專利名稱：用于電機系統(tǒng)中的解析器對準(zhǔn)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 一般地涉及判定電機系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)子位置，并且尤其涉及用于 對準(zhǔn)解析器的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在某些類型的電機中，控制電機是部分基于其轉(zhuǎn)子位置的。例如，
永磁(PM)同步電機將轉(zhuǎn)子位置信息用于準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)矩控制。轉(zhuǎn)子位置 典型地借助解析器或類似的轉(zhuǎn)動檢測裝置測量。解析器的轉(zhuǎn)子聯(lián)接至 PM同步電機的電機轉(zhuǎn)子。為了矢量控制，解析器通常對準(zhǔn)至電機轉(zhuǎn)子 磁體的北極(例如，與控制器d軸線對準(zhǔn))。解析器可對準(zhǔn)的準(zhǔn)確度典 型地影響電機控制的準(zhǔn)確度和性能。
在某些電機中，解析器在組裝過程期間被對準(zhǔn)。典型地希望從對準(zhǔn) 過程實現(xiàn)高精度，這通常通過單獨測試每個電機和手動地調(diào)節(jié)解析器而 實現(xiàn)。對于大批量制造而言，對準(zhǔn)過程成本高、費時間并且復(fù)雜。 一種 無傳感器電機控制技術(shù)將高頻電壓信號(例如在大約500 Hz到大約 2kHz的范圍內(nèi))注射到電機的定子中，并測量響應(yīng)于高頻信號而產(chǎn)生的 電流。測得的電流用于估計解析器對準(zhǔn)度。當(dāng)高頻信號具有較大幅度時， 產(chǎn)生噪聲。另外， 一般與高頻信號相關(guān)的頻率范圍在人類敏感范圍內(nèi)。 而且，高頻信號方法不適合于具有固有低凸極性(saliency)的電機，例 如表面安裝PM電機。
因此，希望提供一種用于電機系統(tǒng)中的解析器對準(zhǔn)的方法和系統(tǒng)， 該方法和系統(tǒng)使電機系統(tǒng)的組裝和制造成本最低。另外，希望提供一種 使噪聲產(chǎn)生最小的用于解析器對準(zhǔn)的方法和系統(tǒng)。此外，本發(fā)明的其它 希望的特征和特,吾、將從結(jié)合附圖的以下說明和所附權(quán)利要求書以及上 述技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)而變得明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于在電機系統(tǒng)中的解析器對準(zhǔn)的方法和系統(tǒng)。在一 個實施例中，提供一種用于對準(zhǔn)解析器的方法。所述解析器可操作以確定電機中相對于d軸線的轉(zhuǎn)子位置。所述方法包括命令d軸線電流命 令和速度命令；響應(yīng)于d軸線電流命令和速度命令在不帶負(fù)載的情況下 操作所述電機；確定響應(yīng)于所述速度命令的轉(zhuǎn)子速度；和當(dāng)所述轉(zhuǎn)子速 度已基本穩(wěn)定時，基于所述速度命令和轉(zhuǎn)子速度確定解析器的偏移量。
在另一個實施例中，用于對準(zhǔn)解析器的方法包括將所述負(fù)載與所 述電片幾分離；命令一電流命令和一速度命令；響應(yīng)于所述電流命令和所 述角速度命令在非零速度下操作所述電機；確定所述解析器的偏移量； 將所述負(fù)載聯(lián)接至所述電機；以及基于所述偏移量確定轉(zhuǎn)子位置。所述 電機響應(yīng)于所述電流命令而產(chǎn)生基本為零的轉(zhuǎn)矩。
在另一個實施例中，提供一種用于對準(zhǔn)解析器的系統(tǒng)。所述解析器 可操作以確定電機中相對于d軸線的轉(zhuǎn)子位置。所述系統(tǒng)包括電流調(diào) 節(jié)器，其具有用于接收電流命令的輸入，并且具有聯(lián)接至所述電機的輸 出；和速度調(diào)節(jié)器，其具有用于接收速度命令和轉(zhuǎn)子位置的輸入，并且 具有聯(lián)接至所述電流調(diào)節(jié)器的輸出。所述電流調(diào)節(jié)器構(gòu)造成基于所述電 流命令產(chǎn)生一電流，所述電機響應(yīng)于所述電流產(chǎn)生基本為零的轉(zhuǎn)矩。所 述速度調(diào)節(jié)器構(gòu)造成響應(yīng)于所述速度命令而保持所述電機的基本恒定 的速度，并且當(dāng)保持所述基本恒定的速度時，產(chǎn)生一偏移量，該偏移量 使所述轉(zhuǎn)子位置與所述d軸線對準(zhǔn)。


