本發(fā)明涉及汽車電驅(qū)系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種汽車電驅(qū)系統(tǒng)中永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置濾波及零位標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：

1、電驅(qū)系統(tǒng)作為新能源汽車驅(qū)動(dòng)的核心部件，目前國內(nèi)市場永磁同步電機(jī)占比較大，對(duì)于永磁同步電機(jī)的控制而言，轉(zhuǎn)子位置獲取的準(zhǔn)確性、抗干擾性尤為重要，是保證電驅(qū)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵因素。

2、目前電機(jī)控制器在無法獲得種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子零位時(shí)，具有代表性的獲取轉(zhuǎn)子零位的方法有高頻信號(hào)注入法和反電動(dòng)勢(shì)法。其中高頻信號(hào)注入法依賴電機(jī)類型，對(duì)凸極式電機(jī)效果明顯，但是對(duì)隱極式電機(jī)不明顯。并且對(duì)于高頻電流響應(yīng)信號(hào)的解調(diào)算法往往具有計(jì)算量大、算法復(fù)雜以及理論性強(qiáng)的特點(diǎn)，通用性較差。反電勢(shì)法則是通過檢測三相繞組的電壓或者電流來計(jì)算轉(zhuǎn)子的位置。而反電動(dòng)勢(shì)的幅值和轉(zhuǎn)速是成正比的關(guān)系，在轉(zhuǎn)子靜止或者轉(zhuǎn)速很低的時(shí)候，無法檢測出電機(jī)的零位，并且需要借助示波器來觀察波形，增加了硬件需求，操作不便。此外還有文獻(xiàn)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模型參考自適應(yīng)等方法對(duì)轉(zhuǎn)子的初始位置進(jìn)行估計(jì)，但是此類方法都需要大量的運(yùn)算和復(fù)雜的算法。

3、如今，隨著新能源汽車的發(fā)展趨勢(shì)是高壓、高速化，在這樣復(fù)雜環(huán)境下，系統(tǒng)的干擾源較多，如何使傳感器獲取的轉(zhuǎn)子位置更加穩(wěn)定、準(zhǔn)確，以保證電驅(qū)系統(tǒng)的性能是當(dāng)前所面臨的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置濾波及零位標(biāo)定方法，用于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的實(shí)現(xiàn)獲取轉(zhuǎn)子位置并實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子零位的自動(dòng)標(biāo)定。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置濾波及零位標(biāo)定方法，包括轉(zhuǎn)子位置濾波及坐標(biāo)變換矢量角計(jì)算和轉(zhuǎn)子零位置標(biāo)定；

3、其中：所述轉(zhuǎn)子位置濾波及坐標(biāo)變換矢量角計(jì)算，用于對(duì)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行濾波處理，并完成矢量控制系統(tǒng)的坐標(biāo)變換矢量角計(jì)算；轉(zhuǎn)子零位置標(biāo)定，用于實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子與傳感器零位偏差標(biāo)定，對(duì)獲取的轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行補(bǔ)償。

4、轉(zhuǎn)子位置濾波及坐標(biāo)變換矢量角計(jì)算包括以下步驟：

5、s1、獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為電角度；

6、s2、計(jì)算轉(zhuǎn)子位置前后兩次電角度差；

7、s3、在一個(gè)采樣周期內(nèi)，判斷前后兩次電角度差△θ是否超出當(dāng)前轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的角度；

8、s4、當(dāng)前后兩次電角度差△θ超出限制值時(shí)，計(jì)算出角度誤差值，并置位角度修正標(biāo)志位為1；

9、s5、判斷角度修正標(biāo)志位是否置位；

10、s6、若s5的判斷結(jié)果為是，則判斷修正次數(shù)是否小于次數(shù)閾值；

11、s7、當(dāng)s6中的修正次數(shù)小于次數(shù)閾值時(shí)，當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置角度＝上一次的位置角度+根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)速在一個(gè)周期內(nèi)預(yù)估角度變化量；

12、s8、將當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置角度賦值給上一次電角度變量；

13、s9、對(duì)前后兩次轉(zhuǎn)子電角度求差值，并進(jìn)行滑動(dòng)平均值處理；

14、s10、對(duì)坐標(biāo)變換矢量角進(jìn)行計(jì)算，坐標(biāo)變換矢量角＝當(dāng)前電角度變化量+上一次電角度+零位置偏差角度。

15、若s5的判斷結(jié)果為否，則進(jìn)入步驟s11，在步驟s11中進(jìn)行角度修正次數(shù)變量清零，清零結(jié)束后進(jìn)入步驟s8。

16、若s6的判斷結(jié)果為否，則進(jìn)入步驟s12，在步驟s12中讀取位置傳感器角度值，且轉(zhuǎn)換為電角度，并完成角度修正次數(shù)清零，清零結(jié)束后進(jìn)入步驟s8。

17、次數(shù)閾值通過預(yù)先標(biāo)定設(shè)置，次數(shù)閾值設(shè)置范圍為1-10之間。

18、轉(zhuǎn)子零位置標(biāo)定包括以下步驟：

19、s13，以電角度60°的梯度給定電壓矢量，鎖定相應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置，并分別計(jì)算出位置傳感器與d軸的零位置偏差，總共完成極對(duì)數(shù)個(gè)電周期的測試，累加零位置偏差，并求平均值，且賦值給零位偏差變量，其中d軸為勵(lì)磁軸；

