CN108233790A - 永磁同步电机的位置传感器的转子偏移量检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机的位置传感器的转子偏移量检测方法和系统：将一电角度以一角度间隔Δ等分为θ₁，θ₂，…,θ_N，分别在各角度θ_N+Δθ_N‑1上向永磁同步电机施加一电压矢量；在各角度θ_N+Δθ_N‑1处检测电流峰值的大小，确定永磁同步电机的转子的初始角度α₁；在第t组角度α_t‑1±（Δ/2^t‑1）+Δβ_1t上施加电压矢量；比较第t组角度下的电流峰值之差与第t‑1组中的ΔI_t‑1的大小，将差值较大者对应的角度作为新的永磁同步电机的转子的初始角度α_t；在角度间隔Δ/2^t‑1小于一阈值时，以初始角度α_t对应的位置传感器转子的角度与α_t的差值作为位置传感器的转子偏移量。其精度高、不受电机状态的局限。

Description

永磁同步电机的位置传感器的转子偏移量检测方法及系统

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机的位置传感器的转子偏移量检测方法及系统。

背景技术

用于电动汽车的内嵌式永磁同步电机控制系统常采用基于转子磁场定向的矢量控制方法，该控制方法要求系统实时检测永磁同步电机的转子位置，所以转子位置检测的准确度与精度直接影响内嵌式永磁同步电机的控制性能，电动汽车的内嵌式永磁同步电机是重载起步，如果检测的电机转子的位置不准确，造成电机输出力矩减小，可能导致起动失败，更有甚者可能造成电机反转，从而导致车辆倒退而发生事故。

电机转子的初始位置检测通常有两种方法：其一为采用位置或速度传感器检测；其二为采用无位置传感器控制算法实时估算转子位置。电动汽车由于工作环境比较恶劣、安全等级要求高，因此将位置传感器安装在电机转子轴上的时候，位置传感器的转子初始角度与永磁同步电机的转子初始角度之间存在一个偏移量，需要将位置传感器检测到的电机转子角度值减去这个偏移量才是真正的永磁同步电机的转子位置角度值，该角度才能直接用于永磁同步电机的控制。

为解决上述技术问题，现有技术中常用的偏移量的检测方法有两种：

一、直接检测电机转子的角度偏移量，该方法通过在同步旋转坐标系中d轴方向施加一个负的Id电流指令，Iq为0，使电机旋转起来，通过实时修改旋转变压器转子的角度偏移量，直至电机停止旋转，认为此时的偏移量为准确值，此方法的缺陷是只适合电机空载、或者电机转子与负载脱开、或者电机转子可以自由转动的情况，而在永磁同步电机已经安装于车辆上，此时电机转子与传动轴刚性连接，无法自由转动，该方法不再适用，从而存在很大局限性。

二、通过检测永磁同步电机转子的初始角度的方法间接计算旋转变压器的转子角度偏移量，该方法先检测静止状态下的永磁同步电机转子的初始角度，然后用旋转变压器的转子初始角度减去永磁同步电机的转子初始角度即可得到两者间的角度偏移量。然而该方法通常要求永磁同步电机的转子绝对静止，这样检测到的电机转子初始角度才是准确的，但是在检测永磁同步电机转子初始角度的过程中，通过在假定的d轴上施加固定时间的电压矢量，通过检测d轴电流的大小来判断永磁同步电机的转子初始位置角度，为了提高检测的精度，一般会通过增加施加的电压矢量幅值或者延长电压矢量作用的时间来增大电流，但是这样不可避免的会造成永磁同步电机转子的转动，即便电机带载状态下，亦可能因转子传动轴齿槽间隙的存在而有一定的位移，这些都会造成转子初始角度检测误差增大，从而造成求解出的旋转变压器转子角度偏移量误差较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种永磁同步电机的位置传感器的转子偏移量检测方法及系统，本方法克服了传统检测方法中的偏移量检测方式检测局限性大、检测精确度低的缺陷，适用于电机有载或无载工况下的偏移量检测，有效提高了检测精度。

