CN108418490A - 一种永磁同步电机旋变相对角度在线校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机旋变相对角度在线校正方法,包括识别是否需要校正、发出提示信息、校正过程中数据的采集和计算方式、相对角度的修正策略。本发明主要是针对量产电机旋变相对角度存在一定的分布范围，而各控制器只能以统一的默认相对角度进行控制的情况，或者针对电机在经过参数识别程序之后，获取到电机旋变相对角度与真实的相对角度存在一定偏差的情况，通过在线辨识的方法，识别出更准确的相对角度值，并更新至控制器，后续将不必再次辨识，这样能够在无需专业设备和专业人员以及不必让电机脱开负载的情况下，方便地对电机旋变相对角度进行校正，避免电机在大批量使用过程中需要专业设备和条件的繁琐的校正操作，也避免了因电机旋变相对角度误差过大而造成的各种负面影响。

Description

一种永磁同步电机旋变相对角度在线校正方法

技术领域

本发明属于新能源汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车用永磁同步电机旋变相对角度的在线校正方法。

背景技术

永磁同步电机旋变相对角度，是指永磁同步电机(以下简称为电机)转子磁极与通过如旋转变压器(简称旋变)之类的位置传感器所反馈的位置信号的相对角度 (位置)值。在电机控制算法中，通过检测位置传感器当前角度值然后叠加上一个相对角度(偏差) 值求出电机转子磁极位置，然后通过控制电机定子磁场与转子磁场相位一致(同步)，从而实现对永磁同步电机的控制。电机所安装的位置传感器一般为旋转变压器，通过检测旋变信号可以直接获取旋变当前位置角度，所以要求出电机转子磁极位置就必须知道转子磁极位置与旋变当前位置的相对角度(或位置，以下简称为相对角度)，只要相对角度是准确的，那么就能准确地算出电机转子磁极位置。

在实际应用中，相对角度是通过让电机脱开负载，在电机可以安全地空转的情况下通过电机参数辨识程序进行识别得到，而识别到的相对角度往往还存在一定的误差，且误差大小受算法等诸多方面影响。对于电机大批量应用情况，将不太可能对每台电机进行参数识别，因为该过程比较繁琐且需要专业的人员和工具。所以在批量应用时，一般要求电机制造厂商在生产电机时尽量保证所有电机装配的一致性，即要求每台电机的相对角度是一样的。这给电机装配增加了很大的难题，实际上制造出来的电机总会存在一定的偏差。或者电机厂商在制造完电机之后通过专业的设备检测出每台电机的相对角度值，然后将该值作为电机出厂参数的一部分提交给客户，客户在使用电机时再将厂家提供的相对角度输入到控制器中，但该过程既增加了电机厂商的制造工序，降低了生产效率，也增加了客户使用电机时的工序，使用比较繁琐，甚至可能由于某些客观原因会出现张冠李戴，输错了相对角度。

由于基本相对角度的误差都不是特别大，因此，控制器仍能依据默认的相对角度对电机进行控制，但由于相对角度存在误差，将会造成电机输出转矩精度和效率下降，且误差会随着转速的提高而累加，在达到一定转速之后，由于定转子之间的磁场相对位置偏差过大而可能造成电机不可控加速，即飞车。尽管如此，在实际的批量使中控制器基本上都是使用统一的默认相对角度，而未对该相对角度进行校正，这是基于假设电机有良好的一致性。

因此，如果对每台电机进行参数识别，需要专业的人员和设备，且需要为电机创造可以空转的条件，其操作繁琐，效率低下，且识别到的相对角度也仍可能存在一定的误差；如果通过电机厂商借助专业的设备，在电机装配完之后测出相对位置值，作为产品参数提供给客户，由客户将该值输入到控制器中，那么该过程对于厂家和客户均需要增加工序或操作步骤，同样比较繁琐，也降低了生产效率，并且也可能存在因数据管理所带来的问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述技术问题，提供一种能够方便地对电机相对角度进行校正，避免大批量使用过程中需要专业设备和条件的繁琐校正操作，避免因相对角度误差过大而造成的各种负面影响的永磁同步电机旋变相对角度在线校正方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种永磁同步电机旋变相对角度在线校正方法,其特征在于：具体包括以下步骤：

