高频注入转换干扰消除的设备、方法和计算机存储介质与流程

1.本文公开的主题涉及用于凸极电机的高频注入转换干扰消除。


背景技术：

2.马达系统可以采用hfi来消除用于确定马达中的转子的位置的位置传感器的成本。hfiα轴电流和hfiβ轴电流包括hfi电压的位置信息，根据该位置信息，确定角速度估计和马达角度估计。然而，在从关闭到开启或从开启到关闭的hfi转换期间，驱动电流需要时间稳定下来，降低了重建的静态参考系α轴电流和所估计位置信息的准确度，从而将干扰注入电流调节器。


技术实现要素：

3.公开了一种用于高频注入(hfi)转换干扰消除的设备。该设备包括处理器和存储能够由处理器执行的代码的存储器。处理器引导针对马达的hfi转换。处理器确定hfi补偿脉冲的补偿脉冲电压。处理器还在补偿脉宽调制(pwm)周期内将所述hfi补偿脉冲和hfi电压的总和注入到电流调节器电压输出信号中。hfi补偿脉冲将hfi电流稳定至稳定状态。
4.还公开了一种用于hfi转换干扰消除的方法。该方法引导针对马达的hfi转换。该方法确定hfi补偿脉冲的补偿脉冲电压。该方法还在补偿pwm周期内将所述hfi补偿脉冲和hfi电压的总和注入到电流调节器电压输出信号中。hfi补偿脉冲将hfi电流稳定至稳定状态。
5.还公开了一种用于hfi转换干扰消除的计算机程序产品。处理器引导针对马达的hfi转换。处理器确定hfi补偿脉冲的补偿脉冲电压。处理器还在补偿pwm周期内将所述hfi补偿脉冲和hfi电压的总和注入到电流调节器电压输出信号中。hfi补偿脉冲将hfi电流稳定至稳定状态。
附图说明
6.为了容易理解本发明的实施方式的优点，将通过参照附图中示出的具体实施方式来呈现对以上简要描述的实施方式的更具体的描述。要理解，这些附图仅描绘了一些实施方式，并因此不被认为对范围的限制，将通过使用附图使用附加的特征和细节来描述和解释实施方式，在附图中：
7.图1a是根据一种实施方式的电动马达控制系统的示意框图；
8.图1b是根据一种实施方式的电动马达控制系统的示意框图；
9.图1c是根据一种实施方式的hfi角度速度估计器的示意框图；
10.图2a是根据一种实施方式的无补偿电压脉冲电压的情况下从关闭到开启的hfi转换的图；
11.图2b是根据一种实施方式的无补偿电压脉冲电压的情况下从开启到关闭的hfi转换的图；
12.图3a是根据一种实施方式的在转换发生之前注入补偿脉冲的pwm周期的图；
13.图3b是根据一种替选实施方式的在转换发生之后注入补偿脉冲的pwm周期的图；
14.图4a是根据一种实施方式的利用所提出的补偿电压脉冲方案的从关闭到开启的hfi转换的图；
15.图4b是根据一种实施方式的利用所提出的补偿电压脉冲方案的从开启到关闭的hfi转换的图；
16.图5a至图5c是hfi转换干扰消除方法的示意流程图；
17.图6a是根据一种实施方式的无补偿方案的情况下关闭到开启hfi转换的实验波形；
18.图6b是根据一种实施方式的具有补偿方案的情况下关闭到开启hfi转换的实验波形；
19.图6c是根据一种实施方式的无补偿方案的情况下开启到关闭hfi转换的实验波形；以及
20.图6d是根据一种实施方式的具有补偿方案的情况下开启到关闭hfi转换的实验波形。
具体实施方式
21.贯穿本说明书，对“一个实施方式”、“实施方式”或类似语言的提及意指结合该实施方式描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施方式中。因此，除非另外明确说明，否则贯穿本说明书，短语“在一个实施方式中”、“在实施方式中”以及类似的语言的出现可能但不一定全部指代相同的实施方式，而是意指“一个或更多个实施方式而非所有实施方式”。除非另外明确说明，否则术语“包括(including)”、“包括(comprising)”、“具有”及其变型意指“包括但不限于”。除非另外明确说明，否则列举的项目列表并不暗指项目中的任一项目或所有项目是相互排斥和/或相互包含的。除非另外明确说明，否则术语“一”、“一个”和“该”还指代“一个或更多个”。术语“和/或”指示所列要素中的一个或更多个的实施方式，其中“a和/或b”指示单独的要素a的实施方式、单独的要素b的实施方式或者要素a和要素b合在一起的实施方式。
