CN104333291B - 电机驱动控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机驱动控制装置以及电机驱动的控制方法。该电机驱动控制装置包括：变压器（14），所述变压器（14）能够在升压模式中将直流电源电压（V_dc）升压成总线电压（V_bus）,也能够在非升压模式中将直流电源电压传输到总线；逆变器（11、11’），所述逆变器（11，11’）用于驱动电机；控制单元（300），所述控制单元（300）能够控制所述变压器（14）是否进入所述升压模式。利用上述控制装置和方法，能够更简单高效地实现电机驱动。

Description

电机驱动控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制装置及方法，更具体地，本发明涉及一种用于电机驱动的控制装置及控制方法。

背景技术

图1示意性地显示了在混合动力/纯电动车中的功率级。如图1所示，功率级主要包括：电机1；逆变器2，其在一侧输出交流电压以驱动电机1；变压器4，用于输出总线电压Vbus到逆变器2，其中，变压器4由输出电压为Vdc的直流电源5供电，通常是提升Vdc电压。具体地，逆变器2的另一侧则是直流总线3，直流总线3为逆变器2提供直流总线电压Vbus。该直流总线电压Vbus由变压器4控制，其中变压器4能够在升压模式下将Vdc电压提升为Vbus。如果需要的话，多组逆变器和电机共用同一直流总线3，以执行更复杂的任务，例如在两台电机1、1’的情况下，一台电机1在电动模式下运行，而另一台电机1’则在发电模式下运行。

变压器4在上述功率级中具有重要作用：

1)直流总线电压Vbus对***损耗及效率有重要影响，总线电压高，对于电机来说，其在弱磁区需要的电流会小，因此导线上的损耗会小，但是磁场会大，因此铁芯中的损耗会多。对于变压器和逆变器中的功率开关元件来说，因为电机电流小了，所以导通损耗会小，但是因为总线电压高了，所以开关损耗会大。当总线电压低时，情况正好相反。因此，对于特定组合的电机速度和扭矩，存在使***最优的直流总线电压Vbus。当电机的转速或者转矩变化时，直流总线电压也要跟随变化，这就是***最优路径。这里的“***最优”，可以是***的效率最高(等同损耗最低)，或者某个元件(比如电机)的效率最高，又或者是***的温升最低，又或者是某个元件的温升最低，又或者是***在某种工况下的温升最低，又或者是某个元件在某种工况下的温升最低。变压器4控制总线电压Vbus，以确保逆变器2、2’和电机1、1’具有足够的电压以输出需要的扭矩，同时优选的是将Vbus控制在使***最优的最佳点。

2)同时，上述控制还需要考虑直流电源电压Vdc。在真实***中，Vdc一直在变化，而非始终保持不变。例如，当使用电池作为直流电源时，其具有内部电阻，这使得在高负载情况下直流电源电压Vdc下降，而在充电模式下直流电源电压Vdc则上升。进一步地，直流电源电压Vdc会随电池的充电状态而变化。变化的直流电源电压Vdc又显著影响变压器4对总线电压Vbus的控制。当电源电压Vdc足够高时，则不必提升电源电压Vdc。即，变压器4以非升压模式工作，让电源电压Vdc直接通过变换器4。但在电源电压Vdc不够高的时候，变压器4需要以升压模式工作，以提升电源电压Vdc，当然当变压器4以升压模式工作时，会产生一定的功率损耗。

另一问题在于总线电压Vbus控制和电机控制之间的关系。电机控制器需要根据实际的总线电压Vbus，来选择合适的控制电流Id和Iq，实现电机在当前转速下输出需要的转矩。不正确的选择Id和Iq，会使得电机需要的电压高于总线能够提供的电压，最后导致电机失控。当随功率级***最佳路径变化地控制Vbus时，电机控制也根据Vbus控制相应地变化。因此如何协调上述控制是问题所在。

US 7164253 B2公开了一种电动机控制装置，认识到总线电压Vbus控制对于***效率的重要影响，并根据电机速度和转矩输出对总线电压Vbus进行调节。通过比较电源电压Vdc和总线电压Vbus来考虑电源电压Vdc，并选择较大者作为总线电压指令。但是上述方法未将功率级作为一个整体考虑，未考虑到电机的最佳运行(最佳运行比如：温升最低、损耗最小等)，因此不能够确保功率级以最佳点运行。

