一种永磁同步电机启动控制方法及装置-复审决定


发明创造名称:一种永磁同步电机启动控制方法及装置
外观设计名称:
决定号:200112
决定日:2020-01-09
委内编号:1F284036
优先权日:
申请(专利)号:201610877478.1
申请日:2016-09-30
复审请求人:珠海格力电器股份有限公司
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:宋雪梅
合议组组长:杨静
参审员:黄君
国际分类号:H02P21/34
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点:如果一项权利要求与作为最接近现有技术的对比文件相比存在多个区别技术特征,其中部分区别技术特征被其他对比文件公开,其余区别技术特征是本领域的惯用手段,属于公知常识,并且将上述作为最接近现有技术的对比文件与其他对比文件和上述公知常识相结合得出该权利要求所要保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的,则该权利要求不具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201610877478.1,名称为“一种永磁同步电机启动控制方法及装置”的发明专利申请(下称本申请)。本申请的申请人为珠海格力电器股份有限公司,申请日为2016年09月30日,公开日为2017年02月01日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2019年02月12日发出驳回决定,驳回了本申请,其理由是:权利要求1-9不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为:2018年12月29日提交的权利要求第1-9项,申请日2016年09月30日提交的说明书第1-72段、说明书附图图1-6、说明书摘要、摘要附图。驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种永磁同步电机启动控制方法,其特征在于,包括:
确定永磁同步电机的转子的初始位置;
向所述永磁同步电机注入高频电压分量;
在所述永磁同步电机进入稳态后,从所述永磁同步电机输出的电流提取出高频响应电流;
从所述高频响应电流提取出高频电流负序分量;
根据外差法,从所述高频电流负序分量求取出转子位置误差值;
根据所述转子位置误差值,闭环控制所述永磁同步电机的转速调节至目标转速;
获取观测器观测到转子位置的信息;
若所述转子位置符合目标转子位置,将所述永磁同步电机切入转速闭环控制。
2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述从所述高频响应电流提取出高频电流负序分量的步骤之前,包括:
对所述高频响应电流进行滤波处理,输出滤波后的高频响应电流。
3. 根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述滤波处理包括带通滤波处理。
4. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定永磁同步电机的转子的初始位置,包括:
向所述永磁同步电机输入恒定电流,在转子的d轴的方向和定子的A相轴线平行时,确定永磁同步电机的转子的初始位置;
或者,
向所述永磁同步电机输入恒定电流,在转子的d轴的方向和定子的A相轴线相差预设角度时,确定永磁同步电机的转子的初始位置。
5. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述向所述永磁同步电机注入高频电压分量,包括:
采集驱动所述永磁同步电机的输出电压;
将所述输出电压叠加高频电压分量。
6. 一种永磁同步电机启动控制装置,其特征在于,包括:
控制器,用于确定永磁同步电机的转子的初始位置,向所述永磁同步电机注入高频电压分量,在所述永磁同步电机进入稳态后,从所述永磁同步电机输出的电流提取出高频响应电流,从所述高频响应电流提取出高频电流负序分量,根据外差法,从所述高频电流负序分量求取出转子位置误差值,根据所述转子位置误差值,闭环控制所述永磁同步电机的转速调节至目标转速;
功率电路,用于根据所述控制器的控制信号,驱动所述永磁同步电机运转;
所述控制器还具体用于:获取观测器观测到转子位置的信息,若所述转子位置符合目标转子位置,将所述永磁同步电机切入转速闭环控制。
7. 根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述控制器具体用于:对所述高频响应电流进行带通滤波处理,输出滤波后的高频响应电流。