22.此外，实施方式的所描述的特征、优点和特性可以以任意合适的方式组合。相关领域的技术人员将认识到，可以在没有特定实施方式的一个或更多个具体特征或优点的情况下实践实施方式。在其他情况下，可以在某些实施方式中识别出可能不存在于所有实施方式中的附加特征和优点。
23.根据以下描述和所附权利要求，实施方式的这些特征和优点将变得更充分地明显，或者可以通过如在下文中所阐述的对实施方式的实践来获知实施方式的这些特征和优点。如本领域技术人员将理解的，本发明的方面可以被实施为系统、方法和/或计算机程序产品。因此，本发明的方面可以采用以下形式：完全硬件实施方式、完全软件实施方式(包括固件、驻留软件、微代码等)或者组合了软件方面和硬件方面的实施方式，软件方面和硬件方面在本文中均可以通常被称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本发明的方面可以采用计算机程序产品的形式，该计算机程序产品用其上包含程序代码的一个或更多个计算机可读介质实施。
24.本说明书中描述的许多功能单元已经被标记为模块，以更具体地强调其实现方式的独立性。例如，可以将模块实现为包括定制vlsi电路或门阵列的硬件电路、成品半导体例如逻辑芯片、晶体管或其他离散的部件。模块还可以以可编程硬件装置例如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑装置等来实现。
25.模块还可以以用于由各种类型的处理器执行的软件来实现。程序代码的所确定的模块可以例如包括计算机指令的一个或更多个物理块或逻辑块，所述一个或更多个物理块或逻辑块可以例如被组织为对象、过程或函数。然而，所确定的模块的可执行文件不需要物理地定位在一起，而是可以包括存储在不同位置中的不同指令，这些存储在不同位置中的不同指令当逻辑上结合在一起时包括该模块并且实现针对该模块所陈述的目的。
26.实际上，程序代码的模块可以为单个指令或多个指令，并且甚至可以分布在若干个不同的代码段上、分布在不同的程序中以及跨若干个存储装置分布。类似地，在本文中操作数据可以在模块内被识别和示出，并且可以以任何合适的形式来体现并且被组织在任何合适类型的数据结构内。操作数据可以作为单个数据集被收集，或者可以分布在不同的位置上，包括分布在不同的存储装置上，并且可以仅作为电子信号至少部分地存在于系统或网络上。在以软件来实现模块或模块的部分的情况下，程序代码可以存储在一个或更多个计算机可读介质中和/或在一个或更多个计算机可读介质中传播。
27.计算机可读介质可以是存储程序代码的有形计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以为例如但不限于电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的、全息的、微机械的或半导体的系统、设备或装置，或者前述的任何合适的组合。
28.计算机可读存储介质的更具体示例可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪速存储器)、便携式致密盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能盘(dvd)、光学存储装置、磁性存储装置、全息存储介质、微机械存储装置或前述的任何合适的组合。在本文的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，所述任何有形介质可以包含和/或存储由指令执行系统、设备或装置使用和/或与指令执行系统、设备或装置结合使用的程序代码。
29.计算机可读介质还可以是计算机可读信号介质。计算机可读信号介质可以包括传播数据信号，其中在该传播数据信号中(例如，在基带或作为载波的一部分中)实施有程序代码。这样的传播信号可以采取各种形式中的任何形式，包括但不限于电的、电磁的、磁的、光学的或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以为以下任何计算机可读介质：其不是计算机可读存储介质并且其可以传递、传播或传送由指令执行系统、设备或装置使用或者与指令执行系统、设备或装置结合使用的程序代码。可以使用任何合适的介质(包括但不限于有线、光纤、射频(rf)等或者前述的任何合适的组合)来传输在计算机可读信号介质上实施的程序代码。
