CN109861594A - 一种测量转子位置偏差的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测量转子位置偏差的方法及装置，该方法将获取的至少两个反电动势电压经第一预设变换获得第一电压；将第一电压进行比例积分运算获得电压相位角；将所述电压相位角减去预设角度获得转子角度；通过旋变位置检测电路得到电机旋变角度；计算转子角度和电机旋变角度的差值，将其作为转子位置偏差。获得的两个反电动势电压经变换后，再进行比例积分计算反电动势的角度，再进行计算转子位置角度并读取旋变角度，计算转子角度和电机旋变角度的差值即得到了转子位置偏差。不需要运行控制器、不需要高压电源，不受电机参数影响，能快速准确的得到转子位置偏差值。

Description

一种测量转子位置偏差的方法及装置

技术领域

本申请涉及电机领域，具体而言，涉及一种测量转子位置偏差的方法及装置。

背景技术

在电动汽车中，驱动电机多采用永磁同步电机。永磁电机转子位置对电机控制非常重要，影响了电机的效率、输出转矩、高速控制。该角度偏差1度，会导致电机高速工况下转矩输出降低10％。通常用编码器安装在电机转子上，随着转子同步旋转，电机控制器检测编码器的输出信号，实时获取转子位置，用以控制。编码器的安装上有机械误差，所以控制器获取的测量位置和转子的实际位置有一个固定的偏差。电机控制器适配电机前，需要检测该位置偏差，后续控制中用测量位置减去该偏差。

申请内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种测量转子位置偏差的方法及装置以提高测量转子位置偏差的准确度。

第一方面，本申请实施例提供了一种测量转子位置偏差方法，所述方法包括：将获取的至少两个反电动势电压经第一预设变换获得第一电压；将第一电压进行比例积分运算获得电压相位角；将所述电压相位角减去预设角度获得转子角度；通过旋变位置检测电路得到电机旋变角度；计算转子角度和电机旋变角度的差值，将其作为转子位置偏差。

获得的两个反电动势电压经变换后，再进行比例积分计算反电动势的角度，再进行计算转子位置角度并读取旋变角度，计算转子角度和电机旋变角度的差值即得到了转子位置偏差。

在一个可能的设计中，所述将获取的至少两个反电动势电压经第一预设变换获得第一电压，包括：将所述至少两个反电动势电压通过Clarke变换，获得静止坐标系下的至少两个电压；所述静止坐标系下的至少两个电压通过Park变换，获得旋转坐标系下的第一电压。

反电动势电压通过Clarke变换为静止坐标系下的电压，将静止坐标系下的电压再通过Park变换，将电压变换到旋转坐标系，从而可以得到第一电压。

在一个可能的设计中，所述将第一电压进行比例积分运算获得电压相位角，包括：所述第一电压经过PI调节器处理，得到电压角频率；所述电压角频率经过积分得到电压相位角。

第一电压经过比例积分调节得到电压角频率，然后将电压角频率再进行积分，从而得到电压相位角。

在一个可能的设计中，所述将所述电压相位角减去预设角度获得转子角度，包括：将所述电压相位角减去90度获得转子角度。

由电机原理可知，该电压的相位角领先转子位置角90度，即将所述电压相位角减去90度获得转子角度。

在一个可能的设计中，在所述将获取的至少两个反电动势电压经第一预设变换获得第一电压之前，所述方法还包括：获取电机三相机端的三相反电动势电压。

转子位置测试仪通过电压采样电路，将电机机端反电动势电压，送给微处理器。

第二方面，本申请实施例提供了一种测量转子位置偏差装置，所述装置包括：第一预设变换模块，用于将获取的至少两个反电动势电压经第一预设变换获得第一电压；比例积分运算模块，用于将第一电压进行比例积分运算获得电压相位角；转子角度模块，用于将所述电压相位角减去预设角度获得转子角度；旋变角度模块，用于通过旋变位置检测电路得到电机旋变角度；转子位置偏差模块，用于计算转子角度和电机旋变角度的差值，将其作为转子位置偏差。

