永磁同步电机转子初始角度修正方法及修正系统与流程

本发明涉及电机测试技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机转子初始角度修正方法及修正系统。

背景技术：

永磁同步电机功耗低，效率高、调速范围宽，被广泛应用于电动汽车领域，车用永磁同步电机控制多采用矢量控制算法，而永磁同步电机高性能的矢量控制离不开精准的转子初始角度，所以必须对每一台出厂的永磁同步电机的转子初始角度进行辨识确认。若辨识不准确，可能会造成永磁同步电机不能正常启动、失步，并且会大大降低电机效率，甚至影响整车续驶里程。

在现有技术中，大多永磁同步电机厂家批量生产电机时，将位置传感器安装到永磁电机轴上时，借助专用的电机位置传感器调零工装，将位置传感器与永磁电机转子零位间的角度固定在一个预先设定的角度，从而完成对转子初始角度的设置。

但是，通过上述方法调整时，转子初始角度的精度依赖工装精度，而在加工制造工装时，其精度很难保证；此外，工装的通用性较差，不同电机需要制作不同工装，导致成本增加，且费时费力。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种永磁同步电机转子初始角度修正方法及修正系统，以解决上述现有转子初始角度定位方法不能精确定位转子初始角度的问题，同时解决工装通用性差的问题。

本发明提供了一种永磁同步电机转子初始角度修正方法，其中，包括如下步骤：

步骤S100、控制电机控制器驱动永磁电机运转，并获得永磁电机上转子的初始角度；

步骤S200、控制电机控制器给定直轴设定的电流值，同时给定交轴电流值为0，并通过原动机控制永磁电机以设定的转速运转；

步骤S300、获得永磁电机的输出扭矩；

步骤S400、判断输出扭矩是否超出目标扭矩的误差范围；如果是，则进入步骤S500；如果否，则进入步骤S600；

步骤S500、对初始角度进行补偿，以获得当前初始角度修正值并根据当前初始角度修正值，进入步骤S200；

步骤S600、终止修正。

如上所述的永磁同步电机转子初始角度修正方法，其中，优选的是，步骤S400中判断输出扭矩是否超出目标扭矩的误差范围具体包括如下步骤：

步骤S410、判断输出扭矩是否大于目标扭矩的误差上限值；及

步骤S420、判断输出扭矩是否小于目标扭矩的误差下限值；

如果步骤S410中的判断结果为是，则步骤S500中对初始角度进行补偿具体包括：

步骤S510、使初始角度与设定的补偿值做减法运算；

如果步骤S420中的判断结果为是，则步骤S500中对初始角度进行补偿具体包括：

步骤S520、使初始角度与设定的补偿值做加法运算；

步骤S500还包括：

步骤S530、获得当前初始角度修正值。

如上所述的永磁同步电机转子初始角度修正方法，其中，优选的是，所述补偿值通过如下公式获得：

δ＝0.1×0.02×θ₁

其中，δ为补偿值，θ₁为初始角度。

如上所述的永磁同步电机转子初始角度修正方法，其中，优选的是，获得永磁电机上转子的初始角度具体包括如下步骤：

步骤S110、根据旋转变压器输出转子位置数据；

步骤S120、根据转子位置数据计算获得转子的初始角度。

本发明还提供了一种修正系统，其中，用于实施本发明提供的所述永磁同步电机转子初始角度修正方法，所述修正系统包括：

原动机，与被测永磁电机机械连接，用于拖动所述永磁电机运转；

电机控制器，与所述永磁电机电连接，用于对所述永磁电机进行矢量控制；

所述电机控制器内设置有初始角度修正单元，用于修正转子的初始角度。

如上所述的修正系统，其中，优选的是，还包括扭矩检测装置，所述扭矩检测装置与所述电机控制器和所述永磁电机电连接，用于检测所述永磁电机的输出扭矩。

如上所述的修正系统，其中，优选的是，还包括旋转变压器，所述旋转变压器与所述电机控制器和所述永磁电机电连接，用于输出转子位置数据。

本发明提供的永磁同步电机转子初始角度修正方法及修正系统，通过判断输出扭矩是否超出目标扭矩的误差范围，实现了对转子角度的估算值和实际值超前或滞后关系的判断，进而实现了对转子初始角度的精确调整和定位；此外，在需要调整修正不同电机的转子初始角度时，仅需更换电机即可，从而实现了该修正系统的通用性。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的永磁同步电机转子初始角度修正方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的永磁同步电机转子初始角度修正方法在具体实施例中的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