8. 根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述控制器还具体用于:向所述永磁同步电机输入恒定电流,在转子的d轴的方向和定子的A相轴线平行时,确定永磁同步电机的转子的初始位置;或者,用于向所述永磁同步电机输入恒定电流,在转子的d轴的方向和定子的A相轴线相差预设角度时,确定永磁同步电机的转子的初始位置。
9. 根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述控制器还具体用于:采集驱动所述永磁同步电机的输出电压,将所述输出电压叠加高频电压分量。”
驳回的具体理由是:独立权利要求1、6请求保护的技术方案与对比文件1(CN104158456A,公开日为2014年11月19日)相比,区别在于:根据外差法,从所述高频电流负序分量求取出转子位置误差值;并在注入高频电压分量后,等待电机进入稳态后,再提取高频电流响应;获取观测器观测到转子位置的信息,若所述转子位置符合目标转子位置,将所述永磁同步电机切入转速闭环控制。上述区别中的一部分被对比文件2(CN105450125A,公开日为2016年03月30日)公开,其余部分是本领域技术人员的惯用技术手段或者容易想到的,因此权利要求1相对于对比文件1、2和公知常识的结合不具备创造性。从属权利要求2、3、7的附加技术特征被对比文件1公开,从属权利要求4、8附加技术特征中的一部分被对比文件3(CN102594246A,公开日为2012年07月18日)公开,其余部分是本领域技术人员在对比文件3的基础上容易想到的,从属权利要求5、9的附加技术特征是在对比文件2和公知常识的基础上能够得到的,因此权利要求2-5、7-9也不具备创造性。
申请人(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2019年05月24日向国家知识产权局提出了复审请求,同时提交了权利要求书的修改替换页(包括权利要求第1-11项)。复审请求人在申请日提交的权利要求书的基础上进行修改,在权利要求1、7中增加特征“随着转子位置的不断前进,所述永磁同步电机的角位移随着时间不断增加”。复审请求人认为:对比文件1关注的是在不同转速下如何确定电机转子位置的问题,其并未涉及到“如何根据转子位置,闭环控制所述永磁同步电机的转速调节至目标转速”,亦即,对比文件1并未涉及到调速的技术问题,更加没有涉及到如何调节到目标转速的技术问题。对比文件2和3也未涉及到调速的技术问题,更加没有涉及到如何调节到目标转速的技术问题。
复审请求时修改的权利要求书如下:
“1. 一种永磁同步电机启动控制方法,其特征在于,包括:
确定永磁同步电机的转子的初始位置;
向所述永磁同步电机注入高频电压分量;
从所述永磁同步电机输出的电流提取出高频响应电流;
从所述高频响应电流提取出高频电流负序分量;
根据外差法,从所述高频电流负序分量求取出转子位置误差值;
随着转子位置的不断前进,所述永磁同步电机的角位移随着时间不断增加,根据所述转子位置误差值,闭环控制所述永磁同步电机的转速调节至目标转速。
2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述从所述高频响应电流提取出高频电流负序分量的步骤之前,包括:
对所述高频响应电流进行滤波处理,输出滤波后的高频响应电流。
3. 根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述滤波处理包括带通滤波处理。
4. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定永磁同步电机的转子的初始位置,包括:
向所述永磁同步电机输入恒定电流,在转子的d轴的方向和定子的A相轴线平行时,确定永磁同步电机的转子的初始位置;
或者,
向所述永磁同步电机输入恒定电流,在转子的d轴的方向和定子的A相轴线相差预设角度时,确定永磁同步电机的转子的初始位置。
5. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述向所述永磁同步电机注入高频电压分量,包括:
采集驱动所述永磁同步电机的输出电压;
将所述输出电压叠加高频电压分量。
6. 根据权利要求1至5任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
获取观测器观测到转子位置的信息;
若所述转子位置符合目标转子位置,将所述永磁同步电机切入转速闭环控制。
7. 一种永磁同步电机启动控制装置,其特征在于,包括:
控制器,用于确定永磁同步电机的转子的初始位置,向所述永磁同步电机注入高频电压分量,从所述永磁同步电机输出的电流提取出高频响应电流,从所述高频响应电流提取出高频电流负序分量,根据外差法,从所述高频电流负序分量求取出转子位置误差值,随着转子位置的不断前进,所述永磁同步电机的角位移随着时间不断增加,根据所述转子位置误差值,闭环控制所述永磁同步电机的转速调节至目标转速;