30.在一个实施方式中，计算机可读介质可以包括一个或更多个计算机可读存储介质和一个或更多个计算机可读信号介质的组合。例如，程序代码既可以作为电磁信号通过光纤电缆传播以由处理器执行，又可以被存储在ram存储装置上以由处理器执行。
31.用于执行针对本发明的方面的操作的程序代码可以以一种或更多种编程语言的任意组合来编写，包括面向对象的编程语言例如python、ruby、r、java、java script、smalltalk、c 、c sharp、lisp、clojure、php等，以及常规过程编程语言例如“c”编程语言
或类似的编程语言。程序代码可以完全在用户计算机上执行，部分在用户计算机上执行，作为独立的软件包，部分在用户计算机上并且部分在远程计算机上执行，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后者的情况下，远程计算机可以通过包括局域网(lan)或广域网(wan)的任意类型的网络连接至用户计算机，或者可以与外部计算机连接(例如，通过因特网使用因特网服务提供商)。计算机程序产品可以被共享，从而以灵活、自动化的方式同时服务多个客户。
32.计算机程序产品可以通过下述方式集成至客户端、服务器和网络环境中：提供与应用、操作系统和网络操作系统软件共存的计算机程序产品，并且然后将计算机程序产品安装在其中计算机程序产品将起作用的环境中的客户端和服务器上。在一个实施方式中，在计算机程序产品所需要的或者与计算机程序产品结合工作的、具有将部署有计算机程序产品的网络操作系统的客户端和服务器上识别软件。这包括网络操作系统，该网络操作系统是通过添加联网特征来增强基本操作系统的软件。
33.此外，实施方式的所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合。在以下描述中，提供了许多特定细节，例如编程、软件模块、用户选择、网络交易、数据库查询、数据库结构、硬件模块、硬件电路、硬件芯片等的示例以提供对实施方式的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或更多个具体细节的情况下实践实施方式，或者利用其他方法、部件、材料等来实践实施方式。在其他实例中，未详细描述或示出公知的结构、材料或操作，以避免使实施方式的方面模糊。
34.实施方式可以在电子设备之间传输数据。实施方式还可以将数据从第一格式转换为第二格式，包括将数据从非标准格式转换为标准格式和/或将数据从标准格式转换为非标准格式。实施方式可以修改、更新和/或处理数据。实施方式可以存储接收的、转换的、修改的、更新的和/或处理的数据。实施方式可以提供对数据(包括更新的数据)的远程访问。实施方式可以使数据和/或更新的数据实时可用。实施方式可以基于数据和/或更新的数据实时生成和传输消息。
35.下面参照根据本发明的实施方式的方法、设备、系统以及计算机程序产品的示意性流程图和/或示意性框图来描述实施方式的方面。应当理解，可以通过程序代码来实现示意性流程图和/或示意性框图中的每个框以及示意性流程图和/或示意性框图中的框的组合。可以将程序代码提供给通用计算机、专用计算机、定序器或其他可编程数据处理设备的处理器以生成机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实现在示意性流程图和/或示意性框图的一个框或多个框中所指定的功能/动作的装置。
36.程序代码还可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以引导计算机、其他可编程数据处理设备或者其他装置以特定方式运行，使得存储在该计算机可读介质中的指令生成包括指令的制品：所述指令实现在示意性流程图和/或示意性框图的一个框或多个框中所指定的功能/动作。
37.程序代码还可以被加载至计算机、其他可编程数据处理设备或其他装置上，以使在计算机、其他可编程设备或其他装置上执行一系列操作步骤以生成计算机实现的处理，使得在计算机或其他可编程设备上执行的程序代码提供用于实现在流程图和/或框图的一个框或多个框中指定的功能/动作的处理。
