CN116599406A - 永磁同步电机的标定方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机的标定方法、装置、设备及介质。方法包括：根据标定的MTPA曲线上的多个工作点，确定目标励磁电流；获取电机在目标转矩下运行时的实际工作温度、反馈转矩电流和反馈励磁电流；根据标定的永磁磁链值，确定电机在反馈转矩电流和实际工作温度下的理论永磁磁链值；根据标定的电机交直轴电感差值和理论永磁磁链值，确定电机在反馈励磁电流和反馈转矩电流下的理论电机交直轴电感差值；根据理论永磁磁链值、目标励磁电流和电感差值确定目标转矩电流；根据目标励磁电流和目标转矩电流确定电机在目标转矩下的控制电流指令。该方法考虑了温度和电流的变化对永磁磁链值和电感差值等电机参数的影响，提高了标定结果的精确性。

Description

永磁同步电机的标定方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机的标定方法、装置、设备及介质。

背景技术

电动汽车对所搭载的永磁同步电机的转矩精度和转矩响应时间均有较高要求，在整车应用前都需要对电机进行标定，从而获取不同转矩下的电流指令。

现有技术中，通过电机观测电路，获取永磁同步电机的定子电流、电压和转速信号，从而可以得到旋转坐标系下定子电压状态方程和电磁转矩方程，进而在磁饱和及交叉磁链效应条件下，可以在转子参考系中得到永磁同步电机的磁链模型及其时间导数，然后计算出恒定转矩曲线方程和MTPA(Maximum Torque per Ampere，最大转矩电流比)曲线方程，再将上述两方程联立构造最小化目标函数，最终求解出不同转矩下的电流指令。

但是，上述方法未考虑到电机参数随电流及温度的变化而变化的情况，从而导致最终的标定结果不够准确，影响标定的精确性。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种永磁同步电机的标定方法、装置、设备及介质，通过对受温度和电流影响的永磁磁链值和电机交直轴电感差值进行标定，可以得到更加准确的永磁磁链值和电感差值等电机参数，从而可以使得确定出的电流指令更加准确，提高标定结果的精确性，且该标定方法通用性较强，适用范围广。

第一方面，本发明提供了一种永磁同步电机的标定方法，所述标定方法包括：

标定最大转矩电流比曲线上的多个工作点，获取标定的所述多个工作点对应的最大转矩值和励磁电流；

根据标定的所述多个工作点对应的所述最大转矩值和所述励磁电流，确定在给定目标转矩下的目标励磁电流；

获取电机在所述目标转矩下运行时的实际工作温度、反馈转矩电流和反馈励磁电流；

标定所述电机在不同转矩电流和不同温度下的永磁磁链值，并根据标定的所述永磁磁链值，确定所述电机在所述反馈转矩电流和所述实际工作温度下的理论永磁磁链值；

标定所述电机在不同永磁磁链值、不同励磁电流和不同转矩电流下的电机交直轴电感差值，并根据标定的所述电机交直轴电感差值和所述理论永磁磁链值，确定所述电机在所述反馈励磁电流和所述反馈转矩电流下的理论电机交直轴电感差值；

根据所述理论永磁磁链值、所述目标励磁电流和所述理论电机交直轴电感差值，确定在给定的所述目标转矩下的目标转矩电流；

根据所述目标励磁电流和所述目标转矩电流，确定所述电机在所述目标转矩下的控制电流指令。

可选的，所述标定最大转矩电流比曲线上的多个工作点，包括：

给定电机设定转速，并控制所述电机的电流幅值从初始电流幅值开始以第一电流步长依次增大，直至所述电机的转矩达到峰值转矩；

获取所述电机在每个所述电流幅值下的最大转矩值和所述最大转矩值对应的电流角度；

确定在每个所述电流幅值和对应的所述电流角度下对应的励磁电流；

将每个所述电流幅值对应的所述最大转矩值和所述励磁电流记为一个所述工作点对应的数据。

可选的，所述电机的运行包括最大转矩电流比阶段和弱磁阶段；

所述根据标定的所述多个工作点对应的最大转矩值和励磁电流，确定在给定目标转矩下的目标励磁电流，包括：

给定电机目标转矩；

确定所述目标转矩所在的转矩区间为目标转矩区间，其中，所述多个工作点对应的所述最大转矩值按照从小到大的顺序排序，相邻两个所述最大转矩值、以及相邻两个所述最大转矩值之间的转矩值构成一个所述转矩区间；

确定所述目标转矩区间对应的两个所述最大转矩值为第一转矩值和第二转矩值；

确定所述第一转矩值对应的励磁电流为第一励磁电流，确定所述第二转矩值对应的励磁电流为第二励磁电流；

在所述最大转矩电流比阶段，根据所述第一转矩值、所述第二转矩值、所述第一励磁电流、所述第二励磁电流和所述目标转矩，确定所述目标励磁电流；

在所述弱磁阶段，获取弱磁电流，根据所述弱磁电流、所述第一转矩值、所述第二转矩值、所述第一励磁电流、所述第二励磁电流和所述目标转矩，确定所述目标励磁电流。

可选的，所述根据所述第一转矩值、所述第二转矩值、所述第一励磁电流、所述第二励磁电流和所述目标转矩，确定所述目标励磁电流，包括：

根据以下公式计算得到所述目标励磁电流：

其中，表示所述目标励磁电流的值，T_{e_ref}表示所述目标转矩的值，/>表示所述第一转矩值，T_k表示所述第二转矩值，i^d_k―1表示所述第一励磁电流的值，i_{d_k}表示所述第二励磁电流的值。

