信号二者而以无传感器的方式确定转子位置和转子速度，所述通量轴线误差信号和所述扭矩轴线误差信号二者均是响应同步基准帧中的电流矢量信号而确定的。0011技术。
14、方案2根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述确定所述转子位置和所述转子速度的步骤包括0012响应于第一误差信号和通量轴线误差信号加权因子来生成通量轴线误差信号；0013响应于第二误差信号和扭矩轴线误差信号加权因子来生成扭矩轴线误差信号；0014将所述第一误差信号和所述第二误差信号合并以生成合并的误差信号；以及0015响应于所述合并的误差信号以无传感器的方式确定所述转子位置和所述转子速度。0016技术方案3根据技术方案2所述的方法，其特征在于，所述生成所述通量轴线误差信号的步骤包括响应同步基准帧偏移值生成所述第一误差信号。0017技术方案4根据技术方案3所述的方法，其特征在于，所述生成所述第。
15、一误差信号的步骤还包括响应所述同步基准帧中在所述第一误差信号与所述第二误差信号之间的角度差来生成所述第一误差信号。0018技术方案5根据技术方案4所述的方法，其特征在于，所述生成所述第一误差信号的步骤还包括对通量轴线同步基准帧电流信号进行滤波以生成通量轴滤波信号，以及响应于引入到所述永磁电机的所述通量轴线中的所述高频信号来调节所述通量轴线滤波信号。0019技术方案6根据技术方案5所述的方法，其特征在于，所述生成所述扭矩轴线误差信号的步骤包括对扭矩轴线同步基准帧电流信号进行滤波以生成扭矩轴线滤波信号，以及响应于引入所述永磁电机的所述通量轴线中的所述高频信号来调节所述扭矩轴线滤波信号。0020技术。
16、方案7一种用于永磁电机的无传感器控制器，包括0021第一信号处理通道，用于响应所述永磁电机的通量轴线来确定第一误差分量信号；0022第二信号处理通道，用于响应所述永磁电机的扭矩轴线来确定第二误差分量信号；以及说明书CN102025302ACN102025316A3/9页60023速度/位置生成器，用于响应所述第一误差分量信号和所述第二误差分量信号生成无传感器转子速度和无传感器转子位置。0024技术方案8根据技术方案7所述的无传感器控制器，其特征在于，所述速度/位置生成器包括0025与所述第一信号处理通道联接的第一信号加权模块，用于响应于所述第一误差分量信号和通量轴线误差信号加权因子来生成通量轴。
17、线误差信号；0026与所述第二信号处理通道联接的第二信号加权模块，用于响应于所述第二误差分量信号和扭矩轴线误差信号加权因子来生成扭矩轴线误差信号；以及0027与所述第一信号加权模块和所述第二信号加权模块联接的误差信号加法器，用于合并所述通量轴线误差信号和所述扭矩轴线误差信号，从而生成合并的误差信号，响应于所述合并的误差信号生成无传感器转子速度。0028技术方案9根据技术方案8所述的无传感器控制器，其特征在于，所述速度/位置生成器还包括位置速度观测器，所述位置速度观测器与所述误差信号加法器联接，用于响应所述无传感器转子速度生成所述无传感器转子位置。0029技术方案10根据技术方案7所述的无传感器。
18、控制器，其特征在于，所述第一信号处理通道包括角度计算器，所述角度计算器用于响应所述同步基准帧中在所述第一误差信号与所述第二误差信号之间的角度差来生成所述第一误差分量信号。0030技术方案11根据技术方案10所述的无传感器控制器，其特征在于，所述第一信号处理通道还包括用于接收同步基准帧偏移电流的加法器，所述第一信号处理通道响应于所述同步基准帧偏移电流生成所述第一误差分量信号。0031技术方案12根据技术方案7所述的无传感器控制器，其特征在于，所述第一和第二信号处理通道包括相应的第一和第二解码通道，所述第一和第二解码通道均至少包括二阶带通滤波器和二阶低通滤波器。0032技术方案13根据技术方案12。
19、所述的无传感器控制器，其特征在于，所述第一和第二解码通道还均包括混合器，所述混合器用于响应引入所述永磁电机的所述通量轴线中的所述高频信号来调节所述第一和第二解码通道上的信号。0033技术方案14一种电机系统，包括0034包括多个相的永磁电机；0035逆变器，用于响应于调制控制信号而生成多个相信号，并且与所述永磁电机联接以便将所述多个相信号中的各个相信号提供给所述永磁电机的所述多个相中的对应一个；0036控制器，用于响应无传感器位置信号、无传感器速度信号和相电流信号生成所述调制控制信号，所述相电流信号对应于所述多个相信号中的一个或多个的电流，以及0037无传感器位置和速度估计器，用于响应所述相电。