US 7852029 B2虽然认识到总线电压Vbus控制的重要性，并利用预定表来调节和实现最佳的总线电压Vbus控制，但其未考虑直流电源电压Vdc的影响。

US 8324856 B2利用预定表来确定最佳Vbus设置。该表分为升压区域和非升压区域，上述区域由升压选择线划分。但并未说明Vdc变化对上述表格制订的影响。另一方面，通过检查基于升压后电压的最大转矩曲线是否越过升压选择线，实时地考虑电源电压Vdc变化。如果越过升压选择线，则表示下降的电源电压Vdc会阻止电机输出需要的转矩，因此需要执行从非升压区域到升压区域。但上述方案过于复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单高效的电机驱动控制装置和控制方法，即提供一种1)根据电机速度和转矩由变压器将总线电压调节至最佳点，从而***以最优状态运行；2)实时地比较变化的直流电压与需要的总线电压，以确定是否执行升压或不升压，可以减小或消除变化的直流电压的影响；3)通过简单的步骤来确保升压与非升压之间的平稳转变；4)电机控制与总线电压控制完全协调这些目的的电机驱动控制装置和控制方法。

上述目的可以通过以下控制装置和方法来实现。

根据本发一种电机驱动控制装置，该电机驱动控制装置包括：变压器，所述变压器能够在升压模式中将直流电源电压升压成总线电压，也能够在非升压模式中将直流电源电压传输到总线；逆变器，所述逆变器用于驱动电机；控制单元，所述控制单元能够控制所述变压器是否进入所述升压模式。

优选地，在本发明的电机驱动控制装置中，所述控制单元进一步包括：变压器控制单元，所述变压器控制单元能够控制所述变压器是否进入所述升压模式；和逆变器控制单元，所述逆变器控制单元能够控制所述逆变器。

进一步优选地，在本发明的电机驱动控制装置中，所述变压器控制单元进一步包括：总线电压指令生成器和控制信号生成器，其中，所述总线电压指令生成器根据输入的转矩指令和电机信息输出总线电压指令到所述控制信号生成器，所述控制信号生成器根据接收到的总线电压指令控制变压器是否进入升压模式。

另外优选地，在本发明的电机驱动控制装置中，所述逆变器控制单元进一步包括：电流指令生成器，电流变换器，d轴电流控制器，q轴电流控制器和控制信号生成器，其中，所述电流指令生成器接收输入的转矩指令和电机转速信号，并分别输出d轴电流指令、q轴电流指令到所述d轴电流控制器、q轴电流控制器，所述所述d轴电流控制器、q轴电流控制器分别输出到所述控制信号生成器，所述控制信号生成器根据d轴电流控制器和q轴电流控制器的输出来控制逆变器。

优选地，在本发明的电机驱动控制装置中，所述变压器控制单元根据用于***优化标准的优化表控制变压器是否进入升压模式。

优选地，在本发明的电机驱动控制装置中，所述***优化标准是***功率损耗最小。

优选地，在本发明的电机驱动控制装置中，所述优化表包括总线电压指令表，d轴电机电流指令表，和q轴电机电流指令表。

优选地，在本发明的电机驱动控制装置中，所述变压器控制单元通过滞环控制来控制变压器在升压模式和非升压模式之间进行切换。

本发明还涉及一种电机驱动控制方法，该控制方法包括以下步骤：

步骤S1：设置***优化标准，并收集实现所述***优化标准所必需的数据信息；

步骤S2：利用步骤S1中所收集的数据信息，制订用于***优化标准的三张优化表：总线电压指令表，d轴电机电流指令表，和q轴电机电流指令表；

步骤S3：基于转矩指令和电机转速在优化表中搜索最优总线电压指令，并结合检测到的直流电源电压确定实际总线电压指令；根据实际总线电压指令，和实际测量到的总线电压，通过比较这两个电压值，生成控制信号，实现反馈控制，执行确定的总线电压控制；

步骤S4：根据外部输入的转矩指令和电机转速在优化表中搜索最优d轴电流和最优q轴电流，根据最优d轴电流和q轴电流实施对逆变器的控制。

优选地，在本发明的电机驱动控制方法中，步骤S2进一步包括以下步骤：

步骤S201，在该步骤中进行初始化：设定直流电源电压小于电池电压范围的最小值；设定当前总线电压为电池电压范围的最小值；设定当前电机转速为转速范围最小值；设定当前电机转矩为转矩范围最小值；设定滞环量；

