一種電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置自適應(yīng)獲取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置自適應(yīng)獲取方法，控制電機(jī)處于自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，通以Iqcmd＝0、Idcmd＝弱磁電流的電流指令，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置對(duì)準(zhǔn)后，電機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，若初始位置未對(duì)準(zhǔn)，則電機(jī)將會(huì)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)電機(jī)控制器調(diào)整轉(zhuǎn)子初始位置偏移角，直到電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，最終使得電機(jī)轉(zhuǎn)子d軸方向和定子A軸重合。本發(fā)明能實(shí)時(shí)快速地檢測(cè)到電機(jī)轉(zhuǎn)子的初始位置，避免每一臺(tái)電機(jī)都需要上臺(tái)架標(biāo)定，節(jié)省了人力物力，提高了扭矩控制的精度，避免了重復(fù)勞動(dòng)，提高了工作的效率，非常適合用于電機(jī)及其電機(jī)控制器在量產(chǎn)階段的大規(guī)模制造。
【專利說(shuō)明】
一種電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置自適應(yīng)獲取方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置自適應(yīng)獲取方法，屬于永磁電機(jī)控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁電機(jī)廣泛應(yīng)用于純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車上，對(duì)于批量生產(chǎn)的永磁電機(jī)， 由于目前的加工工藝問(wèn)題及成本考慮，使得每臺(tái)永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子初始位置都存在一定的偏 差，而轉(zhuǎn)子初始位置信息是電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)運(yùn)行的前提，也是控制算法正確實(shí)施的必要條 件。若轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)失誤，會(huì)嚴(yán)重影響到以后對(duì)轉(zhuǎn)子位置的計(jì)算，以致無(wú)法正確完成關(guān) 于電機(jī)控制的其他一系列算法，將造成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的紊亂并使之無(wú)法進(jìn)入正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0003] 目前，永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的檢測(cè)通常要通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)定位法或者人工測(cè)量電 機(jī)反電勢(shì)等方法才能找到該初始角度，這需要工程師在臺(tái)架上對(duì)每一臺(tái)電機(jī)的初始位置重 新標(biāo)定，此舉工作效率低，不適合用于電機(jī)的量產(chǎn)階段。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了 一種電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置自適應(yīng)獲取方法。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置自適應(yīng)獲取方法，包括以下步驟，
[0007] 步驟1，電機(jī)控制器控制電機(jī)處于自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)；
[0008] 步驟2，電機(jī)控制器對(duì)電機(jī)通以IqandiO、Id?d =弱磁電流的電流指令；
[0009] 步驟3,電機(jī)控制器采集電機(jī)的實(shí)際相電流，并將實(shí)際相電流轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子實(shí)際d軸 電流Id和實(shí)際q軸電流Iq;
[0010] 步驟4,若轉(zhuǎn)子初始位置對(duì)準(zhǔn)，則電機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，即實(shí)際q軸電流Iq等于0，Id等 于Idond，貝電機(jī)轉(zhuǎn)子d軸方向和定子A軸重合；