获得的两个反电动势电压经变换后，再进行比例积分计算反电动势的角度，再进行计算转子位置角度并读取旋变角度，计算转子角度和电机旋变角度的差值即得到了转子位置偏差。

在一个可能的设计中，所述第一预设变换模块，包括：Clarke变换模块，用于将所述至少两个反电动势电压通过Clarke变换，获得静止坐标系下的至少两个电压；Park变换模块，用于所述静止坐标系下的至少两个电压通过Park变换，获得旋转坐标系下的第一电压。

反电动势电压通过Clarke变换为静止坐标系下的电压，将静止坐标系下的电压再通过Park变换，将电压变换到旋转坐标系，从而可以得到第一电压。

在一个可能的设计中，所述比例积分运算模块，包括：PI调节模块，用于所述第一电压经过PI调节器处理，得到电压角频率；积分模块，用于所述电压角频率经过积分得到电压相位角。

第一电压经过比例积分调节得到电压角频率，然后将电压角频率再进行积分，从而得到电压相位角。

在一个可能的设计中，所述第一预设变换模块之前，还包括：获取电机电压模块，用于获取电机三相机端的三相反电动势电压。

转子位置测试仪通过电压采样电路，将电机机端反电动势电压，送给微处理器。

第二实施例

第三方面，本申请实施例提供了一种转子位置测试仪，用于对被测永磁电机进行测量，所述测试仪包括：可执行第一方面中任一项所述方法的微处理器、电压采样电路和旋变位置检测电路；微处理器分别与所述电压采样电路和旋变位置检测电路连接，所述电压采样电路与被测永磁电机的第一输出端连接，所述旋变位置检测电路与所述被测永磁电机的第二输出端连接。

永磁电机会在三相机端感应出三相反电动势电压，并将反电动势电压传递给电压采样电路，电压采样电路将传递来的反电动势电压传递给微处理器，旋变位置检测电路通过旋变线与永磁电机连接并将电机旋变角度传递给微处理器进行处理。

本发明实施例提供了一种测量转子位置偏差的方法及装置，该方法将获取的至少两个反电动势电压经第一预设变换获得第一电压；将第一电压进行比例积分运算获得电压相位角；将所述电压相位角减去预设角度获得转子角度；通过旋变位置检测电路得到电机旋变角度；计算转子角度和电机旋变角度的差值，将其作为转子位置偏差。获得的两个反电动势电压经变换后，再进行比例积分计算反电动势的角度，再进行计算转子位置角度并读取旋变角度，计算转子角度和电机旋变角度的差值即得到了转子位置偏差。不需要运行控制器、不需要高压电源，不受电机参数影响，能快速准确的得到转子位置偏差值。

为使本申请实施例所要实现的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请第一实施例提供的测量转子位置偏差的方法的示意图；

图2是本申请第一实施例提供的测量转子位置偏差的一种具体实施方式的流程图；

图3是图2提供的装置图；

图4是本申请第二实施例提供的转子位置测试仪。

具体实施方式

第一实施例

请参见图1，图1示出了本申请第一实施例提供的测量转子位置偏差方法的示意图，具体包括如下步骤：

步骤S110，将获取的至少两个反电动势电压经第一预设变换获得第一电压。

具体地，将微处理器中所获取的两个反电动势电压uab，ubc经过锁相环算法进行计算，请参照图2中的步骤S111和步骤S112，电机反电动势电压uab，ubc通过Clarke变换为静止坐标系下的电压uα，uβ，

