CN114070151A - 永磁同步电机旋变零位值的检测方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种永磁同步电机旋变零位值的检测方法、装置及系统，所述方法包括：对采样获取的输入永磁同步电机的两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流；基于设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对永磁同步电机进行闭环控制，获取所述两相静止坐标系的β轴参考电流先后两次为零且在永磁同步电机稳定后旋转变压器分别对应记录的第一角度值、第二角度值；将所述第一角度值与所述第二角度值的平均值确定为旋变零位值。本发明提供的永磁同步电机旋变零位值的检测方法、装置及系统，操作简单便捷且检测精度高。
Description
技术领域
本发明涉及永磁同步电机技术领域，特别是涉及一种永磁同步电机旋变零位值的检测方法、装置及系统。
背景技术
目前，新能源电动汽车用永磁电机控制策略为矢量控制策略，以实现永磁同步电机的高效率，而高扭矩精度控制都需要获取准确的电机位置电气角度。考虑车辆运行中的恶劣工况，新能源电动汽车用永磁同步电机的电气角度测量传感器常选用旋转变压器，旋转变压器由定子与转子两部分组成，定子绕组作为变压器原边，接受激励单元发来的励磁电压，并输出随转子变化而变化的解码信号，同时与永磁同步电机定子侧固定，旋转变压器的转子固定在电机转轴上，而用于驱动永磁同步电机的电机控制器包含的位置解码单元接收并解析定子绕组的感应电压进而获取转子位置电气角度。
在矢量控制策略中，常选用电机三相线中的U相轴线作为电机控制中的零位，如图1所示，当电机控制器解析到电机转子位置电气角度
为零度时，其实际位置角距U相轴线偏差
此时
即为旋变零偏值。因此，电机运行过程中，实际的转子电气位置角度应为
而
值与旋转变压器定子装配位置有很大的关系，在电机生产下线时，很难保证旋转变压器定子组装的一致性，导致不同的电机存在不同的
值。因此，控制电动汽车用永磁同步电机前需检测
值。然而，现有测量
值即旋变零位值的方法存在以下问题：需要借助大量的额外设备如需要测功机拖动被测电机、使用示波器测反电动势等；检测策略控制相对复杂；因不考虑电机自身摩擦系数的影响，导致检测精度不高等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁同步电机旋变零位值的检测方法、装置及系统，操作简单便捷且检测精度高。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种永磁同步电机旋变零位值的检测方法，应用于电机控制器，所述永磁同步电机安装有旋转变压器，所述方法包括：
对采样获取的输入永磁同步电机的两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流；
基于设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对永磁同步电机进行闭环控制，获取所述两相静止坐标系的β轴参考电流先后两次为零且在永磁同步电机稳定后旋转变压器分别对应记录的第一角度值、第二角度值；其中，依次分别设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零、α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值、以及α轴参考电流为第三参考值且β轴参考电流为零；
将所述第一角度值与所述第二角度值的平均值确定为旋变零位值。
作为其中一种实施方式，所述基于设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对永磁同步电机进行闭环控制，包括：
将α轴参考电流与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压；
将β轴参考电流与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压；
对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对直流母线电压进行逆变，以生成输入永磁同步电机的相电压。
作为其中一种实施方式，所述第一参考值与所述第三参考值相等或不相等。
作为其中一种实施方式，所述第一参考值、所述第二参考值和所述第三参考值大于预设电流阈值，所述预设电流阈值为永磁同步电机能克服自身转动惯量及静摩擦力转动所需的电流值。
第二方面，本发明实施例提供了一种电动汽车永磁同步电机旋变零位值的检测装置，所述永磁同步电机安装有旋转变压器，其特征在于，所述检测装置包括控制电路和驱动电路，所述控制电路包括处理单元、电流检测单元和旋转解码单元，所述电流检测单元分别连接所述驱动电路和所述处理单元，所述旋转解码单元分别连接所述旋转变压器和所述处理单元，其中，
所述电流检测单元，用于获取从所述驱动电路输入永磁同步电机的两个相电流；
所述处理单元，用于对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流；以及，依次分别设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零、α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值、以及α轴参考电流为第三参考值且β轴参考电流为零；
所述驱动电路，用于基于设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对永磁同步电机进行闭环控制；
所述旋转解码单元，用于获取所述两相静止坐标系的β轴参考电流先后两次为零且在永磁同步电机稳定后旋转变压器对应记录的第一角度值、第二角度值；
所述处理单元，还用于将所述第一角度值与所述第二角度值的平均值确定为旋变零位值。
作为其中一种实施方式，所述控制电路还包括与所述处理单元和所述驱动电路连接的电压检测单元，所述驱动电路，具体用于：