为解决上述技术问题，本发明永磁同步电机的位置传感器的转子偏移量检测方法包括如下步骤：

S₁、将电机转子一电角度以一角度间隔Δ等分为θ₁，θ₂，…,θ_N，每一θ_N表征为dq旋转坐标系中d轴所处的位置，分别在各角度θ_N+Δθ_N-1上向永磁同步电机施加一电压矢量，其中，所述Δθ_N-1为第N-1次施加所述电压矢量后的永磁同步电机转子的运动角度；

S₂、分别在各角度θ_N+Δθ_N-1处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值的大小，并将各电流峰值中的最大值I_dmax1对应的角度θ_N+Δθ_N-1作为永磁同步电机的转子的初始角度α₁；

S₃、记录在α₁处对应的q轴的电流峰值I_qmin1、I_dmax1与I_qmin1的电流峰值差值ΔI₁以及所述位置传感器转子的角度θ_RES1；

S₄、在第t组角度α_t-1±（Δ/2^t-1）+Δβ_1t上向所述永磁同步电机施加所述电压矢量，其中，t≥2且为自然数，所述α_t-1为第t-1组角度中获得的永磁同步电机转子的初始角度，当t=2时，所述α_t-1为步骤S₂中永磁同步电机转子的初始角度α₁，所述Δβ_1t为第t组角度施加所述电压矢量前所述位置传感器转子的角度θ_pt与第t-1组角度中记录的所述位置传感器转子的角度θ_RESt-1的相对角度差，当t=2时，所述角度θ_RESt-1为步骤S₃中位置传感器转子的角度θ_RES1；

S₅、比较第t组角度下对应的d轴上的电流峰值和q轴上的电流峰值之差与第t-1组中的电流峰值差值ΔI_t-1的大小，将差值较大者对应的角度作为新的永磁同步电机转子的初始角度α_t；

S₆、在角度间隔Δ/2^t-1小于一设定阈值时，以所述初始角度α_t对应的所述位置传感器转子的角度与所述初始角度α_t的差值作为所述位置传感器的转子偏移量。

进一步，步骤S₅包括：

S₅₁、在第t组的角度α_t-1+（Δ/2^t-1）+Δβ_1t处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值I_dmaxt和在q轴上的电流峰值I_qmint，取I_dmaxt-I_qmint之差和第t-1组中的ΔI_t-1较大者所对应的角度为新的永磁同步电机的转子的初始角度α_t；

S₅₂、在第t组的角度α_t-1-（Δ/2^t-1）+Δβ_1t处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值I_dmaxt和在q轴上的电流峰值I_qmint，取I_dmaxt-I_qmint之差与步骤S₅₁中的ΔI_t-1进行比较，较大者所对应的角度作为新的永磁同步电机转子的初始角度α_t。

可以理解，Δβ_1t为各组角度内的步骤开始前位置传感器转子的角度与上一组重新确定的位置传感器的初始角度之差，用来计算当前待施加电压前位置传感器转子的角度相对于所述初始角度的相对角度差。

进一步，所述永磁同步电机转子的运动角度为：第N-1次施加所述电压矢量后所述位置传感器转子的角度与所述位置传感器转子的初始角度之差。

进一步，所述角度间隔Δ分别包括15°、30°、45°、60°、75°或90°，该些角度间隔使得偏移量的检测速度快，精确度更高。但本发明的角度间隔在不违背基本原理常识的情况下可任意设置。

进一步，所述t的值包括2、3、4、5和6中的前2～5个。该些数值使得在有限次数迭代下即可快速计算偏移量。

进一步，所述位置传感器采用旋转变压器，其可靠性好、精度高。

进一步，步骤S₁中前后两次向所述永磁同步电机施加电压矢量的角度对称，其可在一定程度上进一步减弱电机转子的转动。

本发明还提供一种永磁同步电机的位置传感器的转子偏移量检测系统，包括永磁同步电机、位置传感器和电机控制器，所述位置传感器连接所述永磁同步电机转轴，所述电机控制器与所述永磁同步电机电连接，本系统还包括加压模块、检测模块、记录模块、再次加压模块、比较模块和计算模块；

所述加压模块用于将一电角度以一角度间隔Δ等分为θ₁，θ₂，…,θ_N，每一θ_N表征为dq旋转坐标系中d轴所处的位置，分别在各角度θ_N+Δθ_N-1上向永磁同步电机施加一电压矢量，其中，所述Δθ_N-1为第N-1次施加所述电压矢量后的永磁同步电机转子的运动角度；