静止坐标系下的电压uα，uβ通过Park变换，将电压变换到旋转坐标系，u_q＝u_βcosθ-u_αsinθ，从而得到第一电压Uq。

步骤S120，将第一电压进行比例积分运算获得电压相位角。

具体地，请参见图2中的步骤S121和步骤S122，Uq经过PI调节器，得到电压角频率ω，角频率ω经过积分得到电压相位角θ_vol。

步骤S130，将所述电压相位角减去预设角度获得转子角度。

具体地，由电机原理知，该电压的相位角θ_vol领先转子位置角θ_rotor90度。即θ_rotor＝θ_vol-90°。

步骤S140，通过旋变位置检测电路得到电机旋变角度。

具体地，同时微处理器通过旋变位置检测电路，得到电机旋变的角度θ_resolver。

步骤S150，计算转子角度和电机旋变角度的差值，将其作为转子位置偏差。

具体地，转子角度θ_rotor和旋变角度θ_resolver的差值，就是转子位置偏差θ_offset＝θ_rotor-θ_resolver。

请参见图2，图2示出了本申请第一实施例提供的测量转子位置偏差方法的一种具体实施方式的流程图，具体包括如下步骤：

步骤S100，获取电机三相机端的三相反电动势电压。

具体地，永磁电机转子上安装有永磁体，其磁链为ψ，转子的位置角为θ_rotor，当转子以一定的角速度ω_rotor旋转时，会在定子绕组ABC中感应出三相反电动势电压，由于ABC三相绕组均匀分布在定子360°空间范围内，位置相差120°，则ABC三相感应反电动势电压分别为

u_a＝ω_rotorψcos(θ_rotor)

u_b＝ω_rotorψcos(θ_rotor-120°)

u_c＝ω_rotorψcos(θ_rotor-240°)

电机反电动势线电压为

u_ab＝u_a-u_b

u_bc＝u_b-u_c

转子位置测试仪通过电压采样电路，将电机机端反电动势电压u_ab,u_bc，送给微处理器。

步骤S111，将所述至少两个反电动势电压通过Clarke变换，获得静止坐标系下的至少两个电压。

具体地，电机反电动势电压uab，ubc通过Clarke变换为静止坐标系下的电压uα，uβ，即：

步骤S112，所述静止坐标系下的至少两个电压通过Park变换，获得旋转坐标系下的第一电压。

具体地，静止坐标系下的电压uα，uβ通过Park变换，将电压变换到旋转坐标系，u_q＝u_βcosθ-u_αsinθ，从而得到第一电压Uq。

步骤S121，所述第一电压经过PI调节器处理，得到电压角频率。

具体地，Uq经过PI调节器，进行比例积分调节，从而得到电压角频率ω。

步骤S122，所述电压角频率经过积分得到电压相位角。

具体地，电压角频率ω经过积分得到电压相位角θ_vol。

步骤S130，将所述电压相位角减去预设角度获得转子角度；

具体地，由电机原理知，该电压的相位角θ_vol领先转子位置角θ_rotor90度。即θ_rotor＝θ_vol-90°。

步骤S140，通过旋变位置检测电路得到电机旋变角度；

具体地，同时微处理器通过旋变位置检测电路，得到电机旋变的角度θ_resolver。

步骤S150，计算转子角度和电机旋变角度的差值，将其作为转子位置偏差。

具体地，转子角度θ_rotor和旋变角度θ_resolver的差值，就是转子位置偏差θ_offset＝θ_rotor-θ_resolver。

请参见图3，图3是图2提供的装置图，该装置包括：

反电动势电压模块310，用于获取电机三相机端的三相反电动势电压；

预设变换模块320，用于将获取的至少两个反电动势电压经第一预设变换获得第一电压；

比例积分运算模块330，用于将第一电压进行比例积分运算获得电压相位角；

转子角度模块340，用于将所述电压相位角减去预设角度获得转子角度；

旋变角度模块350，用于通过旋变位置检测电路得到电机旋变角度；

转子位置偏差模块360，用于计算转子角度和电机旋变角度的差值，将其作为转子位置偏差。

第二实施例

请参见图4，图4示出了本申请第二实施例提供的转子位置测试仪，该装置包括：可执行第一实施例中任一方面所述方法的微处理器、电压采样电路和旋变位置检测电路；微处理器分别与所述电压采样电路和旋变位置检测电路连接，所述电压采样电路与被测永磁电机的第一输出端连接，所述旋变位置检测电路与所述被测永磁电机的第二输出端连接。