以下將接合

本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部 件，并且
圖l是定子電流命令的矢量圖2是根據(jù) 一 示例性實施例的對準(zhǔn)系統(tǒng)的方塊圖3是與用于改變定子電流指令的偏移量誤差相關(guān)的電轉(zhuǎn)矩圖；以
及
圖4是根據(jù)一示例性實施例用于解析器對準(zhǔn)的方法的流程圖。
具體實施例方式
以下詳細(xì)說明本質(zhì)上僅是示例性的，并且不意在限制本發(fā)明或其應(yīng) 用與使用。而且，不意在受到上述技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或以 下詳細(xì)說明中所表述或包含的任何理論的限制。在一示例性實施例中，提供一種用于對準(zhǔn)安裝至電機的電機轉(zhuǎn)子的 解析器或其它轉(zhuǎn)子位置檢測裝置的方法和系統(tǒng)。這種電機用于包括車輛 應(yīng)用的各種應(yīng)用，并且可通過電壓源逆變器控制。如果電機無負(fù)載(例 如，在車輛應(yīng)用中，電機不聯(lián)接至軸)并且在基本恒定的轉(zhuǎn)速下操作， 則拖拽轉(zhuǎn)矩(例如來自潤滑劑和類似物)被施加至電機軸。通常，拖拽 轉(zhuǎn)矩對于高效驅(qū)動系統(tǒng)而言是較低的。為了保持該恒定速度，電機產(chǎn)生 電轉(zhuǎn)矩以平纟軒拖拽轉(zhuǎn)矩，這可以借助速度管理(例如速度管理回^各)實 現(xiàn)。
通過施加d軸線電流命令，可在平衡電轉(zhuǎn)矩與拖拽轉(zhuǎn)矩的過程期間 調(diào)節(jié)解析器對準(zhǔn)度。例如，解析器偏移角度與電偏移量誤差相關(guān)聯(lián)，該 電偏移量誤差對于特定的d軸線電流命令產(chǎn)生該電轉(zhuǎn)矩。在混合動力車 輛中，電機速度可與軸速度分離。對準(zhǔn)程序可在組裝電機并且結(jié)果(例 如解析器偏移角度)存儲在存儲器(例如諸如電可編程只讀存儲器 (EEPROM)的非易失性存儲器)中之后進(jìn)行，或者在正常駕駛循環(huán)的 適當(dāng)時刻(例如在鑰匙關(guān)閉期間)進(jìn)行。電機偏移量隨后用作用于與(例 如通過解析器判定的)粗略轉(zhuǎn)子位置測量值結(jié)合的校正項。
參照圖1,示出定子電流命令(Is*),其有助于理解解析器角度誤 差的效果。在正確的d軸線上施加定子電流產(chǎn)生零電轉(zhuǎn)矩。如果存在解 析器對準(zhǔn)誤差，則所施加的定子電流實際上沒有施加在正確的軸線上。 定子電流命令(Is*)被命令成在估計的負(fù)d軸線上流動。在估計的d軸 線上的正偏移量誤差(eDffs。t)的情況下，真實的定子電流被分配到d 軸線和q軸線上。例如，定子電流命令(l/)具有d軸線定子電流(Id/) 和q軸線定子電流(Iqse)。負(fù)的q軸線定子電流(Iqse)導(dǎo)致負(fù)的轉(zhuǎn)矩 結(jié)果(例如，如果電機以正的速度轉(zhuǎn)動，則是電機的發(fā)電機沖莫式)。相 反，在估計的d軸線上的負(fù)的偏移量誤差(未示出)導(dǎo)致正的q軸線電 流和正的轉(zhuǎn)矩結(jié)果。
圖2是根據(jù)一示例性實施例的對準(zhǔn)系統(tǒng)100的方塊圖。對準(zhǔn)系統(tǒng)100 包括電流調(diào)節(jié)器102、具有聯(lián)接至電流調(diào)節(jié)器102的輸入的輸出的速度 調(diào)節(jié)器104、聯(lián)接至電流調(diào)節(jié)器102的輸出的電機106 (例如永磁(PM) 同步電機)和聯(lián)接至電機106的解析器108或其它轉(zhuǎn)子位置檢測裝置。 電流調(diào)節(jié)器102和/或速度調(diào)節(jié)器104的一個或多個部件可以是軟件或固 件、硬件組合邏輯電路和/或其它適當(dāng)?shù)牟考蛩鼈兊慕M合，所述硬件例如是執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的專用集成電路(ASIC)、電子電 路、處理器(共享的、專用的或成組的)和存儲器。