所述检测模块用于分别在各角度θ_N+Δθ_N-1处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值的大小，并将各电流峰值中的最大值I_dmax1对应的角度θ_N+Δθ_N-1作为永磁同步电机转子的初始角度α₁；

所述记录模块用于记录在α₁处对应的q轴的电流峰值I_qmin1、I_dmax1与I_qmin1的电流峰值差值ΔI₁以及所述位置传感器转子的角度θ_RES1；

所述再次加压模块用于在第t组角度α_t-1±（Δ/2^t-1）+Δβ_1t上向所述永磁同步电机施加所述电压矢量，其中，t≥2且为自然数，所述α_t-1为第t-1组角度中获得的永磁同步电机转子的初始角度，所述Δβ_1t为第t组角度施加所述电压矢量前所述位置传感器转子的角度θ_pt与第t-1组中记录的所述位置传感器的转子的角度θ_RESt-1的相对角度差；

所述比较模块用于比较第t组角度下对应的d轴上的电流峰值和q轴上的电流峰值之差与第t-1组角度中的电流峰值差值ΔI_t-1的大小，将差值较大者对应的角度作为新的永磁同步电机转子的初始角度α_t；

所述计算模块用于在角度间隔Δ/2^t-1小于一设定阈值时，以所述初始角度α_t对应的所述位置传感器转子的角度与所述初始角度α_t的差值作为所述位置传感器的转子偏移量。

本发明可达到以下技术效果：本发明将施加电压矢量后永磁同步电机产生的转子的运动角度实时叠加至下一次施加电压时的角度上，能够在电机的转子产生运动的情况即时将运动量补偿至下一次的电机转子的初始角度的模拟迭代计算中，有效突破了传统检测方法仅能在空载或静止状态下检测偏移量的局限；而将电角度细分为多个角度，并在多组角度中对比d轴和q轴电流峰值之差的大小，且多次迭代将电机转子的运动量相对于新的初始位置不断补偿至本发明的算法中，以不断更新电机转子的初始角度，大大提高了对位置传感器的转子偏移量检测精确性。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为实施例的永磁同步电机的位置传感器的转子偏移量检测方法流程图。

图2为实施例的电机静止三相坐标系和同步旋转坐标系中电机转子和旋转变压器位置示意图。

图3为本实施例的电机转子的一个电角度内等分施加电压矢量示意图。

图4为实施例的电机转子转动角度补偿示意图。

图5至图8为本实施例的施加电压矢量的细分角度示意图。

图9为本实施例的永磁同步电机的位置传感器的转子偏移量检测系统结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例中的位置传感器采用旋转变压器，其连接所述永磁同步电机的转轴，本发明永磁同步电机的位置传感器的转子偏移量检测方法包括如下步骤：

步骤101、将电机转子一电角度以一角度间隔Δ等分为θ₁，θ₂，…,θ_N，每一θ_N表征为dq旋转坐标系中d轴所处的位置，分别在各角度θ_N+Δθ_N-1上向永磁同步电机施加一电压矢量，其中，所述Δθ_N-1为第N-1次施加所述电压矢量后的永磁同步电机转子的运动角度；

其中，所述永磁同步电机转子的运动角度为：第N-1次施加所述电压矢量后所述位置传感器转子的角度与所述位置传感器转子的初始角度之差。

如图2所示，在三相abc坐标系中，a轴所在位置为0度，d轴正方向与a轴之间夹角是，即为电机转子的初始角度，q轴超前d轴90度，假设旋转变压器转子所在位置为轴，其初始角度为θ_RES0，可以理解，旋转变压器的角度可通过一解码电路直接获得，则轴与轴之间的角度差θ_offset就是所要的永磁同步电机的旋转变压器转子角度偏移量，也即旋转变压器与永磁同步电机保持固定的角度偏移量。

角度间隔Δ可为30°，其等分后的各角度分别为 0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°、210°、240°、270°、300°、330°。如图3所示，为了进一步减弱电机转子的转动，使步骤101中前后两次向所述永磁同步电机施加电压矢量的角度对称，即相差180°进行加压，因此θ₁，θ₂，…,θ₁₂可分别依次为0°、180°、90°、270°、30°、210°、60°、240°、120°、300°、150°、330°。但本发明也可以任意顺序地施加电压矢量，本发明不限于此。

