CN110932631B - 一种永磁同步电机电感计算方法、电感计算装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种永磁同步电机电感计算方法、电感计算装置。方法包括：控制d轴、q轴电流及d轴、q轴电压，当电流稳定时记录第一d轴反馈电流和/或第一q轴反馈电流；控制d轴电压从第一d轴电压增至第二d轴电压，和/或q轴电压从第一q轴电压增至第二q轴电压，当电流稳定值时记录第二d轴反馈电流和/或第二q轴反馈电流；控制d轴电压减至第一d轴电压，和/或q轴电压减至第一q轴电压，并记录阶跃减小或骤降至第一d轴电压和/或阶跃减小或骤降至第一q轴电压的时刻，以及记录第二d轴反馈电流下降至第一预设电流和/或第二q轴反馈电流下降至第二预设电流的时刻；计算时间间隔，根据时间间隔和电阻值计算d轴电感和/或q轴电感。

Description

一种永磁同步电机电感计算方法、电感计算装置
技术领域
本发明涉及永磁同步电机技术领域，具体而言，涉及一种永磁同步电机电感计算方法、电感计算装置。
背景技术
汽车电子水泵多采用永磁同步电机并采用矢量控制。永磁同步电机的交、直轴电感参数对于矢量控制的性能有较大影响，如果需要提升性能就需要准确地测量永磁同步电机的交、直轴电感。
相关技术中的计算方法可分为采用高频注入的方法、电机旋转利用电压稳态方程的方法、或者转子外锁利用电路瞬态相应的方法等等。这些方法的计算往往会使用到控制器的输出电压，控制器一般没有输出电压检测因而使用指令电压，而由于控制器输出受死区及其他非线性因素的影响，其指令电压与实际电压存在偏差，从而影响了永磁同步电机的交、直轴电感计算的准确度。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的一个方面在于提出了一种永磁同步电机电感计算方法。
本发明的另一个方面在于提出了一种永磁同步电机电感计算装置。
有鉴于此，根据本发明的一个方面，提出了一种永磁同步电机电感计算方法，包括：对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，当d轴电流和/或q轴电流达到第一预设稳定值时，记录第一d轴反馈电流，和/或第一q轴反馈电流；控制d轴电压从第一d轴电压增加至第二d轴电压，和/或控制q轴电压从第一q轴电压增加至第二q轴电压，当d轴电流和/或q轴电流达到第二预设稳定值时，记录第二d轴反馈电流，和/或第二q轴反馈电流；控制d轴电压从第二d轴电压阶跃减小或骤降至第一d轴电压，和/或q轴电压从第二q轴电压阶跃减小或骤降至第一q轴电压，并记录d轴电压阶跃减小或骤降至第一d轴电压的时刻为第一时刻，和/或q轴电压阶跃减小或骤降至第一q轴电压的时刻为第二时刻，以及记录第二d轴反馈电流下降至第一预设电流的时刻为第三时刻，和/或第二q轴反馈电流下降至第二预设电流的时刻为第四时刻；计算第三时刻与第一时刻的第一时间间隔，和/或计算第四时刻与第二时刻的第二时间间隔，并根据第一时间间隔和电阻值计算永磁同步电机的d轴电感，和/或根据第二时间间隔和电阻值计算永磁同步电机的q轴电感。
本发明提供的永磁同步电机电感计算方法，包括对永磁同步电机的d轴(直轴)电感的计算方法和对永磁同步电机的q轴(交轴)电感的计算方法。对d轴电感的计算方法具体为：对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，当d轴电流达到第一预设稳定值时，记录第一d轴反馈电流。控制d轴电压从第一d轴电压增加至第二d轴电压，当d轴电流达到第二预设稳定值时，记录第二d轴反馈电流，再控制d轴电压从第二d轴电压阶跃减小或骤降至第一d轴电压并记录d轴电压阶跃减小或骤降至第一d轴电压的时刻为第一时刻，以及记录第二d轴反馈电流下降至第一预设电流的时刻为第三时刻。计算第三时刻与第一时刻的第一时间间隔，并根据第一时间间隔和电阻值计算永磁同步电机的d轴电感。对q轴电感的计算方法具体为：对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，当q轴电流达到第一预设稳定值时，记录第一q轴反馈电流。控制控制q轴电压从第一q轴电压增加至第二q轴电压，当q轴电流达到第二预设稳定值时，记录第二q轴反馈电流，再控制q轴电压从第二q轴电压阶跃减小或骤降至第一q轴电压并记录q轴电压阶跃减小或骤降至第一q轴电压的时刻为第二时刻，以及记录第二q轴反馈电流下降至第二预设电流的时刻为第四时刻。计算第四时刻与第二时刻的第二时间间隔，并根据第二时间间隔和电阻值计算永磁同步电机的q轴电感。本发明提出的技术方案，避免了控制器死区及非线性引起的电压损失问题，能够准确地计算出永磁同步电机的d轴电感和/或q轴电感，从而确保对永磁同步电机的控制效果。
需要说明的是，可仅对d轴电感或仅对q轴电感进行计算。并且对d轴电感和q轴电感的计算也不限定顺序，即可先计算d轴电感再计算q轴电感，也可以先计算q轴电感再计算d轴电感。
根据本发明的上述永磁同步电机电感计算方法，还可以具有以下技术特征：