步骤S202，设定总线电压；

步骤S203，设定电机转速；

步骤S204，设定电机转矩；

步骤S205，计算在特定总线电压、电机转速和转矩下，d轴电流和q轴电流的可能组合；

步骤S206，计算在上述d轴电流和q轴电流的可能组合下的各功率单元的功率损耗；

步骤S207，通过比较各功率单元的功率损耗之和来确定最优的d轴电流和q轴电流；

步骤S208，判断电机转矩是否达到最大值，若否，则逐步增大转矩，并返回至步骤S204；若是，则进入下一步骤S209；

步骤S209，判断电机转速是否达到最大值，若否，则逐步增大转速，并返回至步骤S203；若是，则进入下一步骤S211；

步骤S210，判断总线电压是否达到最大值，若否，则逐步增大总线电压，并返回至步骤S202；若是，则进入下一步骤S211；

步骤S211，比较不同总线电压设置下最优d轴电流、q轴电流时的各功率单元的功率损耗，并确定d轴电流、q轴电流和总线电压的总体最优表。

优选地，在本发明的电机驱动控制方法中，步骤S3进一步包括以下步骤：

步骤S301：在优化表中检索总线电压并检测直流电源电压；

步骤S302：判断在先模式是否是非升压模式，若是，则进入步骤S303；若否，则进入步骤S306；

步骤S303：判断总线电压是否小于直流电压与滞环量之和；若总线电压小于直流电源电压与滞环量之和，则进入步骤S304；若否，则进入步骤S305；

步骤S304，执行非升压控制，且发出指令使总线电压指令等于直流电压到变压器控制单元，进入步骤S311；

步骤S305，变压器控制单元控制变压器进入升压模式，发出指令到变压器控制单元，进入步骤S311；

步骤S306，控制程序进一步判断总线电压指令是否小于直流电源电压，若是，则进入步骤S307；若否，则进入步骤S308；

步骤S307，进入非升压控制，并进入步骤S311；

步骤S308，控制程序进一步判断总线电压是否大于直流电源电压与第二滞环量之和，若是，则进入步骤S39，若否，则进入步骤S310；

步骤S309，进入升压控制，总线电压指令等于总线电压，并进入步骤S311；

步骤S310，进入升压控制，总线电压指令等于直流电压与第二滞环量之和，并进入步骤S311；

步骤S311，控制程序判断总线电压指令减去前一总线电压指令之差是否大于设置的最大允许的电压控制变化步长，若是，则进入步骤S312，若否，则进入步骤S313；

步骤S312，控制程序设置总线电压指令等于前一总线电压指令与设置的最大允许的电压控制变化步长之和，并让变压器控制单元控制总线电压成总线电压指令；

步骤S313，控制程序设置总线电压指令等于总路线电压，并让变压器控制单元控制总线电压成总线电压指令。

优选地，在本发明的电机驱动控制方法中，所述步骤S1中的所述数据信息包括***中每个功率元件的损耗模型。

优选地，在本发明的电机驱动控制方法中，所述滞环量基于总线电压波动、总线电压测量精度和/或变压器死区确定。

优选地，在本发明的电机驱动控制方法中，所述步长可以是常数或者变量。

利用本发明的电机驱动控制装置和控制方法，可以实现以下技术效果：1)***始终在最优状态运行2)总线电压控制与电机控制配合良好3)考虑变化的直流电流电压进行总线电压控制，同时简单的实现过程确保升压与非升压模式之间的平稳转换。

附图说明

为了更详细地描述本发明，以下将结合附图并参照具体实施例进行进一步描述，其中：

图1是现有技术的功率级结构示意图；

图2是根据本发明的电机驱动控制装置的示意图；

图3是根据本发明的电机驱动控制方法的流程图；

图4是根据本发明的电机驱动控制方法的步骤2的详细流程图；

图5是根据本发明的电机驱动控制方法的滞环控制的详细流程图；

图6是d轴电流指令、转矩与转速的示意图；

图7是q轴电流指令、转矩与转速的示意图；和

图8是总线电压指令、转矩与转速的示意图。

具体实施方式

以下将参照附图进一步详细地说明本发明的实施例。

首先参照图2，图中所示功率级包括：输出直流电压V_dc的直流电源15；变压器14，其能够在升压模式中将直流电压V_dc升压为总线直流电压V_bus；逆变器12、12’，其一侧输入直流电压V_bus，而在另一侧输出交流电压；和电机11、11’，分别由逆变器12、12’驱动，电机11、11’可以进一步连接到传动链，传动链可以是混合动力/纯电动汽车的传动链。具体地，在本实施例中，直流电源15是具有内部电阻的电池/蓄电池，变压器14是双向升降压式电路，逆变器12、12’是三相逆变器，电机11、11’是永磁同步电机。应当注意的是，在其他实施例中，逆变器和电机的数量可以分别是1个以上，本实施例中以2台逆变器和2台电机为例进行说明。