为了提高辨识的精度，需要增大所施加的电压矢量的幅值，或增加电压矢量作用的时间，从而增加响应电流的峰值。鉴于此，如N=1时，第一次在0°位置加压，如图4所示，旋转变压器检测到电机转子旋转了，的大小实际上为第一次加压后旋转变压器的当前位置d₁’轴与其初始位置d’轴的角度差。

N=2时，第二次则在180°+处加压，此时电机转子的运动角度为Δθ₂，其大小为第二次加压后旋转变压器检测到的新的当前位置d₁’轴与其初始位置d’轴的角度差。依次类推分别在12个角度上加压。

步骤102、分别在各角度θ_N+Δθ_N-1处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值的大小，并将各电流峰值中的最大值I_dmax1对应的角度θ_N+Δθ_N-1作为永磁同步电机的转子的初始角度α₁；

步骤103、记录在α₁处对应的q轴的电流峰值I_qmin1、I_dmax1与I_qmin1的电流峰值差值ΔI₁以及所述旋转变压器转子的角度θ_RES1；

在以上12次的角度加压中，检测到第五次在30°+Δθ₄角度加压时对应的d轴电流最大，则永磁同步电机的转子的初始角度α₁为30°+Δθ₄，其更新在加压前的永磁同步电机的初始角度，即图2的。且将第五次加压前的旋转变压器转子的角度作为之后的迭代周期中的第二组角度检测中的旋转变压器新的初始位置θ_RES1，而第五次加压完成时的I_dmax1与I_qmin1之差为ΔI₁。

步骤104、在第t组角度α_t-1±（Δ/2^t-1）+Δβ_1t上向所述永磁同步电机施加所述电压矢量，其中，t≥2且为自然数，所述α_t-1为第t-1组角度中获得的永磁同步电机转子的初始角度，当t=2时，所述α_t-1为步骤102中永磁同步电机转子的初始角度α₁，所述Δβ_1t为第t组角度施加所述电压矢量前所述旋转变压器转子的角度θ_pt与第t-1组角度中记录的所述旋转变压器转子的角度θ_RESt-1的相对角度差，当t=2时，所述角度θ_RESt-1为步骤103中旋转变压器转子的角度θ_RES1；

所述t的值采用2、3、4、5和6中的前3个值，由于第一组角度中加压12次后旋转变压器的位置与在第五次加压前的旋转变压器的位置θ_RES1存在相对角度差，因此在第二组角度检测中，以第五次加压前的旋转变压器的位置θ_RES1为初始位置时，需要将该相对角度差补偿进去，从而准确检测偏移量。

步骤105、比较第t组角度下对应的d轴上的电流峰值和q轴上的电流峰值之差与第t-1组中的电流峰值差值ΔI_t-1的大小，将差值较大者对应的角度作为新的永磁同步电机转子的初始角度α_t；

具体地，如图5所示，当t=2时，在角度α₁+（Δ/2¹）+Δβ₁₂和角度α₁-（Δ/2¹）+Δβ₁₂处加压，在该两个角度处的加压无先后顺序规定，可先在

30°+Δθ₄+15°+ Δβ₁₂处加压，Δβ₁₂为θ_p2- θ_RES1的差值，θ_p2为本次针对增加15°加压前的旋转变压器所处的位置。在该角度处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值I_dmax2和在q轴上的电流峰值I_qmin2，取I_dmax2-I_qmin2之差ΔI₂和第1组中的ΔI₁比较，二者中的较大者所对应的角度为新的永磁同步电机转子的初始角度α₂，若ΔI₂>ΔI₁，记录此次的增加15°加压的ΔI₂，否则不作处理。

同理，之后在30°+Δθ₄-15°+Δβ₁₂处加压，Δβ₁₂为θ_p2-θ_RES1的差值，θ_p2为本次针对减少15°加压前的旋转变压器所处的位置。在该角度处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值I_dmax2和在q轴上的电流峰值I_qmin2，取I_dmax2-I_qmin2之差ΔI₂与上述针对增加15°加压时的ΔI₂和ΔI₁比较，较大者所对应的角度为新的永磁同步电机的转子的初始角度α₂，若此次的ΔI₂均大于上述的ΔI₂和ΔI₁，则记录此次减少15°加压的ΔI₂，否则不作处理。