a）如果控制器从非易失性存储器中读取校正完成标志位为0，则表示控制器未对电机的相对角度进行识别校正，相对角度使用的是统一的默认值，对于已经装在电动汽车上的控制器，由控制器发送报警信息，以提示校正人员需要驾驶汽车以配合完成电机相对角度的校正；如果控制器从非易失性存储器中读到的标志位为1，则表示控制器已经执行过相对角度校正步骤，无须再次执行，直接进入正常使用模式；

b）当开始执行在线校正程序时，如果电机已经装到电动汽车上，则校正员按正常开车操作，将汽车加速到一定时速之后松开加速踏板，让汽车进行滑行状态；如果电机安装在台架或者未安装，则通过控制器将电机加速至电机额定转速附近，然后撤销控制器的转矩指令但维持控制器处于发波工作状态，使电机进行零转矩滑行模式；

c）控制器用矢量分解的方式将输出电压量分解为Ud和Uq，在电机转速下降的滑行过程中，控制器分别记录下不同转速点下的Ud，并对记录下的值求出平均值Uavg，若该平均值高于设定的阈值U_A，则认为当前相对角度存在明显的偏差，需要进行调整；

d）控制器将Uavg和U_A的偏差绝对值乘以一个系数，作为相对角度的调整幅度，即先在原来相对角度的基础之个减去或增加该调整幅度，作为最新的相对角度值；

e）重复步骤b），将电机转速驱动至额定转速附近，或者将车速驱动至一定时速之后，然后进入零转矩的滑行模式，接着重复步骤c），如果新的Uavg值变小则表示原来修正的方向正确，即维持减去或增加角度调整幅度；若新的Uavg值变大则表示原来的修正方向有误，需改为增加或减去角度调整幅度；角度调整幅度的计算方法与步骤d）所描述的一致；

f）不断重复步骤e），直到Uavg小于或等于U_A，即完成该相对角度的校正过程，最后，将最新的相对角度更新至控制器非易失性存储器中，同时将校正完成标志位写1，电机报警信息消除，退出校正程序，进入正常的使用模式。

本发明所述的永磁同步电机旋变相对角度在线校正方法,其在所述步骤a）中，对于已经装在电动汽车上的控制器，通过CAN报文向仪表发送一个报警信息，或者控制器在调试工具上显示报警信息或发出警告声音。

本发明所述的永磁同步电机旋变相对角度在线校正方法,其在所述步骤c）中，在电机转速下降的滑行过程中，控制器分别记录下不同转速点下的Ud，这些转速点的取值大小和个数需要覆盖电机额定转速以下的大部分区间。

本发明主要是针对量产电机相对角度存在一定的分布范围，而各控制器只能以统一的默认相对角度进行控制的情况，或者针对电机在经过参数识别程序之后，获取到电机旋变与真实的相对角度存在一定偏差的情况，通过在线辨识的方法，识别出更准确的相对角度值，并更新至控制器，后续将不必再次辨识，这样能够实现在无需专业设备和专业人员以及不必让电机脱开负载的情况下，可以很方便地对电机相对角度进行校正，避免了大批量使用过程中需要专业设备和条件的繁琐的校正操作，避免了因相对角度误差过大而造成的各种负面影响。本发明的校正方法也可以用于其他需要用到带有位置传感器的永磁同步电机领域。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种永磁同步电机旋变相对角度在线校正方法,具体包括以下步骤：

a）如果控制器从非易失性存储器中读取校正完成标志位为0（也可约定为其他值），则表示控制器未对电机的相对角度进行识别校正，也表明当前控制器是处于刚出厂状态，相对角度使用的是统一的默认值，对于已经装在电动汽车上的控制器，通过CAN报文向仪表发送一个报警信息，或者控制器在调试工具上显示报警信息或发出警告声音，以提示校正人员需要驾驶汽车以配合完成电机相对角度的校正；如果控制器从非易失性存储器中读到的标志位为1(也可约定为其他值)，则表示控制器已经执行过相对角度校正步骤，无须再次执行，直接进入正常使用模式。

b）当开始执行在线校正程序时，如果电机已经装到电动汽车上，则校正员按正常开车操作，将汽车加速到时速40km/h以上之后，松开加速踏板，让汽车进行滑行状态；如果电机安装在台架或者未安装，则通过控制器将电机加速至电机额定转速附近，然后撤销控制器的转矩指令但维持控制器处于发波工作状态，使电机进行零转矩滑行模式。