電機106是同步電機或類似物，并且優(yōu)選地是永磁(PM)同步電 機。在該實施例中，電機106與軸109分離，以便使電機106可在沒有 用于解析器對準(zhǔn)的負(fù)載的情況下操作。解析器108或其它轉(zhuǎn)子位置檢測 裝置判定電機106的轉(zhuǎn)子位置。在一個實施例中，解析器108聯(lián)接至電 坤幾106的轉(zhuǎn)子軸。轉(zhuǎn)子的磁北極對應(yīng)于d軸線。通過測量相對于d軸線 的解析器位置(e^),解析器位置用于代表電機106的轉(zhuǎn)子位置。在 一個實施例中，解析器位置(6^)被供給至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路126，并且 數(shù)字轉(zhuǎn)換電路126將解析器位置(6 s)轉(zhuǎn)換成數(shù)字表達(dá)(例如數(shù)字字 碼)，該數(shù)字表達(dá)可在軟件實施例中使用，以基于對解析器108的測量 判定電機106的角速度(oores)。電機106的測量的角速度也可使用其
它裝置從解析器位置(e^)得到。解析器位置(e s)和電機106的
角速度(oores)被提供給速度調(diào)節(jié)器104。
基于電流命令(例如Id/和Iq/)，電流調(diào)節(jié)器102提供一電壓以驅(qū) 動電機106。在一個實施例中，電流調(diào)節(jié)器102包括求和塊IIO和112、 具有聯(lián)接至求和塊110和112的輸入的抗積分飽和同步幀電流調(diào)節(jié)器 114、具有聯(lián)接至抗積分飽和同步幀電流調(diào)節(jié)器114(或本領(lǐng)域已知的其 它有效的調(diào)節(jié)器技術(shù))的輸出的輸入的同步至靜止變換塊116、具有聯(lián) 接至同步至靜止變換塊116的輸出的輸入的兩相至三相變換塊118和三 相電壓源逆變器120,該三相電壓源逆變器120具有聯(lián)接至兩相至三相 變換塊118的輸出的輸入，并且具有聯(lián)接至電機106的輸出。在另一個 實施例中，三相電壓源逆變器120是對準(zhǔn)系統(tǒng)100的單獨的部件。
為了使通過電流命令產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最小，將一定子電流命令施加至d 軸線，而不將定子電流命令施加至q軸線。例如，將幅度小于大約零的 d軸線電流命令(Id/ )和大約零的q軸線電流命令(Iq/ )供給至電流調(diào) 節(jié)器102。對于PM同步電機而言，d軸線電流名稱經(jīng)常被限制成負(fù)值。 求和塊IIO和112基于電流命令(Id/和Iq/)與對應(yīng)于電流命令(Id/和
Iq/)的同步幀測量電流Uds和Iqs)的比較產(chǎn)生同步幀電流誤差。例如，
求和塊110和112基于d軸線電流命令(Ids*)與測量的d軸線同步幀電 流(Ids)之間的差產(chǎn)生d軸線同步幀電流誤差，并且求和塊112基于q 軸線電流命令(Iqs"與測量的q軸線同步幀電流(Iqs)之間的差產(chǎn)生q軸線同步幀電流誤差。
求和塊110和112的輸出供給至抗積分飽和同步幀電流調(diào)節(jié)器114, 該抗積分飽和同步幀電流調(diào)節(jié)器114產(chǎn)生同步幀電壓命令(Vj和Vqs* )。 同步至靜止變換塊116使用變換角(6trans)將同步幀電壓命令(Vj和Vqs*)變換成靜止幀電壓命令(Ve;和Vp*)，并且兩相至三相變換塊118
將兩相(例如a和卩),爭止幀電壓命令(VZ和V^)變4灸成三相電壓命 令(V二 VJ和V/)。三相電壓命令通過三相電壓源逆變器120轉(zhuǎn)換成 實際相電壓，并且纟皮供給至電才幾106。
為了電機106的反饋調(diào)節(jié)，電流調(diào)節(jié)器102還包括具有三相至兩相 變換塊122和靜止至同步變換塊124，所述三相至兩相變換塊122具有 聯(lián)接至三相電壓源逆變器120的輸出的輸入，所述靜止至同步變換塊 124具有聯(lián)接至三相至兩相變換塊122的輸出的第一輸入，并具有聯(lián)接 至求和塊IIO和112的輸出?？墒褂靡粋€或多個電流傳感器121測量三 相電流(例如，Ia、 Ib和U中的至少兩個，所述三相電流對應(yīng)于通過三 相電壓源逆變器120供給至電機106的實際相電流。雖然所有三相電流
(Ia、 Ib和U都可被測量，但是三相電流可基于兩個測量的相電流確定。 三相至兩相變換塊122將測量的三相電流(Ia、 Ib和Ie)變換成測量 的兩相(a和卩)電流(Ia和Ip)。靜止至同步變換塊124使用變換角(6 將測量的靜止幀中的兩相電流(Ia和Ip)轉(zhuǎn)換成測量的同步幀電流
(例如測量的d軸線同步幀電流(Ids )和測量的q軸線同步幀電流(Iqs))。
測量的同步幀電流(Ids和Iqs)被分別供給至求和塊IIO和112。