进一步地，如图2所示，根据本发明的电机驱动控制装置主要包括：直流电源15；变压器14；逆变器12、12’；电机11、11’；和控制单元300，能够控制变压器14进入非升压模式或升压模式，所述控制单元300也可以用于控制逆变器12、12’。

更具体地，控制单元300可以进一步包括：变压器控制单元200，用于控制变压器14。优选地，控制单元300还包括逆变器控制单元100，用于控制逆变器12、12’。具体地，变压器控制单元200主要包括：总线电压指令生成器201和控制信号生成器202。其中，总线电压指令生成器201接收来自控制装置外部的信号，包括：电机信息，例如电机实时的转矩、转速、温度、来自外部转矩指令生成器的转矩指令T_cmd，并且总线电压指令生成器201实时地检测直流电流电压V_dc，并确定是否需要升压。根据上述参数，以及优化表(下文中将详细描述)，总线电压指令生成器201生成总线电压指令V_{bus_local}到控制信号生成器202。控制信号生成器202还接收总线电压反馈V_{bus_fbk}，该信号表示变压器14实际输出的实时总线电压，控制信号生成器202根据总线电压指令V_{bus_local}和实时的总线电压V_{bus_fbk}生成控制信号(本例中为PWM信号)对变压器14进行控制。

以下进一步详细地说明逆变器控制单元100。根据本发明的逆变器控制单元100包括电流指令生成器101、电流变换器102、d轴电流控制器103、q轴电流控制器104和控制信号生成器105。

具体地，逆变器控制单元100通过以下方式对逆变器12、12’进行控制。外部转矩指令发生器输入车辆信息，诸如油门深度或来自车辆控制器的转矩指令。它还输入功率级***信息，诸如电机速度、逆变器温度等，并输出转矩指令T_cmd。而电流指令生成器101则接收上述转矩指令T_cmd和相关电机信息。电流指令生成器101根据转矩指令T_cmd和电机转速的输入，以及优化表(下文中会详细描述)，生成电流指令I_{d_cmd}和I_{q_cmd}分别到d轴电流控制器103和q轴电流控制器104。电流变换器102从外部接收电机电流反馈信号I_fbk和电机位置反馈信号P_fbk，根据上述接收到的信号，电流变换器102生成d轴电流反馈信号I_{d_fbk}，并发送到d轴电流控制器103。同时，根据从外部接收电机电流反馈信号I_fbk和电机位置反馈信号P_fbk，电流变换器102生成q轴电流反馈信号I_{q_fbk}，并发送到q轴电流控制器104。d轴电流控制器103和q轴电流控制器105对接收到的信号进行处理后发送电机控制信号到控制信号生成器105，所述控制信号生成器105根据接收到的信号生成相应的控制信号，以对逆变器12、12’进行控制。

电流指令生成器101包括有两张表：d轴电机电流(I_d)指令表，和q轴电机电流(I_q)指令表，分别用于电流指令I_{d_cmd}和I_{q_cmd}。电流控制器103、104的输出进入控制信号生成器105，以控制逆变器12、12’。

电流指令生成器101和总线电压指令生成器201所接收的转矩指令T_cmd可以来自外部的转矩指令生成器，其接收功率级***信息和例如车辆信息。

以上是对于根据本发明的电机驱动控制装置的详细说明，接下来进一步详细说明根据本发明的电机驱动控制方法，如图3所示，该方法主要包括以下步骤：

步骤S1：设置***优化标准，并收集实现上述***优化标准所必需的数据信息。

具体地，上述***优化标准可以是***效率最高，损耗最小。***中主要包括变压器14、逆变器12、12’和电机11、11’三组功率单元。当变压器14处于升压模式时，其会产生功率损耗。而当总线电压V_bus过高时，也会导致逆变器12、12’产生不必要的功率损耗。但当总线电压V_bus过低时，则会使得电机11、11’不能在最佳状态下工作，因此需要选择合适的总线电压V_bus以实现***效率最高这一***优化标准。