[0011] 若轉(zhuǎn)子初始位置不對(duì)準(zhǔn)，則電機(jī)仍處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，即實(shí)際q軸電流Iq不等于0，Id不 等于Idd，則電機(jī)控制器實(shí)時(shí)檢測(cè)扭矩方向，通過(guò)控制信號(hào)調(diào)整轉(zhuǎn)子初始位置偏移角，直至 電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即電機(jī)轉(zhuǎn)子d軸方向和定子A軸重合。
[0012]電機(jī)控制器采集電機(jī)的轉(zhuǎn)子實(shí)際d軸電流Id和實(shí)際q軸電流Iq的過(guò)程為，
[0013] A1)在電機(jī)控制器交流側(cè)的U相和V相各安放一個(gè)電流傳感器，在電機(jī)控制器內(nèi)預(yù) 存CLARKE變換算法和PARK變換算法；
[0014] A2)通過(guò)交流側(cè)兩電流傳感器分別采集IjPIv，并將IjPIv輸入電機(jī)控制器，并計(jì) 算出Iw;
[0015] A3)將三相電流IU、IV和1識(shí)次經(jīng)過(guò)CLARKE變換算法和PARK變換算法，變換成轉(zhuǎn)子 實(shí)際d軸電流Id和實(shí)際q軸電流I q。
[0016] 當(dāng)轉(zhuǎn)子初始位置不對(duì)準(zhǔn)時(shí)，此時(shí)有，
[0018] Id = Is X cos(0e-0+0A)
[0019] Iq= Is X sin(0e-0+0A)
[0021] 其中，
[0022] 13為電機(jī)定子三相電流的合成旋轉(zhuǎn)電流矢量；
[0023] Θ為電機(jī)定子A軸方向與轉(zhuǎn)子d軸方向的夾角；
[0024] 為定子三相合成旋轉(zhuǎn)矢量13與(1軸方向的夾角；
[0025] Θ△為轉(zhuǎn)子初始位置偏移角；
[0026] Ρ為電機(jī)的極對(duì)數(shù)；
[0027] Φ為電機(jī)的永磁體磁鏈；
[0028] Ld、Lq分別為電機(jī)的d軸電感和q軸電感；
[0029] T為扭矩；
[0030] 由于轉(zhuǎn)子初始位置不對(duì)準(zhǔn)，Θ不為〇，lj^q軸分量Iq上將會(huì)有產(chǎn)生電流，將產(chǎn)生一定 的扭矩，驅(qū)動(dòng)電機(jī)朝著一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。
[0031 ]調(diào)整轉(zhuǎn)子初始位置偏移角的過(guò)程為，
[0032] 偏移角從0°開(kāi)始，以設(shè)定好的步長(zhǎng)開(kāi)始增加偏移角，每變化一次偏移角之前，都需 要先關(guān)閉驅(qū)動(dòng)輸出，在增加偏移角的過(guò)程中，若扭矩方向發(fā)生變化，則停止增加偏移角，以 扭矩旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生變化前后的偏移角為新的搜索范圍，重新設(shè)定更小的搜索步長(zhǎng)，直到電 機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即電機(jī)轉(zhuǎn)子d軸方向和定子A軸重合。
[0033] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:本發(fā)明能實(shí)時(shí)快速地檢測(cè)到電機(jī)轉(zhuǎn)子的初始位置，避 免每一臺(tái)電機(jī)都需要上臺(tái)架標(biāo)定，節(jié)省了人力物力，提高了扭矩控制的精度，避免了重復(fù)勞 動(dòng)，提高了工作的效率，非常適合用于電機(jī)及其電機(jī)控制器在量產(chǎn)階段的大規(guī)模制造。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1為本發(fā)明的流程圖。
[0035]圖2為永磁電機(jī)矢量控制示意圖。
[0036] 圖3為調(diào)整轉(zhuǎn)子初始位置偏移角的第一步。
[0037] 圖4為調(diào)整轉(zhuǎn)子初始位置偏移角的第二步。
[0038]圖5為調(diào)整轉(zhuǎn)子初始位置偏移角的第三步。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0040] 如圖1所示，一種電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置自適應(yīng)獲取方法，包括以下步驟：
[0041 ]步驟1，電機(jī)控制器控制電機(jī)處于自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0042] 步驟2，電機(jī)控制器對(duì)電機(jī)通以Iqond = 0、Idond =弱磁電流的電流指令。
[0043] 步驟3,電機(jī)控制器采集電機(jī)的實(shí)際相電流，并將相電流轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子實(shí)際d軸電流 Id和實(shí)際q軸電流Iq。
[0044] 電機(jī)控制器采集電機(jī)的轉(zhuǎn)子實(shí)際d軸電流Id和實(shí)際q軸電流Iq的過(guò)程為，