c）控制器用矢量分解的方式将输出电压量分解为Ud和Uq，在电机转速下降的滑行过程中，控制器分别记录下不同转速点下的Ud，这些转速点的取值大小和个数没有严格限制，其取值个数建议取3个点以上，但需要覆盖电机额定转速以下的大部分区间，具体可以取额定转速的 15/16、12/16、9/16、6/16，并对记录下的值求出平均值Uavg，若该平均值高于设定的阈值U_A，则认为当前相对角度存在明显的偏差，需要进行调整。

d）控制器将Uavg和UA的偏差绝对值乘以一个系数，本实施例可取1/32，作为相对角度的调整幅度，即先在原来相对角度的基础之个减去或增加该调整幅度，作为最新的相对角度值。

e）重复步骤b），将电机转速驱动至额定转速附近，或者将车速驱动至一定时速之后，然后进入零转矩的滑行模式，接着重复步骤c），如果新的Uavg值变小则表示原来修正的方向正确，即维持减去或增加角度调整幅度；若新的Uavg值变大则表示原来的修正方向有误，需改为增加或减去角度调整幅度；角度调整幅度的计算方法与步骤d）所描述的一致。

f）不断重复步骤e），直到Uavg小于或等于U_A，此时可认为经过若干次修正的角度已经很接近真实的相对角度，即完成该相对角度的校正过程，最后，将最新的相对角度更新至控制器非易失性存储器中，同时将校正完成标志位写1（或其他约定值），电机报警信息消除，告知校正员完成相对角度校正，退出校正程序，进入正常的使用模式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种永磁同步电机旋变相对角度在线校正方法,其特征在于：具体包括以下步骤：

a）如果控制器从非易失性存储器中读取校正完成标志位为0，则表示控制器未对电机的相对角度进行识别校正，相对角度使用的是统一的默认值，对于已经装在电动汽车上的控制器，由控制器发送报警信息，以提示校正人员需要驾驶汽车以配合完成电机相对角度的校正；如果控制器从非易失性存储器中读到的标志位为1，则表示控制器已经执行过相对角度校正步骤，无须再次执行，直接进入正常使用模式；

b）当开始执行在线校正程序时，如果电机已经装到电动汽车上，则校正员按正常开车操作，将汽车加速到一定时速之后松开加速踏板，让汽车进行滑行状态；如果电机安装在台架或者未安装，则通过控制器将电机加速至电机额定转速附近，然后撤销控制器的转矩指令但维持控制器处于发波工作状态，使电机进行零转矩滑行模式；

c）控制器用矢量分解的方式将输出电压量分解为Ud和Uq，在电机转速下降的滑行过程中，控制器分别记录下不同转速点下的Ud，并对记录下的值求出平均值Uavg，若该平均值高于设定的阈值U_A，则认为当前相对角度存在明显的偏差，需要进行调整；

d）控制器将Uavg和U_A的偏差绝对值乘以一个系数，作为相对角度的调整幅度，即先在原来相对角度的基础之个减去或增加该调整幅度，作为最新的相对角度值；

e）重复步骤b），将电机转速驱动至额定转速附近，或者将车速驱动至一定时速之后，然后进入零转矩的滑行模式，接着重复步骤c），如果新的Uavg值变小则表示原来修正的方向正确，即维持减去或增加角度调整幅度；若新的Uavg值变大则表示原来的修正方向有误，需改为增加或减去角度调整幅度；角度调整幅度的计算方法与步骤d）所描述的一致；

f）不断重复步骤e），直到Uavg小于或等于U_A，即完成该相对角度的校正过程，最后，将最新的相对角度更新至控制器非易失性存储器中，同时将校正完成标志位写1，电机报警信息消除，退出校正程序，进入正常的使用模式。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机旋变相对角度在线校正方法,其特征在于：在所述步骤a）中，对于已经装在电动汽车上的控制器，通过CAN报文向仪表发送一个报警信息，或者控制器在调试工具上显示报警信息或发出警告声音。

3.根据权利要求1所述的永磁同步电机旋变相对角度在线校正方法,其特征在于：在所述步骤c）中，在电机转速下降的滑行过程中，控制器分别记录下不同转速点下的Ud，这些转速点的取值大小和个数需要覆盖电机额定转速以下的大部分区间。