一種電機轉子初始位置自適應獲取方法
【專利摘要】本發明公開了一種電機轉子初始位置自適應獲取方法，控制電機處于自由旋轉狀態，通以Iqcmd＝0、Idcmd＝弱磁電流的電流指令，當電機轉子初始位置對準后，電機處于靜止狀態，若初始位置未對準，則電機將會旋轉，通過電機控制器調整轉子初始位置偏移角，直到電機停止轉動，最終使得電機轉子d軸方向和定子A軸重合。本發明能實時快速地檢測到電機轉子的初始位置，避免每一臺電機都需要上臺架標定，節省了人力物力，提高了扭矩控制的精度，避免了重復勞動，提高了工作的效率，非常適合用于電機及其電機控制器在量產階段的大規模制造。
【專利說明】
一種電機轉子初始位置自適應獲取方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種電機轉子初始位置自適應獲取方法，屬于永磁電機控制領域。
【背景技術】
[0002] 永磁電機廣泛應用于純電動汽車和混合動力汽車上，對于批量生產的永磁電機， 由于目前的加工工藝問題及成本考慮，使得每臺永磁電機的轉子初始位置都存在一定的偏 差，而轉子初始位置信息是電動機正常起動運行的前提，也是控制算法正確實施的必要條 件。若轉子初始位置檢測失誤，會嚴重影響到以后對轉子位置的計算，以致無法正確完成關 于電機控制的其他一系列算法，將造成電機運轉的紊亂并使之無法進入正常的運轉狀態。
[0003] 目前，永磁電機轉子初始位置的檢測通常要通過機械結構定位法或者人工測量電 機反電勢等方法才能找到該初始角度，這需要工程師在臺架上對每一臺電機的初始位置重 新標定，此舉工作效率低，不適合用于電機的量產階段。
【發明內容】
[0004] 為了解決上述技術問題，本發明提供了 一種電機轉子初始位置自適應獲取方法。
[0005] 為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：
[0006] -種電機轉子初始位置自適應獲取方法，包括以下步驟，
[0007] 步驟1，電機控制器控制電機處于自由旋轉狀態；
[0008] 步驟2，電機控制器對電機通以IqandiO、Id?d =弱磁電流的電流指令；
[0009] 步驟3,電機控制器采集電機的實際相電流，并將實際相電流轉換成轉子實際d軸 電流Id和實際q軸電流Iq;
[0010] 步驟4,若轉子初始位置對準，則電機處于靜止狀態，即實際q軸電流Iq等于0，Id等 于Idond，貝電機轉子d軸方向和定子A軸重合；
[0011] 若轉子初始位置不對準，則電機仍處于旋轉狀態，即實際q軸電流Iq不等于0，Id不 等于Idd，則電機控制器實時檢測扭矩方向，通過控制信號調整轉子初始位置偏移角，直至 電機停止轉動，即電機轉子d軸方向和定子A軸重合。
[0012]電機控制器采集電機的轉子實際d軸電流Id和實際q軸電流Iq的過程為，
[0013] A1)在電機控制器交流側的U相和V相各安放一個電流傳感器，在電機控制器內預 存CLARKE變換算法和PARK變換算法；
[0014] A2)通過交流側兩電流傳感器分別采集IjPIv，并將IjPIv輸入電機控制器，并計 算出Iw;
[0015] A3)將三相電流IU、IV和1識次經過CLARKE變換算法和PARK變換算法，變換成轉子 實際d軸電流Id和實際q軸電流I q。
[0016] 當轉子初始位置不對準時，此時有，
[0018] Id = Is X cos(0e-0+0A)
[0019] Iq= Is X sin(0e-0+0A)
[0021] 其中，
[0022] 13為電機定子三相電流的合成旋轉電流矢量；
[0023] Θ為電機定子A軸方向與轉子d軸方向的夾角；
[0024] 為定子三相合成旋轉矢量13與(1軸方向的夾角；
[0025] Θ△為轉子初始位置偏移角；
[0026] Ρ為電機的極對數；
[0027] Φ為電機的永磁體磁鏈；
[0028] Ld、Lq分別為電機的d軸電感和q軸電感；
[0029] T為扭矩；
[0030] 由于轉子初始位置不對準，Θ不為〇，lj^q軸分量Iq上將會有產生電流，將產生一定 的扭矩，驅動電機朝著一個方向旋轉。
[0031 ]調整轉子初始位置偏移角的過程為，
