本發(fā)明涉及電機(jī)測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度修正方法及修正系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

永磁同步電機(jī)功耗低，效率高、調(diào)速范圍寬，被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車領(lǐng)域，車用永磁同步電機(jī)控制多采用矢量控制算法，而永磁同步電機(jī)高性能的矢量控制離不開精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)子初始角度，所以必須對每一臺(tái)出廠的永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子初始角度進(jìn)行辨識(shí)確認(rèn)。若辨識(shí)不準(zhǔn)確，可能會(huì)造成永磁同步電機(jī)不能正常啟動(dòng)、失步，并且會(huì)大大降低電機(jī)效率，甚至影響整車?yán)m(xù)駛里程。

在現(xiàn)有技術(shù)中，大多永磁同步電機(jī)廠家批量生產(chǎn)電機(jī)時(shí)，將位置傳感器安裝到永磁電機(jī)軸上時(shí)，借助專用的電機(jī)位置傳感器調(diào)零工裝，將位置傳感器與永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子零位間的角度固定在一個(gè)預(yù)先設(shè)定的角度，從而完成對轉(zhuǎn)子初始角度的設(shè)置。

但是，通過上述方法調(diào)整時(shí)，轉(zhuǎn)子初始角度的精度依賴工裝精度，而在加工制造工裝時(shí)，其精度很難保證；此外，工裝的通用性較差，不同電機(jī)需要制作不同工裝，導(dǎo)致成本增加，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度修正方法及修正系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有轉(zhuǎn)子初始角度定位方法不能精確定位轉(zhuǎn)子初始角度的問題，同時(shí)解決工裝通用性差的問題。

一方面，本發(fā)明提供了一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度修正方法，包括如下步驟：

控制原動(dòng)機(jī)在各個(gè)轉(zhuǎn)速下拖動(dòng)永磁電機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)，獲得永磁電機(jī)在各個(gè)轉(zhuǎn)速下的空載相反電動(dòng)勢曲線；

斷開原動(dòng)機(jī)，控制電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)永磁電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出永磁電機(jī)上轉(zhuǎn)子的初始角度；

根據(jù)空載相反電動(dòng)勢曲線，獲得目標(biāo)轉(zhuǎn)速下的理論空載相反電動(dòng)勢峰值；

通過原動(dòng)機(jī)控制永磁電機(jī)以目標(biāo)轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，并根據(jù)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，控制電機(jī)控制器給定交軸電流和直軸電流均為0；

確定目標(biāo)轉(zhuǎn)速下的電壓控制誤差；

判斷理論空載相反電動(dòng)勢峰值與當(dāng)前交軸電壓分量的差值是否大于電壓控制誤差；

如果是，則對初始角度進(jìn)行補(bǔ)償，以獲得當(dāng)前初始角度修正值；

重新判斷理論空載相反電動(dòng)勢峰值與當(dāng)前交軸電壓分量的差值是否大于電壓控制誤差；

如果否，則終止修正。

作為優(yōu)選，所述對初始角度進(jìn)行補(bǔ)償，具體包括如下步驟：

判斷對初始角度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)拇螖?shù)是否為首次；

若為首次，則使初始角度與設(shè)定的補(bǔ)償值做減法運(yùn)算；

若非首次，則判斷當(dāng)前交軸電壓分量是否大于初始交軸電壓分量；

如果是，則使初始角度與設(shè)定的補(bǔ)償值做減法運(yùn)算；

如果否，則使初始角度與設(shè)定的補(bǔ)償值做加法運(yùn)算。

作為優(yōu)選，所述補(bǔ)償值通過如下公式獲得：

theta_delta＝0.1×0.02×theta_init

其中，theta_delta為補(bǔ)償值，theta_init為初始角度。

作為優(yōu)選，所述輸出永磁電機(jī)上轉(zhuǎn)子的初始角度，具體包括如下步驟：

通過電機(jī)位置檢測模塊輸出轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)；

根據(jù)轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)計(jì)算獲得轉(zhuǎn)子的初始角度。