假设在30°+Δθ₄+15°+Δβ₁₂处加压检测到的ΔI₂最大，则将30°+

Δθ₄+15°+Δβ₁₂作为新的永磁同步电机转子的初始角度α₂，将增加15°加压前的旋转变压器所处的位置θ_p2作为新的旋转变压器的初始位置θ_RES2；

接下来，如图6所示，当t=3时，在第三组角度上施加电压，即在α₂±（Δ/2²）+Δβ₁₃，即可先在30°+Δθ₄+15°+Δβ₁₂+7.5°+Δβ₁₃上施加电压，其中，Δβ₁₃为本次加压前旋转变压器所在的位置θ_p3与第2组角度中增加15°加压前作为初始角度的θ_RES2之间的相对角度差。同理，与第二组角度中在正负15°位置上加压的情况类似，在该角度处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值I_dmax3和在q轴上的电流峰值I_qmin3，取I_dmax3-I_qmin3之差ΔI₃和第2组中增加15°加压时的ΔI₂比较，两者中的较大者所对应的角度为新的永磁同步电机的转子的初始角度α₃，若ΔI₃>ΔI₂，记录此次的增加7.5°加压的ΔI₃，否则不作处理。

之后在30°+Δθ₄+15°+Δβ₁₂-7.5°+Δβ₁₃上施加电压，其中，Δβ₁₃为本次加压前旋转变压器所在的位置θ_p3与第2组角度中增加15°加压前作为初始角度的θ_RES2之间的相对角度差。在该角度处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值I_dmax3和在q轴上的电流峰值I_qmin3，取I_dmax3-I_qmin3之差ΔI₃和第2组中增加15°加压时的ΔI₂比较，较大者所对应的角度为新的永磁同步电机转子的初始角度α₃，若ΔI₃>ΔI₂，记录此次的减少7.5°加压的ΔI₃，否则不作处理。

假设在30°+Δθ₄+15°+ Δβ₁₂-7.5°+Δβ₁₃处加压检测到的ΔI₃最大，则将30°+Δθ₄+15°+ Δβ₁₂-7.5°+Δβ₁₃作为新的永磁同步电机的转子的初始角度α₃，将减少7.5°加压前的旋转变压器所处的位置θ_p3作为新的旋转变压器的初始位置θ_RES3；

接下来，如图7所示，当t=4时，在第四组角度上施加电压，即在α₃±（Δ/2³）+Δβ₁₄，即可先在30°+Δθ₄+15°+ Δβ₁₂-7.5°+Δβ₁₃+3.75°+Δβ₁₄上施加电压，其中，Δβ₁₄为本次加压前旋转变压器所在的位置θ_p4与第3组中减少7.5°加压前作为初始角度的θ_RES3之间的相对角度差。在该角度处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值I_dmax4和在q轴上的电流峰值I_qmin4，取I_dmax4-I_qmin4之差ΔI₄和第3组中减少7.5°加压时的ΔI₃比较，较大者所对应的角度为新的永磁同步电机转子的初始角度α₄，若ΔI₄>ΔI₃，记录此次的增加3.75°加压的ΔI₄，否则不作处理。

之后在30°+Δθ₄+15°+ Δβ₁₂-7.5°+Δβ₁₃-3.75°+Δβ₁₄上施加电压，其中，Δβ₁₄为本次加压前旋转变压器所在的位置θ_p4与第3组中减少7.5°加压前作为初始角度的θ_RES3之间的相对角度差。在该角度处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值I_dmax4和在q轴上的电流峰值I_qmin4，取I_dmax4-I_qmin4之差ΔI₄和第3组中减少7.5°加压时的ΔI₃比较，较大者所对应的角度为新的永磁同步电机的转子的初始角度α₄，若ΔI₄>ΔI₃，记录此次的减少3.75°加压的ΔI₄，否则不作处理。