速度調(diào)節(jié)器104響應(yīng)于角速度命令(例如以機械的弧度/秒為單位的 速度命令(com*))控制電機106的角速度或轉(zhuǎn)速。速度調(diào)節(jié)器104包 括第一求和塊130;抗積分飽和比例積分(PI)控制器132，其具有聯(lián) 接至求和塊130的輸出的第一輸入；限制器134,其具有聯(lián)接至抗積分 飽和PI控制器132的輸出的輸入，并具有將一反饋信號供給至抗積分飽 和PI控制器132的第一輸出；增益塊136,其具有聯(lián)接至限制器134的 第二輸出的輸入；第二求和塊138,其具有聯(lián)接至增益塊136的輸出的 第一輸入；和濾波器140,其具有聯(lián)接至增益塊136的輸出的輸入?；?于速度命令(wm*)、解析器位置(e^)和測量的電機106的角速度
(Wres),速度調(diào)節(jié)器104產(chǎn)生變換角(6u自)和解析器偏移量(6Dffs。t)。 速度命令(可選擇成足以克服靜態(tài)的摩擦或靜摩擦，并且在可能通過電機106響應(yīng)于速度命令(oom*)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動的情況下與濾波 器140相匹配。
第一求和塊130將速度命令(com*)與測量的角速度(oores)相比 較，并基于速度命令(com*)與測量的角速度(cores)之間的差輸出角 速度誤差(oom_err)?？狗e分飽和PI控制器132將角速度誤差(oom_err) 轉(zhuǎn)換成一角度，限制器134將該角度限制在最小極限(Nlim)與最大極 限(Plim)之間。雖然抗積分飽和PI控制器132為PI式調(diào)節(jié)器，但也 可使用其它的調(diào)節(jié)器。最大和最小極限(Plim和Nlim)可選擇成使限 制器134防止速度調(diào)節(jié)器104將位置(例如角度位置)從額定值變化超 過預(yù)定的邊界。例如，最大和最小極限(Plim和Nlim)可選擇成在過 渡期間提供足夠的轉(zhuǎn)矩，允許最大的預(yù)計解析器不對準(zhǔn)度，并且防止顛 倒極性的反饋。
限制器134的輸出為機械角度誤差(A6m)。增益塊136將機械角 度誤差(A6m)與電機106的極對(PP)的數(shù)量相乘，以產(chǎn)生電角度誤 差(A6e)。解析器位置被供給至第二求和塊138的第二輸入，并且第 二求和塊138從解析器位置(e^)減去電角度誤差(A6e)以產(chǎn)生變 換角(6tra s)。在一個實施例中，速度調(diào)節(jié)器104還可包括前饋增益塊 142,該前饋增益塊142具有用于接收速度命令(oom*)的輸入和聯(lián)接至 第二求和塊138的第三輸入的輸出。例如，前饋增益塊142可用于補償 (例如通過前饋增益(Kff))電機106的已知的拖拽轉(zhuǎn)矩，以進(jìn)一步改 善偏移量判定。在該實施例中，前饋增益塊142使速度命令(com*)與 前饋增益(Kff)相乘，并通過第二求和塊138使其與在電角度誤差(A 6 s)
和解析器位置(e s)之間的差結(jié)合，以產(chǎn)生變換角(et，)。
電角度誤差(A6。)是解析器偏移量的估計。該估計可通過濾波器 140濾波，以改善估計。在一個實施例中，濾波器140的輸出是所得到 的解析器偏移量(e。ffs。t)。在速度調(diào)節(jié)器104已穩(wěn)定于將電機106保 持在基本恒定的速度(例如，響應(yīng)于速度命令()以后，所得到
的解析器偏移量(e。ffset)可用于補償在電機106的正常操作期間，例
如在具有聯(lián)接至電機106的負(fù)載(例如軸109)的情況下，通過解析器 108獲得的粗略轉(zhuǎn)子位置測量。在一個實施例中，解析器偏移量存儲在 非易失性存儲器中，用于在電機106的正常操作期間使用。
可基于希望的偏移量誤差選擇定子電流命令(例如，d軸線電流命令(lj)),以使拖拽轉(zhuǎn)矩與電轉(zhuǎn)矩平衡。圖3是與用于改變定子電流 命令的偏移量誤差有關(guān)的電轉(zhuǎn)矩的圖。對于各種d軸線電流命令，為各 種定子電流命令的電流幅度(例如，0Arms、 50A腦、100Arms、 150Arms、 200 A腦、250 Arms和300 Arms)繪出由電機(例如圖2所示的電機106) 產(chǎn)生的電轉(zhuǎn)矩。對于低偏移量誤差而言，電轉(zhuǎn)矩偏移量誤差關(guān)系近似是 線性的。對于較大的電流幅度而言，電轉(zhuǎn)矩偏移量誤差關(guān)系以斜坡增大。 該斜坡代表電轉(zhuǎn)矩相對于偏移量誤差的靈敏度。在一個示例中，電機具 有大約3 Nm的拖拽轉(zhuǎn)矩和大約200 Arms的d軸線電流命令。為了產(chǎn)生 電轉(zhuǎn)矩以平衡該拖拽轉(zhuǎn)矩，可獲得小于大約0.5度的偏移量誤差。