在上述技术方案中，优选地，对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，具体包括：执行电流控制程序，以将d轴电流设定为(1/2)×额定电流、将q轴电流设定为0安培，以及当d轴电流达到(1/2)×额定电流时，对d轴电压进行滤波并记录d轴电压为第一d轴电压；停止执行电流控制程序，保持d轴电压为第一d轴电压，以及将q轴电压设定为第一q轴电压。
在该技术方案中，速度环开路，执行电流控制程序，将d轴电流设定为(1/2)×额定电流以及将q轴电流设定为0安培，等待一段时间至d轴电流稳定为(1/2)×额定电流时，对d轴电压进行滤波，确保得到稳定、无干扰的d轴电压，记录此时的d轴电压为第一d轴电压。进一步地，停止执行电流控制程序，保持d轴电压为第一d轴电压以及将q轴电压设定为第一q轴电压，实现对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压的准确控制。
在上述任一技术方案中，优选地，d轴电感通过以下公式得到：d轴电感＝第一时间间隔×电阻值；q轴电感通过以下公式得到：q轴电感＝第二时间间隔×电阻值。
在该技术方案中，可根据以上公式，通过时间间隔和电阻值计算出d轴电感和/或q轴电感，计算方法简单，容易实现。
在上述任一技术方案中，优选地，第一q轴电压为0伏；第二d轴电压为(3/2)×第一d轴电压；第二q轴电压为(1/8)×第一d轴电压；第一预设电流为0.3679×(第二d轴反馈电流-第一d轴反馈电流)+第一d轴反馈电流；第二预设电流为0.3679×(第二q轴反馈电流-第一q轴反馈电流)+第一q轴反馈电流。
在该技术方案中，先将d轴电压增加至第二d轴电压为(3/2)×第一d轴电压，将q轴电压增加至第二q轴电压为(1/8)×第一d轴电压，再降回原值。记录d轴电压下降为原值的时刻到d轴电流下降为0.3679×(第二d轴反馈电流-第一d轴反馈电流)时刻的时间间隔Td并根据Ld＝Td×Rs得到d轴电感Ld。q轴电感的检测d电感的检测类似，也是记录q轴电压下降为原值的时刻到q轴电流下降为0.3679×(第二q轴反馈电流-第一q轴反馈电流)+第一q轴反馈电流时刻的时间间隔Tq并根据Lq＝Tq×Rs得到q轴电感Lq。上述Td、Tq利用的都是电机电路阶跃响应特性，以d轴电路为例，其电流在电压由(3/2)×第一d轴电压降回原值时，动态过程如下：
Figure BDA0001786012510000041
其中，id(t)表示第一预设电流，id1表示第一d轴反馈电流，id2表示第二d轴反馈电流，当经历了Ld/R时间后id(t)＝id1+(id2-id1)×e-1，该分析过程没有涉及到电压值，无需考虑设定电压与实际输出偏差问题。
在上述任一技术方案中，优选地，在记录第一d轴反馈电流，和/或第一q轴反馈电流之前，还包括：对第一d轴反馈电流和/或第一q轴反馈电流进行滤波；在记录第二d轴反馈电流，和/或第二q轴反馈电流之前，还包括：对第二d轴反馈电流和/或第二q轴反馈电流进行滤波。
在该技术方案中，在记录第一d轴反馈电流之前对第一d轴反馈电流进行滤波，在记录第一q轴反馈电流之前对第一q轴反馈电流进行滤波，以保证得到稳定、无干扰的第一d轴反馈电流、第一q轴反馈电流。在记录第二d轴反馈电流之前对第二d轴反馈电流进行滤波，在记录第二q轴反馈电流之前对第二q轴反馈电流进行滤波，以保证得到稳定、无干扰的第二d轴反馈电流、第二q轴反馈电流。
根据本发明的另一个方面，提出了一种永磁同步电机电感计算装置，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序以：对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，当d轴电流和/或q轴电流达到第一预设稳定值时，记录第一d轴反馈电流，和/或第一q轴反馈电流；控制d轴电压从第一d轴电压增加至第二d轴电压，和/或控制q轴电压从第一q轴电压增加至第二q轴电压，当d轴电流和/或q轴电流达到第二预设稳定值时，记录第二d轴反馈电流，和/或第二q轴反馈电流；控制d轴电压从第二d轴电压阶跃减小或骤降至第一d轴电压，和/或q轴电压从第二q轴电压阶跃减小或骤降至第一q轴电压，并记录d轴电压阶跃减小或骤降至第一d轴电压的时刻为第一时刻，和/或q轴电压阶跃减小或骤降至第一q轴电压的时刻为第二时刻，以及记录第二d轴反馈电流下降至第一预设电流的时刻为第三时刻，和/或第二q轴反馈电流下降至第二预设电流的时刻为第四时刻；计算第三时刻与第一时刻的第一时间间隔，和/或计算第四时刻与第二时刻的第二时间间隔，并根据第一时间间隔和电阻值计算永磁同步电机的d轴电感，和/或根据第二时间间隔和电阻值计算永磁同步电机的q轴电感。