将α轴参考电流与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压；
将β轴参考电流与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压；
对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对所述电压检测单元检测到的直流母线电压进行逆变，以生成输入永磁同步电机的相电压。
作为其中一种实施方式，所述第一参考值、所述第二参考值和所述第三参考值大于预设电流阈值，所述预设电流阈值为永磁同步电机能克服自身转动惯量及静摩擦力转动所需的电流值。
第三方面，本发明实施例提供了一种永磁同步电机旋变零位值的检测系统，所述系统包括永磁同步电机、旋转变压器、电机控制器以及电池，所述旋转变压器安装所述永磁同步电机上，所述电机控制器包括控制电路和驱动电路，所述驱动电路分别连接所述永磁同步电机和所述电池，所述控制电路包括处理单元、电流检测单元和旋转解码单元，所述电流检测单元分别连接所述驱动电路和所述处理单元，所述旋转解码单元分别连接所述旋转变压器和所述处理单元，其中，
所述电流检测单元，用于获取从所述驱动电路输入永磁同步电机的两个相电流；
所述处理单元，用于对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流；以及，依次分别设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零、α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值、以及α轴参考电流为第三参考值且β轴参考电流为零；
所述驱动电路，用于基于设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对所述永磁同步电机进行闭环控制；
所述旋转解码单元，用于获取所述两相静止坐标系的β轴参考电流先后两次为零且在所述永磁同步电机稳定后所述旋转变压器对应记录的第一角度值、第二角度值；
所述处理单元，还用于将所述第一角度值与所述第二角度值的平均值确定为旋变零位值。
作为其中一种实施方式，所述控制电路还包括与所述处理单元、所述驱动电路和所述电池连接的电压检测单元，所述驱动电路，具体用于：
将α轴参考电流与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压；
将β轴参考电流与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压；
对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对所述电压检测单元检测到的所述电池所提供的直流母线电压进行逆变，以获取输入永磁同步电机的相电压。
作为其中一种实施方式，所述第一参考值、所述第二参考值和所述第三参考值大于预设电流阈值，所述预设电流阈值为永磁同步电机能克服自身转动惯量及静摩擦力转动所需的电流值。
本发明实施例提供的永磁同步电机旋变零位值的检测方法、装置及系统，所述方法包括：对采样获取的输入永磁同步电机的两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流；基于设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对永磁同步电机进行闭环控制，获取所述两相静止坐标系的β轴参考电流先后两次为零且在永磁同步电机稳定后旋转变压器分别对应记录的第一角度值、第二角度值；其中，依次分别设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零、α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值、以及α轴参考电流为第三参考值且β轴参考电流为零；将所述第一角度值与所述第二角度值的平均值确定为旋变零位值。如此，基于依次设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对永磁同步电机进行闭环控制，并根据所述两相静止坐标系的β轴参考电流先后两次为零时旋转变压器分别对应记录的角度值确定旋变零位值，无需借助额外设备，通过简易的检测策略便能实现电机生产下线状态旋变零偏检测，并能够消除或抑制电机摩擦力对旋转变压器旋变零偏检测精度的影响，操作简单便捷且检测精度高。
附图说明
图1为永磁同步电机中旋变零偏值标定的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种永磁同步电机旋变零位值的检测系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种永磁同步电机旋变零位值的检测方法的流程示意图；
图4为本发明实施例中所述旋变零偏检测算法的原理示意图；
图5为永磁同步电机转动时旋变零偏值的矢量图。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例对本发明技术方案做进一步的详细阐述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参见图2，为本发明实施例提供的一种永磁同步电机旋变零位值的检测系统，所述系统包括电机控制器1、永磁同步电机2、旋转变压器3以及电池4，所述旋转变压器3安装于所述永磁同步电机2上，所述电机控制器1包括控制电路10和驱动电路11，所述驱动电路11分别连接所述永磁同步电机2和所述电池4，所述控制电路10包括处理单元110、电流检测单元111和旋转解码单元112，所述电流检测单元111分别连接所述驱动电路11和所述处理单元110，所述旋转解码单元112分别连接所述旋转变压器3和所述处理单元110，其中，
所述电流检测单元111，用于获取从所述驱动电路11输入永磁同步电机2的两个相电流；