20、流信号生成所述无传感器位置信号和所述无传感器速度信号，其中所述无传感器位置和速度估计器包括0038低速误差提取模块，用于响应所述相电流、无传感器位置反馈信号和无传感器速度反馈信号来确定低速误差信号；0039高速误差提取模块，用于响应所述相电流、所述无传感器位置反馈信号和所述无传感器速度反馈信号来确定高速误差信号；以及说明书CN102025302ACN102025316A4/9页70040误差合并模块，用于响应所述高速误差信号和所述低速误差信号来确定所述无传感器位置信号和所述无传感器速度信号，其中所述无传感器位置反馈信号等于所述无传感器位置信号，并且所述无传感器速度反馈信号等于所述无传感器速度信。
21、号，并且其中所述相电流对应于所述永磁电机的所述多个相上的电流；0041其中，所述低速误差提取模块包括0042第一信号处理通道，用于响应所述永磁电机的通量轴线确定第一误差分量信号；0043第二信号处理通道，用于响应所述永磁电机的扭矩轴线确定第二误差分量信号；以及0044速度/位置生成器，用于响应所述第一误差分量信号和所述第二误差分量信号生成所述无传感器转子速度和所述无传感器转子位置。0045技术方案15根据技术方案14所述的电机系统，其特征在于，所述速度/位置生成器包括0046与所述第一信号处理通道联接的第一信号加权模块，用于响应所述第一误差分量信号和通量轴线误差信号加权因子生成通量轴线误差信号。
22、；0047与所述第二信号处理通道联接的第二信号加权模块，用于响应所述第二误差分量信号和扭矩轴线误差信号加权因子生成扭矩轴线误差信号；以及0048与所述第一信号加权模块和所述第二信号加权模块联接的低速误差信号加法器，用于合并所述通量轴线误差信号和所述扭矩轴线误差信号，从而生成合并的误差信号，响应于所述合并的误差信号生成无传感器转子速度。0049技术方案16根据技术方案15所述的电机系统，其特征在于，所述误差合并模块包括位置速度观测器，所述位置速度观测器与所述低速误差提取模块的所述低速误差信号加法器联接，并与所述高速误差模块联接，以便响应所述无传感器转子速度生成所述无传感器转子位置。0050技术方。
23、案17根据技术方案14所述的电机系统，其特征在于，所述第一信号处理通道包括角度计算器，所述角度计算器用于响应所述同步基准帧中在所述第一误差信号与所述第二误差信号之间的角度差来生成所述第一误差分量信号。0051技术方案18根据技术方案17所述的电机系统，其特征在于，所述第一信号处理通道还包括用于接收同步基准帧偏移电流的加法器，所述第一信号处理通道响应于所述同步基准帧偏移电流生成所述第一误差分量信号。0052技术方案19根据技术方案14所述的电机系统，其特征在于，所述第一和第二信号处理通道包括相应的第一和第二解码通道，所述第一和第二解码通道均至少包括二阶带通滤波器和二阶低通滤波器。0053技术方案。
24、20根据技术方案19所述的电机系统，其特征在于，所述第一和第二解码通道还包括混合器，所述混合器用于响应引入到所述永磁电机的所述通量轴线中的所述高频信号来调节所述第一和第二解码通道上的信号。附图说明0054下文将结合以下附图描述本发明，附图中同样的附图标记表示同样的元件，并说明书CN102025302ACN102025316A5/9页8且0055图1示出了按照本发明实施例的电机系统的框图；0056图2示出了按照本发明实施例的图1的电机系统的无传感器位置和速度估计器的框图；0057图3示出了按照本发明实施例的图2的无传感器位置和速度估计器的低速提取模块的框图；以及0058图4示出了按照本发明实施例。
25、的图2的无传感器位置和速度估计器的低速提取模块的操作的流程图。具体实施方式0059以下详细描述在本质上仅仅是示例性的，且并非想要限制本发明、或本发明的应用和用途。此外，本发明并不意图被前述技术领域、背景技术、发明内容或以下详细描述中提出的任何明示或暗示的理论限制。0060参照图1，按照本实施例的电机系统100的框图包括在逆变器104和控制器106的控制下操作的三相同步永磁电机102，控制器106包括无传感器位置和速度估计器108。虽然本实施例包括三相同步永磁电机102，但电机系统100可包括其它设计的永磁电机，其中无传感器位置和速度估计器108确定按照本实施例的这种永磁电机中的旋转的转子的位置。