但是除选择***效率作为***优化标准之外，也可以选择其他条件作为***优化标准。例如，选择功率部件(逆变器12、12’，变压器14和电机11、11’)的平均温升最低，或者某个功率部件的温升最低作为***优化标准。

本实施例以***效率最高作为***优化标准进行进一步的说明。当选择***效率最高为***优化标准时，必须收集的数据信息包括：每个功率元件的损耗模型。通过收集上述信息，可以掌握在预定总线电压V_bus、d轴电流I_d、q轴电流I_q下，变压器14、逆变器12、12’和电机11、11’分别的功率损耗，从而选择相应的优选参数。上述数据信息的收集途径可以是真实测试或理论计算。

步骤S2：利用步骤S1中所收集的数据信息，制订用于***优化标准的三张优化表：总线电压指令V_{bus_cmd}表，d轴电机电流指令I_{d_cmd}表，和q轴电机电流指令I_{q_cmd}表。

表1总线电压指令表V_{bus_cmd}

表2d轴电机电流指令I_{d_cmd}表

表3q轴电机电流指令I_{q_cmd}表

以上三张表1-3仅是用于示例优化表的制订。

制订上述三张表的目的在于，在电机速度和转矩的特定组合下，***以表内特定点运行，以实现最优目标。在表的制定过程中(表可以离线制定)，不必考虑变化的直流电源电压V_dc。由于上述3个表协调制定(如下述步骤S201-S211所述)，因此变化的总线电压V_bus对电机控制的影响可以被减小到最低水平。

优选地，步骤S2可以进一步包括以下步骤，通过两个循环来完整地扫描电机转矩范围和速度范围。一个循环从步骤S203到S208，而另一个循环从步骤S204到S209。在步骤S202中准备好对应于特定V_bus组的优选I_d、I_q。步骤S202到S210形成最外循环，通过其查找到对应于不同V_bus设置的最优I_d、I_q表。在最后步骤S211中，通过比较每一点的损耗，不同V_bus设置的最优I_d、I_q被转化为整个I_d、I_q表和V_bus表。

表通过以下方式准备：I_d表与I_q表相协调，因此V_bus控制和电机控制相协调。电机控制不必考虑当前的V_bus，因为如果根据上述表控制V_bus，则始终存在足够的电压用于电机控制。

具体如图4所示：

步骤S201，在该步骤中进行初始化：设定直流电源电压V_dc小于电池电压范围的最小值；设定当前V_bus为电池电压范围的最小值；设定当前电机转速为转速范围最小值；设定当前电机转矩为转矩范围最小值；设定滞环量；

步骤S202，设定总线电压V_bus；

步骤S203，设定电机转速；

步骤S204，设定电机转矩；

步骤S205，计算在特定总线电压V_bus、电机转速和转矩下，d轴电流I_d和q轴电流I_q的可能组合；

步骤S206，计算在上述d轴电流I_d和q轴电流I_q的可能组合下的各功率单元的功率损耗；

步骤S207，通过比较各功率单元的功率损耗之和来确定最优的d轴电流I_d和q轴电流I_q；

步骤S208，判断电机转矩是否达到最大值，若否，则逐步增大转矩，并返回至步骤S204；若是，则进入下一步骤S209；

步骤S209，判断电机转速是否达到最大值，若否，则逐步增大转速，并返回至步骤S203；若是，则进入下一步骤S211；

步骤S210，判断总线电压V_bus是否达到最大值，若否，则逐步增大总线电压V_bus，并返回至步骤S202；若是，则进入下一步骤S211；

步骤S211，比较不同总线电压V_bus设置下最优d轴电流I_d、q轴电流I_q时的各功率单元的功率损耗，并确定d轴电流I_d、q轴电流I_q和总线电压V_bus的总体最优表。

步骤S3：基于转矩指令T_cmd和电机转速在优化表中搜索最优总线电压指令V_{bus_cmd}，并结合检测到的直流电源电压V_dc确定总线电压V_bus；根据需求的总线电压，和实际测量到的总线电压，通过比较这两个电压值，生成控制信号，实现反馈控制，执行确定的总线电压V_bus控制。

