CN112087176B - 一种电机转子参考零位偏差校正方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及永磁同步电机技术，提供了一种电机转子参考零位偏差校正方法及系统。该方法通过当永磁同步电机处于静止状态时，基于永磁同步电机的相关参数获取永磁同步电机的d轴第一电压值，基于电机的电气模型，控制电机的q轴电流为0，控制电机的d轴电流处于第一预设值之内，采集电机的d轴的预设数量的第二电压值，基于第二电压值及第二计算规则计算得到电机的第三电压值，判断第三电压值的绝对值是否大于第一电压值的绝对值，若是，基于预设的调整规则对电机的转子参考零位执行校正操作，若否，停止校正并基于第三计算规则得到电机的转子目标参考零位。本发明可以高效地电机转子参考零位偏差进行校正，提高电机控制效率。

Description

一种电机转子参考零位偏差校正方法及系统

技术领域

本发明涉及永磁同步电机技术领域，尤其涉及一种电机转子参考零位偏差校正方法及系统。

背景技术

目前，为了采集动力系统电机的转子速度，需要用到依赖旋转变压器与电机转子之间的相对零点作为参考零位，根据参考零位可以计算出电机转子的转动方向和速度，进而得到被控电机的速度反馈。

由于电动汽车上应用的电机为特种电机，这对生产工艺要求非常高，在批量生产电机过程中很难做到电机参考零位的一致性，导致装车后由于电机零位不一致导致控制系统出现一系列的问题，例如：电机转矩控制不准、动力系统效率低，车辆高速运行时松开油门踏板时，电机失控自动加速造成交通事故等。所以电动汽车在生产时，需要把车辆用升降机架起来或拆除车辆传动桥使电机空载，进行电机零位自学习，获取准确零位，但是这种方式需要多道工序、操作比较复杂，增加很多工作量和成本。

因此，如何高效地校正电机转子的参考零位，已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

鉴于以上内容，本发明提供一种电机转子参考零位偏差校正方法及方法，其目的在于解决现有技术中校正电机转子的参考零位操作复杂且效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种电机转子参考零位偏差校正方法，该方法包括：

S1、当永磁同步电机处于静止状态时，基于永磁同步电机的相关参数及第一计算规则获取所述永磁同步电机的d轴第一电压值；

S2、基于永磁同步电机的电气模型，控制所述永磁同步电机的q轴电流为0，控制所述永磁同步电机的d轴电流处于第一预设值之内；

S3、采集所述永磁同步电机的d轴的预设数量的第二电压值，基于所述第二电压值及第二计算规则计算得到所述永磁同步电机的第三电压值；

S4、判断所述第三电压值的绝对值是否大于所述第一电压值的绝对值，若是，基于预设的调整规则对所述永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作，若否，停止校正并基于第三计算规则得到所述永磁同步电机的转子目标参考零位。

优选的，所述第一计算规则包括：

Ud₀＝Rs*id-Ld*w*iq,

其中，Ud₀表示所述第一电压，Rs表示电子电阻，id表示永磁同步电机d轴的电流，iq表示永磁同步电机q轴的电流，Ld表示永磁同步电机d轴的电感，w表示永磁同步电机转子的电角速度。

优选的，所述电气模型的公式包括：

其中，Ud表示永磁同步电机d轴的电压、Uq表示永磁同步电机q轴的电压、id表示永磁同步电机d轴的电流、iq表示永磁同步电机q轴的电流，Rs表示电子电阻，Ld表示永磁同步电机d轴的电感，Lq表示永磁同步电机q轴的电感，λ_pm表示永磁同步电机磁链，w表示永磁同步电机转子的电角速度。

优选的，所述第一预设值为所述永磁同步电机额定电流值的30％。

优选的，所述第二计算规则包括：

其中，μ_d表示所述第三电压值，Ud₁、Ud₂、Ud₃、Ud_n分别表示采集到的第二电压值，n表示采集到的第二电压值的数量。

优选的，所述基于预设的校正规则对所述永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作包括：

当所述第三电压值大于所述第一电压值时，将所述参考零位增加第二预设值，当所述第三电角度值小于所述第一电角度值时，将所述参考零位减少第二预设值。

优选的，所述第二预设值为3。

优选的，在所述基于预设的校正规则对所述永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作之后，所述方法还包括：重新执行步骤S3及步骤S4。