可选的，所述标定所述电机在不同转矩电流和不同温度下的永磁磁链值，包括：

给定电机设定转速，并控制所述励磁电流为0，所述转矩电流从初始转矩电流开始以第二电流步长依次增加至电机最大电流；

获取在每个所述转矩电流下，所述电机的最高电机温度、最低电机温度、以及所述电机在所述最高电机温度下的第一电机转矩和所述电机在所述最低电机温度下的第二电机转矩；

根据所述最高电机温度、所述最低电机温度、所述第一电机转矩和所述第二电机转矩，确定所述电机在不同转矩电流和不同温度下的永磁磁链值。

可选的，所述标定所述电机在不同永磁磁链值、不同励磁电流和不同转矩电流下的电机交直轴电感差值，包括：

给定电机设定转速，并控制所述励磁电流从初始励磁电流开始以第三电流步长依次增大至电机最大电流，且在每个所述励磁电流下，控制所述转矩电流从初始转矩电流开始以第四电流步长依次增大至电机最大电流；

分别获取每个所述励磁电流和每个所述转矩电流组合下的电机转矩；

根据所述励磁电流、所述转矩电流、所述电机转矩、以及标定的所述永磁磁链值，确定所述电机在不同永磁磁链值、不同励磁电流和不同转矩电流下的电机交直轴电感差值。

可选的，所述根据所述理论永磁磁链值、所述目标励磁电流和所述理论电机交直轴电感差值，确定在给定的所述目标转矩下的目标转矩电流，包括：

根据以下公式计算所述目标转矩电流：

其中，T_e表示所述目标转矩的值，N_p表示电机极数，表示所述理论永磁磁链值，L_d―L_q表示所述理论电机交直轴电感差值，i_{d_ref}表示所述目标励磁电流值，i_{q_ref}表示所述目标转矩电流的值。

第二方面，本发明提供了一种永磁同步电机的标定装置，所述装置包括：

工作点标定模块，用于标定最大转矩电流比曲线上的多个工作点，获取标定的所述多个工作点对应的最大转矩值和励磁电流；

目标励磁电流确定模块，用于根据标定的所述多个工作点对应的最大转矩值和励磁电流，确定在给定目标转矩下的目标励磁电流；

获取模块，用于获取电机在所述目标转矩下运行时的实际工作温度、反馈转矩电流和反馈励磁电流；

理论永磁磁链值确定模块，用于标定所述电机在不同转矩电流和不同温度下的永磁磁链值，并根据标定的所述永磁磁链值，确定所述电机在所述反馈转矩电流和所述实际工作温度下的理论永磁磁链值；

理论电感差值确定模块，用于标定所述电机在不同永磁磁链值、不同励磁电流和不同转矩电流下的电机交直轴电感差值，并根据标定的所述电机交直轴电感差值和所述理论永磁磁链值，确定所述电机在所述反馈励磁电流和所述反馈转矩电流下的理论电机交直轴电感差值；

目标转矩电流确定模块，用于根据所述理论永磁磁链值、所述目标励磁电流和所述理论电机交直轴电感差值，确定在给定的所述目标转矩下的目标转矩电流；

电流指令确定模块，用于根据所述目标励磁电流和所述目标转矩电流，确定所述电机在所述目标转矩下的控制电流指令。

可选的，工作点标定模块还用于：

给定电机设定转速，并控制所述电机的电流幅值从初始电流幅值开始以第一电流步长依次增大，直至所述电机的转矩达到峰值转矩；

获取所述电机在每个所述电流幅值下的最大转矩值和所述最大转矩值对应的电流角度；

确定在每个所述电流幅值和对应的所述电流角度下对应的励磁电流；

将每个所述电流幅值对应的所述最大转矩值和所述励磁电流记为一个所述工作点对应的数据。

可选的，目标励磁电流确定模块包括：

目标转矩给定单元，用于给定电机目标转矩；

转矩区间确定单元，用于确定所述目标转矩所在的转矩区间为目标转矩区间，其中，所述多个工作点对应的所述最大转矩值按照从小到大的顺序排序，相邻两个所述最大转矩值、以及相邻两个所述最大转矩值之间的转矩值构成一个所述转矩区间；

转矩值确定单元，用于确定所述目标转矩区间对应的两个所述最大转矩值为第一转矩值和第二转矩值；

励磁电流确定单元，用于确定所述第一转矩值对应的励磁电流为第一励磁电流，确定所述第二转矩值对应的励磁电流为第二励磁电流；

目标励磁电流确定单元，用于在所述最大转矩电流比阶段，根据所述第一转矩值、所述第二转矩值、所述第一励磁电流、所述第二励磁电流和所述目标转矩，确定所述目标励磁电流；在所述弱磁阶段，获取弱磁电流，根据所述弱磁电流、所述第一转矩值、所述第二转矩值、所述第一励磁电流、所述第二励磁电流和所述目标转矩，确定所述目标励磁电流。

