专利名称：一种永磁同步电机转子零点标定方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及永磁同步电机技术领域，尤其涉及一种混合电动车上的永磁同步电机的转子零点标定方法和系统。
背景技术：
永磁同步电机具有体积小、损耗低、效率高等优点，目前广泛应用于电梯、船舶电力推进、数控机床、纺织和汽车混合动力等领域。在用于混合电动车上的永磁同步电机控制系统中，对永磁同步电机控制要求非常精确，不仅要求电机能在各种复杂的环境下工作，而且对电机的转角、转速、转矩控制精度要求非常高。而电机的转子位置的精度直接影响这些控制精度，因此要求对电机的转子位置信号进行检测和控制。目前，通常采用霍尔传感器或者旋转变压器作为位置传感器对永磁同步电机转子位置进行检测。以采用旋转变压器检测永磁电机转子位置的方法作为示例来讲，通常首先是由高分辨率的旋转变压器对电机转子位置实时进行检测，得到电极转子的位置信号。具体来讲，旋转变压器由定子和转子组成，定子上有三组绕组，一组是正弦波输入励磁绕组， 一组是正弦波输出绕组，一组是余弦波输出绕组；转子上还有一组绕组，输出两组正交的调幅波，也就是电机转子的实际位置。然后，采用专门的解算单元(例如，解码芯片)对采样的调幅波进行解码，得到一组数字信号(即，数字化的电机转子位置)，再经由数字信号处理单元(例如，处理器芯片)对解码得到的数字信号进行数字信号处理(包括滤波、运算处理)，最后再经由逆变器发送到电机的电源输入端，驱动电机运转。但是，通过旋转变压器等位置传感器所提供的仅仅是电机转子位置的信息，该位置信息仅仅反映了电机转子旋转的角度变化的正弦信号或锯齿波信号，而不会具体检测出转子的旋转角度，更不能容易地标定电机转子的零点位置。另外，由于采样误差以及位置传感器的安装误差等原因，需要在位置传感器输出信号处理过程中对转子位置进行补偿标定，使得转子位置更精确，从而实现对永磁同步电机的精确控制。但是，目前的标定方法往往较为复杂，标定时间较长，无法满足大批量生产的需求。针对这种问题，在申请号为200910138653. 5的中国专利申请“一种混合动力及电动汽车用旋变式电机零点标定方法”中提出了一种适合于电机的批量生产的电机转子零点标定方法。在该方法中，首先，将旋转变压器的转子安装在电机轴上，将旋转变压器的定子安装到电机端板后预拧紧，然后，测试出电机转子位置信号和电机定子位置信号后，将二者的差值输入给拨叉电机，通过拨叉电机旋转旋转变压器的定子进行差值补偿，之后将旋转变压器的定子螺钉拧紧固定，完成电机零点标定。但是，这种方法不能直观地监测到电机转子的零点位置，就会造成可信度降低，从而还需要验证结果是否达到要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种永磁同步电机转子零点标定方法和系统，以更方便地、更直观地对混合电动车上的永磁同步电机的转子零点位置进行标定。
为了实现以上目的，本发明提供的一种永磁同步电机转子零点标定方法包括将旋转变压器的转子安装在永磁同步电机的电机轴上，并将旋转变压器的定子不固定地安装在永磁同步电机的电机端板上；通过显示单元显示经过旋转变压器检测、解算单元解算、数字信号处理单元处理而得到的当前电机转子位置；判断所显示的当前电机转子位置是否为零点位置，如果所显示的当前电机转子位置不是零点位置，则人工微调旋转变压器的定子， 直到显示单元上显示的当前电机转子位置为零点位置为止；和将旋转变压器的定子固定安装在电机端板上。另一方面，本发明还提供一种永磁同步电机转子零点标定系统，包括旋转变压器、 解算单元、数字信号处理单元和显示单元，其用于显示经过旋转变压器检测、解算单元解算、数字信号处理单元处理而得到的当前电机转子位置。所述系统按照以下步骤进行电机转子零点标定将旋转变压器的转子安装在永磁同步电机的电机轴上，并将旋转变压器的定子不固定地安装在永磁同步电机的电机端板上；通过显示单元显示当前电机转子位置； 判断所显示的当前电机转子位置是否为零点位置，如果所显示的当前电机转子位置不是零点位置，则人工微调旋转变压器的定子，直到显示单元上显示的当前电机转子位置为零点位置为止；和将旋转变压器的定子固定安装在电机端板上。本发明通过显示单元直接显示永磁同步电机的转子位置，可更方便地、更直观地进行电机转子零点标定，可信度高，无需重复验证结果是否达到要求。