[0045] A1)在電機(jī)控制器交流側(cè)的U相和V相各安放一個(gè)電流傳感器，在電機(jī)控制器內(nèi)預(yù) 存CLARKE變換算法和PARK變換算法；
[0046] A2)通過(guò)交流側(cè)兩電流傳感器分別采集ijPIv，并將ijPIv輸入電機(jī)控制器，并計(jì) 算出Iw;
[0047] A3)將三相電流IU、IV和Iw依次經(jīng)過(guò)CLARKE變換算法和PARK變換算法，變換成轉(zhuǎn)子 實(shí)際d軸電流Id和實(shí)際q軸電流I q。
[0048] 步驟4,若轉(zhuǎn)子初始位置對(duì)準(zhǔn)，電機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，即實(shí)際q軸電流Iq等于0、實(shí)際d 軸電流Id等于Idond，則電機(jī)轉(zhuǎn)子d軸方向和定子A軸重合；
[0049] 若轉(zhuǎn)子初始位置不對(duì)準(zhǔn)，電機(jī)處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，即實(shí)際q軸電流Iq不等于0、實(shí)際d軸 電流Id不等于Id?d，則電機(jī)控制器實(shí)時(shí)檢測(cè)扭矩方向，通過(guò)控制信號(hào)調(diào)整轉(zhuǎn)子初始位置偏移 角，直至電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即電機(jī)轉(zhuǎn)子d軸方向和定子A軸重合，調(diào)整后的轉(zhuǎn)子初始位置偏移角 即為電機(jī)旋變初始位置角。
[0050] 如圖2所示，電機(jī)處于自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置對(duì)準(zhǔn)時(shí)，Iq等于0，Id等 于弱磁電流，電機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，若初始位置未對(duì)準(zhǔn)，實(shí)際q軸電流I q不等于〇、Id不等于 Idcmd 〇
[0051 ] 具體公式如下：
[0056] 其中，
[0057] 13為電機(jī)定子三相電流的合成旋轉(zhuǎn)電流矢量，
[0058] Θ為電機(jī)定子A軸方向與轉(zhuǎn)子d軸方向的夾角，
[0059] 0e為定子三相合成旋轉(zhuǎn)矢量13與(1軸方向的夾角，
[0060] Θ△為轉(zhuǎn)子初始位置偏移角
[00611 P為電機(jī)的極對(duì)數(shù)，
[0062] Φ為電機(jī)的永磁體磁鏈，
[0063] Ld、Lj別為電機(jī)的d軸電感和q軸電感，
[0064] T為扭矩；
[0065] 由于轉(zhuǎn)子初始位置不對(duì)準(zhǔn)，Θ不為〇，lj^q軸分量Iq上將會(huì)有產(chǎn)生電流，將產(chǎn)生一定 的扭矩，T>0或τ〈ο,驅(qū)動(dòng)電機(jī)朝著一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。
[0066] 調(diào)整轉(zhuǎn)子初始位置偏移角的過(guò)程為:偏移角從0°開(kāi)始，以設(shè)定好的步長(zhǎng)開(kāi)始增加 偏移角，每變化一次偏移角之前，都需要先關(guān)閉驅(qū)動(dòng)輸出，在增加偏移角的過(guò)程中，若扭矩 方向發(fā)生變化，則停止增加偏移角，以扭矩旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生變化前后的偏移角為新的搜索范 圍，重新設(shè)定更小的搜索步長(zhǎng)，直到電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即電機(jī)轉(zhuǎn)子d軸方向和定子Α軸重合。
[0067] 下面給出具體調(diào)整實(shí)施例，如圖3、4和5所示。
[0068] 第一步圖，將電機(jī)電角度等分為圖中0、1、2···8,八個(gè)等分點(diǎn)，偏移角從0(0°)步開(kāi) 始，通一個(gè)定值Is (Ts=sqrt (Id2+Iq2))電流指令。按45°-個(gè)步長(zhǎng)增加偏移角0^02···，在增 加偏移角的過(guò)程中，若扭矩方向發(fā)生變化，則停止增加偏移角，說(shuō)明轉(zhuǎn)子初始位置就在扭矩 方向發(fā)生變化前后的范圍內(nèi)。
[0069] 第二步圖，在電角度3、4范圍內(nèi)，重新設(shè)定更小搜索步長(zhǎng)3.1、3.2、…4，重復(fù)第一步 內(nèi)動(dòng)作。直到扭矩方向發(fā)生變化，停止增加偏移角。
[0070] 第三步圖，重復(fù)第二步，直到電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即電機(jī)轉(zhuǎn)子d軸方向和定子A軸重合。 [0071 ]在初次安裝旋變時(shí)，由于機(jī)械定位問(wèn)題，導(dǎo)致每一臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置都有所不 同，上述方法控制電機(jī)處于自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置對(duì)準(zhǔn)后，電機(jī)處于靜止?fàn)?態(tài)，若初始位置未對(duì)準(zhǔn)，則電機(jī)將會(huì)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)電機(jī)控制器調(diào)整轉(zhuǎn)子初始位置偏移角，直到 電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，最終使得電機(jī)轉(zhuǎn)子d軸方向和定子A軸重合。避免了每一臺(tái)電機(jī)都需要上臺(tái) 架標(biāo)定，節(jié)省了人力物力，提高了扭矩控制的精度，避免了重復(fù)勞動(dòng)，提高了工作的效率，非 常適合用于電機(jī)及其電機(jī)控制器在量產(chǎn)階段的大規(guī)模制造。