具体地，在步骤S3中，例如通过输入功率级***信息和车辆信息输入转矩指令T_cmd。然后，利用输入的转矩指令T_cmd、电机速度等参数在V_bus优化表中搜索总线电压指令V_{bus_cmd}。当搜索到总线电压指令V_{bus_cmd}后，检测实时的直流电源电压V_dc。变压器控制单元140首先确定是否使变压器14进入升压模式，即是否将直流电源电压V_dc升压成为总线电压V_{bus_cmd}；或者进行非升压模式，即不升压而是让V_dc通过升降压电路成为总线电压。也就是说，如果总线电压指令V_{bus_cmd}高于直流电源电压V_dc，则将直流电源电压V_dc升压成总线电压V_bus；如果总线电压指令V_{bus_cmd}低于直流电源电压V_dc，不升压而让直流电源电压V_dc直接通过该变压电路。优选地在一个实施例中，为减少升压和非升压模式之间的频繁转换，并在转换期间更好地控制总线电压V_bus，需要在步骤S3中进行滞环控制可以执行滞环控制(如下述步骤S303到S310)和/或固定或变化步长的电压控制(如下述步骤S311和S312)，即，消除频繁转换并具有更好的电压控制质量。频繁地在升压模型和非升压模式之间转换控制模式，或者大步长的转换电压控制值，会使得总线电压出现不必要的控制波动，不利于电机控制的稳定性，也不利于变压器和逆变器中功率开关的寿命。图5显示了示例执行步骤。

具体地，上述步骤如图5所示：

S301：在优化表中检索总线电压V_{bus_cmd}并检测直流电源电压V_dc；

S302：判断在先模式是否是非升压模式，若是，则进入步骤S303；若否，则进入步骤S306；

S303：判断总线电压V_{bus_cmd}是否小于V_dc+dV1，其中dV1是滞环量。该滞环量需要考虑总线电压波动，总线电压测量精度，变压器死区等的影响，以经验来定；若总线电压V_{bus_cmd}小于直流电源电压V_dc与滞环量dV1之和，则进入步骤S304；若否，则进入步骤S305；

在步骤S304中，非升压控制，且发出指令V_{bus_local}＝V_dc到变压器控制器，进入步骤S311；

在步骤S305中，变压器控制单元200控制变压器14进入升压模式，发出指令V_{bus_local}＝V_{bus_cmd}到变压器控制器，进入步骤S311；

在S306中，控制程序进一步判断总线电压指令V_{bus_cmd}是否小于直流电源电压V_dc，若是，则进入步骤S307；若否，则进入步骤S308；

在步骤S307中，由于直流电源电压Vdc大于需要的总线电压指令，不必要进行升压，因此进入非升压控制，V_{bus_local}＝V_dc，并进入步骤S311；

在步骤S308中，控制程序进一步判断总线电压V_{bus_cmd}是否大于直流电源电压V_dc与dV2之和，若是，则进入步骤S39，若否，则进入步骤S310；

在步骤S309中，进入升压控制，V_{bus_local}＝V_{bus_cmd}，并进入步骤S311；

在步骤S310中，进入升压控制，V_{bus_local}＝V_dc+dV2，其中dV2是第二滞环量，并进入步骤S311；

在步骤S311中，控制程序判断V_{bus_local}减去前一V_{bus_local}之差是否大于设置的最大允许的电压控制变化步长Step，若是，则进入步骤S312，若否，则进入步骤S313；其中步长step可以是常数或者变量。

在步骤S312中，控制程序设置V_{bus_local}＝前一V_{bus_local}+设置的最大允许的电压控制变化步长step，并让变压器控制单元控制总线202电压到Vbus_local；

在步骤S313中，控制程序设置V_{bus_local}＝V_{bus_local}，并让变压器控制单元202控制总线电压到V_{bus_local}。

变压器控制单元202，接收到总线电压指令生成器201的总线电压指令V_{bus_local}，并且实时地检测总线电压。根据这两个电压值，产生需要的控制信号，来控制变压器，使得总线电压为期望的V_{bus_local}。如果V_{bus_local}和V_dc相等，则不必要进行升压，为非升压状态。