假设在30°+Δθ₄+15°+ Δβ₁₂-7.5°+Δβ₁₃+3.75°+Δβ₁₄处加压检测到的ΔI₄最大，则将30°+Δθ₄+15°+ Δβ₁₂-7.5°+Δβ₁₃+3.75°+Δβ₁₄作为新的永磁同步电机转子的初始角度α₄，将增加3.75加压前的旋转变压器所处的位置θ_p4作为新的旋转变压器的初始位置θ_RES4；

接下来，如图8所示，当t=5时，在第五组角度上施加电压，即在α₄±（Δ/2⁴）+Δβ₁₅，即可先在30°+Δθ₄+15°+ Δβ₁₂-7.5°+Δβ₁₃+3.75°+Δβ₁₄+

1.875°+Δβ₁₅上施加电压，其中，Δβ₁₅为本次加压前旋转变压器所在的位置θ_p5与第4组中增加3.75加压前作为初始角度的θ_RES4之间的相对角度差。在该角度处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值I_dmax5和在q轴上的电流峰值I_qmin5，取I_dmax5-I_qmin5之差ΔI₅和第4组中增加3.75加压时的ΔI₄比较，较大者所对应的角度为新的永磁同步电机的转子的初始角度α₅，若ΔI₅>ΔI₄，记录此次的增加1.875°加压的ΔI₅，否则不作处理。

之后在30°+Δθ₄+15°+ Δβ₁₂-7.5°+Δβ₁₃+3.75°+Δβ₁₄-1.875°+

Δβ₁₅上施加电压，其中，Δβ₁₅为本次加压前旋转变压器所在的位置θ_p5与第4组中增加3.75加压前作为初始角度的θ_RES4之间的相对角度差。在该角度处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值I_dmax5和在q轴上的电流峰值I_qmin5，取I_dmax5-I_qmin5之差ΔI₅和第4组中增加3.75加压时的ΔI₄比较，较大者所对应的角度为新的永磁同步电机的转子的初始角度α₅，若ΔI₅>ΔI₄，记录此次的减少1.875°加压的ΔI₅，否则不作处理。

还可理解，Δβ_1t始终是通过上一组角度中ΔI_t的大小对比结果关联确定的，即以较大者对应的旋转变压器的角度作为初始位置。如：若第四组中的正负3.75°上加压得到的ΔI₄均小于第三组中加压得到的ΔI₃，则第五组中在正负1.875°上加压时对应的Δβ₁₅的计算方式则为：本次加压前旋转变压器所在的位置θ_p5与第3组中负7.5°加压前作为初始角度的θ_RES3之间的相对角度差。

在第五组加压后，假设在30°+Δθ₄+15°+ Δβ₁₂-7.5°+Δβ₁₃+3.75°+Δβ₁₄-1.875°+Δβ₁₅处加压检测到的ΔI₅最大，则将30°+Δθ₄+15°+

Δβ₁₂-7.5°+Δβ₁₃+3.75°+Δβ₁₄-1.875°+Δβ₁₅作为新的永磁同步电机的转子的初始角度α₅，将减少1.875°加压前的旋转变压器所处的位置θ_p5作为新的旋转变压器的初始位置θ_RES5。

步骤106、在角度间隔Δ/2^t-1小于一设定阈值时，以所述初始角度α_t对应的所述旋转变压器转子的角度与所述初始角度α_t的差值作为所述位置传感器的转子偏移量。

可以理解，在Δ/2^t-1大于该设定阈值时，是需要不断增加t来执行步骤104和步骤105，直到Δ/2^t-1小于该设定阈值时，才停止迭代。t=5时角度间隔Δ/2^t-1为1.875°，如该阈值的设定以计算旋转变压器所要求的精度来确定，即阈值设为2度，则t=5时角度间隔小于该阈值，则将α₅=30°+Δθ₄+15°+ Δβ₁₂-7.5°+Δβ₁₃+3.75°+Δβ₁₄-1.875°+Δβ₁₅作为电机的转子最终的初始角度α₅，而此时θ_RES5-α₅的差值则为即图2中所示的偏移量θ_offset。

对应地，本实施例还提供执行上述检测方法的检测系统，如图9所示，包括永磁同步电机1、位置传感器2和电机控制器3，所述位置传感器2连接所述永磁同步电机1的转轴，所述电机控制器3与所述永磁同步电机1电连接，本系统还包括加压模块4、检测模块5、记录模块6、再次加压模块7、比较模块8和计算模块9；