圖4是按照一示例性實施例用于解析器對準(zhǔn)的方法400的流程圖。 電機與負(fù)載分離，如步驟405所示。參照圖2和4，在車輛應(yīng)用中，電 機106與軸109分離。軸109與電機106的分離允許電機106除了拖拽 轉(zhuǎn)矩之外的基本"自由旋轉(zhuǎn)"操作，并且例如可通過將變速器初始化成 分離電機速度與軸速度而實現(xiàn)。D軸線電流被命令，如步驟410所示。 例如，小于零的d軸線電流命令(Ids* )和大約為零的q軸線電流命令(Iqs*) 被供給至電流調(diào)節(jié)器102?？苫陔姍C106的拖拽轉(zhuǎn)矩和解析器偏移量 (例如圖3所示的偏移量誤差)的希望的精度選擇命令的d軸線電流。
一角速度被命令，如步驟415所示。例如， 一速度命令(00m"被 供給至速度調(diào)節(jié)器104。電機106因而在與軸109分離的同時響應(yīng)于d 軸線電流命令(Ids"和速度命令(com*)而操作。在一個實施例中，基 于d軸線電流命令(Id/)與測量的d軸線同步電流(Ids)之間的差，并
且可另外基于q軸線電流命令(Iq/)與測量的q軸線同步電流(Iqs)之
間的差，產(chǎn)生(例如通過求和塊110)電流誤差。^A該電流誤差產(chǎn)生(例 如通過抗積分飽和同步幀電流調(diào)節(jié)器114和同步至靜止變換塊116)靜 止電壓命令(例如靜止d軸線電壓命令(VeT)和靜止q軸線電壓命令 (Vp*))?；陟o止電壓命令產(chǎn)生(例如通過兩相至三相變換塊118 和三相電壓源逆變器120)電壓(例如用于電機106的各相的三個電壓)。 該電壓供給至電機106,并且測量的d軸線同步電流(Ids)是基于與供 纟會至電才幾106的電壓相對應(yīng)的相電流而產(chǎn)生的。例如，電流傳感器121
基于供給至電機106用于各相的電壓而測量三相電流(Ia、 Ib和Ie)中的
至少兩個，三相至兩相變換塊122將相電流(Ia、 Ib和Ic)變換成等效的
兩相電流(Ia和I(3),并且靜止至同步變換塊124將兩相電流(Ia和變換成測量的d軸線同步電流(Ids)和測量的q軸線同步電流(Iqs)。
如步驟420所示，做出關(guān)于速度調(diào)節(jié)器是否已被充分地穩(wěn)定的判斷。 當(dāng)速度調(diào)節(jié)器104已被充分地穩(wěn)定時，電機106的轉(zhuǎn)子速度基本恒定， 并且由電機106產(chǎn)生的電轉(zhuǎn)矩與拖拽轉(zhuǎn)矩平衡。在一個實施例中，做出 關(guān)于通過響應(yīng)于速度命令(coj)的電機106產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子速度是否已被 充分地穩(wěn)定的判斷，由此指示速度調(diào)節(jié)器是否已被充分地穩(wěn)定。如果速 度調(diào)節(jié)器104未被充分地穩(wěn)定，則重復(fù)步驟420 (例如，重復(fù)關(guān)于速度 調(diào)節(jié)器是否已被充分地穩(wěn)定的判斷)。
如果速度調(diào)節(jié)器104已被充分地穩(wěn)定，則確定解析器偏移量，如步 驟425所示。例如， 一旦速度調(diào)節(jié)器104被充分地穩(wěn)定，就從速度調(diào)節(jié) 器104 (例如從濾波器140的輸出)讀取解析器偏移量(6 。ffset)。在一 個實施例中，基于速度命令(com*)與測量的角速度(wres)之間的差 產(chǎn)生(例如通過求和塊130)角速度誤差(comerr)。例如，通過解析器 108相對于d軸線測量解析器位置(e^),并且可基于解析器位置(6
rss)確定角速度(COres)。角速度誤差(Wm_err)被轉(zhuǎn)換成機械角度誤差
(△6m),并且機械角度誤差(A6m)被轉(zhuǎn)換(例如通過增益塊136) 成電角度誤差(AD 。電角度誤差是解析器偏移量的初始估計。在另 一個實施例中，角速度誤差(o)m_err)被轉(zhuǎn)換成一角度(例如通過抗積 分飽和PI控制器132),并且基于電機106的最小轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生、最大解析 器不對準(zhǔn)度和解析器偏移量的方向中的至少一個限制該角度(例如通過 限制器134)。為了將機械角度誤差(AD轉(zhuǎn)換成電角度誤差(A6。)， 機械角度誤差與電機106的極對的數(shù)量相乘。
