CN113972860A - 一种电机转子位置的补偿方法及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机转子位置的补偿方法及电子设备。通过采用标定的方法，在电机实验台架上，进行转子角度偏移量的标定，然后通过线性拟合得出转子角度偏移量拟合函数，利用转子角度偏移量拟合函数计算出的实时转子角度偏移量对旋转变压器测得电机转子实时角度值进行补偿，进而得出电机转子准确角度值，能够在电机全速度范围内获取转子的准确位置，且不需要额外的增加硬件设备和芯片的计算负荷；通过转子角度值自学习算法对计算出的电机转子准确角度值进行修正，避免转子角度偏移误差补偿过度或不足，进一步提高了获取转子角度值的精确性，且能够保障电机控制的平稳性。

Description

一种电机转子位置的补偿方法及电子设备
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机转子位置的补偿方法及电子设备。
背景技术
新能源汽车的车用永磁同步电机在使用过程中，对电机的转速、转矩控制精度的要求非常高，而电机的位置的精度是电机高精度控制的非常关键的一环。
目前车用电机获取电机位置的方案比较普遍的是采用旋转变压器测量电机的位置，但是由于通讯上的延时、模拟信号到数字信号的解析过程以及调制频率等等一系列的因素，即使电机的零位很准确，在速度较高时仍会产生位置的测量偏差，而且随着速度的升高误差会越来越大，严重影响了电机在高速下的控制性能。
现有技术通常采用在线实时的电机转子位置补偿方法，但是这种方法一般都需要额外的设计电机转子位置的估算或者偏移的判定方法，然后再进行补偿，会额外增加芯片的计算负荷，同时也会增加位置获取的时间，影响电机控制的实时性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种电机转子位置的补偿方法及电子设备，能够对对电机转子角度进行补偿，提高转子位置获取的精度，且运行快速，实时性好。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种电机转子位置的补偿方法，在运用旋转变压器检测电机转子位置的基础上，实时计算电机转子角度偏移量，并通过所述转子角度偏移量对所述电机转子位置进行补偿，得出电机精确转子位置；所述方法包括：
A、获取电机不同转速下转子角度的偏移量，并进行线性拟合，得到转子角度偏移量拟合函数；
B、通过所述拟合函数得出实时的转子角度偏移量，并补偿进旋转变压器测得的电机转子角度值中，得出电机转子准确角度值；
C、通过转子角度值自学习算法对所述电机转子准确角度值进行修正，得到电机转子修正角度值，即为电机精确转子位置。
进一步的，所述的一种电机转子位置的补偿方法，具体包括如下步骤：
S1、输入电机转子角度在多组预设转速下的标定值；
S2、获取所述多组预设转速下，旋转变压器测得的电机转子实测角度值；
S3、将所述电机转子实测角度值减去所述电机转子角度的标定值，得出所述多组预设转速对应的电机转子角度偏移量；
S4、对所述多组预设转速及其对应的电机转子角度偏移量进行线性拟合，得到转子角度偏移量拟合函数；
S5、获取电机的实时转速值，并依据所述转子角度偏移量拟合函数计算出所述实时转速值对应的实时转子角度偏移量；
S6、通过旋转变压器测得电机转子实时角度值并减去所述实时转子角度偏移量，得出电机转子准确角度值；
S7、通过转子角度值自学习算法对所述电机转子准确角度值进行修正，得到所述电机转子修正角度值，即为电机精确转子位置。
进一步的，在步骤S1中，所述电机转子角度在多组预设转速下的标定值，具体获取步骤如下：
S1、在电机实验台架上，将电机转速设为v，并采用电流模式，上位机给定一个固定的电流，然后调节电流的角度，使电机的扭矩为0，记录此时电机转子角度值；
S2、将电机转速设为2v，并采用电流模式，上位机给定的固定电流值不变，然后调节电流的角度，使电机的扭矩为0，记录此时电机转子角度值；
