CN112152533B - 一种永磁同步电机标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及永磁同步电机系统技术领域,具体涉及一种永磁同步电机标定方法。该方法包括以下步骤:S1:确定标定起始点的坐标,分别对标定起始点中的电流的d轴分量和q轴分量进行单分量调节,获取扭矩随电流变化的d轴和q轴的梯度向量;S2:根据扭矩的d轴、q轴的梯度向量和目标扭矩差计算出测试电流;S3:根据测试电流以及d轴和q轴的梯度向量,确定电流矢量角度;S4:以所述测试电流、电流矢量角度和对应的扭矩作为下一起始点的坐标,标定下一电流矢量角度。本发明能够解决现有技术中采用人工标定方法,存在周期长、精度低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及永磁同步电机系统技术领域,具体涉及一种永磁同步电机标定方法。
背景技术
随着新能源汽车不断发展,三电系统作为电动汽车的核心部件越来越受到关注。其中电机作为动力来源直接影响着电动汽车的性能。为充分发挥电机性能,需要针对不同工况对电机以及电机控制器进行转矩-转速标定,得到不同工况下的系统参数表,使得电机在使用工况中处于最高效率,同时能获取电机实际使用模型进行后续分析。
目前的电机标定试验,主要采用局部遍历的方法。基于已标定出的工作点进行下一个工作点查找,对附近的电流以一定步长进行遍历。对遍历的结果进行筛选,选出一个相对较好的工作点。并且应用较多的人工标定方法存在周期长、精度低等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种永磁同步电机标定方法,能够解决现有技术中采用人工标定方法,存在周期长、精度低的问题。
为达到以上目的,本发明采取的技术方案是:
本发明提供一种永磁同步电机标定方法,包括:
S1:获取扭矩的d轴和q轴的梯度向量;
S2:根据扭矩随电流变化的d轴、q轴的梯度向量和目标扭矩差计算出测试电流;
S3:根据测试电流以及d轴和q轴的梯度向量,确定电流矢量角度;
S4:以所述测试电流、电流矢量角度和对应的扭矩作为下一起始点的坐标,标定下一电流矢量角度。
在上述技术方案的基础上,步骤S1具体包括:确定标定起始点的坐标,分别对标定起始点中的电流的d轴分量和q轴分量进行单分量调节,获得d轴和q轴的梯度向量。
在上述技术方案的基础上,所述的确定标定起始点的坐标,分别对标定起始点中的电流的d轴分量和q轴分量进行单分量调节,获得 d轴和q轴的梯度向量,具体包括:
根据起始点的坐标,得到起始点的d轴电流id0和q轴电流iq0;
其中,Δid为d轴电流的单方向调节量,Δiq为q轴电流的单方向调节量。
在上述技术方案的基础上,对电流的d轴和q轴进行单分量调节量使扭矩变化量满足有效扭矩差,有效扭矩差为扭矩测量误差的设定倍数。
在上述技术方案的基础上,有效扭矩差的设定倍数为扭矩测量误差的20-40倍。
在上述技术方案的基础上,所述的根据梯度向量和目标扭矩差计算出测试电流,具体包括:
根据公式is(θ)=is0+Δis计算得到测试电流is(θ);
7.如权利要求1所述的一种永磁同步电机标定方法,其特征在于,所述的根据测试电流以及d轴和q轴的梯度向量,确定电流矢量角度,具体包括:
根据相对扭矩差值和id0,确定转子磁链;
根据相对扭矩差值、测试电流和转子磁链,确定电流矢量角度。
在上述技术方案的基础上,步骤S3包括以下具体步骤:
在上述技术方案的基础上,在步骤S3和S4之间还包括以下步骤:
判断在测试电流测得的扭矩是否满足目标扭矩的精度要求,若满足,则执行步骤S4,若不满足,则以所述测试电流、电流矢量和对应的扭矩作为起始点的坐标返回步骤S1,直至查找的目标扭矩满足精度要求。
在上述技术方案的基础上,在测试电流测得的扭矩与目标扭矩之差小于1Nm时,则满足精度要求。