本发明提供的永磁同步电机电感计算装置，包括存储器和处理器，处理器用于执行存储器中存储的计算机程序。当处理器执行计算机程序时，能够实现对永磁同步电机的d轴电感的计算方法和对永磁同步电机的q轴电感的计算方法。其中，对d轴电感的计算方法具体为：对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，当d轴电流达到第一预设稳定值时，记录第一d轴反馈电流。控制d轴电压从第一d轴电压增加至第二d轴电压，当d轴电流达到第二预设稳定值时，记录第二d轴反馈电流，再控制d轴电压从第二d轴电压阶跃减小或骤降至第一d轴电压并记录d轴电压阶跃减小或骤降至第一d轴电压的时刻为第一时刻，以及记录第二d轴反馈电流下降至第一预设电流的时刻为第三时刻。计算第三时刻与第一时刻的第一时间间隔，并根据第一时间间隔和电阻值计算永磁同步电机的d轴电感。对q轴电感的计算方法具体为：对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，当q轴电流达到第一预设稳定值时，记录第一q轴反馈电流。控制控制q轴电压从第一q轴电压增加至第二q轴电压，当q轴电流达到第二预设稳定值时，记录第二q轴反馈电流，再控制q轴电压从第二q轴电压阶跃减小或骤降至第一q轴电压并记录q轴电压阶跃减小或骤降至第一q轴电压的时刻为第二时刻，以及记录第二q轴反馈电流下降至第二预设电流的时刻为第四时刻。计算第四时刻与第二时刻的第二时间间隔，并根据第二时间间隔和电阻值计算永磁同步电机的q轴电感。本发明提出的技术方案，避免了控制器死区及非线性引起的电压损失问题，能够准确地计算出永磁同步电机的d轴电感和/或q轴电感，从而确保对永磁同步电机的控制效果。
需要说明的是，可仅对d轴电感或仅对q轴电感进行计算。并且对d轴电感和q轴电感的计算也不限定顺序，即可先计算d轴电感再计算q轴电感，也可以先计算q轴电感再计算d轴电感。
根据本发明的上述永磁同步电机电感计算装置，还可以具有以下技术特征：
在上述技术方案中，优选地，处理器，具体用于执行计算机程序以：执行电流控制程序，以将d轴电流设定为(1/2)×额定电流、将q轴电流设定为0安培，以及当d轴电流达到(1/2)×额定电流时，对d轴电压进行滤波并记录d轴电压为第一d轴电压；停止执行电流控制程序，保持d轴电压为第一d轴电压，以及将q轴电压设定为第一q轴电压。
在该技术方案中，速度环开路，执行电流控制程序，将d轴电流设定为(1/2)×额定电流以及将q轴电流设定为0安培，等待一段时间至d轴电流稳定为(1/2)×额定电流时，对d轴电压进行滤波，确保得到稳定、无干扰的d轴电压，记录此时的d轴电压为第一d轴电压。进一步地，停止执行电流控制程序，保持d轴电压为第一d轴电压以及将q轴电压设定为第一q轴电压，实现对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压的准确控制。
在上述任一技术方案中，优选地，d轴电感通过以下公式得到：d轴电感＝第一时间间隔×电阻值；q轴电感通过以下公式得到：q轴电感＝第二时间间隔×电阻值。
在该技术方案中，可根据以上公式，通过时间间隔和电阻值计算出d轴电感和/或q轴电感，计算方法简单，容易实现。
在上述任一技术方案中，优选地，第一q轴电压为0伏；第二d轴电压为(3/2)×第一d轴电压；第二q轴电压为(1/8)×第一d轴电压；第一预设电流为0.3679×(第二d轴反馈电流-第一d轴反馈电流)+第一d轴反馈电流；第二预设电流为0.3679×(第二q轴反馈电流-第一q轴反馈电流)+第一q轴反馈电流。
在该技术方案中，先将d轴电压增加至第二d轴电压为(3/2)×第一d轴电压，将q轴电压增加至第二q轴电压为(1/8)×第一d轴电压，再降回原值。记录d轴电压下降为原值的时刻到d轴电流下降为0.3679×(第二d轴反馈电流-第一d轴反馈电流)时刻的时间间隔Td并根据Ld＝Td×Rs得到d轴电感Ld。q轴电感的检测d电感的检测类似，也是记录q轴电压下降为原值的时刻到q轴电流下降为0.3679×(第二q轴反馈电流-第一q轴反馈电流)+第一q轴反馈电流时刻的时间间隔Tq并根据Lq＝Tq×Rs得到q轴电感Lq。上述Td、Tq利用的都是电机电路阶跃响应特性，以d轴电路为例，其电流在电压由(3/2)×第一d轴电压降回原值时，动态过程如下：
Figure BDA0001786012510000071
其中，id(t)表示第一预设电流，id1表示第一d轴反馈电流，id2表示第二d轴反馈电流，当经历了Ld/R时间后id(t)＝id1+(id2-id1)×e-1，该分析过程没有涉及到电压值，无需考虑设定电压与实际输出偏差问题。
在上述任一技术方案中，优选地，处理器，还用于执行计算机程序以：在记录第一d轴反馈电流，和/或第一q轴反馈电流之前，对第一d轴反馈电流和/或第一q轴反馈电流进行滤波；以及在记录第二d轴反馈电流，和/或第二q轴反馈电流之前，对第二d轴反馈电流和/或第二q轴反馈电流进行滤波。
