电机的零位校正方法和校正装置、电机控制系统与流程

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机的零位校正方法，一种电机的零位校正装置，一种电机控制系统，以及一种可读存储介质。

背景技术：

通常情况下，永磁同步电机采用磁场定向控制的方法，来实现对电机转速和电流的精确快速跟踪，然而，无论是电机转速还是电流控制都必须通过电机上相应的转子位置传感器来获得实时的转子位置信息。目前，针对永磁同步电机的转子位置传感器有绝对值编码器、增量编码器和旋转变压器，其中，旋转变压器因其具有耐高低温、抗潮湿、抗震动等优点，而被广泛应用于新能源汽车电机控制系统。

在通过旋转变压器获得电机实时的转子位置信息时，为获得电机转子的绝对位置，可通过旋变解码芯片对旋转变压器输出的电压信号进行解算，然而由于旋转变压器安装工艺的误差，使得解算得到的绝对零位并非电机的零位，因此需要对零位进行校正。其中，通常定义永磁同步电机定子坐标系alpha轴（或三相坐标系a轴）为电机的零位。

相关技术中，通常采用“吸零法”对零位进行校正，该方法通过逆变器给电机施加一个持续的alpha轴电压，将电机转子吸合到alpha轴附近，施加的alpha轴电压越大校准得到的零位越准确。但是，相关技术存在的问题在于，过大的alpha轴电压会产生超过电机额定电流的相电流，从而导致电机烧毁，并且针对不同参数的电机，alpha轴可施加的最大电压也不相同，使得该方法通用性较差。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种电机的零位校正方法，以实现在无需对电机进行对拖台架和大功率的实验的情况下，对电机的零位误差进行识别。

本发明的第二个目的在于提出一种电机的零位校正装置。

本发明的第三个目的在于提出一种电机控制系统。

本发明的第四个目的在于提出一种可读存储介质。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电机的零位校正方法，包括：依次控制所述电机的转子吸合到所述电机的三相坐标系下的c轴位置和a轴位置；获取所述电机的当前转子位置以得到第一转子位置；依次控制所述电机的转子吸合到所述电机的三相坐标系下的b轴位置和a轴位置；获取所述电机的当前转子位置以得到第二转子位置；根据所述第一转子位置和所述第二转子位置计算所述电机的零位误差。

根据本发明实施例提出的电机的零位校正方法，依次控制电机的转子吸合到电机的三相坐标系下的c轴位置和a轴位置，并获取电机的当前转子位置以得到第一转子位置，然后，依次控制电机的转子吸合到电机的三相坐标系下的b轴位置和a轴位置，并获取电机的当前转子位置以得到第二转子位置，根据第一转子位置和第二转子位置计算电机的零位误差。由此，本发明实施例的电机的零位校正方法可适用于不同型号的电机，并且无需对电机进行对拖台架和大功率的实验，便可对电机的零位误差进行识别。

根据本发明的一个实施例，控制所述电机的转子吸合到所述a轴位置包括：获取a相最大占空比，并以所述a相最大占空比对所述电机进行控制，以使所述电机的转子吸合到所述a轴位置；控制所述电机的转子吸合到所述b轴位置包括：获取b相最大占空比，并以所述b相最大占空比对所述电机进行控制，以使所述电机的转子吸合到所述b轴位置；控制所述电机的转子吸合到所述c轴位置包括：获取c相最大占空比，并以所述c相最大占空比对所述电机进行控制，以使所述电机的转子吸合到所述c轴位置。

根据本发明的一个实施例，获取所述a相最大占空比、所述b相最大占空比和所述c相最大占空比，包括：采集所述电机的a相当前电流、b相当前电流和c相当前电流；确定所述电机的单相最大电流；根据所述电机的a相当前电流和所述单相最大电流获取所述a相最大占空比；根据所述电机的b相当前电流和所述单相最大电流获取所述b相最大占空比；根据所述电机的c相当前电流和所述单相最大电流获取所述c相最大占空比。