接下来执行步骤S4：根据转矩指令和电机转速在优化表中搜索最优d轴电流I_d和最优q轴电流I_q，根据最优d轴电流I_d和q轴电流I_q实施对逆变器12、12’的控制。在步骤4中，电流指令生成器101仅需要在对应的优化表中搜索I_d和I_q，而并不考虑总线电压V_bus，因为已选择较大V_bus，则保证充分的总线电压V_bus被提供给逆变器12、12’。也就是说，由于在步骤S3中受控的总线电压V_bus始终等于或高于需要的总线电压V_{bus_cmd}，电机控制不必关注总线电压V_bus，而只需要针对特定的电压转矩和速度搜索相应I_d和I_q优化表中的优选电流指令。因此，电机控制与总线电压控制相协调。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述披露的技术内容作出些许更动或者修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电机驱动控制装置，其特征在于，该电机驱动控制装置包括：

变压器(14)，所述变压器(14)能够在升压模式中将直流电源电压(V_dc)升压成总线电压(V_bus)，也能够在非升压模式中将直流电源电压(V_dc)传输到总线；

逆变器(12、12’)，所述逆变器(12、12’)用于驱动电机；

控制单元(300)，所述控制单元(300)能够控制所述变压器(14)是否进入所述升压模式，所述控制单元(300)进一步包括能够控制所述变压器(14)是否进入所述升压模式的变压器控制单元(200)和能够控制所述逆变器(12、12’)的逆变器控制单元(100)，

所述变压器控制单元(200)根据用于***优化标准的优化表控制变压器(14)是否进入升压模式，所述优化表包括总线电压指令(V_{bus_cmd})表，d轴电机电流指令(I_{d_cmd})表，和q轴电机电流指令(I_{q_cmd})表；

所述逆变器控制单元(100)进一步包括：电流指令生成器(101)，电流变换器(102)，d轴电流控制器(103)，q轴电流控制器(104)和控制信号生成器(105)，

其中，所述电流指令生成器(101)接收输入的转矩指令(T_cmd)和电机转速在所述优化表中搜索最优d轴电流(I_d)和最优q轴电流(I_q)，根据最优d轴电流(I_d)和最优q轴电流(I_q)，并分别输出d轴电流指令(I_{d_cmd})、q轴电流指令(I_{q_cmd})到所述d轴电流控制器(103)、q轴电流控制器(104)，所述d轴电流控制器(103)、q轴电流控制器(104)分别输出控制信号到所述控制信号生成器(105)，所述控制信号生成器(105)根据d轴电流控制器(103)和q轴电流控制器(104)的输出来控制逆变器(12、12’)。

2.如权利要求1所述的电机驱动控制装置，其特征在于，所述变压器控制单元(200)进一步包括：

总线电压指令生成器(201)和控制信号生成器(202)，其中，

所述总线电压指令生成器(201)根据输入的转矩指令(T_cmd)和电机信息输出总线电压指令(V_{bus_local})到所述控制信号生成器(202)，所述控制信号生成器(202)根据接收到的总线电压指令(V_{bus_local})控制变压器(14)是否进入升压模式。

3.如权利要求1所述的电机驱动控制装置，其特征在于，所述***优化标准可以是***功率损耗最小，又或者是***的温升最低，又或者是***在特定工况下的温升最低。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的电机驱动控制装置，其特征在于，所述变压器控制单元(200)通过滞环控制来控制变压器(14)在升压模式和非升压模式之间进行切换。

5.一种电机驱动控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：

步骤S1：设置***优化标准，并收集实现所述***优化标准所必需的数据信息；

步骤S2：利用步骤S1中所收集的数据信息，制订用于***优化标准的三张优化表：总线电压指令(V_{bus_cmd})表，d轴电机电流指令(I_{d_cmd})表，和q轴电机电流指令(I_{q_cmd})表；

步骤S3：基于转矩指令(T_cmd)和电机转速在优化表中搜索最优总线电压指令(V_{bus_cmd})，并结合检测到的直流电源电压(V_dc)确定实际总线电压指令(V_{bus_local})；根据实际总线电压指令，和实际测量到的总线电压，通过比较这两个电压值，生成控制信号，实现反馈控制，执行实际总线电压指令(V_{bus_local})控制；

步骤S4：根据外部输入的转矩指令和电机转速在优化表中搜索最优d轴电流(I_d)和最优q轴电流(I_q)，根据最优d轴电流(I_d)和最优q轴电流(I_q)实施对逆变器(12、12’)的控制。