在该技术方案中，在记录第一d轴反馈电流之前对第一d轴反馈电流进行滤波，在记录第一q轴反馈电流之前对第一q轴反馈电流进行滤波，以保证得到稳定、无干扰的第一d轴反馈电流、第一q轴反馈电流。在记录第二d轴反馈电流之前对第二d轴反馈电流进行滤波，在记录第二q轴反馈电流之前对第二q轴反馈电流进行滤波，以保证得到稳定、无干扰的第二d轴反馈电流、第二q轴反馈电流。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了本发明的一个实施例的永磁同步电机电感计算方法的流程示意图；
图2示出了本发明的一个具体实施例的电流和电压时序图；
图3示出了本发明的一个具体实施例的时间间隔Td和时间间隔Tq的示意图；
图4示出了本发明的一个具体实施例的控制系统结构示意图；
图5示出了本发明的一个实施例的永磁同步电机电感计算装置的示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。
本发明第一方面的实施例，提出一种永磁同步电机电感计算方法，图1示出了本发明的一个实施例的永磁同步电机电感计算方法的流程示意图。其中，该方法包括：
步骤102，对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，当d轴电流和/或q轴电流达到第一预设稳定值时，记录第一d轴反馈电流，和/或第一q轴反馈电流；
步骤104，控制d轴电压从第一d轴电压增加至第二d轴电压，和/或控制q轴电压从第一q轴电压增加至第二q轴电压，当d轴电流和/或q轴电流达到第二预设稳定值时，记录第二d轴反馈电流，和/或第二q轴反馈电流；
步骤106，控制d轴电压从第二d轴电压阶跃减小或骤降至第一d轴电压，和/或q轴电压从第二q轴电压阶跃减小或骤降至第一q轴电压，并记录d轴电压阶跃减小或骤降至第一d轴电压的时刻为第一时刻，和/或q轴电压阶跃减小或骤降至第一q轴电压的时刻为第二时刻，以及记录第二d轴反馈电流下降至第一预设电流的时刻为第三时刻，和/或第二q轴反馈电流下降至第二预设电流的时刻为第四时刻；
步骤108，计算第三时刻与第一时刻的第一时间间隔，和/或计算第四时刻与第二时刻的第二时间间隔，并根据第一时间间隔和电阻值计算永磁同步电机的d轴电感，和/或根据第二时间间隔和电阻值计算永磁同步电机的q轴电感。
本发明提供的永磁同步电机电感计算方法，包括对永磁同步电机的d轴电感的计算方法和对永磁同步电机的q轴电感的计算方法。对d轴电感的计算方法具体为：对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，当d轴电流达到第一预设稳定值时，记录第一d轴反馈电流。控制d轴电压从第一d轴电压增加至第二d轴电压，当d轴电流达到第二预设稳定值时，记录第二d轴反馈电流，再控制d轴电压从第二d轴电压阶跃减小或骤降至第一d轴电压并记录d轴电压阶跃减小或骤降至第一d轴电压的时刻为第一时刻，以及记录第二d轴反馈电流下降至第一预设电流的时刻为第三时刻。计算第三时刻与第一时刻的第一时间间隔，并根据第一时间间隔和电阻值计算永磁同步电机的d轴电感。对q轴电感的计算方法具体为：对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，当q轴电流达到第一预设稳定值时，记录第一q轴反馈电流。控制控制q轴电压从第一q轴电压增加至第二q轴电压，当q轴电流达到第二预设稳定值时，记录第二q轴反馈电流，再控制q轴电压从第二q轴电压阶跃减小或骤降至第一q轴电压并记录q轴电压阶跃减小或骤降至第一q轴电压的时刻为第二时刻，以及记录第二q轴反馈电流下降至第二预设电流的时刻为第四时刻。计算第四时刻与第二时刻的第二时间间隔，并根据第二时间间隔和电阻值计算永磁同步电机的q轴电感。本发明提出的技术方案，避免了控制器死区及非线性引起的电压损失问题，能够准确地计算出永磁同步电机的d轴电感和/或q轴电感，从而确保对永磁同步电机的控制效果。
需要说明的是，可仅对d轴电感或仅对q轴电感进行计算。并且对d轴电感和q轴电感的计算也不限定顺序，即可先计算d轴电感再计算q轴电感，也可以先计算q轴电感再计算d轴电感。
优选地，步骤102中，对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，具体包括：执行电流控制程序，以将d轴电流设定为(1/2)×额定电流、将q轴电流设定为0安培，以及当d轴电流达到(1/2)×额定电流时，对d轴电压进行滤波并记录d轴电压为第一d轴电压；停止执行电流控制程序，保持d轴电压为第一d轴电压，以及将q轴电压设定为第一q轴电压。
在该实施例中，速度环开路，执行电流控制程序，将d轴电流设定为(1/2)×额定电流以及将q轴电流设定为0安培，等待一段时间至d轴电流稳定为(1/2)×额定电流时，对d轴电压进行滤波，确保得到稳定、无干扰的d轴电压，记录此时的d轴电压为第一d轴电压。进一步地，停止执行电流控制程序，保持d轴电压为第一d轴电压以及将q轴电压设定为第一q轴电压，实现对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压的准确控制。
优选地，d轴电感通过以下公式得到：d轴电感＝第一时间间隔×电阻值；q轴电感通过以下公式得到：q轴电感＝第二时间间隔×电阻值。