26、和速度。0061逆变器104联接至直流DC源110，并且响应于从联接至其的控制器106接收的调制控制信号112生成多个相信号。相信号的数目对应于永磁电机102的相的数目，在本实施例中永磁电机102包括三个相。逆变器104联接至永磁电机102，并且提供相线114上的多个相信号，用于控制永磁电机102的操作。0062控制器106与逆变器104联接并响应于无传感器位置信号、无传感器速度信号、速度指令信号和相电流信号生成调制控制信号112，控制器106向逆变器提供调制控制信号112以便产生多个相信号。相电流信号是通过感测多个相信号中的两个或更多个上的电流而生成的。相电流信号是通过感测三相线114上的电。
27、流而生成的，该相电流信号被提供给三相两相转换模块116，该转换模块116将三相电流信号转换成等效的两相静止帧/电流I和I。两相/电流I和I被提供给无传感器位置和速度估计器108以及静止同步转换模块118。静止同步转换模块118将两相/电流I和I转换成同步帧反馈电流IQSE_FB和IDSE_FB。同步帧反馈电流IQSE_FB和IDSE_FB被提供给电流调节器120以便产生静止帧电压指令和0063同时，速度指令信号SPEED从更高级别的控制器未示出被提供给控制器106的加法器122，其减去由无传感器位置和速度估计器108提供的无传感器速度信号SPEED_FDBK，并且将所得到的指令信号提供给速度调。
28、节器模块124，速度调节器模块124将该指令信号转换成同步帧扭矩指令信号扭矩指令信号被提供给最佳扭矩指令和最佳振幅轨迹确定块126，其生成同步基准帧中的两个电流指令和以便提供给电流调节器120。因此，可以看出，静止帧电压指令和由电流调节器120通过将同步帧电流指令和与同步帧反馈电流IQSE_FB和IDSE_FB合并而生成，以获得所得到的电压指令信号，并说明书CN102025302ACN102025316A6/9页9且利用来自转子位置和速度估计器108的转子位置信号将所得到的电压指令信号转换成静止帧电压指令和静止帧电压指令和在信号加法器130，132处与引入的电压指令V_INJECT和V_INJ。
29、ECT128合并，并且所得到的信号被提供给两相三相转换和调制控制信号生成器134，其生成用于提供给逆变器104的开关元件的调制控制信号。0064无传感器位置信号和无传感器速度信号对应于在永磁电机102内旋转的转子的位置和速度，并由整体在扭矩速度平面中操作的无传感器位置和速度估计器108生成。按照本实施例，无传感器位置和速度估计器108响应于静止帧相电流信号I和I以及静止帧电压指令信号和而在扭矩速度平面中生成无传感器位置信号和无传感器速度信号。0065参照图2，其示出了无传感器位置和速度估计器108的示例性结构。低速误差提取模块202和高速误差模块204分别生成低速误差信号和高速误差信号。误差合。
30、并模块206作为速度/位置生成器操作，从而响应于低速误差信号和高速误差信号生成无传感器位置信号208和无传感器速度信号210以便提供给控制器106图1。无传感器位置反馈信号212与无传感器位置信号208连接，从而与其等同。同样，无传感器速度反馈信号214与无传感器速度信号210连接。0066低速误差提取模块202响应于无传感器位置反馈信号212、无传感器速度反馈信号214和两相电流I/来确定位置误差信号，将该位置误差信号作为低速误差信号。以类似的方式，高速误差提取模块204响应于无传感器位置反馈信号212、无传感器速度反馈信号214、两相电流I/以及两相静止帧电压指令V/来确定位置误差信号，将。
31、该位置误差信号作为高速误差信号。0067误差合并模块206包括低速误差逐渐停用PHASEOUT模块216和高速误差逐渐引入PHASEIN模块218，以便提供从低速无传感器操作到高速无传感器操作的平稳过渡。低速误差逐渐停用模块216接收低速误差信号和无传感器速度反馈信号，以便通过响应于无传感器速度反馈信号和预定逐渐停用系数在车速增加时逐渐停用低速误差信号来计算低速误差分量值。类似地，高速误差逐渐引入模块218接收高速误差信号和无传感器速度反馈信号，以便通过响应于无传感器速度反馈信号和预定逐渐引入系数在车速增加时逐渐引入高速误差信号来计算高速误差分量值。选择该预定逐渐停用系数，使得在接近零速度时低。