所述处理单元110，用于对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流；以及，依次分别设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零、α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值、以及α轴参考电流为第三参考值且β轴参考电流为零；
所述驱动电路11，用于基于设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对所述永磁同步电机2进行闭环控制；
所述旋转解码单元112，用于获取所述两相静止坐标系的β轴参考电流先后两次为零且在所述永磁同步电机2稳定后所述旋转变压器3对应记录的第一角度值、第二角度值；
所述处理单元110，还用于将所述第一角度值与所述第二角度值的平均值确定为旋变零位值。
这里，应当指出的是，本申请的永磁同步电机旋变零位值的检测系统提供的旋变零位值的检测功能可以命名为旋变零偏辨识模式，令电机控制器1进入该旋变零偏辨识模式后，电机控制器1将进行旋变零位值检测，具体过程如下：
首先，电流检测单元111获取从所述驱动电路11输入永磁同步电机2的两个相电流，所述处理单元110对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流，并设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零，所述驱动电路11基于两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零，结合当前所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对所述永磁同步电机2进行闭环控制，所述旋转解码单元112获取在所述永磁同步电机2稳定后所述旋转变压器3对应记录的第一角度值；接着，电流检测单元111继续获取从所述驱动电路11输入永磁同步电机2的两个相电流，所述处理单元110对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流，并设置两相静止坐标系的α轴参考电流为α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值，所述驱动电路11基于两相静止坐标系的α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值，结合当前所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对所述永磁同步电机2进行闭环控制；然后，电流检测单元111继续获取从所述驱动电路11输入永磁同步电机2的两个相电流，所述处理单元110对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流，并设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第三参考值且β轴参考电流为零，所述驱动电路11基于两相静止坐标系的α轴参考电流为第三参考值且β轴参考电流为零，结合当前所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对所述永磁同步电机2进行闭环控制，所述旋转解码单元112获取在所述永磁同步电机2稳定后所述旋转变压器3对应记录的第二角度值。
这里，所述电流检测单元111可以是从所述驱动电路11输入永磁同步电机2的三个相电流中任意选择两个相电流，只是需要保证每次都是选择相同两相即可。在具体应用中，所述电流检测单元111可包括电流采样传感器，所述电流采样传感器可设置于永磁同步电机2的三相输入端。同时，所述第一参考值、所述第二参考值和所述第三参考值大于预设电流阈值，所述预设电流阈值为永磁同步电机2能克服自身转动惯量及静摩擦力转动所需的电流值。此外，所述第一参考值可与所述第三参考值相等或不相等。
可以理解地，在设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零之后，通过设置两相静止坐标系的α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值，目的是让永磁同步电机2转到静止坐标系下的90度电角度位置。
在一实施方式中，再次参见图2，所述控制电路10还包括与所述处理单元110、所述驱动电路11和所述电池4连接的电压检测单元113，所述驱动电路11，具体用于：
将α轴参考电流与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压；
将β轴参考电流与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压；
对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对所述电压检测单元113检测到的所述电池4所提供的直流母线电压进行逆变，以获取输入永磁同步电机2的相电压。
具体地，在电流检测单元111获取到从所述驱动电路11输入永磁同步电机2的两个相电流，及所述处理单元110对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流后，所述驱动电路11将此时α轴参考电流即第一参考值与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压，并将此时β轴参考电流即零与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压，然后对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对所述电压检测单元113检测到的所述电池4所提供的直流母线电压进行逆变，以获取输入永磁同步电机2的相电压，从而对永磁同步电机2进行闭环控制；接着，在电流检测单元111重新获取到从所述驱动电路11输入永磁同步电机2的两个相电流，及所述处理单元110对所述两个相电流进行Clark变换，重新获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