图1是根据本发明安装旋转变压器的示意图；图2是根据本发明实施例的永磁同步电机转子零点标定系统的结构图；图3是根据本发明实施例的永磁同步电机转子零点标定方法的流程图。
具体实施例方式以下，将参照附图和实施例对本发明进行描述。图1是根据本发明安装旋转变压器的示意图。如图1所示，旋转变压器的转子2 安装在永磁同步电机的电机轴3上，旋转变压器的定子1安装在永磁同步电机的电机端板 4上。图2是根据本发明实施例的永磁同步电机转子零点标定系统的结构图。如图2所示，该系统包括旋转变压器、作为解算单元的解码芯片AU6802、作为数字信号处理单元的DSP(数字信号处理)芯片和作为显示单元的U864KDLYY-GB型液晶屏，其中， 12864KDLYY-GB型液晶屏用于显示经过旋转变压器检测、解码芯片AU6802解码、DSP芯片处理而得到的当前电机转子位置。具体来讲，本实施例中所采用的DSP芯片的系统时钟为100MHz，串行外围接口 (SPI)外设时钟为12. 5MHz，SPI的波特率为500KHz。解码芯片AU6802的时钟范围是0 2MHz，解码精度为212 = 4096。旋转变压器传感器为三级，采样精度为45，= 0. 725°。DSP 芯片通过SPI将时钟信号(CLOCK)和片选信号(CS)发送给解码芯片AU6802，其中，当CS信号为低电平时表示片选有效，当CS信号为高电平时表示片选无效。解码芯片AU6802对旋转变压器采样的信号进行解码，并将解码后的数据(DATA)发送到DSP芯片的SPI，SPI对接收的数据(DATA)进行处理。液晶屏型号采用U864KDLYY_GB，8位数据并行通讯。液晶模块的读信号线、写信号线、控制命令与数据切换信号线均采用不同的DSP的GPIO线来灵活控制。内部含有国家一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶模块，其分辨率为128*64，内置8192个16*16点汉字，128个16*8点ASCII字符集。DSP的GPIOAO 7作为数据接口，GP10B0, GPIOBl分别与RS、R/W相连作为控制信号，GPI0B2与E相连作为使能信号。这里，应该理解，以上解码芯片AU6802、DSP芯片和液晶屏均为解算单元、数字信号处理单元和显示单元的示例性部件，还可采用其它类似部件作为解算单元、数字信号处理单元和显示单元。图3是根据本发明实施例的永磁同步电机转子零点标定方法的流程图。如图3所示，首先，在步骤S301中，如图1所示，将旋转变压器的转子安装在永磁同步电机的电机轴上，并将旋转变压器的定子安装在永磁同步电机的电机端板上，但是先不固定，例如，用螺栓轻微拧紧，但不拧牢固。接着，在步骤S302中，通过液晶屏显示经过旋转变压器检测、解码芯片AU6802解码、DSP芯片处理而得到的当前电机转子位置，具体来讲，包括以下步骤(1)由DSP芯片的SPI将时钟(CLOCK)和片选信号(CS)发送给解码芯片AU6802 ；(2)解码芯片AU6802开始工作；(3)当SPI发送的CS信号为低电平时，旋转变压器采样的信号经过解码芯片 AU6802解码后发送到DSP芯片的SPI，SPI对采集到的数据进行处理得到当前电机转子位置，即，当前的电机转子旋转角度ΘΗ;(4)通过液晶屏显示当前电机转子位置ΘΗ。其中，以上步骤(1)至(3)属于现有技术，具体内容可参见AU6802芯片手册说明， 因此，省略其详细描述。接着，在步骤S303中，判断所显示的当前电机转子位置是否为零点位置，即，判断 θ η是否为0度，如果是，则执行步骤S305，否则执行步骤S304，以对旋转变压器的定子进行