优选的，所述第三计算规则包括：

所述目标参考零位＝当前转子的位置角度-预设旋转变压器测量的角度。

为实现上述目的，本发明还提供一种电机转子参考零位偏差校正系统，所述系统包括：

获取单元：用于当永磁同步电机处于静止状态时，基于永磁同步电机的相关参数及第一计算规则获取所述永磁同步电机的d轴第一电压值；

控制单元：用于基于永磁同步电机的电气模型，控制所述永磁同步电机的q轴电流为0，控制所述永磁同步电机的d轴电流处于第一预设值之内；

计算单元：用于采集所述永磁同步电机的d轴的预设数量的第二电压值，基于所述第二电压值及第二计算规则计算得到所述永磁同步电机的第三电压值；

校正单元：用于判断所述第三电压值的绝对值是否大于所述第一电压值的绝对值，若是，基于预设的校正规则对所述永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作，若否，停止校正并基于第三计算规则得到所述永磁同步电机的转子目标参考零位。

本发明提出的电机转子参考零位偏差校正方法及系统，通过电机控制电流在空间坐标系中解耦成d轴电流和q轴电流，通过控制q轴电流为0，使得控制器输出电流在q轴方向上不做功，此时通过检测电机控制电压判断此时永磁同步电机转子参考零位偏差。由于d轴电流输出大小可控，可以实现在车辆驻车条件下进行电机转子参考零位校准工作，可以在车辆启动前自检测电机转子参考零位位置，一旦出现偏差实时校准，增强车辆行驶安全性，降低车辆故障率，降低现场装车工序的复杂度，提高装车效率，增强控制器对电机的设配能力，提高电机控制效率，有效节能。

附图说明

图1为本发明提供的一种电机转子参考零位偏差校正方法的流程图；

图2为本发明提供的一种电机转子参考零位偏差校正系统结构的示意图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明电机转子参考零位偏差校正方法较佳实施例的流程图。如图1所示的电机转子参考零位偏差校正方法，该方法包括：

S1：当永磁同步电机处于静止状态时，基于永磁同步电机的相关参数及第一计算规则获取所述永磁同步电机的d轴第一电压值；

在本实施例中，当安装有永磁同步电机的电动汽车启动上电后，判断永磁同步电机是否处于静止状态，即汽车是否处于驻车状态，当永磁同步电机处于静止状态时，根据永磁同步电机的相关参数及第一计算规则获取永磁同步电机的d轴第一电压值，其中，永磁同步电机的相关参数包括永磁同步电机的d轴及q轴电流、永磁同步电机的d轴及q轴电感及电子电阻等。

进一步地，所述第一计算规则包括：

Ud₀＝Rs*id-Ld*w*iq,

其中，Ud₀表示所述第一电压，Rs表示电子电阻，id表示永磁同步电机d轴的电流，iq表示永磁同步电机q轴的电流，Ld表示永磁同步电机d轴的电感，w表示永磁同步电机转子的电角速度。

S2：基于永磁同步电机的电气模型，控制所述永磁同步电机的q轴电流为0，控制所述永磁同步电机的d轴电流处于第一预设值之内；

在本实施例中，可以预先构建一个基于参数的电气模型，根据永磁同步电机的电气模型控制永磁同步电机的q轴电流为0，并控制永磁同步电机的d轴电流处于第一预设值之内，第一预设值可以根据实际情况进行设置，控制电机在d轴方向上输出电流在第一预设值之内，而q轴方向上输出电流为0，使得当前电机转矩电流不做功，电气模型还可以对被控电机进行转子位置观测，从而获取永磁同步电机磁场定向和电机转子转速。

进一步地，所述电气模型的公式包括：

其中，Ud表示永磁同步电机d轴的电压、Uq表示永磁同步电机q轴的电压、id表示永磁同步电机d轴的电流、iq表示永磁同步电机q轴的电流，Rs表示电子电阻，Ld表示永磁同步电机d轴的电感，Lq表示永磁同步电机q轴的电感，λ_pm表示永磁同步电机磁链，w表示永磁同步电机转子的电角速度。

进一步地，所述第一预设值为所述永磁同步电机额定电流值的30％。

S3：采集所述永磁同步电机的d轴的预设数量的第二电压值，基于所述第二电压值及第二计算规则计算得到所述永磁同步电机的第三电压值；

在本实施例中，在设置完永磁同步电机的d轴和q轴电流之后，采集永磁同步电机的d轴的预设数量的第二电压值，根据第二电压值及第二计算规则计算得到永磁同步电机的第三电压值。

其中，所述第二计算规则包括：

其中，μ_d表示所述第三电压值，Ud₁、Ud₂、Ud₃、Ud_n分别表示采集到的第二电压值，n表示采集到的第二电压值的数量。

S4：判断所述第三电压值的绝对值是否大于所述第一电压值的绝对值，若是，基于预设的调整规则对所述永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作，若否，停止校正并基于第三计算规则得到所述永磁同步电机的转子目标参考零位。

在本实施例中，判断第三电压值的绝对值是否大于第一电压值的绝对值，若大于，则根据预设的调整规则对永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作，若第三电压值的绝对值是小于第一电压值的绝对值，停止校正并基于第三计算规则得到永磁同步电机的转子目标参考零位。