可基于解析器位置和電角度誤差之間的差從電角度誤差(A6s)確 定變換角(6t^)。如果拖拽轉(zhuǎn)矩是已知的，則可通過在確定變換角
(6u,)中的前饋項補償拖拽轉(zhuǎn)矩。例如，速度命令(wm*)與前饋增 益(Kff)的乘積與解析器位置(6m)與電角度誤差(A6。)之間的差 結(jié)合，以產(chǎn)生變換角(6trans)。變換角(et，s)可在電流調(diào)節(jié)器102 中用于同步至靜止變換并且用于靜止至同步變換。例如，在電流調(diào)節(jié)器 102的操作期間，變換角(6tfans)被供給至同步至靜止變換塊116和靜 止至同步變換塊124。
可通過過濾(例如通過濾波器140)電角度誤差(A6J確定最終 解析器偏移量(e。ffset)。例如，根據(jù)速度命令(ooj),可通過電機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動，導(dǎo)致速度振動。濾波器140基本去除引入速度振動的該
轉(zhuǎn)矩波動。解析器偏移量(eDffs")可存儲在非易失性存儲器中(例如
在EEPROM中)，用于在電機106的正常操作期間(例如在電機106 聯(lián)接至軸109的情況下)檢索。
轉(zhuǎn)速被命令至零或預(yù)定的設(shè)置點，如步驟430所示。例如，速度命 令(com*)被修改至零或預(yù)定的設(shè)置點。對d軸線電流命令默認(rèn)的額定 值，如步驟435所示。例如，d軸線電流命令(Id/)被修改至默認(rèn)的額 定值。解析器偏移量用于調(diào)節(jié)解析器位置，如步驟440所示。例如，通 過解析器偏移量(6。ffset)調(diào)節(jié)(例如通過軟件)在電機106的正常操 作期間通過解析器108測量的解析器位置，由此對準(zhǔn)解析器位置，并且 因而將轉(zhuǎn)子位置與真實的d軸線(例如電機106的轉(zhuǎn)子的磁北極)對準(zhǔn)。 電機的控制返回到默認(rèn)操作狀態(tài)(例如，用于帶負(fù)載的電機的操作)， 如步驟445所示。
用對準(zhǔn)系統(tǒng)IOO對準(zhǔn)解析器使產(chǎn)生的噪聲最小，并且增大了使用對 準(zhǔn)的解析器測量的轉(zhuǎn)子位置的準(zhǔn)確度。通過允許在解析器安裝時(例如 在離開生產(chǎn)線之前)的較寬的解析器對準(zhǔn)公差帶，使用對準(zhǔn)系統(tǒng)100可 顯著地減小與包括一個或多個電機——尤其是PM同步電機——的電機 和系統(tǒng)相關(guān)的制造成本。
雖然在上述詳細(xì)it明中給出了至少一個示例性實施例，^f旦是應(yīng)理 解，存在大量的變型。還應(yīng)理解，示例性實施例或各示例性實施例僅是 示例，并且決不意在限制本發(fā)明的范圍、適用性或構(gòu)造。上述詳細(xì)說明 將給本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供實施示例性實施例或各示例性實施例的方
便的指導(dǎo)。應(yīng)理解，在部件的功能和布置方面可做出各種改變，而不脫 離在所附權(quán)利要求書及其法律等效物中提出的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于對準(zhǔn)解析器的方法，所述解析器可操作以確定電機中相對于d軸線的轉(zhuǎn)子位置，所述方法包括以下步驟命令d軸線電流命令和速度命令；響應(yīng)于d軸線電流命令和速度命令在不帶負(fù)載的情況下操作所述電機；確定響應(yīng)于所述速度命令的轉(zhuǎn)子速度；以及當(dāng)所述轉(zhuǎn)子速度已基本穩(wěn)定時，基于所述速度命令和轉(zhuǎn)子速度確定解析器的偏移量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述命令步驟包括命令小于 大約零的d軸線電流命令，同時命令大約為零的q軸線電流命令。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電機具有與其操作相關(guān) 的拖拽轉(zhuǎn)矩，并且所述命令d軸線電流命令的步驟包括基于所述電機的 拖拽轉(zhuǎn)矩和所述偏移量的預(yù)定的準(zhǔn)確度選擇所述d軸線電流命令。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括 確定解析器位置；和通過所述偏移量調(diào)節(jié)解析器位置以產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定偏移量的步驟包括 基于所述速度命令與轉(zhuǎn)子速度之間的差產(chǎn)生角速度誤差； 將所迷角速度誤差轉(zhuǎn)換成機械角度誤差；以及將所述機械角度誤差轉(zhuǎn)換成電角度誤差。