作為優(yōu)選，根據(jù)空載相反電動(dòng)勢曲線，獲得目標(biāo)轉(zhuǎn)速下的理論空載相反電動(dòng)勢峰值，具體包括如下步驟：

根據(jù)直流側(cè)電壓，獲得最大轉(zhuǎn)速下的空載相反電動(dòng)勢峰值；

根據(jù)空載相反電動(dòng)勢曲線，在空載相反電動(dòng)勢曲線上獲取與最大轉(zhuǎn)速下的空載相反電動(dòng)勢峰值對應(yīng)的最大轉(zhuǎn)速；

根據(jù)最大轉(zhuǎn)速，并預(yù)留電壓余量，獲得目標(biāo)轉(zhuǎn)速；

根據(jù)空載相反電動(dòng)勢曲線，在空載相反電動(dòng)勢曲線上獲取與目標(biāo)轉(zhuǎn)速對應(yīng)的理論空載相反電動(dòng)勢峰值。

作為優(yōu)選，目標(biāo)轉(zhuǎn)速下的電壓控制誤差具體通過如下公式獲得：

err＝0.02×udc

其中，err為電壓控制誤差，udc為直流側(cè)電壓。

另一方面，本發(fā)明還提供一種修正系統(tǒng)，用于實(shí)施所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度修正方法，所述修正系統(tǒng)包括：

原動(dòng)機(jī)，與被測永磁電機(jī)機(jī)械連接，用于拖動(dòng)所述永磁電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；

電機(jī)控制器，與所述永磁電機(jī)電連接，用于對所述永磁電機(jī)進(jìn)行矢量控制；

所述電機(jī)控制器內(nèi)設(shè)置有初始角度修正模塊，用于修正轉(zhuǎn)子的初始角度。

作為優(yōu)選，還包括電機(jī)位置檢測模塊，所述電機(jī)位置檢測模塊與所述永磁電機(jī)和所述電機(jī)控制器電連接，用于輸出轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)。

作為優(yōu)選，所述初始角度修正模塊包括理論空載相反電動(dòng)勢峰值計(jì)算模塊、電壓控制誤差計(jì)算模塊、判斷模塊和角度修正模塊。

本發(fā)明提供的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度修正方法及修正系統(tǒng)，通過判斷理論空載相反電動(dòng)勢峰值與當(dāng)前交軸電壓分量的差值，與電壓控制誤差之間的大小，實(shí)現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子角度的估算值和實(shí)際值超前或滯后關(guān)系的判斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子初始角度的精確調(diào)整和定位；此外，需要調(diào)整修正不同電機(jī)的轉(zhuǎn)子初始角度時(shí)，僅需更換電機(jī)即可，實(shí)現(xiàn)了該修正系統(tǒng)的通用性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度修正方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明又一實(shí)施例提供的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度修正方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度修正方法，其中，包括如下步驟：

步驟s100、控制原動(dòng)機(jī)在各個(gè)轉(zhuǎn)速下拖動(dòng)永磁電機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)，獲得永磁電機(jī)在各個(gè)轉(zhuǎn)速下的空載相反電動(dòng)勢曲線。

具體地，使被測永磁電機(jī)與電機(jī)控制器逆變模塊三相接線斷開，并通過原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)永磁電機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)。即按照一定轉(zhuǎn)速步長n_step(步長確定原則保證至少10個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn))控制原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，被測永磁電機(jī)空載被拖，測量各轉(zhuǎn)速下被測永磁電機(jī)的空載線反電動(dòng)勢峰值，進(jìn)而通過換算公式換算得到各轉(zhuǎn)速下被測永磁電機(jī)的空載相反電動(dòng)勢峰值，并擬合成空載損耗曲線(其中，橫軸為轉(zhuǎn)速，縱軸為up)，其中，up為空載相(相電壓)反電動(dòng)勢峰值，ul為空載線(電壓)反電動(dòng)勢峰值，轉(zhuǎn)速步長n_step＝int{n_max/10}，n_max為被測永磁電機(jī)的峰值轉(zhuǎn)速。

需要說明的是，可以通過原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊來實(shí)現(xiàn)對原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的切換。

步驟s200、斷開原動(dòng)機(jī)，使原動(dòng)機(jī)處于非工作狀態(tài)，控制電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)永磁電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出永磁電機(jī)上轉(zhuǎn)子的初始角度。