S3、将电机转速设为3v，并采用电流模式，上位机给定的固定电流值不变，然后调节电流的角度，使电机的扭矩为0，记录此时电机转子角度值；
S4，根据步骤S1至S3的规律，依次将电机转速设为v的整数倍，保持上位机给定的固定电流值不变，调节电流的角度依次使各转速下的电机扭矩为0，并依次记录此时各转速对应的电机转子角度值，直至电机转速达到n*V；
其中，记录的不同转速下对应的电机转子角度值，即为电机转子角度在多组预设转速下的标定值。
进一步的，所述n*V等于电机的最大转速，且n≥4。
进一步的，所述线性拟合，具体采用最小二乘法进行线性拟合。
进一步的，所述转子角度值自学习算法，具体步骤如下：
S1、每间隔时间X，计算并记录转子角度偏移量Sm，其中m表示当前为第m次记录；
S2、设置转子位置偏移量的允许偏差S0；
S3、判断第m+1次计算的实时转子角度偏移量Sm+1减S0的绝对值是否大于0，若是，则将当前计算得出的电机转子准确角度值加上修正系数Y，若否，则不对所述电机转子准确角度值进行修正。
其中，所述Sm为时间X内旋转变压器测量的转子角度值变化量减去根据当前速度计算出的转子角度值变化量后得出的偏移量；
若所述Sm+1-S0大于0，则Y为正数，若所述Sm+1-S0小于0，则Y为负数。
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。
一种非暂态可读存储介质，其上存储有程序，该程序被车辆控制器执行时实现所述的方法。
一种电动汽车，包括所述的电子设备。
本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：
1、通过采用标定的方法，将电机转速从0至最大转速平均分成n等分，然后在这n个速度下，在电机实验台架上，分别进行转子角度偏移量的标定，然后通过线性拟合得出转子角度偏移量拟合函数，利用转子角度偏移量拟合函数计算出的实时转子角度偏移量对旋转变压器测得电机转子实时角度值进行补偿，进而得出电机转子准确角度值，能够在电机全速度范围内获取转子的准确位置，提高了获取转子位置的精度，且不需要额外的增加硬件设备和芯片的计算负荷；
2、通过转子角度值自学习算法对计算出的电机转子准确角度值进行修正，避免转子角度偏移误差补偿过度或不足，进一步提高了获取转子角度值的精确性，且能够保障电机控制的平稳性。
附图说明
图1为本发明电机转子位置的补偿方法整体流程图；
图2为本发明转子角度值自学习算法流程图。
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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
中国专利CN102629845B《基于旋转变压器的三相电机转子位置检测电路》和中国专利CN113411015A《电机旋变初始角标定方法、系统及电子设备》均公开了运用旋转变压器检测电机转子位置的方法。
本发明实施的一种电机转子位置的补偿方法，在运用旋转变压器检测电机转子位置的基础上，实时计算电机转子角度偏移量，并通过所述转子角度偏移量对所述电机转子位置进行补偿，得出电机精确转子位置；所述方法包括：
A、获取电机不同转速下转子角度的偏移量，并进行线性拟合，得到转子角度偏移量拟合函数；
B、通过所述拟合函数得出实时的转子角度偏移量，并补偿进旋转变压器测得的电机转子角度值中，得出电机转子准确角度值；
C、通过转子角度值自学习算法对所述电机转子准确角度值进行修正，得到电机转子修正角度值，即为电机精确转子位置。
具体的，本发明所述电机转子位置的补偿方法，包括如下步骤：
S1、输入电机转子角度在多组预设转速下的标定值；
S2、获取所述多组预设转速下，旋转变压器测得的电机转子实测角度值；
S3、将所述电机转子实测角度值减去所述电机转子角度的标定值，得出所述多组预设转速对应的电机转子角度偏移量；