38.图中的示意性流程图和/或示意性框图示出了根据本发明的各种实施方式的设备、系统、方法以及计算机程序产品的可能的实现方式的架构、功能和操作。就这一点而言，示意性流程图和/或示意性框图中的每个框可以表示模块、部分、或代码的一部分，模块、部分、或代码的一部分包括用于实现所指定的逻辑功能的程序代码中的一个或更多个可执行指令。
39.还应当注意，在一些可替选实现方式中，在框中指出的功能可以不按照附图中指出的顺序发生。例如，被示出为连续的两个框实际上可以基本上同时执行，或者根据所涉及的功能，有时可以按照相反的顺序执行框。可以设想在功能、逻辑或效果上等同于示出的附图中的一个或更多个框或其一部分的其他步骤和方法。
40.尽管在流程图和/或框图中可以采用各种箭头类型和线类型，但是它们要被理解为不限制对应的实施方式的范围。实际上，一些箭头或其他连接符可以仅用于指示描绘的实施方式的逻辑流。例如，箭头可以指示在描绘的实施方式的列举步骤之间的未指定持续时间的等待或监视时段。还将要注意，框图和/或流程图中的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或者专用硬件和程序代码的组合来实现。
41.对每个图中的元件的描述可以参照前面的图的元件。在所有图中(包括相似的元件的可替选实施方式)，相同的附图标记指代相同的元件。
42.图1a是电动马达控制系统100的示意框图。系统100响应于速度命令102驱动马达101。马达101可以是凸极马达101。电动马达控制系统100包括可以由硬件组件、处理器执行的代码或其组合执行的多个功能块。
43.在所描述的实施方式中，转换器21根据直流母线电压v
dc 167生成驱动马达101的驱动电流ia、ib、ic 143a至143c。转换器21可以是包括电容器15和多个绝缘栅双极晶体管(igbt)11的全桥转换器21。igbt 11可以通过由pwm驱动器13生成的门信号17驱动。pwm驱动器13由执行存储在存储器410上的代码的处理器405控制。模拟数字(a/d)转换器19可以向处理器405提供驱动电流143a至143c。
44.电动马达控制系统100不包括位置传感器。而是注入高频注入(hfi)电压，以使得能够提取位置信息。可以在低速的情况下提取位置信息。位置信息使得能够在没有位置传感器的情况下控制马达101。
45.图1b是马达系统100的示意框图。所描述的实施方式可以采用hfi电压的脉冲电压注入，其中，hfi电压是d-q轴同步参考系中的正弦电压注入。替选地，hfi电压可以是α-β静态参考系中的正弦电压注入，或者可以是d-q轴同步参考系中的方波电压注入。系统100响应于速度命令102驱动马达101。马达系统100包括可以由硬件组件、处理器执行的代码或其组合来执行的多个功能块。
46.在所描述的实施方式中，从速度命令102减去角速度估计ω113，并由速度调节器功能104接收。速度调节器104生成扭矩命令106。
47.最大扭矩每安培(mtpa)/弱磁功能108接收扭矩命令106以及角速度估计ω113和直流母线电压v
dc 167，并且生成d轴电流命令id*121和q轴电流命令iq*123。电流调节器110接收d轴电流命令id*121和q轴电流命令iq*123，并且生成d轴控制输出电压vd*125和q轴控制输出电压vq*126。
48.同步到静态变换功能112接收d轴控制输出电压vd*125和q轴控制输出电压vq*126以及马达角度估计114，并且生成α电流调节器电压输出信号v
α
135a和β电压信号v
β
135b。α电流调节器电压输出信号v
α
135a与对应的hfiα电压v
α_hfi 137a求和，作为参考电压130a。β电流调节器电压输出信号v
β
135b与对应的hfiβ电压信号v
β_hfi 137b求和，作为参考电压130b。参考电压130a至130b驱动pwm调制器124。hfiα电压v
α_hfi 137a和hfiβ电压信号v
β_hfi 137b的添加支持角速度估计ω113和马达角度估计θ114的提取。
49.如所示，pwm调制器124控制逆变器116以输出命令电压12，命令电压12利用驱动电流143a至143c驱动马达101。驱动电流143a至143c由hfi谐波电流和基波电流分离功能122的电流传感器测量。hfi谐波电流和基波电流分离功能122将hfi谐波电流与驱动电流143的基频电流分离。hfi谐波电流和基波电流分离功能122根据驱动电流143a至143c输出处于高频域的hfiα轴电流i