根据本发明的一个实施例，根据所述电机的a相当前电流和所述单相最大电流获取所述a相最大占空比包括：获取所述单相最大电流与所述a相当前电流之间的第一差值，并通过a相控制器对所述第一差值进行调节以得到所述a相最大占空比；根据所述电机的b相当前电流和所述单相最大电流获取所述b相最大占空比包括：获取所述单相最大电流与所述b相当前电流之间的第二差值，并通过b相控制器对所述第二差值进行调节以得到所述b相最大占空比；根据所述电机的c相当前电流和所述单相最大电流获取所述c相最大占空比包括：获取所述单相最大电流与所述c相当前电流之间的第三差值，并通过c相控制器对所述第三差值进行调节以得到所述c相最大占空比。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述第一转子位置和所述第二转子位置计算所述电机的零位误差包括：将所述第一转子位置和所述第二转子位置之间中点的位置作为所述电机的零位误差。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电机的零位校正装置，包括：获取模块，用于获取电机的当前转子位置；控制模块，用于依次控制所述电机的转子吸合到所述电机的三相坐标系下的c轴位置和a轴位置，并获取所述电机的当前转子位置以得到第一转子位置，以及，依次控制所述电机的转子吸合到所述电机的三相坐标系下的b轴位置和a轴位置，并获取所述电机的当前转子位置以得到第二转子位置，以及根据所述第一转子位置和所述第二转子位置计算所述电机的零位误差。

根据本发明实施例提出的电机的零位校正装置，通过获取模块获取电机的当前转子位置，通过控制模块依次控制电机的转子吸合到电机的三相坐标系下的c轴位置和a轴位置，并获取电机的当前转子位置以得到第一转子位置，以及，依次控制电机的转子吸合到电机的三相坐标系下的b轴位置和a轴位置，并获取电机的当前转子位置以得到第二转子位置，以及根据第一转子位置和第二转子位置计算电机的零位误差。由此，本发明实施例的电机的零位校正方法可适用于不同型号的电机，并且无需对电机进行对拖台架和大功率的实验，便可对电机的零位误差进行识别。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块还用于，获取a相最大占空比，并以所述a相最大占空比对所述电机进行控制，以使所述电机的转子吸合到所述a轴位置；所述控制模块还用于，获取b相最大占空比，并以所述b相最大占空比对所述电机进行控制，以使所述电机的转子吸合到所述b轴位置；所述控制模块还用于，获取c相最大占空比，并以所述c相最大占空比对所述电机进行控制，以使所述电机的转子吸合到所述c轴位置。

根据本发明的一个实施例，所述的电机的零位校正装置还包括：采集模块，用于采集所述电机的a相当前电流、b相当前电流和c相当前电流；其中，所述控制模块用于，确定所述电机的单相最大电流，根据所述电机的a相当前电流和所述单相最大电流获取所述a相最大占空比，根据所述电机的b相当前电流和所述单相最大电流获取所述b相最大占空比，根据所述电机的c相当前电流和所述单相最大电流获取所述c相最大占空比。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块还用于，获取所述单相最大电流与所述a相当前电流之间的第一差值，并通过a相控制器对所述第一差值进行调节以得到所述a相最大占空比；所述控制模块还用于，获取所述单相最大电流与所述b相当前电流之间的第二差值，并通过b相控制器对所述第二差值进行调节以得到所述b相最大占空比；所述控制模块还用于，获取所述单相最大电流与所述c相当前电流之间的第三差值，并通过c相控制器对所述第三差值进行调节以得到所述c相最大占空比。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块用于，将所述第一转子位置和所述第二转子位置之间中点的位置作为所述电机的零位误差。

为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电机控制系统，包括根据本发明第二方面实施例所述的电机的零位校正装置。

根据本发明实施例提出的电机控制系统，通过设置的电机的零位校正装置，可适用于不同型号的电机，并且无需对电机进行对拖台架和大功率的实验，便可对电机的零位误差进行识别。

为了实现上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种可读存储介质，其上存储有电机的零位校正程序，该程序被处理器执行时实现本发明第一方面实施例所述的电机的零位校正方法。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的电机的零位校正方法的流程示意图；

图2为根据本发明一个实施例的电机的零位校正方法的流程示意图；

图3为根据本发明一个实施例的电机的零位校正方法的电路原理图；

图4为根据本发明实施例的电机的零位校正装置的方框示意图；

图5为根据本发明一个实施例的电机的零位校正装置的方框示意图。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的电机的零位校正方法和校正装置、电机控制系统。

图1为根据本发明实施例的电机的零位校正方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例的电机的零位校正方法包括以下步骤：

s1，依次控制电机的转子吸合到电机的三相坐标系下的c轴位置和a轴位置。

其中，电机可为永磁同步电机。

在本发明的一个实施例中，控制电机的转子吸合到a轴位置包括：获取a相最大占空比tamax，并以a相最大占空比tamax对电机进行控制，以使电机的转子吸合到a轴位置；控制电机的转子吸合到b轴位置包括：获取b相最大占空比tbmax，并以b相最大占空比tbmax对电机进行控制，以使电机的转子吸合到b轴位置；控制电机的转子吸合到c轴位置包括：获取c相最大占空比tcmax，并以c相最大占空比tcmax对电机进行控制，以使电机的转子吸合到c轴位置。

