一種旋變初始角的辨識方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及變頻調速系統，具體涉及一種旋變初始角的辨識方法。
【背景技術】
[0002]對永磁同步電機進行伺服控制時，控制器控制定子三相電流合成磁場的矢量方向。為了有效控制定子磁場矢量，需要對轉子位置進行精確測量。通常經濟有效的方法是:在電機轉子上安裝增量式編碼器，用編碼器輸出脈沖數量來表征轉子位置變化。該方法中，控制器需要先得知轉子的初始位置，再根據編碼器送來的AB脈沖才能確定轉子旋轉的方向和已轉過的角度。在系統首次上電時，電機轉子的絕對位置是不確定的。因此只能讓電機先轉起來，當檢測到Z信號時，才能給電機轉子位置準確定位，進行矢量控制。這種方法的弊端是:控制器每次重新上電時都要對電機轉子初始位置進行辯識。而且每次辯識初始角時，電機可能要轉過360 °才能尋找到零點，對電機準確定位。在某些場合，如電動汽車上是不允許這么做的。
[0003]于是電動汽車上一般會使用能測量到轉子絕對位置的旋變來測量電機轉子位置角。旋變測量轉子位置角首先要辨識轉子初始角，目前一般是通過將轉子拉入O位置的方法來辨識。由于電機的齒槽效應，電機轉子一般不能被拉到絕對的0°，于是用這個方法辨識的初始角就會存在一個誤差。這個誤差一般在10°電角度左右，在低速時，一般不會帶來什么影響。但是到了高速，由于弱磁電流的增大，這個角度偏差會帶來嚴重的dq軸電流耦合，嚴重的影響了控制品質與轉矩精度。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是:提供一種旋變初始角的辨識方法，能夠獲得更為準確的轉子的初始角。
[0005]本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為:一種旋變初始角的辨識方法，其特征在于:它包括以下步驟:
[0006]S1、利用直流制動的方法使電機轉子停到與A相軸線重合的位置，得到粗調得到的初始角Θ ci_init ；
[0007]S2、變頻器以閉環矢量控制模式帶動電機低速運行&秒，在這個時間段采集Q軸電流，對該電流進行低通濾波，得到Q軸電流平均值I_ref ;所述的低速為1/5-1/2電機額定轉速;
[0008]S3、往電機灌入較大的弱磁電流，讀取電機的Q軸電流Iq_fed ;所述的弱磁電流取1/2-1倍的電機額定電流；
[0009]S4、計算I_ref與I_fed的差值I_err，作為PI調節器的輸入信號，PI調節器的輸出信號為初始角補償量Δ θ 0,同時把Λ Θ ^限幅在正負10°以內，用初始角補償量Δ Θ。來修正粗調得到的初始角Qtinit，得到經補償之后的初始角Θ。；
[0010]S5、當I_err位于一個預設的誤差范圍并持續隊秒，輸出經補償之后的初始角Qci,作為最終得到的初始角。
[0011]按上述方法，所述的SI直流制動的方法具體為:電機通iq= 0、i d= I Ν、θ = 0的矢量電壓，三相電流狀態為iA= (2/3) I N，iB= i c= -(1/3) I N，電機永磁體在電樞磁場效應下轉到與A軸、α軸、d軸三軸重合的位置，其中為q軸電流、i d軸電流，I N為額定電流，iA、iB、it；為A相、B相、C相電流。
[0012]本發明的有益效果為:通過采用先粗調、再補償的方式，比傳統方法得到更為準確的初始角，避免因為初始角不準確帶來的問題。
【附圖說明】
[0013]圖1為電機轉子位置角與絕對角度的關系圖。
[0014]圖2為直流制動構架圖。
[0015]圖3為坐標系偏移后的電流示意圖。
[0016]圖4為旋變初始角的辨識原理圖。
圖5為初始角精確辨識時Q軸電流波形圖。
圖6為初始角辨識時的相電流波形圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體實例和附圖對本發明作進一步說明。
[0018]—、獲取初始角的原理
[0019]永磁同步電機矢量控制，轉子位置角是通過編碼器獲得。旋變由于它啟動方便，材質皮實的特點，被廣泛應用于電動汽車領域。
[0020]旋變初始定位的主要目的是獲得在電機位置角為O °時對應的編碼器絕對角度(即初始角)，根據這一信息可以使得電機位置角與編碼器的絕對角度一一對應。
[0021]圖1中，a i為旋變定子側繞組軸線與電機定子A相軸線的交角，旋變定子安裝到電機端蓋上后，α #卩被固定；α 2為旋變轉子側繞組軸線與電機轉子d軸的交角，當旋變轉子安裝到電機轉子軸上后，α2即被固定；Θ為電機定子A相軸線與電機轉子d軸的交角，即電機位置角；AX為旋變定子軸線與旋變轉子軸線的交角，即絕對角度，可以通過其SSI接口輸出，并由DSP的SPI讀取。
[0022]可以看到，電機位置角可以表示為:
[0023]Θ =Ax-(Ci^a2) (1)，
[0024]由于Ax可以從AD2S1200讀出，為了能求出電機位置角Θ，還需要測出(a ^a2)的值。為此，在電機位置角Θ = O時，從AD2S1200讀出此時的絕對角度，設為Atl，根據式
(I)得到:
[0025]Ci^a2=A0 (2)，
[0026]根據式⑴，式⑵，電機位置角可以表示為:
[0027]Θ = Ax-A0 (3)，
[0028]從上面過程可以看到，一個必需的步驟是要在電機位置角Θ = O的時刻，從AD2S1200讀出A。，Atl即為初始角。
[0029]二、直流將轉子拉入O °位置
[0030]利用直流制動的方法使電機轉子停到與A相軸線重合的位置，也就是零度角位置。
[0031]在dq軸坐標系下，基于坐標變換和SVPWM原理，通過軟件設計可生成0_360。的高分辨率電壓矢量。由SVPWM主導轉子的定位，將電機置于開環狀態，使得Ud為固定值，U q為0，park反變換角度給定固定值為Θ，此時電機轉子磁場方向和定子給定電壓矢量方向一致，永磁體轉到Θ位置。直流制動構架圖如圖2。
[0032]三、精確辨識初始角的原理
[0033]如圖3所示DQ軸為實際的轉矩電流和勵磁電流所在坐標軸，Id、Iq為實際的勵磁電流和轉矩電流，
[0034]當采樣的角度滯后實際角度時，也就是把DQ軸轉到了 D' Q'軸，這時候坐標變換解得的Id'如圖所示。I/變成了一個負值，I/變的更大。
[0035]精調初始角時依據的原理是:電機空載運行時，如果轉子位置角沒偏，那么無論電機轉速有多高或者弱磁電流有多大，電機的轉矩電流始終保持不變，接近于零。如果轉子位置角偏了，而此時又有很大的弱磁電流的話，那么轉矩電流會受到弱磁電流的耦合影響，也變得很大。
[0036]圖4為旋變初始角的辨識原理圖，其中虛框內為新增部分，其中:Θ 0_init為粗調得到的初始角；I_ref為電機低速空載運行時采到的Q軸電流平均值；Δ Θ ^為PI輸出的初始角補償量；Θ ^為經補償之后的初始角；Θ為編碼器采到的絕對位置信息；Θ '為轉子位置角。
[0037]利