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)換角速度誤差的步驟 包括將所述角速度誤差轉(zhuǎn)換成角度；和基于所述電機的最小角度產(chǎn)生、最大解析器不對準(zhǔn)度和所述偏移量 的方向限制所述角度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述電機具有預(yù)定數(shù)量的極 對，并且所述轉(zhuǎn)換機械角度誤差的步驟包括將所述機械角度誤差與極對 的所述預(yù)定數(shù)量相乘。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括從所述電角度誤差過濾電 轉(zhuǎn)矩波動引入的振動，所述電轉(zhuǎn)矩波動由所述電機產(chǎn)生。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括從所述轉(zhuǎn)子位置與電角度誤差之間的差產(chǎn)生變換角；并且 其中操作步驟包括基于所述d軸線電流命令與檢測到的d軸線電流之間的差產(chǎn)生誤差；將所述誤差轉(zhuǎn)換成同步d軸線電壓命令；和用所述變換角將所述同步d軸線電壓命令變換成靜止d軸線電壓命 令，所述靜止d軸線電壓命令產(chǎn)生用于驅(qū)動所述電機的相電流，所述檢 測到的d軸線電流從所述相電流得到。
10. —種用于對準(zhǔn)解析器的方法，所述解析器可操作以確定電機中 相對于d軸線的轉(zhuǎn)子位置，所述電機構(gòu)造成驅(qū)動負(fù)載，所述方法包括以 下步驟將所述負(fù)載與所述電機分離； 命令電流命令和速度命令；響應(yīng)于所述電流命令和所述速度命令在4夂零速度下操作所述電機， 所述電機響應(yīng)于所述電流命令而產(chǎn)生基本為零的轉(zhuǎn)矩； 確定所述解析器的偏移量； 將所述負(fù)載聯(lián)接至所述電機；以及 基于所述偏移量確定轉(zhuǎn)子位置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述電機具有與其操作相關(guān) 的拖拽轉(zhuǎn)矩，并且所述命令電流命令的步驟包括基于所述電機的拖拽轉(zhuǎn) 矩和所述偏移量的預(yù)定的準(zhǔn)確度選擇所述d軸線電流命令。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述命令電流命令的步驟包 括命令大約為零的q軸線電流命令，同時命令小于零的d軸線電流命令。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述電機具有預(yù)定數(shù)量的極 對，并且所述確定偏移量的步驟包括確定解析器速度；基于所述速度命令與所述解析器速度之間的差產(chǎn)生 一 角速度誤差； 將所述角速度誤差轉(zhuǎn)換成機械角度誤差；將所述機械角度誤差與極對的所述預(yù)定數(shù)量相乘，以產(chǎn)生電角度誤差；確定轉(zhuǎn)子位置；以及基于轉(zhuǎn)子位置與電角度誤差之間的差產(chǎn)生變換角。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述操作的步驟包括 基于所述電流命令與d軸線同步電流之間的差產(chǎn)生電流誤差； 基于所述電流誤差經(jīng)由所述變換角產(chǎn)生靜止電壓命令； 基于靜止電壓命令產(chǎn)生電壓； 將所述電壓供給至所述電^/L;和基于所述電壓通過所述變換角確定所述d軸線同步電流。
15. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述確定轉(zhuǎn)子位置的步驟包括:命令額定的d軸線電流命令； 響應(yīng)于所述額定的d軸線電流命令操作所述電機； 確定轉(zhuǎn)子位置；和 通過所述偏移量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子位置。