[0032] 偏移角從0°開始，以設定好的步長開始增加偏移角，每變化一次偏移角之前，都需 要先關閉驅動輸出，在增加偏移角的過程中，若扭矩方向發生變化，則停止增加偏移角，以 扭矩旋轉方向發生變化前后的偏移角為新的搜索范圍，重新設定更小的搜索步長，直到電 機停止轉動，即電機轉子d軸方向和定子A軸重合。
[0033] 本發明所達到的有益效果:本發明能實時快速地檢測到電機轉子的初始位置，避 免每一臺電機都需要上臺架標定，節省了人力物力，提高了扭矩控制的精度，避免了重復勞 動，提高了工作的效率，非常適合用于電機及其電機控制器在量產階段的大規模制造。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發明的流程圖。
[0035]圖2為永磁電機矢量控制示意圖。
[0036] 圖3為調整轉子初始位置偏移角的第一步。
[0037] 圖4為調整轉子初始位置偏移角的第二步。
[0038]圖5為調整轉子初始位置偏移角的第三步。
【具體實施方式】
[0039] 下面結合附圖對本發明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明 的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。
[0040] 如圖1所示，一種電機轉子初始位置自適應獲取方法，包括以下步驟：
[0041 ]步驟1，電機控制器控制電機處于自由旋轉狀態。
[0042] 步驟2，電機控制器對電機通以Iqond = 0、Idond =弱磁電流的電流指令。
[0043] 步驟3,電機控制器采集電機的實際相電流，并將相電流轉換成轉子實際d軸電流 Id和實際q軸電流Iq。
[0044] 電機控制器采集電機的轉子實際d軸電流Id和實際q軸電流Iq的過程為，
[0045] A1)在電機控制器交流側的U相和V相各安放一個電流傳感器，在電機控制器內預 存CLARKE變換算法和PARK變換算法；
[0046] A2)通過交流側兩電流傳感器分別采集ijPIv，并將ijPIv輸入電機控制器，并計 算出Iw;
[0047] A3)將三相電流IU、IV和Iw依次經過CLARKE變換算法和PARK變換算法，變換成轉子 實際d軸電流Id和實際q軸電流I q。
[0048] 步驟4,若轉子初始位置對準，電機處于靜止狀態，即實際q軸電流Iq等于0、實際d 軸電流Id等于Idond，則電機轉子d軸方向和定子A軸重合；
[0049] 若轉子初始位置不對準，電機處于旋轉狀態，即實際q軸電流Iq不等于0、實際d軸 電流Id不等于Id?d，則電機控制器實時檢測扭矩方向，通過控制信號調整轉子初始位置偏移 角，直至電機停止轉動，即電機轉子d軸方向和定子A軸重合，調整后的轉子初始位置偏移角 即為電機旋變初始位置角。
[0050] 如圖2所示，電機處于自由旋轉狀態時，當電機轉子初始位置對準時，Iq等于0，Id等 于弱磁電流，電機處于靜止狀態，若初始位置未對準，實際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為電機定子三相電流的合成旋轉電流矢量，
[0058] Θ為電機定子A軸方向與轉子d軸方向的夾角，
[0059] 0e為定子三相合成旋轉矢量13與(1軸方向的夾角，
[0060] Θ△為轉子初始位置偏移角
[00611 P為電機的極對數，
[0062] Φ為電機的永磁體磁鏈，
[0063] Ld、Lj別為電機的d軸電感和q軸電感，
[0064] T為扭矩；
[0065] 由于轉子初始位置不對準，Θ不為〇，lj^q軸分量Iq上將會有產生電流，將產生一定 的扭矩，T>0或τ〈ο,驅動電機朝著一個方向旋轉。
[0066] 調整轉子初始位置偏移角的過程為:偏移角從0°開始，以設定好的步長開始增加 偏移角，每變化一次偏移角之前，都需要先關閉驅動輸出，在增加偏移角的過程中，若扭矩 方向發生變化，則停止增加偏移角，以扭矩旋轉方向發生變化前后的偏移角為新的搜索范 圍，重新設定更小的搜索步長，直到電機停止轉動，即電機轉子d軸方向和定子Α軸重合。
[0067] 下面給出具體調整實施例，如圖3、4和5所示。