6.如权利要求5所述的电机驱动控制方法，其特征在于，当直流电源是具有内部电阻的电池/蓄电池时，步骤S2进一步包括以下步骤：

步骤S201，在该步骤中进行初始化：设定直流电源电压(V_dc)小于电池电压范围的最小值；设定当前总线电压(V_bus)为电池电压范围的最小值；设定当前电机转速为转速范围最小值；设定当前电机转矩为转矩范围最小值；设定滞环量；

步骤S202，设定总线电压(V_bus)；

步骤S203，设定电机转速；

步骤S204，设定电机转矩；

步骤S205，计算在特定总线电压(V_bus)、电机转速和转矩下，d轴电流(I_d)和q轴电流(I_q)的可能组合；

步骤S206，计算在上述d轴电流(I_d)和q轴电流(I_q)的可能组合下的各功率单元的功率损耗；

步骤S207，通过比较各功率单元的功率损耗之和来确定最优的d轴电流(I_d)和q轴电流(I_q)；

步骤S208，判断电机转矩是否达到最大值，若否，则逐步增大转矩，并返回至步骤S204；若是，则进入下一步骤S209；

步骤S209，判断电机转速是否达到最大值，若否，则逐步增大转速，并返回至步骤S203；若是，则进入下一步骤S211；

步骤S210，判断总线电压(V_bus)是否达到最大值，若否，则逐步增大总线电压(V_bus)，并返回至步骤S202；若是，则进入下一步骤S211；

步骤S211，比较不同总线电压(V_bus)设置下最优d轴电流(I_d)、q轴电流(I_q)时的各功率单元的功率损耗，并确定d轴电流(I_d)、q轴电流(I_q)和总线电压(V_bus)的总体最优表。

7.如权利要求6所述的电机驱动控制方法，其特征在于，步骤S3进一步包括以下步骤：

步骤S301：在优化表中检索总线电压(V_{bus_cmd})并检测直流电源电压(V_dc)；

步骤S302：判断在先模式是否是非升压模式，若是，则进入步骤S303；若否，则进入步骤S306；

步骤S303：判断总线电压(V_{bus_cmd})是否小于直流电压(V_dc)与滞环量(dV1)之和；若总线电压(V_bus)小于直流电源电压(V_dc)与滞环量(dV1)之和，则进入步骤S304；若否，则进入步骤S305；

步骤S304，执行非升压控制，且发出使总线电压指令等于直流电压(V_{bus_local}＝V_dc)的指令到变压器控制单元(200)，进入步骤S311；

步骤S305，变压器控制单元(200)控制变压器(14)进入升压模式，发出使总线电压指令等于总线电压(V_{bus_local}＝V_{bus_cmd})的指令到变压器控制单元(200)，进入步骤S311；

步骤S306，控制程序进一步判断总线电压指令(V_{bus_cmd})是否小于直流电源电压(V_dc)，若是，则进入步骤S307；若否，则进入步骤S308；

步骤S307，进入非升压控制，并进入步骤S311；

步骤S308，控制程序进一步判断总线电压(V_bus)是否大于直流电源电压(V_dc)与第二滞环量(dV2)之和，若是，则进入步骤S39，若否，则进入步骤S310；

步骤S309，进入升压控制，总线电压指令等于总线电压(V_{bus_local}＝V_{bus_cmd})，并进入步骤S311；

步骤S310，进入升压控制，总线电压指令等于直流电压与第二滞环量之和(V_{bus_local}＝V_dc+dV2)，并进入步骤S311；

步骤S311，控制程序判断总线电压指令(V_{bus_local})减去前一总线电压指令(V_{bus_local})之差是否大于设置的最大允许的电压控制变化步长(Step)，若是，则进入步骤S312，若否，则进入步骤S313；

步骤S312，控制程序设置总线电压指令(V_{bus_local})等于前一总线电压指令(V_{bus_local})与设置的最大允许的电压控制变化步长(step)之和，并让变压器控制单元(200)控制总线电压成总线电压指令(V_{bus_local})；

步骤S313，控制程序设置总线电压指令等于总线电压(V_{bus_local}＝V_{bus_cmd})，并让变压器控制单元(202)控制总线电压成总线电压指令(V_{bus_local})。

8.如权利要求5所述的电机驱动控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的所述数据信息包括***中每个功率元件的损耗模型。

9.如权利要求7所述的电机驱动控制方法，其特征在于，所述滞环量基于总线电压波动、总线电压测量精度和/或变压器死区确定。

10.如权利要求7所述的电机驱动控制方法，其特征在于，所述步长(step)是常数或者变量。