功率电路,用于根据所述控制器的控制信号,驱动所述永磁同步电机运转。
8. 根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述控制器具体用于:对所述高频响应电流进行带通滤波处理,输出滤波后的高频响应电流。
9. 根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述控制器还具体用于:向所述永磁同步电机输入恒定电流,在转子的d轴的方向和定子的A相轴线平行时,确定永磁同步电机的转子的初始位置;或者,用于向所述永磁同步电机输入恒定电流,在转子的d轴的方向和定子的A相轴线相差预设角度时,确定永磁同步电机的转子的初始位置。
10. 根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述控制器还具体用于:采集驱动所述永磁同步电机的输出电压,将所述输出电压叠加高频电压分量。
11. 根据权利要求7至10任一项所述的装置,其特征在于,所述控制器还具体用于:获取观测器观测到转子位置的信息,若所述转子位置符合目标转子位置,将所述永磁同步电机切入转速闭环控制。”
经形式审查合格,国家知识产权局于2019年05月29日依法受理了该复审请求,并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为:详细分析对比文件1,其涉及到了转子初始位置检测、低速段位置检测、中速段位置检测、高速段位置检测等永磁同步电机全速度周期无传感器控制运行算法;除了初始位置检测时电机未启动,只需要获取电机转子初始角度θ,低速段、中速段、高速段均需要获取观测的转子位置误差值通过PI调节器收敛于真实值,并通过时间微分得到转子角速度。对于永磁同步电机而言,无论是通过传感器测量还是无传感器算法,获取转子位置和转速的最终目的在于完成转速电流双闭环矢量控制过程中的clark-park坐标变换,将电机的实际输出转速调节至设定值。虽然对比文件1并未明确文字表述这一过程,但熟知永磁同步电机控制原理过程的本领域技术人员能够明确的、毫无疑义地确定对比文件1获取观测转子位置和转速的目的;至于对比文件1是否关注电机启动失败问题,对于无位置传感器启动,如果转子位置计算有较大偏差,无法准确进行坐标变换,很有可能会导致启动失败,对比文件1采用和本申请相同的高频电压信号注入,提取负序高频电流方法,以尽可能在电机低速运行时获取准确的转子位置和速度,其当然也是为了避免启动失败。另外,本领域教科书《现代永磁同步电机控制原理及MATLAB仿真》(袁雷 编著,北京航空航天大学出版社,2016年04月出版)第168-171页详细说明了旋转高频电压信号注入法实现永磁同步电机无传感器控制的远离过程,其中图6-1明确公开了将转子位置跟踪观测器计算得到的转子速度反馈至速度控制器,实现转速闭环控制,并采用外差法在负序高频电流中提取转子位置信号。因而坚持驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年10月08日向复审请求人发出复审通知书,指出:权利要求1、7与对比文件1相比,其区别技术特征为:(1)根据外差法,从高频电流负序分量求取出转子位置误差值;(2)根据所述转子位置误差值,闭环控制所述永磁同步电机的转速调节至目标转速。上述区别技术特征(1)、(2)已被对比文件2公开,因此权利要求1、7相对于对比文件1、2的结合不具备创造性。从属权利要求2、3、8的附加技术特征被对比文件1公开,从属权利要求4、9的附加技术特征部分被对比文件3公开,其他部分是在对比文件3的基础上无需付出创造性劳动即可得到的,从属权利要求5、6、10、11的附加技术特征是本领域的公知常识,因此权利要求2-6、8-11也不具备创造性。对于复审请求人的意见,合议组认为:虽然对比文件1没有公开技术特征“根据所述转子位置误差值,闭环控制所述永磁同步电机的转速调节至目标转速”,但是上述技术特征已被对比文件2公开,且其在对比文件2中所起的作用与其在本申请中所起的作用相同,均是为了控制永磁同步电机的转速,即对比文件2给出了将其公开的内容应用到对比文件1中以解决其技术问题的启示。
复审请求人于2019年10月31日提交了意见陈述书,同时提交了权利要求书的修改替换页(共包括权利要求1-9项),其中将从属权利要求6的附加技术特征补入独立权利要求1中以形成新的权利要求1,将从属权利要求11的附加技术特征补入独立权利要求7中以形成新的权利要求6,并适应性修改了权利要求的编号和引用关系。复审请求人认为:对比文件1、2、3都未涉及调速的技术问题,更加没有涉及到如何调节到目标转速的技术问题,也没有涉及到如何解决启动失败的技术问题,本领域技术人员缺乏动机,在对比文件1的基础上结合对比文件2或对比文件3得到权利要求1的技术方案。因此权利要求1具备创造性。权利要求6是与权利要求1对应的产品权利要求, 因此其也具备创造性。从而其从属权利要求2-5、7-9也具备创造性。