在该实施例中，可根据以上公式，通过时间间隔和电阻值计算出d轴电感和/或q轴电感，计算方法简单，容易实现。
优选地，第一q轴电压为0伏；第二d轴电压为(3/2)×第一d轴电压；第二q轴电压为(1/8)×第一d轴电压；第一预设电流为0.3679×(第二d轴反馈电流-第一d轴反馈电流)+第一d轴反馈电流；第二预设电流为0.3679×(第二q轴反馈电流-第一q轴反馈电流)+第一q轴反馈电流。
在该实施例中，先将d轴电压增加至第二d轴电压为(3/2)×第一d轴电压，将q轴电压增加至第二q轴电压为(1/8)×第一d轴电压，再降回原值。记录d轴电压下降为原值的时刻到d轴电流下降为0.3679×(第二d轴反馈电流-第一d轴反馈电流)时刻的时间间隔Td并根据Ld＝Td×Rs得到d轴电感Ld。q轴电感的检测d电感的检测类似，也是记录q轴电压下降为原值的时刻到q轴电流下降为0.3679×(第二q轴反馈电流-第一q轴反馈电流)+第一q轴反馈电流时刻的时间间隔Tq并根据Lq＝Tq×Rs得到q轴电感Lq。上述Td、Tq利用的都是电机电路阶跃响应特性，以d轴电路为例，其电流在电压由(3/2)×第一d轴电压降回原值时，动态过程如下：
Figure BDA0001786012510000111
其中，id(t)表示第一预设电流，id1表示第一d轴反馈电流，id2表示第二d轴反馈电流，当经历了Ld/R时间后id(t)＝id1+(id2-id1)×e-1，该分析过程没有涉及到电压值，无需考虑设定电压与实际输出偏差问题。
优选地，步骤102中，在记录第一d轴反馈电流，和/或第一q轴反馈电流之前，还包括：对第一d轴反馈电流和/或第一q轴反馈电流进行滤波；步骤104中，在记录第二d轴反馈电流，和/或第二q轴反馈电流之前，还包括：对第二d轴反馈电流和/或第二q轴反馈电流进行滤波。
在该实施例中，在记录第一d轴反馈电流之前对第一d轴反馈电流进行滤波，在记录第一q轴反馈电流之前对第一q轴反馈电流进行滤波，以保证得到稳定、无干扰的第一d轴反馈电流、第一q轴反馈电流。在记录第二d轴反馈电流之前对第二d轴反馈电流进行滤波，在记录第二q轴反馈电流之前对第二q轴反馈电流进行滤波，以保证得到稳定、无干扰的第二d轴反馈电流、第二q轴反馈电流。
在本发明的一个具体实施例中，提出一种汽车电子水泵电机d轴电感学习方法，该方法包括以下步骤：
(1)控制器速度环开路，电流环工作，d轴电流指令id_ref设定为(1/2)×irate，irate为额定电流，q轴电流指令iq_ref设定为0；
(2)等待一段时间至d轴电流稳定，同时对d轴电压指令ud_ref进行滤波并记录为ud_lpf；
(3)电流环停止工作，d轴电压指令保持在ud_lpf，q轴电压指令uq_ref设定为0；
(4)等待一段时间至d轴电流稳定，同时对d轴电流反馈id_fdb进行滤波并记录为id1；
(5)将d轴电压指令提升为(3/2)×ud_lpf；
(6)等待一段时间至d轴电流稳定，同时对d轴电流反馈id_fdb进行滤波并记录为id2；
(7)将d轴电压指令降为原先设定值ud_lpf；
(8)记录从d轴电压指令下降为原先设定值ud_lpf的时刻到d轴电流下降为0.3679×(id2-id1)+id1时刻的时间间隔Td；
(9)根据以下公式计算得到d轴电感Ld：Ld＝Td×Rs，Rs为电阻值。
在本发明的另一个具体实施例中，提出一种汽车电子水泵电机q轴电感学习方法，该方法包括以下步骤：
(1)控制器速度环开路，电流环工作，d轴电流指令id_ref设定为(1/2)×irate，irate为额定电流，q轴电流指令iq_ref设定为0；
(2)等待一段时间至d轴电流稳定，同时对d轴电压指令ud_ref进行滤波并记录为ud_lpf；
(3)电流环停止工作，d轴电压指令保持在ud_lpf，q轴电压指令uq_ref设定为0；
(4)等待一段时间至q轴电流稳定，同时对q轴电流反馈iq_fdb进行滤波并记录为iq1；
(5)将q轴电压提升为(1/8)×ud_lpf；
(6)等待一段时间至q轴电流稳定，同时对q轴电流反馈iq_fdb进行滤波并记录为iq2；
(7)将q轴电压指令降为原先设定值0；
(8)记录从q轴电压指令下降为原先设定值0的时刻到q轴电流下降为0.3679×(iq2-iq1)+iq1时刻的时间间隔Tq；
(9)根据以下公式计算得到q轴电感Lq：Lq＝Tq×Rs，Rs为电阻值。
上述Td、Tq利用的都是电机电路阶跃响应特性，以d轴电路为例，其电流id(t)在电压由(3/2)×ud_lpf降回ud_lpf时，动态过程如下：
Figure BDA0001786012510000121
当经历了Ld/R时间后id(t)＝id1+(id2-id1)×e-1，该分析过程没有涉及到电压值，无需考虑设定电压与实际输出偏差问题。
在本发明的再一个具体实施例中，提出一种汽车电子水泵电机电感学习方法，该方法包括以下步骤：