流后，所述驱动电路11将此时α轴参考电流即零与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压，并将此时β轴参考电流即第二参考值与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压，然后对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对所述电压检测单元113检测到的所述电池4所提供的直流母线电压进行逆变，以获取输入永磁同步电机2的相电压，从而对永磁同步电机2进行闭环控制；接着，在电流检测单元111重新获取到从所述驱动电路11输入永磁同步电机2的两个相电流，及所述处理单元110对所述两个相电流进行Clark变换，重新获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流后，所述驱动电路11将此时α轴参考电流即第三参考值与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压，并将此时β轴参考电流即零与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压，然后对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对所述电压检测单元113检测到的所述电池4所提供的直流母线电压进行逆变，以获取输入永磁同步电机2的相电压，从而对永磁同步电机2进行闭环控制。
这里，所述电压检测单元113所检测到的所述电池4所提供的直流母线电压在不同时刻大小可能不同，但变化较小。如此，与现有技术相比，不需要对两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流继续进行Park变换，相应也不需要用位置传感器测区的角度参与旋转变换及逆变换，从而减少了运算量，加快了检测速度。
综上，上述实施例提供的永磁同步电机旋变零位值的检测系统中，基于依次设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对永磁同步电机进行闭环控制，并根据所述两相静止坐标系的β轴参考电流先后两次为零时旋转变压器分别对应记录的角度值确定旋变零位值，无需借助额外设备，通过简易的检测策略便能实现电机生产下线状态旋变零偏检测，并能够消除或抑制电机摩擦力对旋转变压器旋变零偏检测精度的影响，操作简单便捷且检测精度高。
基于前述实施例相同的发明构思，参见图3，为本发明实施例提供的一种永磁同步电机旋变零位值的检测方法，应用于电机控制器，所述电机控制器用于驱动永磁同步电机，所述永磁同步电机安装有旋转变压器，所述方法包括以下步骤：
步骤S101：对采样获取的输入永磁同步电机的两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流；
具体地，电机控制器在每次对永磁同步电机进行闭环控制时，对采样获取的输入永磁同步电机的两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流。
这里，所述电机控制器可以是从输入永磁同步电机的三个相电流中任意选择两个相电流，只是需要保证每次都是选择相同两相即可。在具体应用中，所述电机控制器可通过将电流采样传感器设置于永磁同步电机的三相输入端，以获取输入永磁同步电机的两个相电流。
步骤S102：基于设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对永磁同步电机进行闭环控制，获取所述两相静止坐标系的β轴参考电流先后两次为零且在永磁同步电机稳定后旋转变压器分别对应记录的第一角度值、第二角度值；其中，依次分别设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零、α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值、以及α轴参考电流为第三参考值且β轴参考电流为零；
具体地，电机控制器通过采样获取输入永磁同步电机的两个相电流，对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流，并设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零，基于两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零，结合当前所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对所述永磁同步电机进行闭环控制，以及获取在所述永磁同步电机稳定后所述旋转变压器对应记录的第一角度值；接着，电机控制器继续通过采样获取输入永磁同步电机的两个相电流，对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流，并设置两相静止坐标系的α轴参考电流为α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值，基于两相静止坐标系的α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值，结合当前所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对所述永磁同步电机进行闭环控制；然后，电机控制器继续通过采样获取输入永磁同步电机的两个相电流，对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流，并设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第三参考值且β轴参考电流为零，基于两相静止坐标系的α轴参考电流为第三参考值且β轴参考电流为零，结合当前所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对所述永磁同步电机进行闭环控制，以及获取在所述永磁同步电机稳定后所述旋转变压器对应记录的第二角度值。