答复复审通知书时,提交的权利要求书如下:
“1. 一种永磁同步电机启动控制方法,其特征在于,包括:
确定永磁同步电机的转子的初始位置;
向所述永磁同步电机注入高频电压分量;
从所述永磁同步电机输出的电流提取出高频响应电流;
从所述高频响应电流提取出高频电流负序分量;
根据外差法,从所述高频电流负序分量求取出转子位置误差值;
随着转子位置的不断前进,所述永磁同步电机的角位移随着时间不断增加,根据所述转子位置误差值,闭环控制所述永磁同步电机的转速调节至目标转速;
获取观测器观测到转子位置的信息;
若所述转子位置符合目标转子位置,将所述永磁同步电机切入转速闭环控制。
2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述从所述高频响应电流提取出高频电流负序分量的步骤之前,包括:
对所述高频响应电流进行滤波处理,输出滤波后的高频响应电流。
3. 根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述滤波处理包括带通滤波处理。
4. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定永磁同步电机的转子的初始位置,包括:
向所述永磁同步电机输入恒定电流,在转子的d轴的方向和定子的A相轴线平行时,确定永磁同步电机的转子的初始位置;
或者,
向所述永磁同步电机输入恒定电流,在转子的d轴的方向和定子的A相轴线相差预设角度时,确定永磁同步电机的转子的初始位置。
5. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述向所述永磁同步电机注入高频电压分量,包括:
采集驱动所述永磁同步电机的输出电压;
将所述输出电压叠加高频电压分量。
6.一种永磁同步电机启动控制装置,其特征在于,包括:
控制器,用于确定永磁同步电机的转子的初始位置,向所述永磁同步电机注入高频电压分量,从所述永磁同步电机输出的电流提取出高频响应电流,从所述高频响应电流提取出高频电流负序分量,根据外差法,从所述高频电流负序分量求取出转子位置误差值,随着转子位置的不断前进,所述永磁同步电机的角位移随着时间不断增加,根据所述转子位置误差值,闭环控制所述永磁同步电机的转速调节至目标转速;所述控制器还具体用于:获取观测器观测到转子位置的信息,若所述转子位置符合目标转子位置,将所述永磁同步电机切入转速闭环控制。
功率电路,用于根据所述控制器的控制信号,驱动所述永磁同步电机运转。
7. 根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述控制器具体用于:对所述高频响应电流进行带通滤波处理,输出滤波后的高频响应电流。
8. 根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述控制器还具体用于:向所述永磁同步电机输入恒定电流,在转子的d轴的方向和定子的A相轴线平行时,确定永磁同步电机的转子的初始位置;或者,用于向所述永磁同步电机输入恒定电流,在转子的d轴的方向和定子的A相轴线相差预设角度时,确定永磁同步电机的转子的初始位置。
9. 根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述控制器还具体用于:采集驱动所述永磁同步电机的输出电压,将所述输出电压叠加高频电压分量。”
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
复审请求人于2019年10月31日答复复审通知书时,提交了权利要求书的修改替换页(包括权利要求第1-9项),经审查,上述修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条1款的规定。本复审决定所依据的文本是:2019年10月31日提交的权利要求第1-9项,申请日2016年09月30日提交的说明书第1-72段、说明书附图图1-6、说明书摘要、摘要附图。
2、关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定,创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。
如果一项权利要求与作为最接近现有技术的对比文件相比存在多个区别技术特征,其中部分区别技术特征被其他对比文件公开,其余区别技术特征是本领域的惯用手段,属于公知常识,并且将上述作为最接近现有技术的对比文件与其他对比文件和上述公知常识相结合得出该权利要求所要保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的,则该权利要求不具备创造性。
本复审决定引用的对比文件与驳回决定和复审通知书中引用的对比文件相同,即:
对比文件1:CN104158456A,公开日为2014年11月19日;
对比文件2:CN105450125A,公开日为2016年03月30日;
对比文件3:CN102594246A,公开日为2012年07月18日。
其中,对比文件1作为最接近的现有技术。
2.1权利要求1不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求1请求保护一种永磁同步电机启动控制方法。对比文件1(参见说明书第2-68段,图1-8)公开了一种电动汽车驱动电机的无位置传感控制方法,其中电动汽车驱动电机采用永磁同步电机(PMSM),该方法包括初始位置检测、低速段位置检测、中速段位置检测和高速段位置检测。在初始位置检测阶段,采用脉冲电压注入法检测转子位置(相当于“确定永磁同步电机的转子的初始位置”)。对于低速段位置检测,采用旋转式高频电压注入法实时检测转子位置,具体步骤包括:电动汽车启动之后,向永磁同步电机注入旋转高频电压信号(相当于“高频电压分量”);旋转高频电压信号激励下的三相逆变器输出端电机的直流响应为(相当于“从所述永磁同步电机输出的电流提取出高频响应电流”);将经过带通滤波器BPF滤波后,再通过高通滤波器SFF将正相序电流分量滤除,得到负相序电流分量(相当于“从所述高频响应电流提取出高频电流负序分量”);再从负相序电流分量求取出矢量角误差ε;在低速段,永磁同步电机具有一定的速度,转子位置不断前进,随着转子位置的不断前进,永磁同步电机的角位移必然随着时间不断增加。
权利要求1与对比文件1相比,其区别技术特征为:(1)根据外差法,从高频电流负序分量求取出转子位置误差值;(2)根据所述转子位置误差值,闭环控制所述永磁同步电机的转速调节至目标转速;(3)获取观测器观测到转子位置的信息;若所述转子位置符合目标转子位置,将所述永磁同步电机切入转速闭环控制。
基于上述区别技术特征可以确定,权利要求1实际解决的技术问题是:(1)如何从高频电流负序分量求取出转子位置误差值;(2)控制永磁同步电机的转速;以及(3)如何保证无位置传感器永磁同步电机安全切入转速闭环控制。
对于区别技术特征(1),对比文件2(参见说明书第2-33段,图1-3)公开了一种旋转高频电压信号注入法永磁同步电机转子位置估算误差的补偿方法,该方法同样采用旋转高频电压信号注入法得到转子估计位置误差,并且其中通过将负相序高频电流分量进行外差法处理,解调后得到估计位置偏差信号。可见,区别技术特征(1)已被对比文件2公开,且其在对比文件2中所起的作用与其在本申请中所起的作用相同,均是为了从高频电流负序分量求取出转子位置误差值。
对于区别技术特征(2),对比文件2还公开了(参见说明书第17-33段,图1-3):将估计位置偏差信号作为PI调节器的输入,PI调节器输出估计转子角速度,转子角速度作为转速反馈信号,与给定转速之差作为速度调节器的输入,进行闭环控制,即,对比文件2公开的方法根据估计位置偏差信号,闭环控制永磁同步电机的转速至给定转速。可见,区别技术特征(2)已被对比文件2公开,且其在对比文件2中所起的作用与其在本申请中所起的作用相同,均是为了控制永磁同步电机的转速。
对于区别技术特征(3),在永磁同步电机的无位置传感器控制中,为了保证电机的安全运行,在将电机切换到转速闭环控制之前,需要先获取观测器观测得到的转子位置信息,并在观测位置和速度符合目标位置和速度后再进行切换,这是本领域技术人员的惯用手段,其属于公知常识。
因此,在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域公知常识得到权利要求1的技术方案,对本领域技术人员来说是显而易见的。权利要求1要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.2权利要求2-3不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求2引用权利要求1,权利要求3引用权利要求2,其附加技术特征已被对比文件1公开(参见说明书第2-68段,图1-8):在从直流响应提取出负相序电流分量之前,先通过带通滤波器BPF对直流响应进行带通滤波处理,输出滤波后的qd轴高频电流。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,权利要求2-3也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.3权利要求4不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求4引用权利要求1,其附加技术特征没有被对比文件1或2公开,但是其部分附加技术特征已被对比文件3公开(参见说明书第7-19段,图1-2):设定同步电机初始角是空载时当转子旋转磁场与定子A相轴线方向重合时,转子所处的位置,通过交直交矢量控制系统给转子绕组通入激磁电流,在定子中通直流电,转子随着定子磁场与转子磁场共同作用运动最终停留的位置即为同步电机初始角位置,绝对值码盘记录同步电机初始角位置,并且传输给交直交矢量控制系统,完成同步电机初始角定位。