可选的，目标励磁电流确定单元还用于：

根据以下公式计算得到所述目标励磁电流：

其中，表示所述目标励磁电流的值，T_{e_ref}表示所述目标转矩的值，/>表示所述第一转矩值，T_k表示所述第二转矩值，i_{d_k}―1表示所述第一励磁电流的值，i_{d_k}表示所述第二励磁电流的值。

可选的，理论永磁磁链值确定模块还用于：

给定电机设定转速，并控制所述励磁电流为0，所述转矩电流从初始转矩电流开始以第二电流步长依次增加至电机最大电流；

获取在每个所述转矩电流下，所述电机的最高电机温度、最低电机温度、以及所述电机在所述最高电机温度下的第一电机转矩和所述电机在所述最低电机温度下的第二电机转矩；

根据所述最高电机温度、所述最低电机温度、所述第一电机转矩和所述第二电机转矩，确定所述电机在不同转矩电流和不同温度下的永磁磁链值。

可选的，理论电感差值确定模块还用于：

给定电机设定转速，并控制所述励磁电流从初始励磁电流开始以第三电流步长依次增大至电机最大电流，且在每个所述励磁电流下，控制所述转矩电流从初始转矩电流开始以第四电流步长依次增大至电机最大电流；

分别获取每个所述励磁电流和每个所述转矩电流组合下的电机转矩；

根据所述励磁电流、所述转矩电流、所述电机转矩、以及标定的所述永磁磁链值，确定所述电机在不同永磁磁链值、不同励磁电流和不同转矩电流下的电机交直轴电感差值。

可选的，目标转矩电流确定模块还用于：

根据以下公式计算所述目标转矩电流：

其中，T_{e_ref}表示所述目标转矩的值，N_p表示电机极数，表示所述理论永磁磁链值，L_d―L_q表示所述理论电机交直轴电感差值，i_{d_ref}表示所述目标励磁电流值，i_{q_ref}表示所述目标转矩电流的值。

第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如第一方面所述的标定方法。

第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如第一方面所述的标定方法。

本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供的一种永磁同步电机的标定方法、装置、设备及介质，通过确定电机在目标转矩下的目标励磁电流和目标转矩电流，以确定电机在目标转矩下的控制电流指令。其中，在确定目标励磁电流时，通过标定最大转矩电流比曲线上的多个工作点，根据标定的多个工作点对应的最大转矩值和励磁电流即可确定出电机在目标转矩下的目标励磁电流。在确定目标转矩电流时，通过获取电机在目标转矩下运行时的实际工作温度、以及反馈转矩电流和反馈励磁电流，以确定出电机在反馈转矩电流和实际工作温度下对应的理论永磁磁链值、以及电机在理论永磁磁链值、反馈励磁电流和反馈转矩电流下的理论电机交直轴电感差值。然后根据确定出的理论永磁磁链值、目标励磁电流和理论电机交直轴电感差值，即可进一步确定出电机在给定的目标转矩下的目标转矩电流。上述方法在确定目标转矩电流的过程中，考虑到了温度和电流的变化对永磁磁链值和电感差值等电机参数的影响，从而可以使得确定出的转矩控制电流指令更加准确，提高了标定结果的精确性，且该标定方法通用性较强，适用范围广。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种永磁同步电机的标定方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种永磁同步电机的标定装置的结构框图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

永磁同步电机矢量控制技术是利用坐标变换将采集到的电机三相定子电流、磁链等矢量按照转子磁链这一旋转矢量的方向分解成两个分量，一个沿着转子磁链方向，称为直轴励磁电流；另一个正交于转子磁链方向，称为交轴转矩电流。根据不同的控制目标调节励磁电流和转矩电流，得到转矩控制电流指令，进而实现对速度和转矩的精确控制，使控制系统获得良好的稳态和动态响应特性。

图1是本发明实施例提供的一种永磁同步电机的标定方法的流程图，如图1所示，该标定方法用于确定永磁同步电机的转矩控制电流指令，该标定方法包括：

步骤S110、标定最大转矩电流比曲线上的多个工作点，获取标定的多个工作点对应的最大转矩值和励磁电流。

永磁同步电机的运行包括恒转矩运行阶段(MTPA阶段)和恒功率运行阶段(弱磁阶段)。因此，根据永磁同步电机的运行特点，其矢量控制技术也对应包括MTPA控制策略和弱磁控制策略。

在本实施例中，可以通过标定MTPA曲线上的多个工作点，并利用线性化处理方式，可以获取得到MTPA阶段的最大转矩值和励磁电流的对应关系。采用少量的工作点进行标定，使得标定过程简单和高效。

可选的，在执行步骤S110之前，该标定方法还可以包括：

对电机的弱磁转速阈值进行标定。其中，弱磁转速阈值为电机从MTPA阶段进入到弱磁阶段的最小转速。弱磁转速阈值的具体标定步骤如下：

给定电机初始转速为第一转速，并控制电机的转矩电流和励磁电流逐渐增大，直至电机的转矩达到峰值转矩；然后在电机的转矩达到峰值转矩后，逐渐增加电机的转速，直至电机的交直轴电压U_dq＝U_dc/1.732，获取此时电机的转速，并将此时的电机转速记为电机的弱磁转速阈值。