[0072]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置自適應(yīng)獲取方法，其特征在于:包括以下步驟， 步驟1，電機(jī)控制器控制電機(jī)處于自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)； 步驟2，電機(jī)控制器對(duì)電機(jī)通以Iqond = O、Idand =弱磁電流的電流指令； 步驟3,電機(jī)控制器采集電機(jī)的實(shí)際相電流，并將實(shí)際相電流轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子實(shí)際d軸電流Id 和實(shí)際q軸電流Iq; 步驟4，若轉(zhuǎn)子初始位置對(duì)準(zhǔn)，則電機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，即實(shí)際q軸電流Iq等于0，Id等于 Idond，則電機(jī)轉(zhuǎn)子d軸方向和定子A軸重合； 若轉(zhuǎn)子初始位置不對(duì)準(zhǔn)，則電機(jī)仍處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，即實(shí)際q軸電流Iq不等于0，ld不等于 Idcmd,則電機(jī)控制器實(shí)時(shí)檢測(cè)扭矩方向，通過(guò)控制信號(hào)調(diào)整轉(zhuǎn)子初始位置偏移角，直至電機(jī) 停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即電機(jī)轉(zhuǎn)子d軸方向和定子A軸重合。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置自適應(yīng)獲取方法，其特征在于：電機(jī)控 制器采集電機(jī)的轉(zhuǎn)子實(shí)際d軸電流Id和實(shí)際q軸電流I q的過(guò)程為， Al)在電機(jī)控制器交流側(cè)的U相和V相各安放一個(gè)電流傳感器，在電機(jī)控制器內(nèi)預(yù)存 CLARKE變換算法和PARK變換算法； A2)通過(guò)交流側(cè)兩電流傳感器分別采集IjPIv，并將IdPIv輸入電機(jī)控制器，并計(jì)算出 Iw; A3)將三相電流Iu、Iv和Iw依次經(jīng)過(guò)CLARKE變換算法和PARK變換算法，變換成轉(zhuǎn)子實(shí)際d 軸電流Id和實(shí)際q軸電流Iq。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置自適應(yīng)獲取方法，其特征在于：當(dāng)轉(zhuǎn)子 初始位置不對(duì)準(zhǔn)時(shí)，此時(shí)有，其中， Is為電機(jī)定子三相電流的合成旋轉(zhuǎn)電流矢量； Θ為電機(jī)定子A軸方向與轉(zhuǎn)子d軸方向的夾角； 為定子三相合成旋轉(zhuǎn)矢量Is與d軸方向的夾角； Θ△為轉(zhuǎn)子初始位置偏移角； P為電機(jī)的極對(duì)數(shù)； Φ為電機(jī)的永磁體磁鏈； Ld、Lq分別為電機(jī)的d軸電感和q軸電感； T為扭矩； 由于轉(zhuǎn)子初始位置不對(duì)準(zhǔn)，Θ不為0，U^q軸分量Iq上將會(huì)有產(chǎn)生電流，將產(chǎn)生一定的扭 矩，驅(qū)動(dòng)電機(jī)朝著一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置自適應(yīng)獲取方法，其特征在于:調(diào)整轉(zhuǎn) 子初始位置偏移角的過(guò)程為， 偏移角從0°開(kāi)始，以設(shè)定好的步長(zhǎng)開(kāi)始增加偏移角，每變化一次偏移角之前，都需要先 關(guān)閉驅(qū)動(dòng)輸出，在增加偏移角的過(guò)程中，若扭矩方向發(fā)生變化，則停止增加偏移角，以扭矩 旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生變化前后的偏移角為新的搜索范圍，重新設(shè)定更小的搜索步長(zhǎng)，直到電機(jī)停 止轉(zhuǎn)動(dòng)，即電機(jī)轉(zhuǎn)子d軸方向和定子A軸重合。
【文檔編號(hào)】H02P21/18GK106026827SQ201610322143
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月16日
【發(fā)明人】陶冬生, 張臻, 郝鵬程, 高曉杰, 牛敬彬
【申請(qǐng)人】澳特卡新能源科技（上海）有限公司