与现有技术相比,本发明的优点在于:采用该永磁同步电机标定方法,将已标定的扭矩点保存的电流,电压信息可以作为未标定扭矩点的基础已知扭矩点,减少迭代次数。将已知标定起始点为已知标定扭矩点中离目标标定扭矩点较近的点,减少迭代次数。且在全转速,全扭矩区间具有可迭代性,易通过编程实现自动化,可提高电机系统的标定效率和精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,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为本发明实施例中一种永磁同步电机标定方法的流程图;
图2为本发明实施例中扭矩电流比曲线。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。图1为本发明实施例中一种永磁同步电机标定方法的流程图,如图1所示,本发明提供一种永磁同步电机标定方法,包括:
S1:获取扭矩的d轴和q轴的梯度向量。
优选地,步骤S1具体包括:
确定标定起始点的坐标,分别对标定起始点中的电流的d轴分量和q轴分量进行单分量调节,获得d轴和q轴的梯度向量。
对d,q轴,单分量进行调节试验得到梯度向量时,在扭矩差有效前提下,应保证调节量较小,以保证得到的梯度分量足够代表已知扭矩点的梯度分量。
具体地,包括以下步骤:
S11:根据起始点的坐标,得到起始点的d轴电流id0和q轴电流 iq0;
其中,Δid为d轴电流的单方向调节量,Δiq为q轴电流的单方向调节量。
在本实施例中,d轴的梯度向量为扭矩随d轴电流单方向变化的偏导数。q轴的梯度向量为扭矩随q轴电流单方向变化的偏导数。本实施例中,起始点的d轴电流id0和q轴电流iq0均为0,扭矩t为0Nm。
优选地,对电流的d轴和q轴进行单分量调节量使扭矩变化量满足有效扭矩差,有效扭矩差为扭矩测量误差的设定倍数。
在本实施例中,将有效扭矩差设定为扭矩测量误差的设定倍数,这样可以减小测量误差带来的影响,提高标定精度。
优选地,有效扭矩差的设定倍数为扭矩测量误差的20-40倍。本实施例中,有效扭矩差的设定倍数设定为扭矩测量误差的30倍,具体视电机系统和测量精度可调整,本例中30倍即可达到精度要求。
S2:根据扭矩随电流变化的d轴、q轴的梯度向量和目标扭矩差计算出测试电流。
步骤S2具体包括以下步骤:
S3:根据测试电流以及d轴和q轴的梯度向量,确定电流矢量角度。
优选地,步骤S3具体包括以下步骤:
根据相对扭矩差值和id0,确定转子磁链;
根据相对扭矩差值、测试电流和转子磁链,确定电流矢量角度。
S4:以所述测试电流、电流矢量角度和对应的扭矩作为下一起始点的坐标,标定下一电流矢量角度。
在本实施例中,对应的扭矩指的为测试电流和电流矢量角度对应的扭矩。
优选地,在步骤S3和S4之间还包括以下步骤:
判断在测试电流测得的扭矩是否满足目标扭矩的精度要求,若满足,则执行步骤S4,若不满足,则以所述测试电流、电流矢量和对应的扭矩作为起始点的坐标返回步骤S1,直至查找的目标扭矩满足精度要求。
优选地,在测试电流测得的扭矩与目标扭矩之差小于1Nm时,则满足精度要求。
在本实施例中,设置判断在测试电流测得的扭矩是否满足目标扭矩的精度要求的步骤,可以提高标定的精确度。测试电流测得的扭矩与目标扭矩之差小于1Nm时,即可满足标定精度需求。
采用该永磁同步电机标定方法,将已标定的扭矩点保存的电流,电压信息可以作为未标定扭矩点的基础已知扭矩点,减少迭代次数。将已知标定起始点为已知标定扭矩点中离目标标定扭矩点较近的点,减少迭代次数。且在全转速,全扭矩区间具有可迭代性,易通过编程实现自动化,可提高电机系统的标定效率和精度。
采用本方法的基本原理如下:
为简化分析过程设定条件为:忽略电机内阻影响,电机未工作在弱磁区(弱磁区电压矢量模值达到最大,在此算法中不具分析意义),电机为单对极插入式电机。忽略电机模型在查找点附近的参数变化,即电流电压参数影响远大于电机模型参数变化影响。