其中，第一转速为10％峰值转速，母线电压U_dc为电机母线电压。

可选的，步骤S110包括：

第一步、给定电机设定转速，并控制电机的电流幅值从初始电流幅值开始以第一电流步长依次增大，直至电机的转矩达到峰值转矩。

其中，设定转速小于弱磁转速阈值。

第二步、获取电机在每个电流幅值下的最大转矩值和最大转矩值对应的电流角度。

第三步、确定在每个电流幅值和对应的电流角度下对应的励磁电流。

第四步、将每个电流幅值对应的最大转矩值和励磁电流记为一个工作点对应的数据。

具体为，通过测功机给定电机小于弱磁转速阈值的转速，给定电机初始电流幅值I_s0，控制电流幅值I_s从初始电流幅值I_s0开始以第一电流步长△I₁依次增加，直到电机输出的转矩达到峰值转矩；在每个电流幅值I_s下给定不同的电流角度θ，记录每个电流角度下的电机转矩值；然后，筛选出电机在每个电流幅值I_s下的最大转矩值T_max，以及该最大转矩值T_max对应的电流角度θ。根据电流幅值I_s和电流角度θ，可以计算得到每个电流幅值I_s和电流角度θ下的励磁电流I_d。将每组励磁电流I_d的值和对应的最大扭矩值T_max的值作为一组MTPA工作点对应的数据，从而获得多组MTPA工作点。

在本实施例中，可以根据以下公式(1)计算励磁电流：

i_{d_n}＝I_{s_n}*cosθ_n； (1)

其中，i_{d_n}表示第n组工作点中的励磁电流，I_{s_n}表示第n个电流幅值，θ_n表示在第n个电流幅值下最大转矩值对应的电流角度。

在本实施例中，初始电流幅值I_s0、第一电流步长△I₁和电流角度θ的给定范围，均可以根据实际需求进行确定，本发明对此不做限定。

示例性的，当I_s＜I_e时，△I₁＝I_max/20；当I_e≤I_s＜I_max时，△I₁＝I_max/10。其中，I_e表示电机额定电流，I_max表示电机最大电流。θ的给定范围可以由90°到180°。

步骤S120、根据标定的多个工作点对应的最大转矩值和励磁电流，确定在给定目标转矩下的目标励磁电流。

可选的，步骤S120包括：

第一步、给定电机目标转矩。

第二步、确定目标转矩所在的转矩区间为目标转矩区间。

其中，多个工作点对应的最大转矩值按照从小到大的顺序排序，相邻两个最大转矩值、以及相邻两个最大转矩值之间的转矩值构成一个转矩区间。

第三步、确定目标转矩区间对应的两个最大转矩值为第一转矩值和第二转矩值。

第四步、确定第一转矩值对应的励磁电流为第一励磁电流，确定第二转矩值对应的励磁电流为第二励磁电流。

在本实施例中，可以将标定的多个工作点对应的最大转矩值和励磁电流制作成MTPA表格，通过表格寻找到目标转矩所在目标转矩区间对应的最大转矩值和励磁电流。该匹配方式简单快捷。

在本实施例中，由于永磁同步电机的运行包括MTPA阶段和弱磁阶段。因此，在进行控制电流指令标定时，也分为MTPA阶段和弱磁阶段两个阶段。在MTPA阶段和弱磁阶段，目标励磁电流的确定方式也有所不同。具体可参见第五步和第六步的相关描述。

第五步、在最大转矩电流比阶段(即MTPA阶段)，根据第一转矩值、第二转矩值、第一励磁电流、第二励磁电流和目标转矩，确定目标励磁电流。

在本实施例中，可以根据以下公式(2)计算得到目标励磁电流：

其中，表示目标励磁电流的值，T_{e_ref}表示目标转矩的值，/>表示第一转矩值，T_k表示第二转矩值，i_{d_k}―1表示第一励磁电流的值，i^d_k表示第二励磁电流的值。

通过上述公式(2)计算得到的即为MTPA阶段的目标励磁电流。

第六步、在弱磁阶段，获取弱磁电流，根据弱磁电流、第一转矩值、第二转矩值、第一励磁电流、第二励磁电流和目标转矩，确定目标励磁电流。

在本实施例中，当电机处于弱磁阶段控制时，可以通过弱磁环调节出弱磁电流，将弱磁电流叠加到MTPA阶段目标励磁电流上，即可得到弱磁阶段目标励磁电流。

需要说明的是，当给定的目标转矩等于工作点中对应的最大转矩值时，那么该最大转矩值对应的励磁电流则为MTPA阶段目标励磁电流；将该对应的励磁电流叠加了弱磁电流后，即为弱磁阶段目标励磁电流，均不需要通过公式(2)进行计算。

步骤S130、获取电机在目标转矩下运行时的实际工作温度、反馈转矩电流和反馈励磁电流。

在本实施例中，可以通过温度传感器实时检测电机的实际工作温度，通过功率分析仪检测电机的反馈转矩电流和反馈励磁电流。

步骤S140、标定电机在不同转矩电流和不同温度下的永磁磁链值，并根据标定的永磁磁链值，确定电机在反馈转矩电流和实际工作温度下的理论永磁磁链值。

在本实施例中，标定出不同的转矩电流和不同的温度下的永磁磁链值，充分考虑了温度和电流对永磁磁链参数的影响，根据标定的永磁磁链确定的理论永磁磁链值较为准确，且标定方法简单。