32、速误差分量值等于低速误差信号，而当速度达到预定的低速高速转换速度时平滑地逐渐停用例如，直线地逐渐停用为低速误差分量值为零的情况。以相似的方式，选择预定的逐渐引入信号，使得在接近零速度时高速误差分量值等于零，而当速度达到或超过预定的低速高速转换速度时平滑地逐渐引入例如，直线地逐渐引入为高速误差分量值等于高速误差信号的情况。误差信号加法器220将低速误差分量值和高速误差分量值合并以生成转子误差位置信号。速度观测器模块222接收转子位置误差信号，并响应该信号计算无传感器位置信号208和观测的速度信号，该观测的速度信号被速度滤波器224滤波而生成无传感器速度信号210。0068低速引入模块226生成引。
33、入电压指令V_INJECT和V_INJECT，作为低速引入信号128，以便在电机系统120起动并在接近零低速时提供给加法器130、132，将高频信号引入永磁电机102的通量轴线中，以便用于按照本实施例的低速提取模块202的操作。引入电压指令V_INJECT和V_INJECT的大小是响应于按照方程1计算出的引入电压VINJ而生成的。说明书CN102025302ACN102025316A7/9页1000690070其中V0为在零速度时的引入电压，LH1为使用完全引入电压V0的最大速度，而LH2为不使用引入电压的最小速度。这样，被供给到信号加法器130、132的引入电压随着电机速度增加而在电机绝对速。
34、度LH1和LH2之间逐渐停用。0071低速极性检测器230将响应于无传感器位置反馈信号212确定的低速误差与两相电流I/进行对比。当通过无传感器转子位置和速度估计器108确定初始转子位置信息时，必须在正、负D轴线即，转子磁体北极和南极之间进行区分。低速极性检测器230从低速误差和两相电流I/确定无传感器转子位置信号是否与转子北极适当对准。如果无传感器转子位置信号不与转子北极适当对准，则向速度观测器模块222提供重置位置信号232。响应该重置位置信号232，速度观测器模块222切换无传感器转子位置信号的极性，使得位置信号208与转子位置正确对准。0072这样，无传感器位置和速度估计器108提供了。
35、无传感器位置信号208和无传感器速度信号210，作为在低速和高速二者时的反馈信号。特别地，误差合并模块206，包括低速误差逐渐停用模块216和高速误差逐渐引入模块218，提供了从低速无传感器操作到高速无传感器操作的平稳过渡。0073参照图3，按照本发明的低速提取模块202的框图包括静止同步转换模块302，其用于响应位置反馈信号EST在通量轴线和扭矩轴线上将静止电流信号I和I转换成同步电流信号ID和IQ。同步电流信号ID和IQ均被提供给相应的第一信号处理通道304和第二信号处理通道306以便对其进行处理，从而确定相应的第一和第二误差分量信号。第一误差分量信号被提供给第一信号加权模块308以便将第。
36、一误差分量信号乘以通量轴线误差信号加权因子而生成通量轴线误差信号。以类似的方式，第二误差分量信号被提供给第二信号加权模块310以便将第二误差分量信号乘以扭矩轴线误差信号加权因子而生成扭矩轴线误差信号。按照本实施例，误差信号加法器312将通量轴线误差信号和扭矩轴线误差信号合并以生成强低速误差信号，以便提供给误差合并模块206图2，并从而提供给速度观测器222图2。速度观测器222结合第一信号加权模块308和第二信号加权模块310以及误差信号加法器312操作为速度/位置生成器，以便响应于第一和第二误差分量信号以无传感器的方式生成转子速度和位置信号。0074第一处理通道304包括解码通道314，其中。
37、通量轴线电流信号被二阶带通滤波器316滤波，然后频率在混合器318处被混合，以响应于引入电机102的通量轴线的高频信号来调节被滤波的信号。在混合器318频率将滤波信号与响应于引入的高频信号而生成的信号COSINJT进行频率混合以将滤波信号转换成中间频率之后，转换后的信号被二阶低通滤波器320滤波。0075以类似的方式，第二处理通道306包括解码通道322，其中扭矩轴线电流信号被二阶带通滤波器324滤波，然后频率在混合器326处与信号COSINJT混合，以将滤波信说明书CN102025302ACN102025316A8/9页11号转换成中间频率，转换的信号然后被二阶低通滤波器328滤波以生成用于。