S4、对所述多组预设转速及其对应的电机转子角度偏移量进行线性拟合，得到转子角度偏移量拟合函数，具体采用最小二乘法进行线性拟合；
S5、获取电机的实时转速值，并依据所述转子角度偏移量拟合函数计算出所述实时转速值对应的实时转子角度偏移量；
S6、通过旋转变压器测得电机转子实时角度值并减去所述实时转子角度偏移量，得出电机转子准确角度值；
S7、通过转子角度值自学习算法对所述电机转子准确角度值进行修正，得到所述电机转子修正角度值，即为电机精确转子位置。
进一步的，本发明为了对电机转子角度进行补偿，提高位置精度，采用标定的方法，将电机转速从0至最大转速平均分成n等分，然后在这n个速度下，在电机实验台架上，分别进行转子角度偏移量的标定，具体步骤如下：
S1、在电机实验台架上，将电机转速设为500r/min，并采用电流模式，上位机给定一个固定的电流，然后调节电流的角度，使电机的扭矩为0，记录此时电机转子角度值；
S2、将电机转速设为1000r/min，并采用电流模式，上位机给定的固定电流值不变，然后调节电流的角度，使电机的扭矩为0，记录此时电机转子角度值；
S3、将电机转速设为1500r/min，并采用电流模式，上位机给定的固定电流值不变，然后调节电流的角度，使电机的扭矩为0，记录此时电机转子角度值；
S4，根据步骤S1至S3的规律，依次将电机转速设为500r/min的整数倍，保持上位机给定的固定电流值不变，调节电流的角度依次使各转速下的电机扭矩为0，并依次记录此时各转速对应的电机转子角度值，直至电机转速达到最大转速。
其中，记录的不同转速下对应的电机转子角度值，即为电机转子角度在多组预设转速下的标定值。
更进一步的，所述转子角度值自学习算法，具体步骤如下：
S1、每间隔时间100ms，计算并记录转子角度偏移量Sm，所述Sm为100ms内旋转变压器测量的转子位置变化量减去根据当前速度计算得出的转子位置变化量后得到的偏移量，其中m表示当前为第m次记录；
S2、设置转子位置偏移量的允许偏差S0；
S3、判断第m+1次计算的实时转子角度偏移量Sm+1-S0的绝对值是否大于0；
若是，则说明当前电机转子角度偏移误差较大，为了防止误差补偿过度，同时为了保障电机控制的平稳性，需要将当前计算得出的电机转子准确角度值加上修正系数Y；
若否，则说明当前电机转子角度偏移误差属于正常波动，是在允许范围之内，电机转子位置不需要修正可直接运用于电机控制中。
同时，若Sm+1-S0大于0，则Y为正数，本实例为+0.1rad；若Sm+1-S0小于0，则Y为负数，本实例为-0.1rad。
然后将修正后的电机转子修正角度值作为电机精确转子位置，运用于电机控制中。
采用本实施例提出的一种电机转子位置的补偿方法，通过采用标定的方法，将电机转速从0至最大转速平均分成n等分，然后在这n个速度下，在电机实验台架上，分别进行转子角度偏移量的标定，然后通过线性拟合得出转子角度偏移量拟合函数，利用转子角度偏移量拟合函数计算出的实时转子角度偏移量对旋转变压器测得电机转子实时角度值进行补偿，进而得出电机转子准确角度值，能够在电机全速度范围内获取转子的准确位置，提高了获取转子位置的精度，且不需要额外的增加硬件设备和芯片的计算负荷；
同时，通过转子角度值自学习算法对计算出的电机转子准确角度值进行修正，避免转子角度偏移误差补偿过度或不足，进一步提高了获取转子角度值的精确性，且能够保障电机控制的平稳性。
基于同一发明构思，本发明还提供：
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。
一种非暂态可读存储介质，其上存储有程序，该程序被车辆控制器执行时实现所述的方法。
一种电动汽车，包括所述的电子设备。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机转子位置的补偿方法，其特征在于，在运用旋转变压器检测电机转子位置的基础上，实时计算电机转子角度偏移量，并通过所述转子角度偏移量对所述电机转子位置进行补偿，得出电机精确转子位置；所述方法包括：
