CN110365270A - 用于交流永磁电机的旋变零偏整定方法 - Google Patents
用于交流永磁电机的旋变零偏整定方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及电机的测试领域，具体为一种用于交流永磁电机的旋变零偏整定方法。一种用于交流永磁电机的旋变零偏整定方法，其特征是：按如下步骤依次实施：①连接电机；②通信；③使能；④测零；⑤标定。本发明设备简单，测试方便，结果准确。
Description
技术领域
本发明涉及电机的测试领域，具体为一种用于交流永磁电机的旋变零偏整定方法。
背景技术
目前，对于交流永磁电机尤其是用于新能源车的永磁驱动电机来说，在电机的控制方面，一个重要的指标是电机扭矩的平稳、快速响应。在电机控制中，电机扭矩的平稳和快速响应和电流有直接关系。现有的控制方法实施过程中，电机的位置信号是一个很重要的控制变量，对控制的好坏和精度都有很大影响。目前在电机上使用位置传感器来对电机的实时位置进行测量并运用到控制当中，而对于永磁同步电机来说，电机的初始位置即零位是控制当中很重要的因素，电机初始位置的准确与否直接影响到电机起动和扭矩响应性能。
目前，电机转子的位置测量主要有两种，分别简述如下：
方法一：包括将被测电机与稳速电机通过固定卡固定在台架上，两个电机同轴安装，通过力矩传感器连接；由稳速电机按规定的正方向拖动被测电机旋转，先将电机零位偏置值设置为0，给被测电机施加弱磁电流，电流幅值约为2/3额定电流；检测出该力矩的大小；调整电机偏置值从零逐步加到最大值，记录这一过程中的所有力矩值，其中力矩值有两个过零点；将电机零位偏置值设置为两个过零点中的一个，给电机施加正的力矩电流，检测力矩值；如果力矩值为正，电机零位初始角即为此偏置值；若力矩值为负，则此偏置值对应转矩角β=180°，电机零位初始角为另外一个偏置值。
方法一缺陷：实施时的附加条件太多，需增设另外一台稳速电机、对拖台架和两台电源柜等额外设备。所以方法一只能在实验室实施，局限性太大，时间成本也很高，不能大批量测试。
方法二：采用相关设备如直流枪对电机三相线进行通电测试，A相通正电，B、C相通负电，通电后电机转子转到一个固定位置后不动，则这个位置就确定为电机的初始位置即零位。
方法二的缺陷：由于每种永磁电机的磁阻扭矩及摩擦力不一样，所需要的电流不一样，故直流电流枪使用就存在适应性较弱的问题，且硬件上的不同也造成所测零位会存在偏差，从而导致电机控制上的精度较差或者导致电机的扭矩缺失或过大的情况出现。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种设备简单、测试方便、结果准确的电机测试方法，本发明公开了一种用于交流永磁电机的旋变零偏整定方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种用于交流永磁电机的旋变零偏整定方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
① 连接电机：正常连接电机、电控低压和高压线束，即：高压直流电源输出的高压直流电经逆变器转换成三相交流电，三相交流电的A相、B相和C相分别连接永磁同步电机的A相端子、B相端子和C相端子，永磁同步电机内设有温度传感器和旋转变压器，温度传感器和位置传感器都通过信号线连接电机控制器，电机控制器通过温度传感器和位置传感器获得永磁同步电机的温度信息和位置信息，电机控制器还通过信号线连接上位机和逆变器，上位机通过CAN通信协议和电机控制器通信并通过电机控制器控制逆变器以实现对直流电-交流电转换的控制，使高压直流电源输出高压直流电，给驱动控制单元加低压直流电；
② 通信：上位机和电机控制器通信，上位机显示永磁同步电机和电机控制器都无故障，位置传感器探测到永磁同步电机的位置信息正常，高压直流电源输出的高压直流电的电压正常；
③ 使能：上位机请求零位整定使能；
④ 测零：上位机控制永磁同步电机正反转，并测量电机零位，具体步骤如下：
定义一个定子磁场位置的变量，以A相绕组轴线处为0，即α坐标点，并用此位置变量来控制电机定子电流形成定子磁场矢量；
控制定子磁场合成矢量从0开始转动，转子磁场以接近定子磁场合成矢量转速的速度跟随转动，两者的位置差就是零位值；
控制定子磁场合成矢量以一定转速正向转动，转子跟随转动，对两者位置差作一阶低通滤波计算后得出一个值A；同样方式，控制定子磁场合成矢量以一定转速反向转动，转子跟随转动，对两者位置差作一阶低通滤波计算后得出一个值B；零位=(A+B)/2；
⑤ 标定：显示零位标定成功，得出电机零位值。
所述的用于交流永磁电机的旋变零偏整定方法，其特征是：
步骤①时，高压直流电源输出80V～144V的高压直流电，给驱动控制单元加10V～15V的低压直流电
步骤②时，上位机选用工控机；
步骤④时，控制定子磁场合成矢量从0开始转动时，控制定子磁场合成矢量从0开始以60转/秒的斜率达到300转/分的转速转动，
对定子磁场合成矢量和转子这两者位置差作滤波计算时，都经5秒后分别得出A值和B值。
本发明公开了一种不需要在电驱动系统基础上增加其他设备而直接在单电机电控或者实车匹配时即可实施的简单易操作的电机转子初始位置测量方法。
本发明具有如下有益效果：
