CN112671297B - 一种适用于记忆电机的转子位置零位偏差在线校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于记忆电机的转子位置零位偏差在线校正方法，在正常工况下，能够校正编码器引起的转子位置零位偏差；该方法在初始零位θ₀，以及初始零位偏移位置θ₁＝θ₀‑Δθ、θ₂＝θ₀+Δθ处，施加i_d1充磁电流脉冲，并记录下各次充磁后的电机磁化状态，通过比较这三个磁化状态，判断出三者中最准确的零位并更新，重复上述过程，寻找出误差最小的零位，从而实现转子位置零位偏差的校正；该种方法利用记忆电机的调磁特性，可以在不改变工况的情况下在线校正转子位置零位偏差，操作简单。

Description

一种适用于记忆电机的转子位置零位偏差在线校正方法

技术领域

本发明涉及电机控制技术，尤其涉及一种适用于记忆电机的转子位置零位偏差在线校正方法。

背景技术

记忆电机(Memory Motor，MM)，作为一种新型永磁同步电机受到广泛关注。该种电机利用低矫顽力永磁体的磁通可变性，施加电流脉冲来改变永磁磁链。因此，电机在高速区运行时不需要持续的弱磁电流，仅需瞬时的电流脉冲来降低永磁磁链即可，从而降低铜耗。

对记忆电机而言转子位置的准确性尤为重要。记忆电机的转子位置一般由光电编码器提供，编码器初始零位校正不准或者长期运行导致编码器产生相对偏移，都会导致提供的转子位置存在偏差。该偏差不仅会导致充去磁效果变差，提高了逆变器容量，而且会导致调磁时转矩脉动变大，电机运行不平稳。而电机实际运行时已经装配完成，很难拆卸去进行编码器的重新校正，为此需要一种在线校正编码器零位偏差的方法。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种适用于记忆电机的转子位置零位偏差在线校正方法，不需要改变当前运行条件，简单适用。

技术方案：

一种适用于记忆电机的转子位置零位偏差在线校正方法，包括如下步骤：

S1：假设编码器当前的零位为θ₀，施加充磁电流i_d1，记录下充磁后的磁化状态MS₀；

S2：调整记忆电机零位为θ₁＝θ₀-Δθ，施加相同的充磁电流i_d1，记录充磁后的磁化状态MS₁；调整记忆电机零位为θ₂＝θ₀+Δθ，施加相同的充磁电流i_d1，记录充磁后的磁化状态MS₂；

S3：根据记忆电机的磁化特性可知，若MS₀＝MS₁＝MS₂，则θ₀为更接近电机零位；若MS₁＝MS₂>MS₀，则θ₁更接近电机的零位，更新电机零位θ₀＝θ₁；若MS₂>MS₁>MS₀，则θ₂更接近电机的零位，更新电机零位θ₀＝θ₂；

S4：重复上述步骤寻找电机零位，直到寻至最佳电机零位。

进一步地，所述方法中的记忆电机磁化状态MS的获取包括以下步骤：

S1.11：记录三种MS状态下正常运行时的q轴电流幅值i_q，分别为i_q1、i_q2、i_q3；

S1.12：根据i_d＝0时的转矩方程：

T_e＝1.5n_pi_qψ_PM(i_d) (1)

其中，T_e为电磁转矩，n_p为极对数，ψ_PM(i_d)为可变的永磁磁链，解得

ψ_PM(i_d)＝T_e/1.5n_pi_q (2)

由于工况相同，T_e不变，代入q轴电流i_q1、i_q2、i_q3，求得永磁磁链ψ_PM1、ψ_PM2、ψ_PM3；易知，q轴电流大，永磁磁链小，磁化状态低；q轴电流小，永磁磁链大，磁化状态高。

进一步地，所述步骤S3中的记忆电机磁化特性，包括，电机位置准确时，当施加d轴充磁电流i_d1，永磁磁链为ψ_PM1，此时再施加小于i_d1的充磁电流时，永磁体磁链不会改变，只有当d轴充磁电流脉冲的幅值大于i_d1时，永磁磁链才会进一步增大；同理，当施加d轴去磁电流i_d2时，只有当d轴去磁电流的幅值大于i_d2，永磁磁链才会进一步降低。

有益效果：

1、本发明方法可以不用改变当前电机平台的情况下进行校正编码器；

2、本发明方法可以利用记忆电机的磁化特性在线校正转子位置零位偏差，简单适用，可以多次校正；

3、本发明方法可以在带负载条件下进行转子位置偏差的校正。

附图说明

图1是本发明具体实施方法中的流程图；

图2是本发明具体实施方法中的转子位置准确与偏差两种情况下的磁化曲线；

图3是本发明具体实施方法中的负载情况下转子位置在线校正实验波形图。

具体实施方式

本实例提供了一种适用于记忆电机的转子位置零位偏差在线校正方法，如图1所示，具体步骤包括：

S1：假设编码器当前的零位为θ₀，施加充磁电流i_d1，记录下充磁后的磁化状态MS₀；

S2：调整记忆电机零位为θ₁＝θ₀-Δθ，施加充磁电流i_d1，记录充磁后的磁化状态MS₁；调整记忆电机零位为θ₂＝θ₀+Δθ，施加相同的充磁电流i_d1，记录充磁后的磁化状态MS₂；