具體地，輸出永磁電機(jī)上轉(zhuǎn)子的初始角度具體包括如下步驟：

步驟s210、通過電機(jī)位置檢測模塊輸出轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)；

步驟s220、根據(jù)轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)計(jì)算獲得轉(zhuǎn)子的初始角度。

需要說明的是，使被測永磁電機(jī)與電機(jī)控制器逆變模塊三相接線連接，斷開原動(dòng)機(jī)，電機(jī)控制器僅對被測永磁電機(jī)進(jìn)行直軸(d軸)磁場電流控制，控制電機(jī)控制器對永磁電機(jī)進(jìn)行矢量控制，根據(jù)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(dq坐標(biāo)系)，d軸電流id用來削弱永磁磁場，交軸(q軸)電流iq用來提供扭矩輸出，給定直軸(d軸)輸入設(shè)定的電流值id*＝a0(a0可取電機(jī)額定電流的0.2～0.4倍)，轉(zhuǎn)子角度theta＝0，以獲得永磁電機(jī)較佳的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，待永磁電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)之后，通過電機(jī)位置檢測模塊輸出轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)，讀取電機(jī)位置檢測模塊的輸出并計(jì)算可得轉(zhuǎn)子初始角度theta_init。

步驟s300、根據(jù)空載相反電動(dòng)勢曲線，獲得目標(biāo)轉(zhuǎn)速下的理論空載相反電動(dòng)勢峰值。

具體地包括如下步驟：

步驟s310、檢測永磁電機(jī)的直流側(cè)電壓udc，根據(jù)直流側(cè)電壓，并通過公式獲得最大轉(zhuǎn)速下的空載相反電動(dòng)勢峰值，其中，udc為直流側(cè)電壓，up(n_ref_max)為最大轉(zhuǎn)速下的空載相反電動(dòng)勢峰值；

步驟s320、根據(jù)空載相反電動(dòng)勢曲線，在空載相反電動(dòng)勢曲線上找到up(n_ref_max)，其對應(yīng)一個(gè)轉(zhuǎn)速值，即為需要獲取的與最大轉(zhuǎn)速下的空載相反電動(dòng)勢峰值up(n_ref_max)對應(yīng)的最大轉(zhuǎn)速n_ref_max；

步驟s330、為防止最大轉(zhuǎn)速太大而導(dǎo)致電壓不夠用，因此需要考慮預(yù)留一定的電壓余量，根據(jù)最大轉(zhuǎn)速n_ref_max，獲得目標(biāo)轉(zhuǎn)速n_ref，一般可取n_ref＝n_ref_max×0.8；

步驟s340、根據(jù)空載相反電動(dòng)勢曲線，在空載相反電動(dòng)勢曲線上獲取與目標(biāo)轉(zhuǎn)速n_ref對應(yīng)的up(n_ref)，即本發(fā)明需要的理論空載相反電動(dòng)勢峰值。

步驟s400、通過原動(dòng)機(jī)控制永磁電機(jī)以目標(biāo)轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，并根據(jù)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，控制電機(jī)控制器給定交軸電流和直軸電流均為0；

具體地，由原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊控制原動(dòng)機(jī)在目標(biāo)轉(zhuǎn)速n_ref下運(yùn)行，將被測永磁電機(jī)與原動(dòng)機(jī)連接，使被測永磁電機(jī)隨著原動(dòng)機(jī)以目標(biāo)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)電機(jī)控制器給定直軸(d軸)電流id*＝0，交軸(q軸)電流iq*＝0，即電機(jī)控制器對被測永磁電機(jī)不加控制干涉，可以保證永磁電機(jī)上不會(huì)加載扭矩，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)受到原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)空載運(yùn)轉(zhuǎn)。

步驟s500、確定目標(biāo)轉(zhuǎn)速下的電壓控制誤差；目標(biāo)轉(zhuǎn)速下的電壓控制誤差具體通過如下公式獲得：err＝0.02×udc，其中，err為電壓控制誤差，udc為直流側(cè)電壓(可直接測出)，當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，電壓控制誤差完全可以通過技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)人為確定，也可通過電機(jī)的控制精度需求得到，一般取直流側(cè)電壓的百分之四以下。