[0068] 第一步圖，將電機電角度等分為圖中0、1、2···8,八個等分點，偏移角從0(0°)步開 始，通一個定值Is (Ts=sqrt (Id2+Iq2))電流指令。按45°-個步長增加偏移角0^02···，在增 加偏移角的過程中，若扭矩方向發生變化，則停止增加偏移角，說明轉子初始位置就在扭矩 方向發生變化前后的范圍內。
[0069] 第二步圖，在電角度3、4范圍內，重新設定更小搜索步長3.1、3.2、…4，重復第一步 內動作。直到扭矩方向發生變化，停止增加偏移角。
[0070] 第三步圖，重復第二步，直到電機停止轉動，即電機轉子d軸方向和定子A軸重合。 [0071 ]在初次安裝旋變時，由于機械定位問題，導致每一臺電機轉子初始位置都有所不 同，上述方法控制電機處于自由旋轉狀態，當電機轉子初始位置對準后，電機處于靜止狀 態，若初始位置未對準，則電機將會旋轉，通過電機控制器調整轉子初始位置偏移角，直到 電機停止轉動，最終使得電機轉子d軸方向和定子A軸重合。避免了每一臺電機都需要上臺 架標定，節省了人力物力，提高了扭矩控制的精度，避免了重復勞動，提高了工作的效率，非 常適合用于電機及其電機控制器在量產階段的大規模制造。
[0072]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形 也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種電機轉子初始位置自適應獲取方法，其特征在于:包括以下步驟， 步驟1，電機控制器控制電機處于自由旋轉狀態； 步驟2，電機控制器對電機通以Iqond = O、Idand =弱磁電流的電流指令； 步驟3,電機控制器采集電機的實際相電流，并將實際相電流轉換成轉子實際d軸電流Id 和實際q軸電流Iq; 步驟4，若轉子初始位置對準，則電機處于靜止狀態，即實際q軸電流Iq等于0，Id等于 Idond，則電機轉子d軸方向和定子A軸重合； 若轉子初始位置不對準，則電機仍處于旋轉狀態，即實際q軸電流Iq不等于0，ld不等于 Idcmd,則電機控制器實時檢測扭矩方向，通過控制信號調整轉子初始位置偏移角，直至電機 停止轉動，即電機轉子d軸方向和定子A軸重合。2. 根據權利要求1所述的一種電機轉子初始位置自適應獲取方法，其特征在于：電機控 制器采集電機的轉子實際d軸電流Id和實際q軸電流I q的過程為， Al)在電機控制器交流側的U相和V相各安放一個電流傳感器，在電機控制器內預存 CLARKE變換算法和PARK變換算法； A2)通過交流側兩電流傳感器分別采集IjPIv，并將IdPIv輸入電機控制器，并計算出 Iw; A3)將三相電流Iu、Iv和Iw依次經過CLARKE變換算法和PARK變換算法，變換成轉子實際d 軸電流Id和實際q軸電流Iq。3. 根據權利要求1所述的一種電機轉子初始位置自適應獲取方法，其特征在于：當轉子 初始位置不對準時，此時有，其中， Is為電機定子三相電流的合成旋轉電流矢量； Θ為電機定子A軸方向與轉子d軸方向的夾角； 為定子三相合成旋轉矢量Is與d軸方向的夾角； Θ△為轉子初始位置偏移角； P為電機的極對數； Φ為電機的永磁體磁鏈； Ld、Lq分別為電機的d軸電感和q軸電感； T為扭矩； 由于轉子初始位置不對準，Θ不為0，U^q軸分量Iq上將會有產生電流，將產生一定的扭 矩，驅動電機朝著一個方向旋轉。4. 根據權利要求1所述的一種電機轉子初始位置自適應獲取方法，其特征在于:調整轉 子初始位置偏移角的過程為， 偏移角從0°開始，以設定好的步長開始增加偏移角，每變化一次偏移角之前，都需要先 關閉驅動輸出，在增加偏移角的過程中，若扭矩方向發生變化，則停止增加偏移角，以扭矩 旋轉方向發生變化前后的偏移角為新的搜索范圍，重新設定更小的搜索步長，直到電機停 止轉動，即電機轉子d軸方向和定子A軸重合。
【文檔編號】H02P21/18GK106026827SQ201610322143
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月16日
【發明人】陶冬生, 張臻, 郝鵬程, 高曉杰, 牛敬彬
【申請人】澳特卡新能源科技（上海）有限公司