(1)控制器速度环开路，电流环工作，d轴电流指令id_ref设定为(1/2)×irate，irate为额定电流，q轴电流指令iq_ref设定为0，如图2中S1所示，此时在图3中电压选择模块开关切至1；
(2)等待一段时间至d轴电流稳定，同时对d轴电压指令ud_ref进行滤波并记录为ud_lpf，如图2中S2所示；
(3)电流环停止工作，d轴电压指令保持在ud_lpf，q轴电压指令设定为0，如图2中S3所示；
(4)等待一段时间至d轴电流稳定，同时对d轴电流反馈id_fdb进行滤波并记录为id1；
(5)将d轴电压指令提升为(3/2)×ud_lpf，如图2中S4所示，另外此时在图3中电压选择模块开关切至2；
(6)等待一段时间至d轴电流稳定，同时对d轴电流反馈id_fdb进行滤波并记录为id2；
(7)将d轴电压指令降为原先设定值ud_lpf，如图2中S4和S5所示；
(8)记录从d轴电压指令下降为原先设定值的时刻到d轴电流下降为0.3679×(id2-id1)+id1时刻的时间间隔Td，如图4中(a)所示；
(9)根据以下公式计算得到d轴电感Ld：Ld＝Td×Rs，Rs为电阻值；
(10)等待一段时间至q轴电流稳定，同时对q轴电流反馈iq_fdb进行滤波并记录为iq1，如图2中S5所示；
(11)将q轴电压提升为(1/8)×ud_lpf，如图2中S5和S6所示；
(12)等待一段时间至q轴电流稳定，同时对q轴电流反馈iq_fdb进行滤波并记录为iq2，如图2中S6所示；
(13)将q轴电压指令降为原先设定值0，如图2中S6和S7所示；
(14)记录从q轴电压指令下降为原先设定值的时刻到q轴电流下降为0.3679×(iq2-iq1)+iq1时刻的时间间隔Tq，如图4中(b)所示；
(15)根据以下公式计算得到q轴电感Lq：Lq＝Tq×Rs，Rs为电阻值。
本发明第二方面的实施例，提出一种永磁同步电机电感计算装置，图5示出了本发明的一个实施例的永磁同步电机电感计算装置50的示意图。其中，该装置包括：
存储器502，用于存储计算机程序；
处理器504，用于执行计算机程序以：对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，当d轴电流和/或q轴电流达到第一预设稳定值时，记录第一d轴反馈电流，和/或第一q轴反馈电流；控制d轴电压从第一d轴电压增加至第二d轴电压，和/或控制q轴电压从第一q轴电压增加至第二q轴电压，当d轴电流和/或q轴电流达到第二预设稳定值时，记录第二d轴反馈电流，和/或第二q轴反馈电流；控制d轴电压从第二d轴电压阶跃减小或骤降至第一d轴电压，和/或q轴电压从第二q轴电压阶跃减小或骤降至第一q轴电压，并记录d轴电压阶跃减小或骤降至第一d轴电压的时刻为第一时刻，和/或q轴电压阶跃减小或骤降至第一q轴电压的时刻为第二时刻，以及记录第二d轴反馈电流下降至第一预设电流的时刻为第三时刻，和/或第二q轴反馈电流下降至第二预设电流的时刻为第四时刻；计算第三时刻与第一时刻的第一时间间隔，和/或计算第四时刻与第二时刻的第二时间间隔，并根据第一时间间隔和电阻值计算永磁同步电机的d轴电感，和/或根据第二时间间隔和电阻值计算永磁同步电机的q轴电感。
本发明提供的永磁同步电机电感计算装置50，包括存储器502和处理器504，处理器504用于执行存储器502中存储的计算机程序。当处理器504执行计算机程序时，能够实现对永磁同步电机的d轴电感的计算方法和对永磁同步电机的q轴电感的计算方法。其中，对d轴电感的计算方法具体为：对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，当d轴电流达到第一预设稳定值时，记录第一d轴反馈电流。控制d轴电压从第一d轴电压增加至第二d轴电压，当d轴电流达到第二预设稳定值时，记录第二d轴反馈电流，再控制d轴电压从第二d轴电压阶跃减小或骤降至第一d轴电压并记录d轴电压阶跃减小或骤降至第一d轴电压的时刻为第一时刻，以及记录第二d轴反馈电流下降至第一预设电流的时刻为第三时刻。计算第三时刻与第一时刻的第一时间间隔，并根据第一时间间隔和电阻值计算永磁同步电机的d轴电感。对q轴电感的计算方法具体为：对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，当q轴电流达到第一预设稳定值时，记录第一q轴反馈电流。控制控制q轴电压从第一q轴电压增加至第二q轴电压，当q轴电流达到第二预设稳定值时，记录第二q轴反馈电流，再控制q轴电压从第二q轴电压阶跃减小或骤降至第一q轴电压并记录q轴电压阶跃减小或骤降至第一q轴电压的时刻为第二时刻，以及记录第二q轴反馈电流下降至第二预设电流的时刻为第四时刻。计算第四时刻与第二时刻的第二时间间隔，并根据第二时间间隔和电阻值计算永磁同步电机的q轴电感。本发明提出的技术方案，避免了控制器死区及非线性引起的电压损失问题，能够准确地计算出永磁同步电机的d轴电感和/或q轴电感，从而确保对永磁同步电机的控制效果。
需要说明的是，可仅对d轴电感或仅对q轴电感进行计算。并且对d轴电感和q轴电感的计算也不限定顺序，即可先计算d轴电感再计算q轴电感，也可以先计算q轴电感再计算d轴电感。