这里，所述第一参考值、所述第二参考值和所述第三参考值大于预设电流阈值，所述预设电流阈值为永磁同步电机能克服自身转动惯量及静摩擦力转动所需的电流值。此外，所述第一参考值可与所述第三参考值相等或不相等。
可以理解地，在设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零之后，通过设置两相静止坐标系的α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值，目的是让永磁同步电机转到静止坐标系下的90度电角度位置。
在一实施方式中，所述基于设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对永磁同步电机进行闭环控制，包括：
将α轴参考电流与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压；
将β轴参考电流与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压；
对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对直流母线电压进行逆变，以生成输入永磁同步电机的相电压。
具体地，首先，电机控制器在获取到输入永磁同步电机的两个相电流，及对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流后，将此时α轴参考电流即第一参考值与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压，并将此时β轴参考电流即零与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压，然后对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对直流母线电压进行逆变，以获取输入永磁同步电机的相电压，从而对永磁同步电机进行闭环控制；接着，电机控制器在重新获取到输入永磁同步电机的两个相电流，及对所述两个相电流进行Clark变换，重新获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流后，将此时α轴参考电流即零与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压，并将此时β轴参考电流即第二参考值与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压，然后对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对直流母线电压进行逆变，以获取输入永磁同步电机的相电压，从而对永磁同步电机进行闭环控制；接着，电机控制器在重新获取到输入永磁同步电机的两个相电流，及对所述两个相电流进行Clark变换，重新获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流后，将此时α轴参考电流即第三参考值与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压，并将此时β轴参考电流即零与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压，然后对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对直流母线电压进行逆变，以获取输入永磁同步电机的相电压，从而对永磁同步电机进行闭环控制。
这里，所述电机控制器可实时检测直流母线电压，所述直流母线电压在不同时刻大小可能不同，但变化较小。如此，与现有技术相比，不需要对两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流继续进行Park变换，相应也不需要用位置传感器测区的角度参与旋转变换及逆变换，从而减少了运算量，加快了检测速度。
步骤S103：将所述第一角度值与所述第二角度值的平均值确定为旋变零位值。
综上，上述实施例提供的永磁同步电机旋变零位值的检测方法中，基于依次设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对永磁同步电机进行闭环控制，并根据所述两相静止坐标系的β轴参考电流先后两次为零时旋转变压器分别对应记录的角度值确定旋变零位值，无需借助额外设备，通过简易的检测策略便能实现电机生产下线状态旋变零偏检测，并能够消除或抑制电机摩擦力对旋转变压器旋变零偏检测精度的影响，操作简单便捷且检测精度高。
基于前述实施例相同的发明构思，请再次参见图2，本发明实施例提供了一种永磁同步电机旋变零位值的检测装置，所述永磁同步电机安装有旋转变压器，所述检测装置位于用于驱动永磁同步电机的电机控制器中，所述检测装置包括控制电路10和驱动电路11，所述控制电路10包括处理单元110、电流检测单元111和旋转解码单元112，所述电流检测单元111分别连接所述驱动电路11和所述处理单元110，所述驱动电路11分别连接永磁同步电机和电池，所述旋转解码单元112分别连接所述旋转变压器和所述处理单元110，其中，
所述电流检测单元111，用于获取从所述驱动电路11输入永磁同步电机的两个相电流；
所述处理单元110，用于对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流；以及，依次分别设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零、α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值、以及α轴参考电流为第三参考值且β轴参考电流为零；
所述驱动电路11，用于基于设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对永磁同步电机进行闭环控制；