查找最大扭矩电流比曲线可以理解为固定电流下寻找随角度变化产生的最大扭矩寻找对于扭矩电流比最大曲线上的点,有如下关系:
is为电流矢量模值,θ为电流矢量的相角,ψf为转子磁链,Ld, Lq为d,q轴电感分量,由于要保证is始终大于0,所以 考虑其对称性,可以简化分析,我们讨论在范围内的特点:|is(θ)|具有单调性,θ在由小变大过程中,电流is,扭矩t 变化趋势一致,如附图1所示。我们只需要知道is,ψf,Ld,Lq的部分关系。我们可以直接计算出θ角度。从而得到我们需要标定的电流值。
找寻电流模值:
梯度矢量方向为id,iq为d,q轴电流分量,由此可以看出,只需要从(θ,id,iq,t)为起始点开始查找,沿梯度方向变化可以找出下一个扭矩点电流曲线上的一个电流矢量is1与当前扭矩点电流矢量is0,差矢量的模值最小的电流矢量Δis。这个电流矢量模值与我们需要查找的最大扭矩电流比上的矢量模值十分接近。电流模值θ在由小变大过程中变化趋势如附图2所示,θ在90°到135°区间变化时电流矢量模值,电流d,q轴分量,扭矩的变化具有单调性,k和k2为受电机参数影响的相对单位常量。
找寻电流角度:
上述过程我们已经找出了我们还需要在此过程中计算出角度。对上述计算过程进行挖掘,我们还可以求出(Ld-Lq)和ψf,结合式(1) 我们可以得到θ角度。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。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申请中的具体含义。
需要说明的是,在本申请中,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。
以上所述仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种永磁同步电机标定方法,其特征在于,包括:
S1:获取扭矩的d轴和q轴的梯度向量;
步骤S1包括:确定标定起始点的坐标,分别对标定起始点中的电流的d轴分量和q轴分量进行单分量调节,获得d轴和q轴的梯度向量,包括:
根据起始点的坐标,得到起始点的d轴电流id0和q轴电流iq0;
其中,Δid为d轴电流的单方向调节量,Δiq为q轴电流的单方向调节量;
S2:根据扭矩随电流变化的d轴、q轴的梯度向量和目标扭矩差计算出测试电流,包括:
根据公式is(θ)=is0+Δis计算得到测试电流is(θ);
S3:根据测试电流以及d轴和q轴的梯度向量,确定电流矢量角度,包括:
根据相对扭矩差值和id0,确定转子磁链;
根据相对扭矩差值、测试电流和转子磁链,确定电流矢量角度;
S4:以所述测试电流、电流矢量角度和对应的扭矩作为下一起始点的坐标,标定下一电流矢量角度。
2.如权利要求1所述的一种永磁同步电机标定方法,其特征在于,对电流的d轴和q轴进行单分量调节量使扭矩变化量满足有效扭矩差,有效扭矩差为扭矩测量误差的设定倍数。
3.如权利要求2所述的一种永磁同步电机标定方法,其特征在于,有效扭矩差的设定倍数为扭矩测量误差的20-40倍。
5.如权利要求1所述的一种永磁同步电机标定方法,其特征在于,在步骤S3和S4之间还包括以下步骤:
判断在测试电流测得的扭矩是否满足目标扭矩的精度要求,若满足,则执行步骤S4,若不满足,则以所述测试电流、电流矢量和对应的扭矩作为起始点的坐标返回步骤S1,直至查找的目标扭矩满足精度要求。
6.如权利要求5所述的一种永磁同步电机标定方法,其特征在于,在测试电流测得的扭矩与目标扭矩之差小于1Nm时,则满足精度要求。
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