步驟s600、判斷理論空載相反電動(dòng)勢峰值與當(dāng)前交軸電壓分量的差值是否大于電壓控制誤差；本發(fā)明實(shí)施例中，利用如下公式進(jìn)行說明：

up(n_ref)-uq_new>err

其中，up(n_ref)為理論空載相反電動(dòng)勢峰值，uq_new為當(dāng)前交軸電壓分量，err為電壓控制誤差；

如圖2所示，步驟s700、如果是，則對初始角度進(jìn)行補(bǔ)償，以獲得當(dāng)前初始角度修正值；并使uq_old＝uq_new，其中，uq_new指代當(dāng)前交軸電壓分量，uq_old指代初始交軸電壓分量，初始交軸電壓分量是相對當(dāng)前交軸電壓分量而言的，即相對于當(dāng)前交軸電壓分量的上一次備份的交軸電壓分量，當(dāng)本次角度修正完成后，本次修正中的當(dāng)前交軸電壓分量uq_new即成為下一次角度修正中新的初始交軸電壓分量uq_old；

重新判斷理論空載相反電動(dòng)勢峰值與當(dāng)前交軸電壓分量的差值是否大于電壓控制誤差，即重新執(zhí)行步驟s600。

具體地，對初始角度進(jìn)行補(bǔ)償，具體包括如下步驟：

步驟s710、判斷對初始角度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)拇螖?shù)是否為首次；可通過計(jì)數(shù)器的記錄進(jìn)行判斷，即當(dāng)前狀態(tài)下已經(jīng)通過初始角度修正模塊對初始角度進(jìn)行修正并輸出初始角度修正值的次數(shù)，判斷該次數(shù)是否為1；

步驟s720、若為首次，則使初始角度與設(shè)定的補(bǔ)償值做減法運(yùn)算；即令△theta_init＝△theta_init_old-theta_delta，以獲得當(dāng)前初始角度修正值。其中，△theta_init為當(dāng)前初始角度修正值，△theta_init_old為上一次的初始角度修正值，其在最初始時(shí)的值為0，即本發(fā)明實(shí)施例中所指的初始角度，該初始角度是相對于當(dāng)前狀態(tài)的角度而言的，而在下一次進(jìn)行角度補(bǔ)償時(shí)，當(dāng)前初始角度修正值△theta_init即成為下一次角度補(bǔ)償中的初始角度△theta_init_old，以此類推；theta_delta為每次調(diào)整的角度步長，即本發(fā)明實(shí)施例所指的補(bǔ)償值，其越小越準(zhǔn)確，可取theta_delta＝0.1×0.02×theta_init，theta_init為初始角度。

步驟s730、若非首次，則判斷當(dāng)前交軸電壓分量是否大于初始交軸電壓分量；初始交軸電壓分量是相對當(dāng)前交軸電壓分量而言的，即相對于當(dāng)前交軸電壓分量的上一次備份的交軸電壓分量，其中，uq_new指代當(dāng)前交軸電壓分量，uq_old指代初始交軸電壓分量；

如果是，則使初始角度與設(shè)定的補(bǔ)償值做減法運(yùn)算；即如果uq_new>uq_old，則判斷轉(zhuǎn)子角度估算值theta滯后轉(zhuǎn)子角度實(shí)際值，令當(dāng)前初始角度修正值△theta_init＝△theta_init_old-theta_delta，以獲得當(dāng)前初始角度修正值。

如果否，則使初始角度與設(shè)定的補(bǔ)償值做加法運(yùn)算，即如果uq_new<uq_old，判斷轉(zhuǎn)子角度估算值theta超前轉(zhuǎn)子角度實(shí)際值，令△theta_init＝△theta_init_old+theta_delta，以獲得當(dāng)前初始角度修正值。

具體地，為了便于對初始角度修正過程進(jìn)行說明，對初始角度的補(bǔ)償可以通過如下公式實(shí)現(xiàn)：

(theta_init)m＝(theta_init)m-1±theta_delta(m＝2,3,4…)