所述旋转解码单元112，用于获取所述两相静止坐标系的β轴参考电流先后两次为零且在所述永磁同步电机稳定后所述旋转变压器对应记录的第一角度值、第二角度值；
所述处理单元110，还用于将所述第一角度值与所述第二角度值的平均值确定为旋变零位值。
这里，应当指出的是，本申请的永磁同步电机旋变零位值的检测装置提供的旋变零位值的检测功能可以命名为旋变零偏辨识模式，该检测装置在进入该旋变零偏辨识模式后将进行旋变零位值检测，具体过程如下：
首先，电流检测单元111获取从所述驱动电路11输入永磁同步电机的两个相电流，所述处理单元110对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流，并设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零，所述驱动电路11基于两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零，结合当前所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对所述永磁同步电机进行闭环控制，所述旋转解码单元112获取在所述永磁同步电机稳定后所述旋转变压器对应记录的第一角度值；接着，电流检测单元111继续获取从所述驱动电路11输入永磁同步电机的两个相电流，所述处理单元110对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流，并设置两相静止坐标系的α轴参考电流为α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值，所述驱动电路11基于两相静止坐标系的α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值，结合当前所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对所述永磁同步电机进行闭环控制；然后，电流检测单元111继续获取从所述驱动电路11输入永磁同步电机的两个相电流，所述处理单元110对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流，并设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第三参考值且β轴参考电流为零，所述驱动电路11基于两相静止坐标系的α轴参考电流为第三参考值且β轴参考电流为零，结合当前所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对所述永磁同步电机进行闭环控制，所述旋转解码单元112获取在所述永磁同步电机稳定后所述旋转变压器对应记录的第二角度值。
这里，所述电流检测单元111可以是从所述驱动电路11输入永磁同步电机的三个相电流中任意选择两个相电流，只是需要保证每次都是选择相同两相即可。在具体应用中，所述电流检测单元111可包括电流采样传感器，所述电流采样传感器可设置于永磁同步电机的三相输入端。同时，所述第一参考值、所述第二参考值和所述第三参考值大于预设电流阈值，所述预设电流阈值为永磁同步电机能克服自身转动惯量及静摩擦力转动所需的电流值。此外，所述第一参考值可与所述第三参考值相等或不相等。
可以理解地，在设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零之后，通过设置两相静止坐标系的α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值，目的是让永磁同步电机转到静止坐标系下的90度电角度位置。
在一实施方式中，再次参见图2，所述控制电路10还包括与所述处理单元110、所述驱动电路11和所述电池4连接的电压检测单元113，所述驱动电路11，具体用于：
将α轴参考电流与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压；
将β轴参考电流与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压；
对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对所述电压检测单元113检测到的直流母线电压进行逆变，以获取输入永磁同步电机的相电压。
具体地，在电流检测单元111获取到从所述驱动电路11输入永磁同步电机的两个相电流，及所述处理单元110对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流后，所述驱动电路11将此时α轴参考电流即第一参考值与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压，并将此时β轴参考电流即零与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压，然后对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对所述电压检测单元113检测到的直流母线电压进行逆变，以获取输入永磁同步电机的相电压，从而对永磁同步电机进行闭环控制；接着，在电流检测单元111重新获取到从所述驱动电路11输入永磁同步电机的两个相电流，及所述处理单元110对所述两个相电流进行Clark变换，重新获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流后，所述驱动电路11将此时α轴参考电流即零与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压，并将此时β轴参考电流即第二参考值与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压，然后对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对所述电压检测单元113检测到的直流母线电压进行逆变，以获取输入永磁同步电机的相电压，从而对永磁同步电机进行闭环控制；接着，在电流检测单元111重新获取到从所述驱动电路11输入永磁同步电机的两个相电流，及所述处理单元110对所述两个相电流进行Clark变换，重新获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流后，所述驱动电路11将此时α轴参考电流即第三参考值与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压，并将此时β轴参考电流即零与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压，然后对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对所述电压检测单元113检测到的直流母线电压进行逆变，以获取输入永磁同步电机的相电压，从而对永磁同步电机进行闭环控制。