优选地，处理器504，具体用于执行计算机程序以：执行电流控制程序，以将d轴电流设定为(1/2)×额定电流、将q轴电流设定为0安培，以及当d轴电流达到(1/2)×额定电流时，对d轴电压进行滤波并记录d轴电压为第一d轴电压；停止执行电流控制程序，保持d轴电压为第一d轴电压，以及将q轴电压设定为第一q轴电压。
在该实施例中，速度环开路，执行电流控制程序，将d轴电流设定为(1/2)×额定电流以及将q轴电流设定为0安培，等待一段时间至d轴电流稳定为(1/2)×额定电流时，对d轴电压进行滤波，确保得到稳定、无干扰的d轴电压，记录此时的d轴电压为第一d轴电压。进一步地，停止执行电流控制程序，保持d轴电压为第一d轴电压以及将q轴电压设定为第一q轴电压，实现对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压的准确控制。
优选地，d轴电感通过以下公式得到：d轴电感＝第一时间间隔×电阻值；q轴电感通过以下公式得到：q轴电感＝第二时间间隔×电阻值。
在该实施例中，可根据以上公式，通过时间间隔和电阻值计算出d轴电感和/或q轴电感，计算方法简单，容易实现。
优选地，第一q轴电压为0伏；第二d轴电压为(3/2)×第一d轴电压；第二q轴电压为(1/8)×第一d轴电压；第一预设电流为0.3679×(第二d轴反馈电流-第一d轴反馈电流)+第一d轴反馈电流；第二预设电流为0.3679×(第二q轴反馈电流-第一q轴反馈电流)+第一q轴反馈电流。
在该实施例中，先将d轴电压增加至第二d轴电压为(3/2)×第一d轴电压，将q轴电压增加至第二q轴电压为(1/8)×第一d轴电压，再降回原值。记录d轴电压下降为原值的时刻到d轴电流下降为0.3679×(第二d轴反馈电流-第一d轴反馈电流)时刻的时间间隔Td并根据Ld＝Td×Rs得到d轴电感Ld。q轴电感的检测d电感的检测类似，也是记录q轴电压下降为原值的时刻到q轴电流下降为0.3679×(第二q轴反馈电流-第一q轴反馈电流)+第一q轴反馈电流时刻的时间间隔Tq并根据Lq＝Tq×Rs得到q轴电感Lq。上述Td、Tq利用的都是电机电路阶跃响应特性，以d轴电路为例，其电流在电压由(3/2)×第一d轴电压降回原值时，动态过程如下：
Figure BDA0001786012510000161
其中，id(t)表示第一预设电流，id1表示第一d轴反馈电流，id2表示第二d轴反馈电流，当经历了Ld/R时间后id(t)＝id1+(id2-id1)×e-1，该分析过程没有涉及到电压值，无需考虑设定电压与实际输出偏差问题。
优选地，处理器504，还用于执行计算机程序以：在记录第一d轴反馈电流，和/或第一q轴反馈电流之前，对第一d轴反馈电流和/或第一q轴反馈电流进行滤波；以及在记录第二d轴反馈电流，和/或第二q轴反馈电流之前，对第二d轴反馈电流和/或第二q轴反馈电流进行滤波。
在该实施例中，在记录第一d轴反馈电流之前对第一d轴反馈电流进行滤波，在记录第一q轴反馈电流之前对第一q轴反馈电流进行滤波，以保证得到稳定、无干扰的第一d轴反馈电流、第一q轴反馈电流。在记录第二d轴反馈电流之前对第二d轴反馈电流进行滤波，在记录第二q轴反馈电流之前对第二q轴反馈电流进行滤波，以保证得到稳定、无干扰的第二d轴反馈电流、第二q轴反馈电流。
在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，除非另有明确的规定和限定；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机电感计算方法，其特征在于，包括：
对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，当所述d轴电流和/或q轴电流达到第一预设稳定值时，记录第一d轴反馈电流，和/或第一q轴反馈电流；
控制所述d轴电压从第一d轴电压增加至第二d轴电压，和/或控制所述q轴电压从第一q轴电压增加至第二q轴电压，当所述d轴电流和/或q轴电流达到第二预设稳定值时，记录第二d轴反馈电流，和/或第二q轴反馈电流；
控制所述d轴电压从所述第二d轴电压阶跃减小或骤降至所述第一d轴电压，和/或所述q轴电压从所述第二q轴电压阶跃减小或骤降至所述第一q轴电压，并记录所述d轴电压阶跃减小或骤降至所述第一d轴电压的时刻为第一时刻，和/或所述q轴电压阶跃减小或骤降至所述第一q轴电压的时刻为第二时刻，以及记录所述第二d轴反馈电流下降至第一预设电流的时刻为第三时刻，和/或所述第二q轴反馈电流下降至第二预设电流的时刻为第四时刻；
计算所述第三时刻与所述第一时刻的第一时间间隔，和/或计算所述第四时刻与所述第二时刻的第二时间间隔，并根据所述第一时间间隔和电阻值计算所述永磁同步电机的d轴电感，和/或根据所述第二时间间隔和所述电阻值计算所述永磁同步电机的q轴电感。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机电感计算方法，其特征在于，所述对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，具体包括：