所述加压模块4用于将一电角度以一角度间隔Δ等分为θ₁，θ₂，…,θ_N，每一θ_N表征为dq旋转坐标系中d轴所处的位置，分别在各角度θ_N+Δθ_N-1上向永磁同步电机施加一电压矢量，其中，所述Δθ_N-1为第N-1次施加所述电压矢量后的永磁同步电机转子的运动角度；

所述检测模块5用于分别在各角度θ_N+Δθ_N-1处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值的大小，并将各电流峰值中的最大值I_dmax1对应的角度θ_N+Δθ_N-1作为永磁同步电机的转子的初始角度α₁；

所述记录模块6用于记录在α₁处对应的q轴的电流峰值I_qmin1、I_dmax1与I_qmin1的电流峰值差值ΔI₁以及所述位置传感器转子的角度θ_RES1；

所述再次加压模块7用于在第t组角度α_t-1±（Δ/2^t-1）+Δβ_1t上向所述永磁同步电机施加所述电压矢量，其中，t≥2且为自然数，所述α_t-1为第t-1组角度中获得的永磁同步电机转子的初始角度，所述Δβ_1t为第t组角度施加所述电压矢量前所述位置传感器转子的角度θ_pt与第t-1组中记录的所述位置传感器转子的角度θ_RESt-1的相对角度差；

所述比较模块8用于比较第t组角度下对应的d轴上的电流峰值和q轴上的电流峰值之差与第t-1组角度中的电流峰值差值ΔI_t-1的大小，将差值较大者对应的角度作为新的永磁同步电机转子的初始角度α_t；

所述计算模块9用于在角度间隔Δ/2^t-1小于一设定阈值时，以所述初始角度α_t对应的所述位置传感器转子的角度与所述初始角度α_t的差值作为所述位置传感器的转子偏移量。

可见，本实施例将施加电压矢量后永磁同步电机产生的转子运动角度实时叠加至下一次施加电压时的角度上，能够在电机转子产生运动的情况下即时将运动量补偿至下一次的电机转子的初始角度的模拟迭代计算中，有效突破了传统检测方法仅能在空载或静止状态下检测偏移量的局限；且在增大施加电压的幅值或增加施加电压的作用时长的情况下，能够提高电流辨识精度，即便在电机转子产生旋转时，仍然能通过多次迭代将电机转子的运动量相对于新的初始位置不断补偿至本发明的算法中，以不断更新电机转子的初始角度，从而保证对位置传感器的转子偏移量检测精确性。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种永磁同步电机的位置传感器的转子偏移量检测方法，其特征在于,包括：

S₁、将电机转子一电角度以一角度间隔Δ等分为θ₁，θ₂，…,θ_N，每一θ_N表征为dq旋转坐标系中d轴所处的位置，分别在各角度θ_N+Δθ_N-1上向永磁同步电机施加一电压矢量，其中，所述Δθ_N-1为第N-1次施加所述电压矢量后的永磁同步电机转子的运动角度；

S₂、分别在各角度θ_N+Δθ_N-1处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值的大小，并将各电流峰值中的最大值I_dmax1对应的角度θ_N+Δθ_N-1作为永磁同步电机转子的初始角度α₁；

S₃、记录在α₁处对应的q轴的电流峰值I_qmin1、I_dmax1与I_qmin1的电流峰值差值ΔI₁以及所述位置传感器转子的角度θ_RES1；

S₄、在第t组角度α_t-1±（Δ/2^t-1）+Δβ_1t上向所述永磁同步电机施加所述电压矢量，其中，t≥2且为自然数，所述α_t-1为第t-1组角度中获得的永磁同步电机转子的初始角度，当t=2时，所述α_t-1为步骤S₂中永磁同步电机转子的初始角度α₁，所述Δβ_1t为第t组角度施加所述电压矢量前所述位置传感器转子的角度θ_pt与第t-1组角度中记录的所述位置传感器转子的角度θ_RESt-1的相对角度差，当t=2时，所述角度θ_RESt-1为步骤S₃中位置传感器转子的角度θ_RES1；