这里，所述直流母线电压可以由电池提供，所述直流母线电压在不同时刻大小可能不同，但变化较小。如此，与现有技术相比，不需要对两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流继续进行Park变换，相应也不需要用位置传感器测区的角度参与旋转变换及逆变换，从而减少了运算量，加快了检测速度。
综上，上述实施例提供的永磁同步电机旋变零位值的检测装置中，基于依次设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对永磁同步电机进行闭环控制，并根据所述两相静止坐标系的β轴参考电流先后两次为零时旋转变压器分别对应记录的角度值确定旋变零位值，无需借助额外设备，通过简易的检测策略便能实现电机生产下线状态旋变零偏检测，并能够消除或抑制电机摩擦力对旋转变压器旋变零偏检测精度的影响，操作简单便捷且检测精度高。
基于前述实施例相同的发明构思，本实施例通过具体示例对前述实施例的技术方案进行详细说明。请再次参见图2，将生产下线的永磁同步电机2按图2所示连接关系进行电气连接，然后令电机控制器进入旋变零偏检测模式，参见图4，为所述旋变零偏检测算法的原理示意图，根据所述旋变零偏检测算法的原理示意图对永磁同步电机旋变零位值进行检测的过程如下：
首先，给定
为一定值，
为零，结合对输入永磁同步电机2的两个相电流Ia和Ib进行Clark变换所获得的两相静止坐标系的α轴反馈电流Isα和β轴反馈电流Isβ进行比较，然后对所生成的α轴偏差电流进行PI控制获得α轴电压
以及对所生成的β轴偏差电流进行PI控制获得β轴电压
然后利用SVPWM算法对α轴电压
和β轴电压
进行空间矢量脉宽调制以生成六路开关信号，从而控制三相逆变器的开通与关断，以使永磁同步电机2自动旋转一定角度，待永磁同步电机2稳定后记录电机控制器1中旋变解码单元112解析的电机位置电气角度θ1；
然后，给定
为零，
为一定值，重复执行上述操作，使永磁同步电机2继续旋转一定角度，待永磁同步电机2稳定后记录电机控制器1中旋变解码单元112解析的电机位置电气角度θ2；
接着，给定
为一定值，
为零，重复执行上述操作，使永磁同步电机2继续旋转一定角度，待永磁同步电机2稳定后记录电机控制器1中旋变解码单元112解析的电机位置电气角度θ3；
最后，计算旋变零偏值θ0为θ0＝(θ1+θ3)/2。
这里，
和
的给定值应足够大，以至少确保永磁同步电机2在该电流下的转矩能克服自身转动惯量及静摩擦力转动。
参见图5，为永磁同步电机转动时旋变零偏值的矢量图，图中αβ轴表示永磁同步电机真实的两相静止坐标系轴，R轴为通过电机控制器1中旋变解码单元112解析出的电机转子轴。当给定
为一定值，
为零时，永磁同步电机2的转子将转至与α轴重合，实际电机控制器1的旋变解码单元112解析的电机位置角为θ1，该θ1可以认为是旋变零偏值。但是，θ1的检测并未考虑电机摩擦阻力、转动惯量因素对辨识精度的影响。若设电机摩擦阻力、转动惯量对辨识精度影响为θf，则精准的旋变零偏值
为
为了精确的辨识旋变零偏值，当给定
为一定值，
为零时，让永磁同步电机转子实际转至β轴，此时电机控制器1中旋变解码单元112解析转子角度为θ2。然后，继续给定
为一定值，
为零，让永磁同步电机2的转子实际转至与α轴重合，此时电机控制器1中旋变解码单元112解析的电机位置角为θ3。考虑电机摩擦阻力、转动惯量对辨识精度的影响有θf的影响，所以此时精准的旋变零偏值
为
如此，旋变零偏实际值可整理为
综上，通过上述处理，能有效避免电机转动惯量、摩擦力对旋变零偏检测精度的影响，并且该旋变零偏检测策略不受电机参数变化的影响。因此，只需要一台电机控制器的设备下以简易的控制策略就能实现电机生产下线状态旋变零偏检测并消除或抑制摩擦力对旋转变压器零位偏移检测精度的影响，检测精度较高；可以简单的实现电机生产下线状态下电动汽车用永磁同步电机旋变零位的测量，便于实现电机出厂就有明确的旋变零偏值，同时，较其他测量方法能够大幅简化控制策略，便于控制实现。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
在本文中，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，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种永磁同步电机旋变零位值的检测方法，应用于电机控制器，所述永磁同步电机安装有旋转变压器，其特征在于，所述方法包括：
对采样获取的输入永磁同步电机的两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流；
基于设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对永磁同步电机进行闭环控制，获取所述两相静止坐标系的β轴参考电流先后两次为零且在永磁同步电机稳定后旋转变压器分别对应记录的第一角度值、第二角度值；其中，依次分别设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零、α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值、以及α轴参考电流为第三参考值且β轴参考电流为零；