A、获取电机不同转速下转子角度的偏移量，并进行线性拟合，得到转子角度偏移量拟合函数；
B、通过所述拟合函数得出实时的转子角度偏移量，并补偿进旋转变压器测得的电机转子角度值中，得出电机转子准确角度值；
C、通过转子角度值自学习算法对所述电机转子准确角度值进行修正，得到电机转子修正角度值，即为电机精确转子位置。
2.根据权利要求1所述的一种电机转子位置的补偿方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、输入电机转子角度在多组预设转速下的标定值；
S2、获取所述多组预设转速下，旋转变压器测得的电机转子实测角度值；
S3、将所述电机转子实测角度值减去所述电机转子角度的标定值，得出所述多组预设转速对应的电机转子角度偏移量；
S4、对所述多组预设转速及其对应的电机转子角度偏移量进行线性拟合，得到转子角度偏移量拟合函数；
S5、获取电机的实时转速值，并依据所述转子角度偏移量拟合函数计算出所述实时转速值对应的实时转子角度偏移量；
S6、通过旋转变压器测得电机转子实时角度值并减去所述实时转子角度偏移量，得出电机转子准确角度值；
S7、通过转子角度值自学习算法对所述电机转子准确角度值进行修正，得到所述电机转子修正角度值，即为电机精确转子位置。
3.根据权利要求2所述的一种电机转子位置的补偿方法，其特征在于步骤S1中，所述电机转子角度在多组预设转速下的标定值，具体获取步骤如下：
S1、在电机实验台架上，将电机转速设为v，并采用电流模式，上位机给定一个固定的电流，然后调节电流的角度，使电机的扭矩为0，记录此时电机转子角度值；
S2、将电机转速设为2v，并采用电流模式，上位机给定的固定电流值不变，然后调节电流的角度，使电机的扭矩为0，记录此时电机转子角度值；
S3、将电机转速设为3v，并采用电流模式，上位机给定的固定电流值不变，然后调节电流的角度，使电机的扭矩为0，记录此时电机转子角度值；
S4，根据步骤S1至S3的规律，依次将电机转速设为v的整数倍，保持上位机给定的固定电流值不变，调节电流的角度依次使各转速下的电机扭矩为0，并依次记录此时各转速对应的电机转子角度值，直至电机转速达到n*V；
其中，记录的不同转速下对应的电机转子角度值，即为电机转子角度在多组预设转速下的标定值。
4.根据权利要求3所述的一种电机转子位置的补偿方法，其特征在于，所述n*V等于电机的最大转速，且n≥4。
5.根据权利要求2所述的一种电机转子位置的补偿方法，其特征在于步骤S4中，所述线性拟合，具体采用最小二乘法进行线性拟合。
6.根据权利要求1或2所述的一种电机转子位置的补偿方法，其特征在于，所述转子角度值自学习算法，具体步骤如下：
S1、每间隔时间X，计算并记录转子角度偏移量Sm，其中m表示当前为第m次记录；
S2、设置转子位置偏移量的允许偏差S0；
S3、判断第m+1次计算的实时转子角度偏移量Sm+1减S0的绝对值是否大于0，若是，则将当前计算得出的电机转子准确角度值加上修正系数Y，若否，则不对所述电机转子准确角度值进行修正。
7.根据权利要求6所述的一种电机转子位置的补偿方法，其特征在于，所述Sm为时间X内旋转变压器测量的转子角度值变化量减去根据当前速度计算出的转子角度值变化量后得出的偏移量；
若所述Sm+1-S0大于0，则Y为正数，若所述Sm+1-S0小于0，则Y为负数。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的方法。
9.一种非暂态可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被车辆控制器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的方法。
10.一种电动汽车，其特征在于：包括权利要求8所述的电子设备。
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