可选的，步骤S140中，标定电机在不同转矩电流和不同温度下的永磁磁链值，具体包括：

第一步、给定电机设定转速，并控制励磁电流为0，转矩电流从初始转矩电流开始以第二电流步长依次增加至电机最大电流。

其中，设定转速小于弱磁转速阈值。

第二步、获取在每个转矩电流下，电机的最高电机温度、最低电机温度、以及电机在最高电机温度下的第一电机转矩和电机在最低电机温度下的第二电机转矩。

第三步、根据最高电机温度、最低电机温度、第一电机转矩和第二电机转矩，确定电机在不同转矩电流和不同温度下的永磁磁链值。

具体为，通过测功机给定电机小于弱磁转速阈值的转速，给定励磁电流为0，控制转矩电流I_q从初始转矩电流I_q0开始以第二电流步长△I₂依次增加至电机最大电流I_max。在每个转矩电流I_q下持续运行，记录电机的工作温度范围内的最高电机温度T₁和最低电机温度T₂，以及电机在最高电机温度T₁下的第一电机转矩T_T1和电机在最低电机温度T₂下的第二电机转矩T_T2。其中，I_q0和△I₂可以根据需求进行设置，本发明对此不限定。

在本实施例中，可以根据下述转矩方程(3)计算各转矩电流I_q在最高电机温度T₁下的永磁磁链值。根据下述转矩方程(4)计算各转矩电流I_q在最低电机温度T₂下的永磁磁链值。当电机温度为最高电机温度T₁和最低电机温度T₂之间的其他温度T时，其他温度T对应的永磁磁链值，可以使用T₁、T₂两个温度下的永磁磁链值进行线性加权计算，具体可以采用下述加权公式(5)计算。

示例性的，可以通过以下转矩方程(3)计算得到转矩电流为I_{q_k}、温度为T₁时的永磁磁链值：

其中，T_{T1_k}为转矩电流为I_{q_k}、温度为T₁时的扭矩值；分别为转矩电流为I_{q_k}、温度为T₁时的永磁磁链值；N_p为电机极数。

示例性的，可以通过以下转矩方程(4)计算得到转矩电流为I_{q_k}、温度为T₂时的永磁磁链值:

其中，T_{T2_k}为转矩电流为I_{q_k}、温度为T₂时的扭矩值；为转矩电流为I_{q_k}、温度为T₂时的永磁磁链值；N_p为电机极数。

示例性的，可以通过以下加权公式(5)计算得到其他温度T时的永磁磁链值：

其中，为转矩电流为I_{q_k}、温度为T时永磁磁链值；N_p为电机极数。

在本实施例中，通过上述方法标定出电机在不同转矩电流和不同温度下的永磁磁链值后，可以将标定得到的永磁磁链值与对应的转矩电流和电机温度的值输入到永磁磁链值标定表格中。然后通过查表即可得到电机在反馈转矩电流和实际工作温度下对应的理论永磁磁链值。

步骤S150、标定电机在不同永磁磁链值、不同励磁电流和不同转矩电流下的电机交直轴电感差值，并根据标定的电机交直轴电感差值和理论永磁磁链值，确定电机在反馈励磁电流和反馈转矩电流下的理论电机交直轴电感差值。

在本实施例中，标定出不同永磁磁链值、不同励磁电流和不同转矩电流下的电机交直轴电感差值，充分考虑了温度和电流对电感差值参数的影响，根据标定的电机交直轴电感差值确定的理论电机交直轴电感差值较为准确，且标定方法简单。

可选的，步骤S150包括：

第一步、给定电机设定转速，并控制励磁电流从初始励磁电流开始以第三电流步长依次增大至电机最大电流，且在每个励磁电流下，控制转矩电流从初始转矩电流开始以第四电流步长依次增大至电机最大电流。其中，设定转速小于弱磁转速阈值。

第二步、分别获取每个励磁电流和每个转矩电流组合下的电机转矩；

第三步、根据励磁电流、转矩电流、电机转矩、以及标定的永磁磁链值，确定电机在不同永磁磁链值、不同励磁电流和不同转矩电流下的电机交直轴电感差值。

具体的，通过测功机给定电机小于弱磁转速阀值的转速，给定电机初始励磁电流I_d0，并控制励磁电流I_d从初始励磁电流I_d0以第三电流步长△I₃依次增大至电机最大电流I_max。在每个励磁电流I_d下，保持I_d不变，给定初始转矩电流I_q0，并控制转矩电流I_q从初始转矩电流I_q0以第四电流步长△I₄依次增大至电机最大电流I_max，分别记录对应的电机扭矩T_e，从而获得每个励磁电流I_d和每个转矩电流I_q组合下的T_e。最后根据I_d、I_q、T_e和标定的永磁磁链值计算电机交直轴电感差值。

其中，△I₃和△I₄可以根据需求进行设置，本发明对此不限定。

在本实施例中，可以通过以下公式(6)计算电机交直轴电感差值：

其中，L_d―L_q表示电机交直轴电感差值，表示永磁磁链值，N_p表示电机极数，I_d表示给定的励磁电流的值，I_q表示给定的转矩电流的值，T_e表示I_d和I_q下的电机扭矩。

