专利名称：一种永磁电机转子位置角度的补偿方法
技术领域：
本发明属于永磁同步电机的技术领域，特别涉及到应用于电动车和混合动力车系 统上的永磁同步电机转子位置的检测及补偿。
背景技术：
永磁同步电机具有体积小，损耗低，效率高等优点，非常适合应用于电动车和混合 动力车系统上。在使用过程中，对永磁同步电机的控制要求非常精确。在永磁同步控制系 统中，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 的要求都非常高，因此要求对电机的转子位置进行检测和控制，目前永磁同步电机转子位 置检测所用到的传感器有霍尔传感器或者光电编码盘，这些传感器在高转速的时候精度不 高，会影响电机的控制，甚至会导致永磁同步电机运转不稳或失步，使电动车和混合动力车 不能正常运行。专利“一种永磁同步电机转子位置传感方法和位置传感装置”(专利号 CN200510020607. 7)公开了一种检测永磁同步电机转子位置的方法，在该方法中，一旦解算 单元检测到所述旋转变压器的输出位置传感信号的幅度超过其允许输入范围，就向数字信 号处理单元发送控制永磁同步电机停止运转指令。这样的处理方法肯定会影响电动车和混 合动力车的正常运行，因此并不适合应用于电动车和混合动力车上。综上所述，目前急需一种可以使永磁同步电机在高速和旋转变压器误差较大的情 况下仍然稳定运行的永磁电机转子位置角度的补偿方法，以便于将永磁同步电机应用于电 动车和混合动力车上。
发明内容
本发明的目的是提出一种可以使永磁同步电机在高速和旋转变压器误差较大的 情况下仍然稳定运行的永磁电机转子位置角度的补偿方法。本发明的永磁电机转子位置角度的补偿方法是利用与永磁同步电机同轴的旋转 变压器按特定的时间间隔采样永磁同步电机转子位置角度，每次采样后都由数字信号处理 单元对旋转变压器传感器的输出信号进行解算处理，并对电机转子位置角度的变化进行判 断，如果电机转子位置角度值的变化在允许范围之内，就利用该电机转子位置角度值直接 作为电机转子当前位置角度的校正值；如果电机转子位置角度值的变化在允许范围之外， 就根据电机上次采样时的角速度和相邻的两次采样时间间隔计算出电机转子当前位置的 角度的校正值，由处理器对电机转子位置角度延时偏差进行补偿。具体来说，当电机转子位置角度值的变化在允许范围之外时，对电机转子位 置角度延时偏差进行补偿的方法如下补偿后的转子位置角θ的计算公式为θ = θ _+Qdelay，所述θ_为电机转子位置角度，edelay为角度延时，其中θ _的计算公式为 θ _ = ρ * θ Η，θ delay的计算公式为θ delay = 1. 5* ρ * ω *Τ_，公式中P为电机极对数与旋 转变压器传感器极对数之比，ω为电机上次采样时刻的角速度，Twm为相邻的两次采样时间间隔，θ 修正后的旋转变压器传感器的输出角度，θ H的计算公式如下如果当前旋转变 压器传感器的输出角度值θ 1在0 360度之间，则ΘΗ= et;如果et> 360°，则ΘΗ = 2* θ t-360° ；如果 et<0°，则 ΘΗ= θ t+360°。上述电机转子位置角度值的变化的允许范围为相邻两次采样的时间间隔内电机 转子所可能转过的最大机械角，具体的角度值跟具体电机结构有关。本发明采用旋转变压器传感器对永磁同步电机转子位置进行检测，该旋转变压器 已经是现有技术，一般由定子和转子组成，定子上有三组绕组，一组是正弦波励磁信号的输 入绕组，一组是正弦波输出绕组，一组是余弦波输出绕组，其中正弦波输出绕组和余弦波输 出绕组输出两组正交的调幅波，也就是电机转子的实际位置。数字信号处理单元一般采 用专门的解码芯片，解码芯片通过其串行外围接口(SPI)对旋转变压器的输出信号进行采 样，并进行解算处理，判断得出电机转子位置角度值的变化是否在允许的范围内。与现有技 术(专利CN200510020607. 7)不同的是，当电机转子位置角度值的变化在允许范围之外时， 无需控制永磁同步电机停止运转，而是直接进行补偿，以维持永磁同步电机在高速和旋转 变压器误差较大的情况下仍然稳定运行，从而保证电动车和混合动力车的正常运行。
图1是本发明的永磁电机转子位置角度的补偿方法的流程图。
具体实施例方式
下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明。实施例1 如图1所示，本实施例的永磁电机转子位置角度的补偿方法包括如下步骤SlOl 利用与永磁同步电机同轴的旋转变压器按特定的时间间隔采样永磁同步电 机转子位置角度；S102 由数字信号处理单元对旋转变压器传感器的输出信号进行解算处理；S103:对电机转子位置角度的变化进行判断，如果电机转子位置角度值的变化在 允许范围之内，就执行S104步骤，否则执行S105步骤；S104:利用该电机转子位置角度值直接作为电机转子当前位置角度的校正值进行 校正；S105 对电机转子位置角度延时偏差进行补偿；S106:利用补偿后的电机转子位置角度值作为电机转子当前位置角度的校正值进 行校正。具体举例来说例如数字处理单元的解码芯片的系统时钟为100MHz，其串行外围 接口 SPI外设时钟为12. 5MHz, SPI的波特率为500KHz (即采样频率)，解码芯片的时钟范 围是0 2MHz。解码芯片的解码精度为212 = 4096，旋变传感器为三极，采样精度为45，= 0. 75°。由串行外围接口 SPI发送时钟给解码芯片，这时解码芯片开始工作，当SPI发送的 片选信号CS为低电平时，旋转变压器采样的信号经SPI向解码芯片输出数字信号，解码芯 片对采集到的数据进行处理，对12位数据进行处理得到当前的角度值θ t，并与上次的角度