可理解，如图3所示，使能c相pi控制器，令电机控制器实际输出的三相占空比ta、tb、tc分别为ta=0，tb=0，tc=tcmax，使电机转子以最大电流imax吸合到c轴附近。

待电机稳定后，禁止c相pi控制器，使能a相pi控制器，调整电机控制器实际输出的三相占空比ta、tb、tc分别为ta=tamax，tb=0，tc=0，使电机转子以最大电流imax吸合到a轴附近。待电机稳定后，记录此时的转子位置为q-。

进一步地，根据本发明的一个实施例，如图2所示，获取a相最大占空比、b相最大占空比和c相最大占空比，包括以下步骤：

s11，采集电机的a相当前电流ia、b相当前电流ib和c相当前电流ic。

可理解，可通过设置在电机控制器上的电流传感器采集电机的a相当前电流ia、b相当前电流ib和c相当前电流ic。

s12，确定电机的单相最大电流imax。

可理解，可通过查找电机参数确定电机的单相最大电流imax。

s13，根据电机的a相当前电流ia和单相最大电流imax获取a相最大占空比tamax。

其中，根据本发明的一个实施例，根据电机的a相当前电流ia和单相最大电流imax获取a相最大占空比tamax包括：获取单相最大电流imax与a相当前电流ia之间的第一差值ea，并通过a相控制器对第一差值ea进行调节以得到a相最大占空比tamax。其中，a相控制器可为pi控制器。

具体地，可通过如下公式得到a相最大占空比tamax：

tamax=kpea+kieats

其中，kp为pi控制器中的比例环节系数，ki为pi控制器中的积分环节系数，ts为电机控制器的控制周期，ea为单相最大电流imax与a相当前电流ia之间的第一差值。

s14，根据电机的b相当前电流ib和单相最大电流imax获取b相最大占空比tbmax。

其中，根据本发明的一个实施例，根据电机的b相当前电流ib和单相最大电流imax获取b相最大占空比tbmax包括：获取单相最大电流imax与b相当前电流ib之间的第二差值eb，并通过b相控制器对第二差值eb进行调节以得到b相最大占空比tbmax。其中，b相控制器可为pi控制器。

具体地，可通过如下公式得到b相最大占空比tbmax：

tbmax=kpeb+kiebts

其中，kp为pi控制器中的比例环节系数，ki为pi控制器中的积分环节系数，ts为电机控制器的控制周期，eb为单相最大电流imax与b相当前电流ib之间的第一差值。

s15，根据电机的c相当前电流ic和单相最大电流imax获取c相最大占空比tcmax。

其中，根据本发明的一个实施例，根据电机的c相当前电流ic和单相最大电流imax获取c相最大占空比tcmax包括：获取单相最大电流imax与c相当前电流ic之间的第三差值ec，并通过c相控制器对第三差值ec进行调节以得到c相最大占空比tcmax。其中，c相控制器可为pi控制器。

具体地，可通过如下公式得到c相最大占空比tcmax：

tcmax=kpec+kiects

其中，kp为pi控制器中的比例环节系数，ki为pi控制器中的积分环节系数，ts为电机控制器的控制周期，ec为单相最大电流imax与c相当前电流ic之间的第一差值。

s2，获取电机的当前转子位置以得到第一转子位置θ-。

s3，依次控制电机的转子吸合到电机的三相坐标系下的b轴位置和a轴位置。

可理解，禁止a相pi控制器，使能b相pi控制器，调整电机控制器实际输出的三相占空比ta、tb、tc分别为ta=0，tb=tbmax，tc=0，使电机转子以最大电流imax吸合到b轴附近。

待电机稳定后，禁止b相pi控制器，使能a相pi控制器，调整电机控制器实际输出的三相占空比ta、tb、tc分别为ta=tamax，tb=0，tc=0，使电机转子以最大电流imax吸合到a轴附近。待电机稳定后，记录此时的转子位置为q+。

s4，获取电机的当前转子位置以得到第二转子位置θ+。

s5，根据第一转子位置θ-和第二转子位置θ+计算电机的零位误差δθ。

具体地，根据本发明的一个实施例，根据第一转子位置θ-和第二转子位置θ+计算电机的零位误差δθ包括：将第一转子位置θ-和第二转子位置θ+之间中点的位置作为电机的零位误差δθ。