进一步地，所述基于预设的校正规则对所述永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作包括：

当所述第三电压值大于所述第一电压值时，将所述参考零位增加第二预设值，当所述第三电角度值小于所述第一电角度值时，将所述参考零位减少第二预设值，优选的，第二预设值为3。

进一步地，在所述基于预设的校正规则对所述永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作之后，所述方法还包括：重新执行步骤S3及步骤S4，即执行校正操作之后，采集所述永磁同步电机的d轴的预设数量的第二电压值，基于所述第二电压值及第二计算规则计算得到所述永磁同步电机的第三电压值，判断所述第三电压值的绝对值是否大于所述第一电压值的绝对值，若是，基于预设的调整规则对所述永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作，若否，停止校正并基于第三计算规则得到所述永磁同步电机的转子目标参考零位。

在一个实施例中，所述第三计算规则包括：所述目标参考零位＝当前转子的位置角度-预设旋转变压器测量的角度。

旋转变压器(resolver/transformer)是一种电磁式传感器，又称同步分解器，它是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度。在实际的应用场景中，车用电机驱动系统的电机速度反馈传感器基本采用旋转变压器，旋转变压器结构简单，稳定性高，抗干扰能力好等优势，可以适用道路上恶劣环境。

该方法通过电机控制电流在空间坐标系中解耦成d轴电流和q轴电流，通过控制q轴电流为0，使得控制器输出电流在q轴方向上不做功，此时通过检测电机控制电压判断此时永磁同步电机转子参考零位偏差。由于d轴电流输出大小可控，可以实现在车辆驻车条件下进行电机转子参考零位校准工作，可以在车辆启动前自检测电机转子参考零位位置，一旦出现偏差实时校准，增强车辆行驶安全性，降低车辆故障率，降低现场装车工序的复杂度，提高装车效率，增强控制器对电机的设配能力，提高电机控制效率，有效节能。

图2为本发明提供的一种电机转子参考零位偏差校正系统结构的示意图。电机转子参考零位偏差校正系统包括永磁同步电机和旋转变压器，该系统还包括：

获取单元：用于当永磁同步电机处于静止状态时，基于永磁同步电机的相关参数及第一计算规则获取所述永磁同步电机的d轴第一电压值；

控制单元：用于基于永磁同步电机的电气模型，控制所述永磁同步电机的q轴电流为0，控制所述永磁同步电机的d轴电流处于第一预设值之内；

计算单元：用于采集所述永磁同步电机的d轴的预设数量的第二电压值，基于所述第二电压值及第二计算规则计算得到所述永磁同步电机的第三电压值；

校正单元：用于判断所述第三电压值的绝对值是否大于所述第一电压值的绝对值，若是，基于预设的校正规则对所述永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作，若否，停止校正并基于第三计算规则得到所述永磁同步电机的转子目标参考零位。

3、在一个实施例中，所述第一计算规则包括：

Ud₀＝Rs*id-Ld*w*iq,

其中，Ud₀表示所述第一电压，Rs表示电子电阻，id表示永磁同步电机d轴的电流，iq表示永磁同步电机q轴的电流，Ld表示永磁同步电机d轴的电感，w表示永磁同步电机转子的电角速度。

在一个实施例中，所述电气模型的公式包括：

其中，Ud表示永磁同步电机d轴的电压、Uq表示永磁同步电机q轴的电压、id表示永磁同步电机d轴的电流、iq表示永磁同步电机q轴的电流，Rs表示电子电阻，Ld表示永磁同步电机d轴的电感，Lq表示永磁同步电机q轴的电感，λ_pm表示永磁同步电机磁链，w表示永磁同步电机转子的电角速度。

在一个实施例中，所述第一预设值为所述永磁同步电机额定电流值的30％。

在一个实施例中，所述第二计算规则包括：

其中，μ_d表示所述第三电压值，Ud₁、Ud₂、Ud₃、Ud_n分别表示采集到的第二电压值，n表示采集到的第二电压值的数量。

在一个实施例中，所述基于预设的校正规则对所述永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作包括：

当所述第三电压值大于所述第一电压值时，将所述参考零位增加第二预设值，当所述第三电角度值小于所述第一电角度值时，将所述参考零位减少第二预设值。

在一个实施例中，所述第二预设值为3。

在一个实施例中，在所述基于预设的校正规则对所述永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作之后，所述系统还用于：采集所述永磁同步电机的d轴的预设数量的第二电压值，基于所述第二电压值及第二计算规则计算得到所述永磁同步电机的第三电压值，判断所述第三电压值的绝对值是否大于所述第一电压值的绝对值，若是，基于预设的调整规则对所述永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作，若否，停止校正并基于第三计算规则得到所述永磁同步电机的转子目标参考零位。