αh 176a和hfiβ轴电流i
βh 176b。此外，基于驱动电流143a至143c，hfi谐波电流和基波电流分离功能122输出处于基频域的静态参考系α轴电流i
α
131a和β轴电流i
β
131b。hfi角度速度估计器功能118接收hfiα轴电流i
αh 176a和hfiβ轴电流i
βh 176b，并且生成角速度估计ω113、马达角度估计114。它还输出最终hfi注入α电压v
α_hfi 137a和最终hfi注入β电压信号v
β_hfi 137b。hfi角度速度估计器功能118在图1b中更详细地描述。
50.静态到同步变换功能120根据α电流i
α
131a和β电流i
β
131b生成d轴电流i
d 127和q轴电流i
q 129。
51.图1c是图1a至图1b的hfi角度速度估计器118的示意框图。高频注入角度速度估计器118包括可以由硬件组件、处理器执行的代码或其组合执行的多个功能块。在描述的实施方式中，高频注入角度速度估计器118包括hfi补偿逻辑控制器161和hfi电压生成器和角度估计器128。
52.hfi注入频域hfiα轴电流i
αh 176a和hfi注入频域hfiβ轴电流i
βh
176b包含马达101的转子位置信息，并且由角度速度生成器功能165用以生成角速度估计ω113和马达角度估计114。
53.hfi注入电压生成器163接收hfi参考电压幅值v
h 174、hfi电压频率ω
h 172和初始相位偏移并且计算αhfi电压171a和βhfi电压171b。在一个实施方式中，使用式1计算αhfi电压v
αh 171a和βhfi电压v
βh 171b，其中t为时间。
[0054][0055]
凸极电机高频域电压公式可以书写为如式2所示：
[0056][0057]
其中，ld是电机d轴电感，lq为电机q轴电感。θ为d轴(永磁体的北极)与a相绕组之间的空间角度。
[0058]
将式1带入式2，高频电流推导为:
[0059][0060]
此处，仅计算从关闭到开启的hfi转换作为示例。对于从开启到关闭的hfi转换的情况，可以推导出类似的等式。
[0061]
当发生hfi关闭到开启转换时，t＝0，上式简化为：
[0062][0063]
其中，[i
αh0
，i
βh0
]为初始稳定状态高频域hfiα轴电流176a和频域hfiβ轴电流176b。θ0为t＝0时的转子位置。初始期望稳定状态定子磁通可以计算为：
[0064][0065]
如果未执行额外控制，高频域初始磁通为：
[0066][0067]
因此，如式7所示，注入补偿电压脉冲，以使初始磁通在非常短的时间段内从式6中的零加速到式5中的稳定状态，该时间段定义为t，
[0068][0069]
hfi补偿电压生成器162还接收注入电压v
h 174、注入频率ω
h 172和相位偏移并且计算补偿脉冲电压175的α补偿脉冲电压v
αh_comp
175a和β补偿脉冲电压v
βh_comp 175b。使用式2和式3计算α补偿脉冲电压v
αh_comp 175a和β补偿脉冲电压v
βh_comp 175b。
[0070]
通过将使用式5和式4计算出的预测初始磁通值替换式7中的初始稳定状态磁通，最终补偿电压脉冲计算为：
[0071][0072][0073]
hfi角度速度估计器118由hfi使能进给信号hfi_enbl_in 168来使能。当前中断服务例程步骤hfi_enbl_in被命名为hfi_enbl_in
now
，而先前中断服务例程步骤hfi_enbl_in被命名为hfi_enbl_in
prev
。响应于hfi使能进给信号168有效(asserted)，hfi补偿逻辑控制
器161生成hfi使能输出信号hfi_enbl_out 169和hfi补偿使能信号hfi_comp_enbl 170，hfi使能输出信号hfi_enbl_out 169启用hfi128的hfi注入电压生成器163，hfi补偿使能信号hfi_comp_enbl 170启用hfi 128的hfi补偿电压生成器162。
[0074]
如果hfi使能进给信号hfi_enbl_in 168被使能，则hfi使能输出信号hfi_enbl_out 169启用hfi注入电压生成器163以生成αhfi电压v