在本实施例中，可以通过上述步骤S140中的标定的电机在不同转矩电流和不同温度下的永磁磁链值，确定在给定的励磁电流I_d和转矩电流I_q下，对应的永磁磁链值

示例性的，通过上述方法标定出电机在不同永磁磁链值、不同励磁电流和不同转矩电流下的电机交直轴电感差值后，可以将标定得到的电机交直轴电感差值与对应的励磁电流和转矩电流的值记录到电感差值标定表格中。然后通过查表即可得到电机在反馈转矩电流和实际工作温度下对应的理论电机交直轴电感差值。

步骤S160、根据理论永磁磁链值、目标励磁电流和理论电机交直轴电感差值，确定在给定的目标转矩下的目标转矩电流。

可选的，步骤S160包括：

根据以下公式(7)计算目标转矩电流：

其中，T_{e_ref}表示目标转矩的值，N_p表示电机极数，表示理论永磁磁链值，L_d―L_q表示理论电机交直轴电感差值，i_{d_ref}表示目标励磁电流的值，i_{q_ref}表示目标转矩电流的值。

在本实施例中，当电机处于MTPA阶段时，i_{d_ref}为MTPA阶段目标励磁电流的值，带入到公式(7)中对应得到的就是MTPA阶段目标转矩电流。当电机处于弱磁阶段时，i_{d_ref}为弱磁阶段目标励磁电流的值，带入到公式(7)中对应得到的就是弱磁阶段目标转矩电流。该方法区分了MTPA阶段和弱磁阶段，提高了电流指令的精确性。

步骤S170、根据目标励磁电流和目标转矩电流，确定电机在目标转矩下的控制电流指令。

在本实施例中，在MTPA阶段，确定的目标励磁电流和目标转矩电流为MTPA阶段的控制电流指令；在弱磁阶段，确定的目标励磁电流和目标转矩电流为弱磁阶段的控制电流指令。该设计方式区分了MTPA阶段和弱磁阶段，在弱磁阶段利用弱磁环自动调节弱磁电流，同步利用转矩方程和标定的电机参数计算转矩电流，既能保证系统的稳定性，还能提高电流指令的精确性，通用性较强，且非常适用于电动汽车用永磁同步电机的转矩控制电流标定。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种永磁同步电机的标定装置，图2是本发明实施例提供的一种永磁同步电机的标定装置的结构框图，如图2所示，该装置200包括工作点标定模块210、目标励磁电流确定模块220、获取模块230、理论永磁磁链值确定模块240、理论电感差值确定模块250、目标转矩电流确定模块260和电流指令确定模块270。

工作点标定模块210，用于标定最大转矩电流比曲线上的多个工作点，获取标定的多个工作点对应的最大转矩值和励磁电流。

目标励磁电流确定模块220，用于根据标定的多个工作点对应的最大转矩值和励磁电流，确定在给定目标转矩下的目标励磁电流。

获取模块230，用于获取电机在目标转矩下运行时的实际工作温度、反馈转矩电流和反馈励磁电流。

理论永磁磁链值确定模块240，用于标定电机在不同转矩电流和不同温度下的永磁磁链值，并根据标定的永磁磁链值，确定电机在反馈转矩电流和实际工作温度下的理论永磁磁链值。

理论电感差值确定模块250，用于标定电机在不同永磁磁链值、不同励磁电流和不同转矩电流下的电机交直轴电感差值，并根据标定的电机交直轴电感差值和理论永磁磁链值，确定电机在反馈励磁电流和反馈转矩电流下的理论电机交直轴电感差值。

目标转矩电流确定模块260，用于根据理论永磁磁链值、目标励磁电流和理论电机交直轴电感差值，确定在给定的目标转矩下的目标转矩电流。

电流指令确定模块270，用于根据目标励磁电流和目标转矩电流，确定电机在目标转矩下的控制电流指令。

可选的，工作点标定模块210还用于：

给定电机设定转速，并控制电机的电流幅值从初始电流幅值开始以第一电流步长依次增大，直至电机的转矩达到峰值转矩；

获取电机在每个电流幅值下的最大转矩值和最大转矩值对应的电流角度；

确定在每个电流幅值和对应的电流角度下对应的励磁电流；

将每个电流幅值对应的最大转矩值和励磁电流记为一个工作点对应的数据。

可选的，目标励磁电流确定模块220包括：

目标转矩给定单元，用于给定电机目标转矩；

转矩区间确定单元，用于确定目标转矩所在的转矩区间为目标转矩区间，其中，多个工作点对应的最大转矩值按照从小到大的顺序排序，相邻两个最大转矩值、以及相邻两个最大转矩值之间的转矩值构成一个转矩区间；

转矩值确定单元，用于确定目标转矩区间对应的两个最大转矩值为第一转矩值和第二转矩值；

励磁电流确定单元，用于确定第一转矩值对应的励磁电流为第一励磁电流，确定第二转矩值对应的励磁电流为第二励磁电流；

目标励磁电流确定单元，用于在最大转矩电流比阶段，根据第一转矩值、第二转矩值、第一励磁电流、第二励磁电流和目标转矩，确定目标励磁电流；在弱磁阶段，获取弱磁电流，根据弱磁电流、第一转矩值、第二转矩值、第一励磁电流、第二励磁电流和目标转矩，确定目标励磁电流。