4值进行对比，判断电机转子位置角度值的变化值是否在允许范围之内。该允许范围为相邻 两次采样的时间间隔内电机转子所可能转过的最大机械角，这里采用0.02001953125°，即 变化值为 0. 02001953125° *4096 = 82。若电机转子位置角度值的变化值小于82，则解码芯片采用该电机转子位置角度值 θ t直接作为电机转子当前位置角度的校正值进行校正；若电机转子位置角度值的变化值大于82，则解码芯片对电机转子位置角度延时偏 差进行补偿，然后再利用补偿后的电机转子位置角度值作为电机转子当前位置角度的校正 值进行校正。具体来说，解码芯片对电机转子位置角度延时偏差进行补偿的方法如下补 偿后的转子位置角θ的计算公式为θ = θ_+θ—，所述9_为电机转子位置角度， edelay为角度延时，其中Θ_的计算公式为θ_= ρ*Θη，edelay的计算公式为Odelay = [^ρφο^Τ,，公式中ρ为电机极对数与旋转变压器传感器极对数之比，ω为电机上次 采样时刻的角速度，Tpwm为相邻的两次采样时间间隔，Θ Η为修正后的旋转变压器传感器的 输出角度，θ ,的计算公式如下如果当前旋转变压器传感器的输出角度值91在0 360 度之间，则 ΘΗ = et;如果 et> 360°，则 eH = 2*et-360° ；如果 et<o°，则 Θη = Θ t+360°。本实施例在电机转子位置角度值的变化在允许范围之外时，无需控制永磁同步电 机停止运转，而是直接进行补偿，以维持永磁同步电机在高速和旋转变压器误差较大的情 况下仍然稳定运行，从而保证电动车和混合动力车的正常运行。
权利要求
一种永磁电机转子位置角度的补偿方法，其特征在于利用与永磁同步电机同轴的旋转变压器按特定的时间间隔采样永磁同步电机转子位置角度，每次采样后都由数字信号处理单元对旋转变压器传感器的输出信号进行解算处理，并对电机转子位置角度的变化进行判断，如果电机转子位置角度值的变化在允许范围之内，就利用该电机转子位置角度值直接作为电机转子当前位置角度的校正值；如果电机转子位置角度值的变化在允许范围之外，就根据电机上次采样时的角速度和相邻的两次采样时间间隔计算出电机转子当前位置的角度的校正值，由处理器对电机转子位置角度延时偏差进行补偿。
2.根据权利要求1所述的永磁电机转子位置角度的补偿方法，其特征在于当电机转 子位置角度值的变化在允许范围之外时，对电机转子位置角度延时偏差进行补偿的方法如 下补偿后的转子位置角θ的计算公式为θ = θ_+θ—，所述θ _为电机转子位置角 度，Θ —为角度延时，其中θ _的计算公式为θ_= ρ*θΗ，0delay的计算公式为Odelay =1.5*Ρ*ω*Τ_，公式中P为电机极对数与旋转变压器传感器极对数之比，ω为电机上 次采样时刻的角速度，Tpwm为相邻的两次采样时间间隔，θ 修正后的旋转变压器传感器 的输出角度，θ ,的计算公式如下如果当前旋转变压器传感器的输出角度值91在0 360 度之间，则 ΘΗ = et;如果 et> 360°，则 eH = 2*et-360° ；如果 et<o°，则 Θη = Θ t+360°。
3.根据权利要求1或2所述的永磁电机转子位置角度的补偿方法，其特征在于所述电 机转子位置角度值的变化的允许范围为相邻两次采样的时间间隔内电机转子所可能转过 的最大机械角。
全文摘要
本发明提出了一种可以使永磁同步电机在高速和旋转变压器误差较大的情况下仍然稳定运行的永磁电机转子位置角度的补偿方法，具体是利用与永磁同步电机同轴的旋转变压器按特定的时间间隔采样永磁同步电机转子位置角度，每次采样后都由数字信号处理单元对旋转变压器传感器的输出信号进行解算处理，并对电机转子位置角度的变化进行判断，如果电机转子位置角度值的变化在允许范围之内，就利用该电机转子位置角度值直接作为电机转子当前位置角度的校正值；如果电机转子位置角度值的变化在允许范围之外，就根据电机上次采样时的角速度和相邻的两次采样时间间隔计算出电机转子当前位置的角度的校正值，由处理器对电机转子位置角度延时偏差进行补偿。
文档编号H02P6/16GK101924510SQ20101021906
公开日2010年12月22日 申请日期2010年7月6日 优先权日2010年7月6日
发明者宋波, 王瑛, 罗晓, 陈立冲 申请人:奇瑞汽车股份有限公司