其中，(theta_init)m為當(dāng)前初始角度修正值，(theta_init)m-1為上一次初始角度修正值。

可以理解的是，令m＝2，當(dāng)判斷為up(n_ref)-uq_new>err時(shí)，則使(theta_init)2＝(theta_init)1±theta_delta，并進(jìn)一步地，在初始角度為(theta_init)2的基礎(chǔ)上，并重新判斷理論空載相反電動(dòng)勢峰值與當(dāng)前交軸電壓分量的差值是否大于電壓控制誤差；

如果判斷仍為up(n_ref)-uq_new>err，則使(theta_init)3＝(theta_init)2±theta_delta，并進(jìn)一步地，在初始角度為(theta_init)3的基礎(chǔ)上，重新判斷理論空載相反電動(dòng)勢峰值與當(dāng)前交軸電壓分量的差值是否大于電壓控制誤差；并以此類推，在此不再贅述。

步驟s800、如果否，則終止修正。

可以理解的是，當(dāng)判斷為up(n_ref)-uq_new≤err時(shí)，則執(zhí)行步驟s800，說明初始角度合格，即△theta_init＝△theta_init_old。

作為優(yōu)選，依據(jù)電機(jī)位置檢測模塊輸出的轉(zhuǎn)子初始角度和初始角度修正模塊輸出的當(dāng)前初始角度修正值△theta_init，計(jì)算被測永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度，進(jìn)一步控制被測永磁電機(jī)空載運(yùn)行，直到初始角度修正模塊停止修正(說明初始角度已經(jīng)修正完畢)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種修正系統(tǒng)，用于實(shí)施本發(fā)明任意實(shí)施例提供的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度修正方法，該修正系統(tǒng)包括：原動(dòng)機(jī)和電機(jī)控制器；其中，原動(dòng)機(jī)與被測永磁電機(jī)機(jī)械連接，用于拖動(dòng)永磁電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；電機(jī)控制器與永磁電機(jī)電連接，用于對永磁電機(jī)進(jìn)行矢量控制；且電機(jī)控制器內(nèi)設(shè)置有初始角度修正模塊，用于修正轉(zhuǎn)子的初始角度。

進(jìn)一步地，該修正系統(tǒng)還包括電機(jī)位置檢測模塊，電機(jī)位置檢測模塊與永磁電機(jī)和電機(jī)控制器電連接，用于輸出轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，初始角度修正模塊包括理論空載相反電動(dòng)勢峰值計(jì)算模塊、電壓控制誤差計(jì)算模塊、判斷模塊和角度修正模塊。

可以理解的是，理論空載相反電動(dòng)勢峰值計(jì)算模塊用于輸出理論空載相反電動(dòng)勢峰值，電壓控制誤差計(jì)算模塊用于輸出電壓控制誤差，判斷模塊用于判斷理論空載相反電動(dòng)勢峰值與當(dāng)前交軸電壓分量的差值是否大于電壓控制誤差，角度修正模塊用于輸出修正后的初始角度。

作為優(yōu)選，依據(jù)電機(jī)位置檢測模塊輸出的轉(zhuǎn)子初始角度和初始角度修正模塊輸出的當(dāng)前初始角度修正值△theta_init，計(jì)算被測永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度，進(jìn)一步控制被測永磁電機(jī)空載運(yùn)行，直到初始角度修正模塊停止修正(說明初始角度已經(jīng)修正完畢)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度修正方法及修正系統(tǒng)，通過判斷理論空載相反電動(dòng)勢峰值與當(dāng)前交軸電壓分量的差值，與電壓控制誤差之間的大小，實(shí)現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子角度的估算值和實(shí)際值超前或滯后關(guān)系的判斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子初始角度的精確調(diào)整和定位；此外，需要調(diào)整修正不同電機(jī)的轉(zhuǎn)子初始角度時(shí)，僅需更換電機(jī)即可，實(shí)現(xiàn)了該修正系統(tǒng)的通用性。

以上依據(jù)圖式所示的實(shí)施例詳細(xì)說明了本發(fā)明的構(gòu)造、特征及作用效果，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明不以圖面所示限定實(shí)施范圍，凡是依照本發(fā)明的構(gòu)想所作的改變，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，仍未超出說明書與圖示所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。