执行电流控制程序，以将所述d轴电流设定为(1/2)×额定电流、将所述q轴电流设定为0安培，以及当所述d轴电流达到所述(1/2)×额定电流时，对所述d轴电压进行滤波并记录所述d轴电压为所述第一d轴电压；
停止执行所述电流控制程序，保持所述d轴电压为所述第一d轴电压，以及将所述q轴电压设定为所述第一q轴电压。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机电感计算方法，其特征在于，
所述d轴电感通过以下公式得到：d轴电感＝第一时间间隔×电阻值；
所述q轴电感通过以下公式得到：q轴电感＝第二时间间隔×电阻值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的永磁同步电机电感计算方法，其特征在于，
所述第一q轴电压为0伏；
所述第二d轴电压为(3/2)×所述第一d轴电压；
所述第二q轴电压为(1/8)×所述第一d轴电压；
所述第一预设电流为0.3679×(第二d轴反馈电流-第一d轴反馈电流)+第一d轴反馈电流；
所述第二预设电流为0.3679×(第二q轴反馈电流-第一q轴反馈电流)+第一q轴反馈电流。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的永磁同步电机电感计算方法，其特征在于，
在所述记录第一d轴反馈电流，和/或第一q轴反馈电流之前，还包括：
对所述第一d轴反馈电流和/或所述第一q轴反馈电流进行滤波；
在所述记录第二d轴反馈电流，和/或第二q轴反馈电流之前，还包括：
对所述第二d轴反馈电流和/或所述第二q轴反馈电流进行滤波。
6.一种永磁同步电机电感计算装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以：
对d轴电流、q轴电流以及d轴电压、q轴电压进行控制，当所述d轴电流和/或q轴电流达到第一预设稳定值时，记录第一d轴反馈电流，和/或第一q轴反馈电流；
控制所述d轴电压从第一d轴电压增加至第二d轴电压，和/或控制所述q轴电压从第一q轴电压增加至第二q轴电压，当所述d轴电流和/或q轴电流达到第二预设稳定值时，记录第二d轴反馈电流，和/或第二q轴反馈电流；
控制所述d轴电压从所述第二d轴电压阶跃减小或骤降至所述第一d轴电压，和/或所述q轴电压从所述第二q轴电压阶跃减小或骤降至所述第一q轴电压，并记录所述d轴电压阶跃减小或骤降至所述第一d轴电压的时刻为第一时刻，和/或所述q轴电压阶跃减小或骤降至所述第一q轴电压的时刻为第二时刻，以及记录所述第二d轴反馈电流下降至第一预设电流的时刻为第三时刻，和/或所述第二q轴反馈电流下降至第二预设电流的时刻为第四时刻；
计算所述第三时刻与所述第一时刻的第一时间间隔，和/或计算所述第四时刻与所述第二时刻的第二时间间隔，并根据所述第一时间间隔和电阻值计算所述永磁同步电机的d轴电感，和/或根据所述第二时间间隔和所述电阻值计算所述永磁同步电机的q轴电感。
7.根据权利要求6所述的永磁同步电机电感计算装置，其特征在于，所述处理器，具体用于执行所述计算机程序以：
执行电流控制程序，以将所述d轴电流设定为(1/2)×额定电流、将所述q轴电流设定为0安培，以及当所述d轴电流达到所述(1/2)×额定电流时，对所述d轴电压进行滤波并记录所述d轴电压为所述第一d轴电压；停止执行所述电流控制程序，保持所述d轴电压为所述第一d轴电压，以及将所述q轴电压设定为所述第一q轴电压。
8.根据权利要求6所述的永磁同步电机电感计算装置，其特征在于，
所述d轴电感通过以下公式得到：d轴电感＝第一时间间隔×电阻值；
所述q轴电感通过以下公式得到：q轴电感＝第二时间间隔×电阻值。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的永磁同步电机电感计算装置，其特征在于，
所述第一q轴电压为0伏；
所述第二d轴电压为(3/2)×所述第一d轴电压；
所述第二q轴电压为(1/8)×所述第一d轴电压；
所述第一预设电流为0.3679×(第二d轴反馈电流-第一d轴反馈电流)+第一d轴反馈电流；
所述第二预设电流为0.3679×(第二q轴反馈电流-第一q轴反馈电流)+第一q轴反馈电流。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的永磁同步电机电感计算装置，其特征在于，所述处理器，还用于执行所述计算机程序以：
在所述记录第一d轴反馈电流，和/或第一q轴反馈电流之前，对所述第一d轴反馈电流和/或所述第一q轴反馈电流进行滤波；以及在所述记录第二d轴反馈电流，和/或第二q轴反馈电流之前，对所述第二d轴反馈电流和/或所述第二q轴反馈电流进行滤波。
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