可理解，当第一转子位置θ-和第二转子位置θ+在较为接近的弧上存在旋变过零点时，δθ=1/2（（θ-）+（θ+））±θm，其中，θm为电机半个电周期旋转变压器的计数值，具体地，当1/2（（θ-）+（θ+））≥θm时，δθ=1/2（（θ-）+（θ+））-θm；当1/2（（θ-）+（θ+））＜θm时，δθ=1/2（（θ-）+（θ+））+θm。

当第一转子位置和第二转子位置在较为接近的弧上不存在旋变过零点时，δθ=1/2（（θ-）+（θ+））。

综上，根据本发明实施例提出的电机的零位校正方法，依次控制电机的转子吸合到电机的三相坐标系下的c轴位置和a轴位置，并获取电机的当前转子位置以得到第一转子位置，然后，依次控制电机的转子吸合到电机的三相坐标系下的b轴位置和a轴位置，并获取电机的当前转子位置以得到第二转子位置，根据第一转子位置和第二转子位置计算电机的零位误差。由此，本发明实施例的电机的零位校正方法可适用于不同型号的电机，并且无需对电机进行对拖台架和大功率的实验，便可对电机的零位误差进行识别。

与上述实施例的电机的零位校正方法相对应，本发明实施例还提出一种电机的零位校正装置。

图4为根据本发明实施例的电机的零位校正装置的方框示意图。如图4所示，本发明实施例的电机的零位校正装置包括获取模块10和控制模块20。

其中，获取模块10用于获取电机的当前转子位置；控制模块20用于依次控制电机的转子吸合到电机的三相坐标系下的c轴位置和a轴位置，并获取电机的当前转子位置以得到第一转子位置θ-，以及，依次控制电机的转子吸合到电机的三相坐标系下的b轴位置和a轴位置，并获取电机的当前转子位置以得到第二转子位置θ+，以及根据第一转子位置θ-和第二转子位置θ+计算电机的零位误差δθ。

根据本发明的一个实施例，控制模块20还用于，获取a相最大占空比tamax，并以a相最大占空比tamax对电机进行控制，以使电机的转子吸合到a轴位置；控制模块20还用于，获取b相最大占空比tbmax，并以b相最大占空比tbmax对电机进行控制，以使电机的转子吸合到b轴位置；控制模块20还用于，获取c相最大占空比tcmax，并以c相最大占空比tcmax对电机进行控制，以使电机的转子吸合到c轴位置。

根据本发明的一个实施例，如图5所示，电机的零位校正装置还包括：采集模块30，用于采集电机的a相当前电流ia、b相当前电流ib和c相当前电流ic；其中，控制模块20用于，确定电机的单相最大电流imax，根据电机的a相当前电流ia和单相最大电流imax获取a相最大占空比tamax，根据电机的b相当前电流ib和单相最大电流imax获取b相最大占空比tbmax，根据电机的c相当前电流ic和单相最大电流imax获取c相最大占空比tcmax。

根据本发明的一个实施例，控制模块20还用于，获取单相最大电流imax与a相当前电流ia之间的第一差值ea，并通过a相控制器对第一差值ea进行调节以得到a相最大占空比tamax；控制模块20还用于，获取单相最大电流imax与b相当前电流ib之间的第二差值eb，并通过b相控制器对第二差值eb进行调节以得到b相最大占空比tbmax；控制模块20还用于，获取单相最大电流imax与c相当前电流ic之间的第三差值ec，并通过c相控制器对第三差值ec进行调节以得到c相最大占空比tcmax。

根据本发明的一个实施例，控制模块20用于，将第一转子位置θ-和第二转子位置θ+之间中点的位置作为电机的零位误差δθ。

需要说明的是，前述对电机的零位校正方法实施例的解释说明，也适用于本发明实施例的电机的零位校正装置，此处不再赘述。

基于上述实施例的电机的零位校正装置，本发明实施例还提出一种电机控制系统，包括前述的电机的零位校正装置。

根据本发明实施例提出的电机控制系统，通过设置的电机的零位校正装置，可适用于不同型号的电机，并且无需对电机进行对拖台架和大功率的实验，便可对电机的零位误差进行识别。

基于上述实施例的电机的零位校正方法，本发明实施例还提出一种可读存储介质，其上存储有电机的零位校正程序，该程序被处理器执行时实现前述的电机的零位校正方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（ram），只读存储器（rom），可擦除可编辑只读存储器（eprom或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（cdrom）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（pga），现场可编程门阵列（fpga）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。