其中，Δθ的选取要根据实际电机的特性，过小的Δθ会使得调磁次数增多，过大的Δθ会使得校正的零位精度较低。

S3：根据记忆电机的磁化特性可知，若MS₀＝MS₁＝MS₂，则θ₀为更接近电机零位；若MS₁＝MS₂>MS₀，则θ₁更接近电机的零位，更新电机零位θ₀＝θ₁；若MS₂>MS₁>MS₀，则θ₂更接近电机的零位，更新电机零位θ₀＝θ₂；

其中，S1-S3所述磁化状态的获取，主要包括以下步骤：

S1.11：记录三种MS状态下正常运行时的q轴电流幅值i_q，分别为i_q1、i_q2、i_q3；

S1.12：根据i_d＝0时的转矩方程：

T_e＝1.5n_pi_qψ_PM(i_d) (1)

其中T_e为电磁转矩，n_p为极对数，ψ_PM(i_d)为可变的永磁磁链，解得

ψ_PM(i_d)＝T_e/1.5n_pi_q (2)

由于工况相同，T_e不变，代入q轴电流i_q1、i_q2、i_q3，求得永磁磁链ψ_PM1、ψ_PM2、ψ_PM3。易知，q轴电流大，永磁磁链小，磁化状态低；q轴电流小，永磁磁链大，磁化状态高。

其中，S3所述的记忆电机的磁化特性主要包括如下内容：

电机位置准确时，当施加d轴充磁电流i_d1，永磁磁链为ψ_PM1，此时再施加小于i_d1的充磁电流时，永磁体磁链不会改变，只有当d轴充磁电流脉冲的幅值大于i_d1时，永磁磁链才会进一步增大；同理，当施加d轴去磁电流i_d2时，只有当d轴去磁电流的幅值大于i_d2，永磁磁链才会进一步降低。

具体如图2所示，0_充/去磁表示转子位置准确时的充去磁曲线，1_充/去磁表示转子位置存在零位偏差时的充去磁曲线。转子零位存在误差时，施加相同的电流，其d轴分量电流小于转子位置准确时的电流，所充去磁效果均不如后者。从图中可以清晰的看出，施加相同的电流，1_充磁后的磁链幅值低于0_充磁曲线。

S4：重复上述步骤寻找电机零位，直到寻至最佳电机零位。

图3为负载情况下的转子位置校正实验波形图，当转子位置不准确时，施加35A充磁电流后q轴电流为i_q1，而调整转子位置为更准确值时，施加35A充磁电流后q轴电流i_q2，从图中可见，i_q2小于i_q1，即i_q2对应的永磁磁链更大，磁化状态更高，充磁效果更明显。

Claims (2)

1.一种适用于记忆电机的转子位置零位偏差在线校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：假设编码器当前的零位为θ₀，施加充磁电流i_d1，记录下充磁后的磁化状态MS₀；

S2：调整记忆电机零位为θ₁＝θ₀-Δθ，施加相同的充磁电流i_d1，记录充磁后的磁化状态MS₁；调整记忆电机零位为θ₂＝θ₀+Δθ，施加相同的充磁电流i_d1，记录充磁后的磁化状态MS₂；

S3：根据记忆电机的磁化特性可知，若MS₀＝MS₁＝MS₂，则θ₀为更接近电机零位；若MS₁＝MS₂>MS₀，则θ₁更接近电机的零位，更新电机零位θ₀＝θ₁；若MS₂>MS₁>MS₀，则θ₂更接近电机的零位，更新电机零位θ₀＝θ₂；

S4：重复上述步骤寻找电机零位，直到寻至最佳电机零位；

所述步骤S3中记忆电机的磁化特性，包括，电机位置准确时，当施加d轴充磁电流i_d1，永磁磁链为ψ_PM1，此时再施加小于i_d1的充磁电流时，永磁体磁链不会改变，只有当d轴充磁电流脉冲的幅值大于i_d1时，永磁磁链才会进一步增大；同理，当施加d轴去磁电流i_d2时，只有当d轴去磁电流的幅值大于i_d2，永磁磁链才会进一步降低。

2.根据权利要求1所述的一种适用于记忆电机的转子位置零位偏差在线校正方法，其特征在于，所述方法中的记忆电机磁化状态MS的获取包括以下步骤：

S1.11：记录三种MS状态下正常运行时的q轴电流幅值i_q，分别为i_q1、i_q2、i_q3；

S1.12：根据i_d＝0时的转矩方程：

T_e＝1.5n_pi_qψ_PM(i_d) (1)

其中，T_e为电磁转矩，n_p为极对数，ψ_PM(i_d)为可变的永磁磁链，解得

ψ_PM(i_d)＝T_e/1.5n_pi_q (2)

由于工况相同，T_e不变，代入q轴电流i_q1、i_q2、i_q3，求得永磁磁链ψ_PM1、ψ_PM2、ψ_PM3；易知，q轴电流大，永磁磁链小，磁化状态低；q轴电流小，永磁磁链大，磁化状态高。

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