将所述第一角度值与所述第二角度值的平均值确定为旋变零位值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对永磁同步电机进行闭环控制，包括：
将α轴参考电流与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压；
将β轴参考电流与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压；
对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对直流母线电压进行逆变，以生成输入永磁同步电机的相电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一参考值与所述第三参考值相等或不相等。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一参考值、所述第二参考值和所述第三参考值大于预设电流阈值，所述预设电流阈值为永磁同步电机能克服自身转动惯量及静摩擦力转动所需的电流值。
5.一种电动汽车永磁同步电机旋变零位值的检测装置，所述永磁同步电机安装有旋转变压器，其特征在于，所述检测装置包括控制电路和驱动电路，所述控制电路包括处理单元、电流检测单元和旋转解码单元，所述电流检测单元分别连接所述驱动电路和所述处理单元，所述旋转解码单元分别连接所述旋转变压器和所述处理单元，其中，
所述电流检测单元，用于获取从所述驱动电路输入永磁同步电机的两个相电流；
所述处理单元，用于对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流；以及，依次分别设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零、α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值、以及α轴参考电流为第三参考值且β轴参考电流为零；
所述驱动电路，用于基于设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对永磁同步电机进行闭环控制；
所述旋转解码单元，用于获取所述两相静止坐标系的β轴参考电流先后两次为零且在永磁同步电机稳定后旋转变压器对应记录的第一角度值、第二角度值；
所述处理单元，还用于将所述第一角度值与所述第二角度值的平均值确定为旋变零位值。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制电路还包括与所述处理单元和所述驱动电路连接的电压检测单元，所述驱动电路，具体用于：
将α轴参考电流与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压；
将β轴参考电流与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压；
对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对所述电压检测单元检测到的直流母线电压进行逆变，以生成输入永磁同步电机的相电压。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一参考值、所述第二参考值和所述第三参考值大于预设电流阈值，所述预设电流阈值为永磁同步电机能克服自身转动惯量及静摩擦力转动所需的电流值。
8.一种永磁同步电机旋变零位值的检测系统，所述系统包括永磁同步电机、旋转变压器、电机控制器以及电池，所述旋转变压器安装于所述永磁同步电机上，其特征在于，所述电机控制器包括控制电路和驱动电路，所述驱动电路分别连接所述永磁同步电机和所述电池，所述控制电路包括处理单元、电流检测单元和旋转解码单元，所述电流检测单元分别连接所述驱动电路和所述处理单元，所述旋转解码单元分别连接所述旋转变压器和所述处理单元，其中，
所述电流检测单元，用于获取从所述驱动电路输入永磁同步电机的两个相电流；
所述处理单元，用于对所述两个相电流进行Clark变换，获得两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流；以及，依次分别设置两相静止坐标系的α轴参考电流为第一参考值且β轴参考电流为零、α轴参考电流为零且β轴参考电流为第二参考值、以及α轴参考电流为第三参考值且β轴参考电流为零；
所述驱动电路，用于基于设置的两相静止坐标系的α轴参考电流和β轴参考电流，结合所述两相静止坐标系的α轴反馈电流和β轴反馈电流对所述永磁同步电机进行闭环控制；
所述旋转解码单元，用于获取所述两相静止坐标系的β轴参考电流先后两次为零且在所述永磁同步电机稳定后所述旋转变压器对应记录的第一角度值、第二角度值；
所述处理单元，还用于将所述第一角度值与所述第二角度值的平均值确定为旋变零位值。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制电路还包括与所述处理单元、所述驱动电路和所述电池连接的电压检测单元，所述驱动电路，具体用于：
将α轴参考电流与α轴反馈电流进行比较所生成的α轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的α轴电压；
将β轴参考电流与β轴反馈电流进行比较所生成的β轴偏差电流进行PI控制，获得两相静止坐标系的β轴电压；
对所述两相静止坐标系的α轴电压和β轴电压进行空间矢量脉宽调制，利用生成的空间矢量脉宽调制波对所述电压检测单元检测到的所述电池所提供的直流母线电压进行逆变，以获取输入永磁同步电机的相电压。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一参考值、所述第二参考值和所述第三参考值大于预设电流阈值，所述预设电流阈值为永磁同步电机能克服自身转动惯量及静摩擦力转动所需的电流值。
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