可选的，目标励磁电流确定单元还用于：

根据以下公式计算得到目标励磁电流：

其中，表示目标励磁电流的值，T_{e_ref}表示目标转矩的值，/>表示第一转矩值，T_k表示第二转矩值，i^d_k―1表示第一励磁电流的值，i^d_k表示第二励磁电流的值。

可选的，理论永磁磁链值确定模块240还用于：

给定电机设定转速，并控制励磁电流为0，转矩电流从初始转矩电流开始以第二电流步长依次增加至电机最大电流；

获取在每个转矩电流下，电机的最高电机温度、最低电机温度、以及电机在最高电机温度下的第一电机转矩和电机在最低电机温度下的第二电机转矩；

根据最高电机温度、最低电机温度、第一电机转矩和第二电机转矩，确定电机在不同转矩电流和不同温度下的永磁磁链值。

可选的，理论电感差值确定模块250还用于：

给定电机设定转速，并控制励磁电流从初始励磁电流开始以第三电流步长依次增大至电机最大电流，且在每个励磁电流下，控制转矩电流从初始转矩电流开始以第四电流步长依次增大至电机最大电流；

分别获取每个励磁电流和每个转矩电流组合下的电机转矩；

根据励磁电流、转矩电流、电机转矩、以及标定的永磁磁链值，确定电机在不同永磁磁链值、不同励磁电流和不同转矩电流下的电机交直轴电感差值。

可选的，目标转矩电流确定模块260还用于：

根据以下公式计算目标转矩电流：

其中，T_{e_ref}表示目标转矩的值，N_p表示电机极数，表示理论永磁磁链值，L_d―L_q表示理论电机交直轴电感差值，i_{d_ref}表示目标励磁电流值，i_{q_ref}表示目标转矩电流的值。

可以理解的是，上述实施例提供的装置，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括处理器和存储器，其中处理器和存储器可以通过总线或者其他方式互相通信连接。

处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

存储器可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器可在电子设备的内部或外部。在特定实施例中，存储器可以是非易失性固态存储器。

在一个实例中，存储器可以是只读存储器(Read Only Memory，ROM)。在一个实例中，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。

处理器通过读取并执行存储器中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种永磁同步电机的标定方法。

在一个示例中，电子设备还可包括通信接口和总线。其中，处理器、存储器、通信接口通过总线连接并完成相互间的通信。通信接口，主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。在合适的情况下，总线可包括一个或多个总线。

另外，结合上述实施例中的永磁同步电机的标定方法，本发明实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种永磁同步电机的标定方法。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本发明实施例提供的一种永磁同步电机的标定方法、装置、设备及介质，通过确定电机在目标转矩下的目标励磁电流和目标转矩电流，以确定电机在目标转矩下的控制电流指令。其中，在确定目标励磁电流时，通过标定最大转矩电流比曲线上的多个工作点，根据标定的多个工作点对应的最大转矩值和励磁电流即可确定出电机在目标转矩下的目标励磁电流。在确定目标转矩电流时，通过获取电机在目标转矩下运行时的实际工作温度、以及反馈转矩电流和反馈励磁电流，以确定出电机在反馈转矩电流和实际工作温度下对应的理论永磁磁链值、以及电机在理论永磁磁链值、反馈励磁电流和反馈转矩电流下的理论电机交直轴电感差值。然后根据确定出的理论永磁磁链值、目标励磁电流和理论电机交直轴电感差值，即可进一步确定出电机在给定的目标转矩下的目标转矩电流。上述方法在确定目标转矩电流的过程中，考虑到了温度和电流的变化对永磁磁链值和电感差值等电机参数的影响，从而可以使得确定出的转矩控制电流指令更加准确，提高了标定结果的精确性，且该标定方法通用性较强，适用范围广。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机的标定方法，其特征在于，所述标定方法包括：

标定最大转矩电流比曲线上的多个工作点，获取标定的所述多个工作点对应的最大转矩值和励磁电流；

根据标定的所述多个工作点对应的所述最大转矩值和所述励磁电流，确定在给定目标转矩下的目标励磁电流；

获取电机在所述目标转矩下运行时的实际工作温度、反馈转矩电流和反馈励磁电流；

标定所述电机在不同转矩电流和不同温度下的永磁磁链值，并根据标定的所述永磁磁链值，确定所述电机在所述反馈转矩电流和所述实际工作温度下的理论永磁磁链值；

标定所述电机在不同永磁磁链值、不同励磁电流和不同转矩电流下的电机交直轴电感差值，并根据标定的所述电机交直轴电感差值和所述理论永磁磁链值，确定所述电机在所述反馈励磁电流和所述反馈转矩电流下的理论电机交直轴电感差值；