在一个实施例中，所述第三计算规则包括：

所述目标参考零位＝当前转子的位置角度-预设旋转变压器测量的角度。

本发明之电机转子参考零位偏差校正系统的具体实施方式与上述电机转子参考零位偏差校正方法的具体实施方式大致相同，在此不再赘述。

需要说明的是，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“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、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，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、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种电机转子参考零位偏差校正方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、当永磁同步电机处于静止状态时，基于永磁同步电机的相关参数及第一计算规则获取所述永磁同步电机的d轴第一电压值；所述第一计算规则包括：

Ud₀＝Rs*id-Ld*w*iq,

其中，Ud₀表示所述第一电压，Rs表示电子电阻，id表示永磁同步电机d轴的电流，iq表示永磁同步电机q轴的电流，Ld表示永磁同步电机d轴的电感，w表示永磁同步电机转子的电角速度；

S2、基于永磁同步电机的电气模型，控制所述永磁同步电机的q轴电流为0，控制所述永磁同步电机的d轴电流处于第一预设值之内；所述电气模型的公式包括：

其中，Ud表示永磁同步电机d轴的电压、Uq表示永磁同步电机q轴的电压、id表示永磁同步电机d轴的电流、iq表示永磁同步电机q轴的电流，Rs表示电子电阻，Ld表示永磁同步电机d轴的电感，Lq表示永磁同步电机q轴的电感，λ_pm表示永磁同步电机磁链，w表示永磁同步电机转子的电角速度；

S3、采集所述永磁同步电机的d轴的预设数量的第二电压值，基于所述第二电压值及第二计算规则计算得到所述永磁同步电机的第三电压值；所述第二计算规则包括：

其中，μ_d表示所述第三电压值，Ud₁、Ud₂、Ud₃、Ud_n分别表示采集到的第二电压值，n表示采集到的第二电压值的数量；

S4、判断所述第三电压值的绝对值是否大于所述第一电压值的绝对值，若是，基于预设的调整规则对所述永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作，若否，停止校正并基于第三计算规则得到所述永磁同步电机的转子目标参考零位。

2.如权利要求1所述的电机转子参考零位偏差校正方法，其特征在于，所述第一预设值为所述永磁同步电机额定电流值的30％。

3.如权利要求1所述的电机转子参考零位偏差校正方法，其特征在于，所述基于预设的调整规则对所述永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作包括：

当所述第三电压值大于所述第一电压值时，将所述参考零位增加第二预设值，当所述第三电压值小于所述第一电压值时，将所述参考零位减少第二预设值。

4.如权利要求3所述的电机转子参考零位偏差校正方法，其特征在于，所述第二预设值为3。

5.如权利要求1或3所述的电机转子参考零位偏差校正方法，其特征在于，在所述基于预设的校正规则对所述永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作之后，所述方法还包括：重新执行步骤S3及步骤S4。

6.如权利要求1所述的电机转子参考零位偏差校正方法，其特征在于，所述第三计算规则包括：

所述目标参考零位＝当前转子的位置角度-预设旋转变压器测量的角度。

7.一种电机转子参考零位偏差校正系统，其特征在于，所述系统包括：

获取单元：用于当永磁同步电机处于静止状态时，基于永磁同步电机的相关参数及第一计算规则获取所述永磁同步电机的d轴第一电压值；所述第一计算规则包括：

Ud₀＝Rs*id-Ld*w*iq,

其中，Ud₀表示所述第一电压，Rs表示电子电阻，id表示永磁同步电机d轴的电流，iq表示永磁同步电机q轴的电流，Ld表示永磁同步电机d轴的电感，w表示永磁同步电机转子的电角速度；

控制单元：用于基于永磁同步电机的电气模型，控制所述永磁同步电机的q轴电流为0，控制所述永磁同步电机的d轴电流处于第一预设值之内；所述电气模型的公式包括：

其中，Ud表示永磁同步电机d轴的电压、Uq表示永磁同步电机q轴的电压、id表示永磁同步电机d轴的电流、iq表示永磁同步电机q轴的电流，Rs表示电子电阻，Ld表示永磁同步电机d轴的电感，Lq表示永磁同步电机q轴的电感，λ_pm表示永磁同步电机磁链，w表示永磁同步电机转子的电角速度；

计算单元：用于采集所述永磁同步电机的d轴的预设数量的第二电压值，基于所述第二电压值及第二计算规则计算得到所述永磁同步电机的第三电压值；所述第二计算规则包括：

其中，μ_d表示所述第三电压值，Ud₁、Ud₂、Ud₃、Ud_n分别表示采集到的第二电压值，n表示采集到的第二电压值的数量；

校正单元：用于判断所述第三电压值的绝对值是否大于所述第一电压值的绝对值，若是，基于预设的校正规则对所述永磁同步电机的转子参考零位执行校正操作，若否，停止校正并基于第三计算规则得到所述永磁同步电机的转子目标参考零位。

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