S₅、比较第t组角度下对应的d轴上的电流峰值和q轴上的电流峰值之差与第t-1组中的电流峰值差值ΔI_t-1的大小，将差值较大者对应的角度作为新的永磁同步电机转子的初始角度α_t；

S₆、在角度间隔Δ/2^t-1小于一设定阈值时，以所述初始角度α_t对应的所述位置传感器转子的角度与所述初始角度α_t的差值作为所述位置传感器的转子偏移量。

2.如权利要求1所述的偏移量检测方法，其特征在于，步骤S₅包括：

S₅₁、在第t组的角度α_t-1+（Δ/2^t-1）+Δβ_1t处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值I_dmaxt和在q轴上的电流峰值I_qmint，取I_dmaxt-I_qmint之差和第t-1组中的ΔI_t-1较大者所对应的角度为新的永磁同步电机的转子的初始角度α_t；

S₅₂、在第t组的角度α_t-1-（Δ/2^t-1）+Δβ_1t处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值I_dmaxt和在q轴上的电流峰值I_qmint，取I_dmaxt-I_qmint之差与步骤S₅₁中的ΔI_t-1进行比较，较大者所对应的角度作为新的永磁同步电机转子的初始角度α_t。

3.如权利要求1所述的偏移量检测方法，其特征在于，所述永磁同步电机转子的运动角度为：第N-1次施加所述电压矢量后所述位置传感器转子的角度与所述位置传感器转子的初始角度之差。

4.如权利要求1所述的偏移量检测方法，其特征在于，所述角度间隔Δ分别包括15°、30°、45°、60°、75°或90°。

5.如权利要求1所述的偏移量检测方法，其特征在于，所述t的值包括2、3、4、5和6中的前2～5个。

6.如权利要求1所述的偏移量检测方法，其特征在于，所述位置传感器包括旋转变压器。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的偏移量检测方法，其特征在于，步骤S₁中前后两次向所述永磁同步电机施加电压矢量的角度对称。

8.一种永磁同步电机的位置传感器的转子偏移量检测系统，其特征在于,包括永磁同步电机、位置传感器和电机控制器，所述位置传感器连接所述永磁同步电机转轴，所述电机控制器与所述永磁同步电机电连接，本系统还包括加压模块、检测模块、记录模块、再次加压模块、比较模块和计算模块；

所述加压模块用于将一电角度以一角度间隔Δ等分为θ₁，θ₂，…,θ_N，每一θ_N表征为dq旋转坐标系中d轴所处的位置，分别在各角度θ_N+Δθ_N-1上向永磁同步电机施加一电压矢量，其中，所述Δθ_N-1为第N-1次施加所述电压矢量后的永磁同步电机转子的运动角度；

所述检测模块用于分别在各角度θ_N+Δθ_N-1处检测所述永磁同步电机在所述电压矢量下对应在d轴上的电流峰值的大小，并将各电流峰值中的最大值I_dmax1对应的角度θ_N+Δθ_N-1作为永磁同步电机转子的初始角度α₁；

所述记录模块用于记录在α₁处对应的q轴的电流峰值I_qmin1、I_dmax1与I_qmin1的电流峰值差值ΔI₁以及所述位置传感器转子的角度θ_RES1；

所述再次加压模块用于在第t组角度α_t-1±（Δ/2^t-1）+Δβ_1t上向所述永磁同步电机施加所述电压矢量，其中，t≥2且为自然数，所述α_t-1为第t-1组角度中获得的永磁同步电机转子的初始角度，所述Δβ_1t为第t组角度施加所述电压矢量前所述位置传感器转子的角度θ_pt与第t-1组中记录的所述位置传感器转子的角度θ_RESt-1的相对角度差；

所述比较模块用于比较第t组角度下对应的d轴上的电流峰值和q轴上的电流峰值之差与第t-1组角度中的电流峰值差值ΔI_t-1的大小，将差值较大者对应的角度作为新的永磁同步电机转子的初始角度α_t；

所述计算模块用于在角度间隔Δ/2^t-1小于一设定阈值时，以所述初始角度α_t对应的所述位置传感器转子的角度与所述初始角度α_t的差值作为所述位置传感器的转子偏移量。