20、s14，在電流模式下給定d軸電流，使電機(jī)空載運(yùn)行；

21、s15，判斷電機(jī)空載運(yùn)行的轉(zhuǎn)速是否達(dá)到設(shè)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)；

22、s16，當(dāng)電機(jī)空載運(yùn)行轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)時(shí)，給定d軸和q軸電流i?d＝0、iq＝0，使電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，其中q軸為扭矩軸；

23、s17，當(dāng)空載轉(zhuǎn)速在下降的過程中，計(jì)算轉(zhuǎn)子位置對(duì)齊角度θ_a?l?i?gn，并記錄θ_al?i?gn的值；

24、s18，累積θ_a?l?i?gn值m次，并對(duì)其進(jìn)行平均值處理后作為其值；

25、s19，判斷θ_a?l?i?gn值是否在±2°內(nèi)；

26、s20，當(dāng)θ_a?l?i?gn值在±2°范圍內(nèi)時(shí)，將s13鎖定的零位偏差賦值給相應(yīng)的靈位偏差值變量，并存儲(chǔ)到內(nèi)存，為坐標(biāo)變換矢量角計(jì)算提供零位偏差值。

27、s15中，設(shè)定的轉(zhuǎn)速范圍為1000rpm-2000rpm。

28、步驟s17中計(jì)算轉(zhuǎn)子位置對(duì)齊角度θ_a?l?i?gn＝atan(ud，uq)，其中ud表示d軸電壓，uq表示q軸電壓。

29、一種電機(jī)控制器，所述電器控制器運(yùn)行所述的方法以實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置濾波及零位標(biāo)定。

30、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：基于上述的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置濾波及零位標(biāo)定方法，在矢量控制系統(tǒng)中使用位置傳感器獲取轉(zhuǎn)子位置時(shí)，能夠有效提升轉(zhuǎn)子位置計(jì)算的抗干擾能力，并實(shí)時(shí)進(jìn)行修正，提高了系統(tǒng)的魯棒性；并通過上述方法，可快速準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子零位的自動(dòng)學(xué)習(xí)標(biāo)定，在電機(jī)性能測試、量產(chǎn)階段均能有效的實(shí)施。在高壓、高速的強(qiáng)耦合復(fù)雜環(huán)境下，可使獲取到的轉(zhuǎn)子位置更加穩(wěn)定、準(zhǔn)確，保障了永磁同步電驅(qū)系統(tǒng)的高效率、穩(wěn)健性。

技術(shù)特征：

1.一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置濾波及零位標(biāo)定方法，其特征在于：包括轉(zhuǎn)子位置濾波及坐標(biāo)變換矢量角計(jì)算和轉(zhuǎn)子零位置標(biāo)定；

2.如權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置濾波及零位標(biāo)定方法，其特征在于：轉(zhuǎn)子位置濾波及坐標(biāo)變換矢量角計(jì)算包括以下步驟：

3.如權(quán)利要求2所述的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置濾波及零位標(biāo)定方法，其特征在于：若s5的判斷結(jié)果為否，則進(jìn)入步驟s11，在步驟s11中進(jìn)行角度修正次數(shù)變量清零，清零結(jié)束后進(jìn)入步驟s8。

4.如權(quán)利要求2所述的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置濾波及零位標(biāo)定方法，其特征在于：若s6的判斷結(jié)果為否，則進(jìn)入步驟s12，在步驟s12中讀取位置傳感器角度值，且轉(zhuǎn)換為電角度，并完成角度修正次數(shù)清零，清零結(jié)束后進(jìn)入步驟s8。

5.如權(quán)利要求2所述的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置濾波及零位標(biāo)定方法，其特征在于：次數(shù)閾值通過預(yù)先標(biāo)定設(shè)置，次數(shù)閾值設(shè)置范圍為1-10之間。

6.如權(quán)利要求1-5任一所述的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置濾波及零位標(biāo)定方法，其特征在于：轉(zhuǎn)子零位置標(biāo)定包括以下步驟：

7.如權(quán)利要求6所述的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置濾波及零位標(biāo)定方法，其特征在于：s15中，設(shè)定的轉(zhuǎn)速范圍為1000rpm-2000rpm。

8.如權(quán)利要求6所述的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置濾波及零位標(biāo)定方法，其特征在于：步驟s17中計(jì)算轉(zhuǎn)子位置對(duì)齊角度θ_al?ign＝atan(ud，uq)，其中ud表示d軸電壓，uq表示q軸電壓。

9.一種電機(jī)控制器，其特征在于：所述電器控制器運(yùn)行如權(quán)利要求1-8任一所述的方法以實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置濾波及零位標(biāo)定。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置濾波及零位標(biāo)定方法，包括轉(zhuǎn)子位置濾波及坐標(biāo)變換矢量角計(jì)算和轉(zhuǎn)子零位置標(biāo)定；其中：所述轉(zhuǎn)子位置濾波及坐標(biāo)變換矢量角計(jì)算，用于對(duì)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行濾波處理，并完成矢量控制系統(tǒng)的坐標(biāo)變換矢量角計(jì)算；轉(zhuǎn)子零位置標(biāo)定，用于實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子與傳感器零位偏差標(biāo)定，對(duì)獲取的轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行補(bǔ)償。本方案實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的實(shí)現(xiàn)獲取轉(zhuǎn)子位置并實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子零位的自動(dòng)標(biāo)定。

技術(shù)研發(fā)人員：何志良,應(yīng)凱,林立東,李萬平,周映雙
受保護(hù)的技術(shù)使用者：宜賓凱翼汽車有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2