38、第二信号处理通道306的第二误差分量信号。0076返回第一信号处理通道304，在通过低通滤波器320对转换的通量轴线信号进行滤波之后，随后在加法器330处从所得的信号中减去通量轴线同步基准帧偏移电流ID_OFFSET。然后通过角度计算器332生成用于第一处理通道304的误差分量信号，该角度计算器332通过在同步基准帧中位于通量轴线信号与由第二信号处理通道306所生成的第二误差分量信号之间的角度差来调节通量轴线信号。0077常规的低速无传感器的转子速度和位置计算方案将高频信号引入到永磁电机的通量轴线中，并响应于在永磁电机的扭矩轴线上所观测到的误差来以无传感器的方式确定转子速度和位置。按照本实施例。
39、，低速提取模块202响应于在电机102的扭矩轴线经由第二信号处理通道306和通量轴线经由第一信号处理通道304二者上观测到的误差来确定转子速度和位置。这样，低速提取模块202提供了来自加法器312的更强的误差信号，以便由速度观测器222图2在低速时加以利用。相应地，低速提取模块202提供了能够在电机系统100的深度饱和、高负荷操作状态下进行操作的可靠的低速无传感器控制，从而能够实现具有增加的功率密度的按照本实施例的电机系统的设计。0078虽然已在图3中示出了低速提取模块202的示例性结构，但本领域的技术人员应该认识到，计算在零速度例如，起动和接近零速度时的无传感器速度信号和无传感器位置信号的低。
40、速提取模块202可采用多种不同构造中的任何一种构造来构成。例如，可将相控制信号I/数字化，并且能够在软件中计算无传感器位置信号和无传感器速度信号。相应地，图4示出了按照本实施例在零速度和接近零速度时执行无传感器位置和速度估计的低速提取模块202的操作的流程图400。0079电机102的低速无传感器控制首先确定电机的速度是否在低速范围内，例如处于起动速度或处于接近零速度即，速度是否小于预定的最低速度402。当速度在低速范围内时，将高频信号引入电机102的通量轴线中404。0080然后通过对扭矩轴线同步基准帧电流信号进行滤波412以及响应于引入的高频信号从滤波信号恢复扭矩轴线误差信号414来生成扭。
41、矩轴误差信号410。0081接下来，生成通量轴线误差信号420。首先，对通量轴线同步基准帧电流信号进行滤波422，并响应于引入的高频信号来调节滤波信号以恢复误差信号424。然后从误差信号减去同步基准帧偏移电流值426。最后，通过响应于同步基准帧中位于求和值与扭矩轴线误差信号之间的角度差来调节求和值428，从而生成通量轴线误差信号。0082然后通过合并通量轴线误差信号的加权因子G1ERRORD和扭矩轴线误差信号的加权因子G2ERRORQ从而生成合并的低速误差信号430。然后，响应于合并的低速误差信号以无传感器的方式确定转子位置和转子速度440。然后，在以无传感器方式重新计算转子位置和转子速度之前。
42、，处理过程返回以确认操作为低速操作402。0083因此，可以看出，用于低速无传感器生成转子速度和转子位置的本发明的方法和装置利用了在扭矩轴线和通量轴线二者中产生的误差信号，从而为速度观测器222图2提供在低速时的更强的误差信号，以生成无传感器位置信号208和无传感器速度信号210。由此，强的合并的误差信号提供了用于所有操作状态的可靠的低速控制，包括深度饱和的操作状态。这样，用于低速无传感器生成转子速度和转子位置的本发明的方法和说明书CN102025302ACN102025316A9/9页12装置为电机系统100提供了最高可能的功率密度，因为此类高功率密度电机系统可在低速时以高负荷在深度饱和状态。
43、下操作。0084虽然已在前面的详细描述中提出了至少一个示例性实施例，但应该理解的是，存在非常多的变型。例如，如图2所示的转子速度和位置估计器108的结构可利用其它用于误差合并模块206的设计而非所示结构。还应当理解的是，一个或多个示例性实施例只是实例，且并非想要以任何方式限制本发明的范围、实用性或构造。相反，前面的详细描述将为本领域的技术人员提供用于实现一个或多个示例性实施例的方便的路线图。应当理解的是，可在元件的功能和设置中作出各种改变而不脱离如所附权利要求及其法律等同物所阐明的本发明范围。说明书CN102025302ACN102025316A1/4页13图1说明书附图CN102025302ACN102025316A2/4页14图2说明书附图CN102025302ACN102025316A3/4页15图3说明书附图CN102025302ACN102025316A4/4页16图4说明书附图CN102025302A。