并且上述公开的特征在对比文件3中所起的作用与其在权利要求4中所起的作用相同,都是获得永磁同步电机转子初始位置。对于其余附加技术特征来说,在对比文件3公开的上述内容的基础上,为了容许转子位置存在一定的误差,可以在转子的d轴的方向和定子的A相轴线相差预设角度以内时,认定转子已经被吸引至定子A相轴线位置,并确定永磁同步电机的转子的初始位置,这不需要付出创造性的劳动,且其效果可以预期。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,权利要求4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.4权利要求5不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求5引用权利要求1。对比文件2公开了(参见说明书0019段,图1)在两相静止坐标系的α轴给定电压中注入高频余弦电压 Umhcos(ωht),β轴给定电压注入高频正弦电压Umhsin(ωht)。虽然对比文件2是向αβ轴给定电压叠加高频电压分量,而本申请是向驱动永磁同步电机的输出电压叠加高频电压分量,但是本领域技术人员公知,对于高频信号注入估算转子位置方法,其基本要求为注入的高频信号不能影响电机正常闭环控制信号,即该注入的高频信号频率相比于电机控制三相信号应足够高,同时方便提取高频电流响应,在此基础上,该高频注入信号可以注入到电机闭环控制信号的多个环节,例如给定电压、输出电压等位置,均不会影响电机正常控制运行并能提取高频电流响应,也就是说,可以根据实际需求选择合适的注入位置,例如,向采集到的驱动永磁同步电机的输出电压叠加高频电压分量,这是本领域技术人员的惯用手段,其属于公知常识。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,权利要求5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.5权利要求6不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求6请求保护一种永磁同步电机启动控制装置。对比文件1(参见说明书第2-68段,图1-8)公开了一种电动汽车驱动电机的无位置传感控制方法,具体公开内容参见上述理由2.1,由此可直接、毫无疑义地得到一种电动汽车驱动电机的无位置传感控制装置,该控制装置必然包括用于执行上述控制方法的控制器,该控制装置还包括三相逆变器(相当于“功率电路”),用于根据控制器的控制信号,驱动永磁同步电机运转。
权利要求6与对比文件1相比,其区别技术特征为:(1)根据外差法,从所述高频电流负序分量求取出转子位置误差值;(2)根据所述转子位置误差值,闭环控制所述永磁同步电机的转速调节至目标转速;(3)所述控制器还具体用于:获取观测器观测到转子位置的信息,若所述转子位置符合目标转子位置,将所述永磁同步电机切入转速闭环控制。
基于上述区别技术特征可以确定,权利要求6实际解决的技术问题是:(1)如何从高频电流负序分量求取出转子位置误差值;(2)控制永磁同步电机的转速;以及(3)如何保证无位置传感器永磁同步电机安全切入转速闭环控制。
对于区别技术特征(1),对比文件2(参见说明书第2-33段,图1-3)公开了一种旋转高频电压信号注入法永磁同步电机转子位置估算误差的补偿方法,该方法同样采用旋转高频电压信号注入法得到转子估计位置误差,并且其中通过将负相序高频电流分量进行外差法处理,解调后得到估计位置偏差信号。可见,区别技术特征(1)已被对比文件2公开,且其在对比文件2中所起的作用与其在本申请中所起的作用相同,均是为了从高频电流负序分量求取出转子位置误差值。
对于区别技术特征(2),对比文件2还公开了(参见说明书第17-33段,图1-3):将估计位置偏差信号作为PI调节器的输入,PI调节器输出估计转子角速度,转子角速度作为转速反馈信号,与给定转速之差作为速度调节器的输入,进行闭环控制,即,对比文件2公开的方法根据估计位置偏差信号,闭环控制永磁同步电机的转速至给定转速。可见,区别技术特征(2)已被对比文件2公开,且其在对比文件2中所起的作用与其在本申请中所起的作用相同,均是为了控制永磁同步电机的转速。
对于区别技术特征(3),在永磁同步电机的无位置传感器控制中,为了保证电机的安全运行,在将电机切换到转速闭环控制之前,需要先获取观测器观测得到的转子位置信息,并在观测位置和速度符合目标位置和速度后再进行切换,这是本领域技术人员的惯用手段,其属于公知常识。