图1为本发明实施例提供的永磁同步电机转子初始角度修正方法的流程图。

如图1所示，本发明实施例提供了一种永磁同步电机转子初始角度修正方法，其中，包括如下步骤：

步骤S100、控制电机控制器驱动永磁电机运转，输出永磁电机上转子的初始角度。

具体地，获得永磁电机上转子的初始角度具体包括如下步骤：

步骤S110、根据旋转变压器输出转子位置数据；

步骤S120、根据转子位置数据计算获得转子的初始角度。

需要说明的是，可以通过原动机转速控制单元来实现对原动机转速的控制。

步骤S200、控制电机控制器给定直轴设定的电流值，同时给定交轴电流值为0，并通过原动机控制永磁电机以设定的转速运转。

优选的是，所述恒定的转速可以是永磁电机的额定转速。

本领域技术人员可以理解的是，通过电机控制器可以对永磁电机进行矢量控制，并根据两相旋转坐标系(dq坐标系)，控制电机控制器给定交轴(q轴)电流为0，可以保证永磁电机上不会产生负载扭矩，从而实现永磁电机受到原动机的拖动空载运转，并输出空载扭矩；同时，给直轴(d轴)输入设定的电流值具体可以为额定电流的0.2～0.4倍，以获得永磁电机较佳的运转状态。

步骤S300、获得永磁电机的输出扭矩。

具体地，可以通过扭矩检测装置检测永磁电机的输出扭矩。

步骤S400、判断输出扭矩是否超出目标扭矩的误差范围；如果是，则进入步骤S500；如果否，则进入步骤S600。

步骤S500、对初始角度进行补偿，以获得当前初始角度修正值，并根据当前初始角度修正值，进入步骤S200。

步骤S600、终止修正。

具体地，在本实施例中，目标扭矩为0Nm，且目标扭矩的误差范围为±1Nm，即扭矩误差值为1Nm，为了便于说明如何判断输出扭矩是否超出目标扭矩的误差范围，可以利用如下公式：

T_out＞T_tar+Δ或T_out＜T_tar-Δ或T_tar-Δ＜T_out＜T_tar+Δ

其中，T_out为输出扭矩，T_tar为目标扭矩，Δ为扭矩误差。

图2为本发明实施例提供的永磁同步电机转子初始角度修正方法在具体实施例中的流程图。

具体地，如图2所示，步骤S400和步骤S500中判断输出扭矩是否超出目标扭矩的误差范围，如果是，则对初始角度进行补偿，具体包括如下步骤：

步骤S410、判断输出扭矩是否大于目标扭矩的误差上限值；如果是，则进入步骤S510；

步骤S510、使初始角度与设定的补偿值做减法运算。

即当T_out＞T_tar+Δ时，转子角度的理论估算值滞后转子角度的实际值，故使初始角度与设定的补偿值做减法运算。

步骤S420、判断输出扭矩是否小于目标扭矩的误差下限值；如果是，则进入步骤S520；

步骤S520、使初始角度与设定的补偿值做加法运算。

即当T_out＜T_tar-Δ时，转子角度的理论估算值超前转子角度的实际值，故使初始角度与设定的补偿值做加法运算。

需要说明的是，所述补偿值可以通过如下公式获得：

δ＝0.1×0.02×θ₁

其中，δ为补偿值，θ₁为初始角度。

步骤S500还包括：

步骤S530、获得当前初始角度修正值。

进一步地，为了便于对初始角度修正过程进行说明，对初始角度的补偿可以通过如下公式实现：

θ_m＝θ_m-1±δ(m为2，3，4…)

其中，θ_m为当前初始角度修正值，θ_m-1为上一次初始角度修正值。

可以理解的是，令m＝2，当判断为T_out＞T_tar+Δ时，则使θ₂＝θ₁-δ，并进一步地，在初始角度为θ₂的基础上，重新执行步骤S200；

如果判断仍为T_out＞T_tar+Δ，则使θ₃＝θ₂-δ，并进一步地，在初始角度为θ₃的基础上，重新执行步骤S200；并以此类推。

相对地，当判断为T_out＜T_tar-Δ时，则使θ₂＝θ₁±δ；后续判断过程与上述T_out＞T_tar+Δ时的判断过程相同，在此不再赘述。

可以理解的是，当判断为T_tar-Δ＜T_out＜T_tar+Δ时，则终止修正，说明初始角度合格。

本发明实施例还提供了一种修正系统，用于实施本发明任意实施例提供的永磁同步电机转子初始角度修正方法，该修正系统包括：原动机和电机控制器；其中，原动机与被测永磁电机机械连接，用于拖动永磁电机运转；电机控制器与永磁电机电连接，用于对永磁电机进行矢量控制；且电机控制器内设置有初始角度修正单元，用于修正转子的初始角度。

进一步地，该修正系统还包括扭矩检测装置，该扭矩检测装置与电机控制器和永磁电机电连接，用于检测永磁电机的输出扭矩。

进一步地，该修正系统还包括旋转变压器，旋转变压器与电机控制器和永磁电机电连接，用于输出转子位置数据。

本发明实施例提供的永磁同步电机转子初始角度修正方法及修正系统，通过判断输出扭矩是否超出目标扭矩的误差范围，实现了对转子角度的估算值和实际值超前或滞后关系的判断，进而实现了对转子初始角度的精确调整和定位；此外，在需要调整修正不同电机的转子初始角度时，仅需更换电机即可，从而实现了该修正系统的通用性。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。