根据所述理论永磁磁链值、所述目标励磁电流和所述理论电机交直轴电感差值，确定在给定的所述目标转矩下的目标转矩电流；

根据所述目标励磁电流和所述目标转矩电流，确定所述电机在所述目标转矩下的控制电流指令。

2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述标定最大转矩电流比曲线上的多个工作点，包括：

给定电机设定转速，并控制所述电机的电流幅值从初始电流幅值开始以第一电流步长依次增大，直至所述电机的转矩达到峰值转矩；

获取所述电机在每个所述电流幅值下的最大转矩值和所述最大转矩值对应的电流角度；

确定在每个所述电流幅值和对应的所述电流角度下对应的励磁电流；

将每个所述电流幅值对应的所述最大转矩值和所述励磁电流记为一个所述工作点对应的数据。

3.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述电机的运行包括最大转矩电流比阶段和弱磁阶段；

所述根据标定的所述多个工作点对应的最大转矩值和励磁电流，确定在给定目标转矩下的目标励磁电流，包括：

给定电机目标转矩；

确定所述目标转矩所在的转矩区间为目标转矩区间，其中，所述多个工作点对应的所述最大转矩值按照从小到大的顺序排序，相邻两个所述最大转矩值、以及相邻两个所述最大转矩值之间的转矩值构成一个所述转矩区间；

确定所述目标转矩区间对应的两个所述最大转矩值为第一转矩值和第二转矩值；

确定所述第一转矩值对应的励磁电流为第一励磁电流，确定所述第二转矩值对应的励磁电流为第二励磁电流；

在所述最大转矩电流比阶段，根据所述第一转矩值、所述第二转矩值、所述第一励磁电流、所述第二励磁电流和所述目标转矩，确定所述目标励磁电流；

在所述弱磁阶段，获取弱磁电流，根据所述弱磁电流、所述第一转矩值、所述第二转矩值、所述第一励磁电流、所述第二励磁电流和所述目标转矩，确定所述目标励磁电流。

4.根据权利要求3所述的标定方法，其特征在于，所述根据所述第一转矩值、所述第二转矩值、所述第一励磁电流、所述第二励磁电流和所述目标转矩，确定所述目标励磁电流，包括：

根据以下公式计算得到所述目标励磁电流：

其中，i_{d_ref}表示所述目标励磁电流的值，T_{e_ref}表示所述目标转矩的值，T_k―1表示所述第一转矩值，T_k表示所述第二转矩值，i_{d_k―1}表示所述第一励磁电流的值，i_{d_k}表示所述第二励磁电流的值。

5.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述标定所述电机在不同转矩电流和不同温度下的永磁磁链值，包括：

给定电机设定转速，并控制所述励磁电流为0，所述转矩电流从初始转矩电流开始以第二电流步长依次增加至电机最大电流；

获取在每个所述转矩电流下，所述电机的最高电机温度、最低电机温度、以及所述电机在所述最高电机温度下的第一电机转矩和所述电机在所述最低电机温度下的第二电机转矩；

根据所述最高电机温度、所述最低电机温度、所述第一电机转矩和所述第二电机转矩，确定所述电机在不同转矩电流和不同温度下的永磁磁链值。

6.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述标定所述电机在不同永磁磁链值、不同励磁电流和不同转矩电流下的电机交直轴电感差值，包括：

给定电机设定转速，并控制所述励磁电流从初始励磁电流开始以第三电流步长依次增大至电机最大电流，且在每个所述励磁电流下，控制所述转矩电流从初始转矩电流开始以第四电流步长依次增大至电机最大电流；

分别获取每个所述励磁电流和每个所述转矩电流组合下的电机转矩；

根据所述励磁电流、所述转矩电流、所述电机转矩、以及标定的所述永磁磁链值，确定所述电机在不同永磁磁链值、不同励磁电流和不同转矩电流下的电机交直轴电感差值。

7.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述根据所述理论永磁磁链值、所述目标励磁电流和所述理论电机交直轴电感差值，确定在给定的所述目标转矩下的目标转矩电流，包括：

根据以下公式计算所述目标转矩电流：

其中，T_{e_ref}表示所述目标转矩的值，N_p表示电机极数，表示所述理论永磁磁链值，L_d―L_q表示所述理论电机交直轴电感差值，i_{d_ref}表示所述目标励磁电流值，i_{q_ref}表示所述目标转矩电流的值。

8.一种永磁同步电机的标定装置，其特征在于，所述装置包括：

工作点标定模块，用于标定最大转矩电流比曲线上的多个工作点，获取标定的所述多个工作点对应的最大转矩值和励磁电流；

目标励磁电流确定模块，用于根据标定的所述多个工作点对应的最大转矩值和励磁电流，确定在给定目标转矩下的目标励磁电流；

获取模块，用于获取电机在所述目标转矩下运行时的实际工作温度、反馈转矩电流和反馈励磁电流；

理论永磁磁链值确定模块，用于标定所述电机在不同转矩电流和不同温度下的永磁磁链值，并根据标定的所述永磁磁链值，确定所述电机在所述反馈转矩电流和所述实际工作温度下的理论永磁磁链值；

理论电感差值确定模块，用于标定所述电机在不同永磁磁链值、不同励磁电流和不同转矩电流下的电机交直轴电感差值，并根据标定的所述电机交直轴电感差值和所述理论永磁磁链值，确定所述电机在所述反馈励磁电流和所述反馈转矩电流下的理论电机交直轴电感差值；

目标转矩电流确定模块，用于根据所述理论永磁磁链值、所述目标励磁电流和所述理论电机交直轴电感差值，确定在给定的所述目标转矩下的目标转矩电流；

电流指令确定模块，用于根据所述目标励磁电流和所述目标转矩电流，确定所述电机在所述目标转矩下的控制电流指令。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-7中任一项所述的标定方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-7中任一项所述的标定方法。