αh 171a波形和βhfi电压v
βh 171b波形。
[0075]
不幸地，当hfi注入电压生成器163转换为开启或关闭时，hfi电压137的添加在控制系统中引起临时转换干扰。实施方式在αhfi电压v
αh 171a波形和βhfi电压v
βh 171b波形从关闭到开启或从开启到关闭的转换期间注入由α补偿脉冲电压v
αh_comp 175a和β补偿脉冲电压v
βh_comp 175b组成的补偿脉冲。hfi补偿使能信号hfi_comp_enbl 170启用hfi补偿电压生成器162以生成式8和式9中计算的补偿脉冲的补偿脉冲电压175a至175b。αhfi电压v
αh 171a和α补偿脉冲电压v
αh_comp 175a的总和生成最终hfi注入α电压v
α_hfi 137a。βhfi电压v
βh 171b和β补偿脉冲电压v
βh_comp 175b的总和生成最终hfi注入β电压信号v
β_hfi 137b。
[0076]
图2a是高频注入波形图202a至202c。图202a示出了关闭到开启hfi转换201前后的hfi电压171。图202b示出了hfi转换201前后的驱动输出电流143a至143c。如202c所示，驱动电流143a至143c的hfi分量稳定中存在延迟，从而导致偏移149。202c中hfi电流的稳定的延迟导致202b中的偏移149。该延迟对马达角度估计θ114和角速度估计ω113的准确度和检测到的重建后静态参考系电流131a至131b造成了干扰。实施方式确定补偿脉冲的补偿脉冲电压175，该补偿脉冲随hfi电压137注入到电流调节器电压输出信号135中，以几乎瞬间将hfi电流144稳定至稳定状态。
[0077]
图2b是高频注入波形图204a至204c。图204a示出了从开启到关闭hfi转换201前后的hfi电压171。图204b示出了hfi转换201前后的驱动输出电流143a至143c。如所示，在驱动电流143a至143c的hfi分量稳定中存在延迟，从而导致偏移149。204c中的hfi电流的稳定的延迟导致204b中的偏移149。该延迟对马达角度估计θ114和角速度估计ω113的准确度和检测到的重建后静态参考系电流131a至131b造成了干扰。
[0078]
图3a是hfi转换201前后的pwm周期148的图。在所描述的实施方式中，生成具有补偿脉冲电压175的hfi补偿脉冲141，并且在hfi转换之前，在pwm周期148内将hfi补偿脉冲141与hfi电压171求和并送入电流调节器电压输出信号135。可以将脉冲141对准至pwm载波计数器周期148a的上升时段或pwm载波计数器周期148a的下降时段，或pwm载波计数器周期148a的中间。
[0079]
图3b是hfi转换201前后的pwm周期148的图。在所描述的实施方式中，生成具有补偿脉冲电压175的hfi补偿脉冲141，并且在hfi转换201之后，在pwm周期148内将hfi补偿脉冲141与hfi电压171求和并送入电流调节器电压输出信号135。可以将脉冲141对准至pwm载波计数器周期148b的上升时段或pwm载波计数器周期148b的下降时段，或pwm载波计数器周期148b的中间。
[0080]
图4a是高频注入波形图206a至206d。图206a示出了关闭到开启hfi转换201前后的hfi电压171。图206b示出了hfi转换201前后的驱动电流143a至143c。图206d中的hfi补偿脉冲141的注入缓解图2a所示的驱动电流143a至143c的hfi分量稳定中的延迟，并且缓解偏移149，从而致使hfi电流144稳定到稳定状态。图206c所示的hfi电流144可以在小于马达101
的机器时间常数内稳定到稳定状态。机器时间常数可以是马达101的电感除以马达101的电阻。
[0081]
图4b是高频注入波形图208a至208d。图208a示出了开启到关闭hfi转换201前后的hfi电压171。图208b示出了hfi转换201前后的驱动电流143a至143c。图208d中的hfi补偿脉冲141的注入缓解图2b所示的驱动电流143a至143c的hfi分量稳定中的延迟，并且缓解偏移149，从而致使hfi电流144稳定到稳定状态。图208c所示的hfi电流144可以在小于马达101的机器时间常数内稳定到稳定状态。