1. 相对于现有技术的方法一，本发明不需要在电驱动系统基础上增加其他设备，空载即可测试；操作方法简单，只需要上位机发送指令，就能进入测量电机零位模式，耗时30s就能得出精确的电机零位值节约大量人力物力，适合批量测试。
2. 相对于现有技术的方法二，本发明通过滤波以及正反向测量，可以消除永磁电机的磁阻扭矩及摩擦力的影响，精度更高。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明使用时永磁同步电机控制的拓扑图；
图3是本发明实施时定转子磁场矢量跟随示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种用于交流永磁电机的旋变零偏整定方法，如图1所示：按如下步骤依次实施：
① 连接电机：正常连接电机、电控低压和高压线束，即如图2所示：高压直流电源1输出的高压直流电经逆变器2转换成三相交流电，三相交流电的A相、B相和C相分别连接永磁同步电机3的A相端子、B相端子和C相端子，永磁同步电机3内设有温度传感器41和旋转变压器42，温度传感器41和位置传感器42都通过信号线连接电机控制器5，电机控制器5通过温度传感器41和位置传感器42获得永磁同步电机3的温度信息和位置信息，电机控制器5还通过信号线连接上位机6和逆变器2，上位机6通过CAN通信协议和电机控制器5通信并通过电机控制器5控制逆变器2以实现对直流电-交流电转换的控制，上位机6选用工控机，使高压直流电源1输出80V～144V的高压直流电，给驱动控制单元5加12V的低压直流电，具体应根据项目实际要求设定电压；
② 通信：上位机6和电机控制器5通过CAN通信协议建立通信，上位机6显示永磁同步电机3和电机控制器5都无故障，位置传感器42探测到永磁同步电机3的位置信息正常，即显示值在0～4095之间，高压直流电源1输出的高压直流电的电压正常；
③ 使能：上位机6请求零位整定使能；
④ 测零：上位机6控制永磁同步电机3正反转，并测量电机零位，具体步骤如下：
定义一个定子磁场位置的变量，以A相绕组轴线处为0，即α坐标点，并用此位置变量来控制电机定子电流形成定子磁场矢量；
如图3所示：控制定子磁场合成矢量从0开始以60转/秒的斜率达到300转/分的转速转动，转子磁场以接近300转/分的转速，两者的位置差就是零位值；
控制定子磁场合成矢量以300转/分的转速正向转动，转子跟随转动，5秒后对两者位置差作一阶低通滤波计算后得出一个值A；同样方式，控制定子磁场合成矢量以300转/分的转速反向转动，转子跟随转动，5秒后对两者位置差作一阶低通滤波计算后得出一个值B；零位=(A+B)/2；
⑤ 标定：显示零位标定成功，得出电机零位值。
Claims (2)
1.一种用于交流永磁电机的旋变零偏整定方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
① 连接电机：正常连接电机、电控低压和高压线束，即：高压直流电源(1)输出的高压直流电经逆变器(2)转换成三相交流电，三相交流电的A相、B相和C相分别连接永磁同步电机(3)的A相端子、B相端子和C相端子，永磁同步电机(3)内设有温度传感器(41)和旋转变压器(42)，温度传感器(41)和位置传感器(42)都通过信号线连接电机控制器(5)，电机控制器(5)通过温度传感器(41)和位置传感器(42)获得永磁同步电机(3)的温度信息和位置信息，电机控制器(5)还通过信号线连接上位机(6)和逆变器(2)，上位机(6)通过CAN通信协议和电机控制器(5)通信并通过电机控制器(5)控制逆变器(2)以实现对直流电-交流电转换的控制，使高压直流电源(1)输出高压直流电，给驱动控制单元(5)加低压直流电；
② 通信：上位机(6)和电机控制器(5)通信，上位机(6)显示永磁同步电机(3)和电机控制器(5)都无故障，位置传感器(42)探测到永磁同步电机(3)的位置信息正常，高压直流电源(1)输出的高压直流电的电压正常；
③ 使能：上位机(6)请求零位整定使能；
④ 测零：上位机(6)控制永磁同步电机(3)正反转，并测量电机零位，具体步骤如下：
定义一个定子磁场位置的变量，以A相绕组轴线处为0，即α坐标点，并用此位置变量来控制电机定子电流形成定子磁场矢量；
控制定子磁场合成矢量从0开始转动，转子磁场以接近定子磁场合成矢量转速的速度跟随转动，两者的位置差就是零位值；
控制定子磁场合成矢量以一定转速正向转动，转子跟随转动，对两者位置差作一阶低通滤波计算后得出一个值A；同样方式，控制定子磁场合成矢量以一定转速反向转动，转子跟随转动，对两者位置差作一阶低通滤波计算后得出一个值B；零位=(A+B)/2；
⑤ 标定：显示零位标定成功，得出电机零位值。
2.如权利要求1所述的用于交流永磁电机的旋变零偏整定方法，其特征是：
步骤①时，高压直流电源(1)输出80V～144V的高压直流电，给驱动控制单元(5)加10V～15V的低压直流电
步骤②时，上位机(6)选用工控机；
步骤④时，控制定子磁场合成矢量从0开始转动时，控制定子磁场合成矢量从0开始以60转/秒的斜率达到300转/分的转速转动，
对定子磁场合成矢量和转子这两者位置差作滤波计算时，都经5秒后分别得出A值和B值。
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