16. —種用于對準(zhǔn)解析器的系統(tǒng)，所述解析器可操作以確定電機中 相對于d軸線的轉(zhuǎn)子位置，所述系統(tǒng)包括電流調(diào)節(jié)器，其具有用于接收電流命令的輸入，并且具有聯(lián)接至所 述電機的輸出，所述電流調(diào)節(jié)器構(gòu)造成基于所述電流命令產(chǎn)生電流，所 述電機響應(yīng)于所述電流產(chǎn)生基本為零的轉(zhuǎn)矩；和速度調(diào)節(jié)器，其具有用于接收速度命令和轉(zhuǎn)子位置的輸入，并且具 有聯(lián)接至所述電流調(diào)節(jié)器的輸出，所述速度調(diào)節(jié)器構(gòu)造成當(dāng)保持所述基本恒定的速度時，產(chǎn)生偏;量，所述偏移量使所 述轉(zhuǎn)子位置與所述d軸線對準(zhǔn)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述電流命令包括小于零的 d軸線電流命令和大約為零的q軸線電流命令；其中所述電流調(diào)節(jié)器構(gòu) 造成基于所述d軸線電流命令和變換角產(chǎn)生所述電流；其中所述速度調(diào) 節(jié)器構(gòu)造成基于所述速度命令和解析器速度確定電角度誤差； 基于所述轉(zhuǎn)子位置與所述電角度誤差之間的差產(chǎn)生所述變換角；以及基于所述電角度誤差產(chǎn)生所述偏移量；并且其中所述電機在其操作期間具有拖拽轉(zhuǎn)矩，并且基于所述變換角產(chǎn) 生電轉(zhuǎn)矩，所述電轉(zhuǎn)矩平衡所述拖拽轉(zhuǎn)矩。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述電機具有預(yù)定數(shù)量的極 對，并且所述速度調(diào)節(jié)器包括第一求和塊，其具有用于接收所述速度命令的第一輸入、用于接收 解析器速度的第二輸入、和輸出，所述第一求和塊構(gòu)造成基于所述速度 命令與所述解析器速度之間的差產(chǎn)生角速度誤差；比例積分(PI)控制器，其具有聯(lián)接至所述第一求和塊的輸出的輸 入，并具有輸出，所述PI控制器構(gòu)造成將所述角速度誤差轉(zhuǎn)換成角度；限制器，其具有聯(lián)接至所述PI控制器的輸出的輸入，并具有輸出， 所述限制器構(gòu)造成基于所述角度產(chǎn)生機械角度誤差，所述角度限制在最 大角度與最小角度之間；第一增益塊，其具有連接至所述限制器的輸出的輸入，并具有輸出， 所述第一增益塊構(gòu)造成基于所述機械角度誤差與極對的所述預(yù)定數(shù)量 的乘積產(chǎn)生所述電角度誤差；以及第二求和塊，其具有聯(lián)接至所述第一增益塊的輸出的笫一輸入、用 于接收轉(zhuǎn)子位置的第二輸入、和聯(lián)接至所述電流調(diào)節(jié)器的第二輸入的輸 出，所述第二求和塊構(gòu)造成基于所述轉(zhuǎn)子位置與所述電角度誤差之間的 差產(chǎn)生所述變換角。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述速度調(diào)節(jié)器還包括聯(lián)接 至所述第 一增益塊的輸出的濾波器，所述濾波器構(gòu)造成從所述電角度誤 差去除轉(zhuǎn)矩波動引入的振動。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述電機在其操作期間具有 拖拽轉(zhuǎn)矩，并且所述速度調(diào)節(jié)器還包括第二增益塊，所述第二增益塊具 有用于接收所述速度命令的輸入，并具有聯(lián)接至所述第二求和塊的輸 出，所述第二增益塊構(gòu)造成在所述變換角中補償所述拖拽轉(zhuǎn)矩。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于電機系統(tǒng)中的解析器對準(zhǔn)的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明提供了用于在電機系統(tǒng)中對準(zhǔn)解析器的方法和系統(tǒng)。所述方法包括命令d軸線電流命令和速度命令；響應(yīng)于d軸線電流命令和速度命令在不帶負(fù)載的情況下操作所述電機；確定響應(yīng)于所述速度命令的轉(zhuǎn)子速度；和當(dāng)所述轉(zhuǎn)子速度已基本穩(wěn)定時，基于所述速度命令和轉(zhuǎn)子速度確定解析器的偏移量。
文檔編號H02P6/06GK101299585SQ20081009285
公開日2008年11月5日 申請日期2008年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月3日
發(fā)明者B·A·韋爾奇科, S·E·格利森, S·E·舒爾茨 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司