[0082]
图5a至图5c是高频注入转换干扰消除方法500的示意流程图。方法500确定补偿脉冲电压175，并且在补偿pwm周期148内将hfi补偿脉冲141和hfi电压171的总和注入到电流调节器电压输出信号135中，以使hfi电流144稳定。方法500可以由处理器405和/或硬件组件执行。为了清晰起见，提及处理器405，但是硬件组件也可以执行这些功能。
[0083]
方法500启动，处理器405确定501当前值hfi使能进给信号hfi_enbl_in
now 168是否开启，该信号开启表示当前使用hfi。如果当前值hfi使能进给信号hfi_enbl_in
now 168并未开启，则处理器405确定521前一值hfi使能进给信号hfi_enbl_in
prev 168是否开启。如果当前值hfi使能进给信号hfi_enbl_in
now 168并未开启，并且前一值hfi使能进给信号hfi_enbl_in
prev 168未开启，则在路径d中不存在hfi转换201。处理器405可以不引导hfi转换。此外，处理器405可以不检测hfi转换。处理器405可以禁用529hfi补偿脉冲141。在一个实施方式中，处理器405将hfi使能输出信号hfi_enbl_out 169设置为关闭。α补偿脉冲电压v
αh_comp 175a可以为零。β补偿脉冲电压v
βh_comp 175b也可以为零。
[0084]
如果当前值hfi使能进给信号hfi_enbl_in
now 168并非开启，并且前一值hfi使能进给信号hfi_enbl_in
prev 168开启，则检测到和/或引导了hfi开启到关闭转换201。处理器405可以确定523hfi补偿脉冲141是如图3a所示发生在hfi转换201之前还是如图3b所示发生在hfi 201之后。如果步骤523中转换周期201是最后一个pwm周期148a，则处理器405确定hfi补偿脉冲141的补偿脉冲电压175，并且将hfi补偿脉冲141和hfi电压171的总和注入527到电流调节器电压输出信号135中。可以用式8计算α补偿脉冲电压v
αh_comp 175a。可以用式9计算β补偿脉冲电压v
βh_comp 175b。在一个实施方式中，处理器405将hfi使能输出信号hfi_enbl_out 169设置为关闭。
[0085]
如果步骤523中如图3b所示转换周期201不是最后一个pwm周期148a，则处理器405确定hfi补偿脉冲141的补偿脉冲电压175，并且将hfi补偿脉冲141和hfi电压171的总和注入525到电流调节器电压输出信号135中。可以用式2计算α补偿脉冲电压v
αh_comp 175a。可以用式3计算β补偿脉冲电压v
βh_comp 175b。在一个实施方式中，处理器405将hfi使能输出信号hfi_enbl_out 169设置为开启。处理器405可以引导hfi转换。此外，处理器405检测hfi转换。
[0086]
如果当前值hfi使能进给信号hfi_enbl_in
now 168开启，则处理器405确定503前一值hfi使能进给信号hfi_enbl_in
prev 168是否关闭。如果当前值hfi使能进给信号hfi_enbl_in
now 168开启，并且前一值hfi使能进给信号hfi_enbl_in
prev 168并未关闭，则在路径b中没有检测到hfi转换201。处理器405可以不引导hfi转换。此外，处理器405可以不检测hfi转换。处理器405可以禁用507hfi补偿脉冲141。在一个实施方式中，处理器405将hfi使能输出信号hfi_enbl_out 169设置为开启。α补偿脉冲电压v
αh_comp 175a和β补偿脉冲电压vβh_comp 175b可以为零。
[0087]
如果当前值hfi使能进给信号hfi_enbl_in
now 168开启，并且步骤503中前一值hfi使能进给信号hfi_enbl_in
prev 168关闭，则检测到和/或引导了关闭到开启hfi转换201。处理器405确定505转换周期201是否如图3a所示是在转换周期201之前的最后一个pwm周期148a。如果步骤505中转换周期201是最后一个pwm周期148a，则处理器405确定hfi补偿脉冲141的补偿脉冲电压175，并且将hfi补偿脉冲141和hfi电压171的总和注入511到电流调节器电压输出信号135中。可以用式2计算α补偿脉冲电压v