测试时被试电机和陪试电机安装在台架上，中间通过机械轴连接。陪试机旋转至一定的固定转速，永磁电机会在三相机端ABC感应出三相反电动势电压，并将反电动势电压传递给电压采样电路，电压采样电路将传递来的反电动势电压传递给微处理器，旋变位置检测电路通过旋变线与永磁电机连接并将电机旋变角度传递给微处理器进行处理。

本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种测量转子位置偏差的方法，其特征在于，所述方法包括：

将获取的至少两个反电动势电压经第一预设变换获得第一电压；

将第一电压进行比例积分运算获得电压相位角；

将所述电压相位角减去预设角度获得转子角度；

通过旋变位置检测电路得到电机旋变角度；

计算转子角度和电机旋变角度的差值，将其作为转子位置偏差。

2.根据权利要求1所述的一种测量转子位置偏差的方法，所述将获取的至少两个反电动势电压经第一预设变换获得第一电压，包括：

将所述至少两个反电动势电压通过Clarke变换，获得静止坐标系下的至少两个电压；

所述静止坐标系下的至少两个电压通过Park变换，获得旋转坐标系下的第一电压。

3.根据权利要求1所述的一种测量转子位置偏差的方法，将第一电压进行比例积分运算获得电压相位角，包括：

所述第一电压经过PI调节器处理，得到电压角频率；

所述电压角频率经过积分得到电压相位角。

4.根据权利要求1所述的一种测量转子位置偏差的方法，其特征在于，所述将所述电压相位角减去预设角度获得转子角度，包括：

将所述电压相位角减去90度获得转子角度。

5.根据权利要求1所述的一种测量转子位置偏差的方法，其特征在于，在所述将获取的至少两个反电动势电压经第一预设变换获得第一电压之前，所述方法还包括：

获取电机三相机端的三相反电动势电压。

6.一种测量转子位置偏差的装置，其特征在于，所述装置包括：

第一预设变换模块，用于将获取的至少两个反电动势电压经第一预设变换获得第一电压；

比例积分运算模块，用于将第一电压进行比例积分运算获得电压相位角；

转子角度模块，用于将所述电压相位角减去预设角度获得转子角度；

旋变角度模块，用于通过旋变位置检测电路得到电机旋变角度；

转子位置偏差模块，用于计算转子角度和电机旋变角度的差值，将其作为转子位置偏差。

7.根据权利要求6所述的一种测量转子位置偏差的装置，其特征在于，所述第一预设变换模块，包括：

Clarke变换模块，用于将所述至少两个反电动势电压通过Clarke变换，获得静止坐标系下的至少两个电压；

Park变换模块，用于所述静止坐标系下的至少两个电压通过Park变换，获得旋转坐标系下的第一电压。

8.根据权利要求6所述的一种测量转子位置偏差的装置，其特征在于，所述比例积分运算模块，包括：

PI调节模块，用于所述第一电压经过PI调节器处理，得到电压角频率；

积分模块，用于所述电压角频率经过积分得到电压相位角。

9.根据权利要求6所述的一种测量转子位置偏差的装置，其特征在于，所述第一预设变换模块之前，还包括：

获取电机电压模块，用于获取电机三相机端的三相反电动势电压。

10.一种转子位置测试仪，其特征在于，用于对被测永磁电机进行测量，所述测试仪包括：可执行权利要求1至5任一项所述方法的微处理器、电压采样电路和旋变位置检测电路；

微处理器分别与所述电压采样电路和旋变位置检测电路连接，所述电压采样电路与被测永磁电机的第一输出端连接，所述旋变位置检测电路与所述被测永磁电机的第二输出端连接。