因此,在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域公知常识得到权利要求6的技术方案,对本领域技术人员来说是显而易见的。权利要求6要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.6权利要求7不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求7引用权利要求6,其附加技术特征已被对比文件1公开(参见说明书第2-68段,图1-8):在从直流响应提取出负相序电流分量之前,先通过带通滤波器BPF对直流响应进行带通滤波处理,输出滤波后的qd轴高频电流。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,权利要求7也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.7权利要求8不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求8引用权利要求6,其附加技术特征没有被对比文件1或2公开,但是其部分附加技术特征已被对比文件3公开(参见说明书第7-19段,图1-2):设定同步电机初始角是空载时当转子旋转磁场与定子A相轴线方向重合时,转子所处的位置,通过交直交矢量控制系统给转子绕组通入激磁电流,在定子中通直流电,转子随着定子磁场与转子磁场共同作用运动最终停留的位置即为同步电机初始角位置,绝对值码盘记录同步电机初始角位置,并且传输给交直交矢量控制系统,完成同步电机初始角定位。并且上述公开的特征在对比文件3中所起的作用与其在权利要求8中所起的作用相同,都是获得永磁同步电机转子初始位置。对于其余附加技术特征来说,在对比文件3公开的上述内容的基础上,为了容许转子位置存在一定的误差,可以在转子的d轴的方向和定子的A相轴线相差预设角度以内时,认定转子已经被吸引至定子A相轴线位置,并确定永磁同步电机的转子的初始位置,这不需要付出创造性的劳动,且其效果可以预期。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,权利要求8也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.8权利要求9不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求9引用权利要求6。对比文件2公开了(参见说明书0019段,图1)在两相静止坐标系的α轴给定电压中注入高频余弦电压 Umhcos(ωht),β轴给定电压注入高频正弦电压Umhsin(ωht)。虽然对比文件2是向αβ轴给定电压叠加高频电压分量,而本申请是向驱动永磁同步电机的输出电压叠加高频电压分量,但是本领域技术人员公知,对于高频信号注入估算转子位置方法,其基本要求为注入的高频信号不能影响电机正常闭环控制信号,即该注入的高频信号频率相比于电机控制三相信号应足够高,同时方便提取高频电流响应,在此基础上,该高频注入信号可以注入到电机闭环控制信号的多个环节,例如给定电压、输出电压等位置,均不会影响电机正常控制运行并能提取高频电流响应,也就是说,可以根据实际需求选择合适的注入位置,例如,向采集到的驱动永磁同步电机的输出电压叠加高频电压分量,这是本领域技术人员的惯用手段,其属于公知常识。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,权利要求9也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、对复审请求人相关意见的评述
针对复审请求人所陈述的意见(详见案由部分),合议组认为:
虽然对比文件1没有涉及调速,但是对比文件2公开了与调速相关的内容:将估计位置偏差信号作为PI调节器的输入,PI调节器输出估计转子角速度,转子角速度作为转速反馈信号,与给定转速之差作为速度调节器的输入,进行闭环控制,即,对比文件2公开的方法根据估计位置偏差信号,闭环控制永磁同步电机的转速至给定转速。并且上述公开的内容在对比文件2中所起的作用与其在本申请中所起的作用相同,均是为了控制永磁同步电机的转速,即对比文件2给出了将其公开的内容应用到对比文件1中以解决其技术问题的启示,相应地解决了启动失败的技术问题。具体评述参见上述理由第2.1和2.5条。
综上所述,复审请求人提出的意见不具有说服力。权利要求1-9仍不具备创造性。
基于上述理由,合议组依法作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2019年02月12日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。


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