αh_comp 175a。可以用式3计算β补偿脉冲电压v
βh_comp 175b。在一个实施方式中，处理器405将hfi使能输出信号hfi_enbl_out 169设置为关闭。
[0088]
如果步骤505中如图3b所示转换周期201不是最后一个pwm周期148a，则处理器405确定hfi补偿脉冲141的补偿脉冲电压175，并且将hfi补偿脉冲141和hfi电压171的总和注入509到电流调节器电压输出信号135中。可以用式2计算α补偿脉冲电压v
αh_comp 175a。可以用式3计算β补偿脉冲电压v
βh_comp 175b。在一个实施方式中，处理器405将hfi使能输出信号hfi_enbl_out 169设置为开启。处理器405可以引导hfi转换。此外，处理器405检测hfi转换。
[0089]
处理器405可以在具有或不具有hfi的情况下控制513马达101，方法500结束。
[0090]
图6a是在没有hfi补偿脉冲141的情况下关闭到开启hfi转换的实验波形。示出了控制输出电压125、马达角度估计114、重建的静态参考系α轴电流i
α
131a，和测量的驱动a相电流143a。在hfi转换201时，驱动电流143需要时间稳定下来，降低了所估计位置信息114的准确度，导致对马达101的控制不准确。因此，在控制输出电压125中存在短时脉冲波干扰203。
[0091]
图6b是具有hfi补偿脉冲141的情况下关闭到开启hfi转换的波形。针对关闭到开启hfi转换，示出了图1b的测量电流142、控制输出电压v
d 125、马达角度估计114、重建的静态参考系α轴电流i
α
131a和测量的驱动a相电流143a。测量电流142是测量的驱动a相电流143a关于hfi转换201的特写缩放视图。由于hfi补偿脉冲141的注入，重建的静态参考系α轴电流i
α
131a和测量的驱动a相电流143a几乎瞬间稳定到稳定状态。因此，不存在hfi转换201期间的短时脉冲波干扰203。
[0092]
图6c是在没有hfi补偿脉冲141的情况下开启到关闭hfi转换的实验波形。示出了控制输出电压125、马达角度估计114、重建的静态参考系α轴电流i
α
131a和测量的驱动a相电流143a。在hfi转换201时，驱动电流143需要时间稳定下来，降低了所估计位置信息114的准确度，导致对马达101的控制不准确。因此，在控制输出电压125中存在短时脉冲波干扰203。
[0093]
图6d是在具有hfi补偿脉冲141的情况下开启到关闭hfi转换的波形。针对开启到关闭hfi转换，示出了图1b的测量电流142、驱动电流143、控制输出电压v
d 125、马达角度估计114、重建的静态参考系α轴电流i
α
131和测量的驱动a相电流143a。由于hfi补偿脉冲141的注入，重建的静态参考系α轴电流i
α
131a和驱动a相电流143a几乎瞬间稳定到稳定状态。因此，不存在hfi转换201期间的短时脉冲波干扰203。
[0094]
问题/解决方案
[0095]
马达系统100可以采用hfi来消除用于确定马达101中的转子105的位置的位置传
感器的成本。hfiα轴电流i
αh 176a和hfiβ轴电流i
βh 176b包括hfi电压171的位置信息，根据该位置信息，确定角速度估计ω113和马达角度估计114。然而，在从关闭到开启或从开启到关闭的hfi转换201期间，图2a至图2b中的驱动电流143需要时间稳定下来，降低了重建的静态参考系α轴电流131和所估计位置信息114的准确度，从而将干扰注入图1b中的电流调节器110。
[0096]
实施方式检测马达101的hfi电压171的hfi转换201，并且确定hfi补偿脉冲141的补偿脉冲电压175a至175b。实施方式还在补偿pwm周期148内将hfi补偿脉冲141和hfi电压171的总和注入到电流调节器电压输出信号135中。hfi补偿脉冲141几乎瞬间将hfi电流144稳定到稳定状态。因此，使用hfi来确定位置的有效性得到了增强。
[0097]
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