人工微调。在步骤S304中，如果θ Η大于180度，则顺时针微调旋转变压器的定子，否则逆时针微调旋转变压器的定子，微调之后跳转到步骤S303，以在显示单元上显示当前电机转子位置。这里，可将旋转变压器的定子与拨叉电机连接，通过调整拔叉电机来调整旋转变压器的定子的旋转方向。或者，用机械手来调整旋转变压器的定子的旋转方向。旋转变压器的定子的旋转角度是任意的。最后，在步骤S305中，将旋转变压器的定子固定安装在电机端板上，例如，用三颗螺栓成三角形固定。以上已参照附图和实施例对本发明进行了详细描述，但是，应该理解，本发明并不限于以上所公开的具体实施例，任何基于本说明书所公开的技术方案的变型都应包括在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种永磁同步电机转子零点标定方法，包括将旋转变压器的转子安装在永磁同步电机的电机轴上，并将旋转变压器的定子不固定地安装在永磁同步电机的电机端板上；通过显示单元显示经过旋转变压器检测、解算单元解算、数字信号处理单元处理而得到的当前电机转子位置；判断所显示的当前电机转子位置是否为零点位置，如果所显示的当前电机转子位置不是零点位置，则人工微调旋转变压器的定子，直到显示单元上显示的当前电机转子位置为零点位置为止；和将旋转变压器的定子固定安装在电机端板上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微调旋转变压器的定子的步骤包括 如果所显示的电机转子位置角度大于180度，则顺时针微调旋转变压器的定子，否则逆时针微调旋转变压器的定子，直到显示单元上显示的当前电机转子位置为零点位置为止。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在微调步骤中，旋转变压器的定子的旋转角度是任意的。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述显示单元为液晶显示屏。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋转变压器的定子与拨叉电机连接， 并通过调整拔叉电机来调整旋转变压器的定子的旋转方向。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过机械手调整旋转变压器的定子的旋转方向。
7.—种永磁同步电机转子零点标定系统，包括旋转变压器、解算单元、数字信号处理单元，其特征在于，所述系统还包括显示单元，其用于显示经过旋转变压器检测、解算单元解算、数字信号处理单元处理而得到的当前电机转子位置，所述系统按照以下步骤进行电机转子零点标定将旋转变压器的转子安装在永磁同步电机的电机轴上，并将旋转变压器的定子不固定地安装在永磁同步电机的电机端板上； 通过显示单元显示当前电机转子位置；判断所显示的当前电机转子位置是否为零点位置，如果所显示的当前电机转子位置不是零点位置，则人工微调旋转变压器的定子，直到显示单元上显示的当前电机转子位置为零点位置为止；和将旋转变压器的定子固定安装在电机端板上。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述显示单元为液晶显示屏。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述旋转变压器的定子与拨叉电机连接， 并通过调整拔叉电机来调整旋转变压器的定子的旋转方向。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，通过机械手调整旋转变压器的定子的旋转方向。
全文摘要
本发明提供一种永磁同步电机转子零点标定方法，包括将旋转变压器的转子安装在永磁同步电机的电机轴上，并将旋转变压器的定子不固定地安装在永磁同步电机的电机端板上；通过显示单元显示经过旋转变压器检测、解算单元解算、数字信号处理单元处理而得到的当前电机转子位置；判断所显示的当前电机转子位置是否为零点位置，如果所显示的当前电机转子位置不是零点位置，则人工调整旋转变压器的定子的旋转方向；和将旋转变压器的定子固定安装在电机端板上。相应地，提供一种电机转子零点标定系统。本发明通过显示单元直接显示永磁同步电机的转子位置，可更方便地、更直观地进行电机转子零点标定。
文档编号G01D5/12GK102176651SQ20111007727
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者王瑛, 罗晓, 陈立冲 申请人:奇瑞汽车股份有限公司