用于校正電機的轉(zhuǎn)子位置的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于校正電機的轉(zhuǎn)子位置的裝置，所述電機配備有轉(zhuǎn)子位置傳感 器，用于檢測所述電機的轉(zhuǎn)子位置，所述校正裝置對所述轉(zhuǎn)子位置傳感器測得的測量轉(zhuǎn)子 位置進行校正。另一方面，本發(fā)明還涉及一種用于校正電機的轉(zhuǎn)子位置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在同步電機控制當中，得到轉(zhuǎn)子位置信息的方法主要有兩種。一種是通過位 置傳感器直接采集轉(zhuǎn)子位置信息，常用的傳感器包括編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、霍爾傳感器等。 另一種則是不通過傳感器測量，而是通過電機參數(shù)與其他信號采樣巧日高頻注入）進行計算 而間接得到轉(zhuǎn)子位置信息。
[0003] 總體來講，不同的方法適用于不同的應(yīng)用場合。通過物理方法利用位置傳感器獲 得的實時位置信息，相比在無位置傳感器的情況下通過計算間接獲得的位置信息具有更好 的精度，尤其是在低轉(zhuǎn)速情況下。但由于位置傳感器需要額外的設(shè)備和連接線，其設(shè)備制造 和維護往往會引入額外的成本。另一方面，當傳感器故障時，系統(tǒng)將無法正常工作，該會影 響到整個系統(tǒng)的無故障運行時間。在無位置傳感器的情況下通過計算間接獲得的位置信 息，雖然可W省去傳感器成本，但是在例如低速運行時，精度較差，無法適用于對角度信息 要求較高的場合，例如電動汽車領(lǐng)域。
[0004] 美國專利US8207694B2公開了一種電動機控制裝置，該電動機控制裝置具有磁極 位置矯正單元，其利用逆變器的直流電流對利用旋轉(zhuǎn)傳感器檢測出的電動機的磁極位置進 行矯正。該方法在對電動機的轉(zhuǎn)矩指令為零時，計算逆變器的直流電流的目標值，通過比較 檢測出的逆變器直流電流與計算出的直流電流目標值，推斷磁極位置的誤差，從而對磁極 位置進行矯正。但是根據(jù)該方法，只能在電動機的轉(zhuǎn)矩指令為零時才能執(zhí)行對磁極位置的 矯正，因此無法實現(xiàn)磁極位置的實時矯正。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明一方面提出了一種用于校正電機的轉(zhuǎn)子位置的校正裝 置，所述電機配備有轉(zhuǎn)子位置傳感器，用于檢測所述電機的轉(zhuǎn)子位置，所述校正裝置對所述 轉(zhuǎn)子位置傳感器測得的測量轉(zhuǎn)子位置進行校正，其中所述校正裝置包括：第一計算模塊，其 基于輸送給所述電機的交流電流和交流電壓計算所述電機的一個特征參數(shù)的第一計算值； 第二計算模塊，其基于由所述轉(zhuǎn)子位置傳感器獲得的測量轉(zhuǎn)子位置計算所述特征參數(shù)的第 二計算值；比較器，其計算所述第一計算值與第二計算值的差；位置誤差計算模塊，其將所 述差轉(zhuǎn)換為所述測量轉(zhuǎn)子位置的誤差；轉(zhuǎn)子位置校正器，其基于所述測量轉(zhuǎn)子位置與所述 誤差計算出校正后的轉(zhuǎn)子位置。依據(jù)本發(fā)明的裝置通過基于輸送給電機的交流量對電機的 一個特征參數(shù)進行計算進而確定測量轉(zhuǎn)子位置的誤差并對其進行校正。由于使用了電機的 交流側(cè)參數(shù)進行實時運算，因此可W在任意時刻進行測量轉(zhuǎn)子位置的校正工作，而無需只 在某些特定時刻進行校正。而且，當用轉(zhuǎn)子位置傳感器失效時還可W通過依據(jù)本發(fā)明的一 種實施方式的裝置計算出轉(zhuǎn)子位置。
[0006] 根據(jù)一種有利的實施方式，所述特征參數(shù)為電機的有功功率。由于使用了有功功 率進行計算，能夠簡單地通過比較有功功率的第一計算值和第二計算值來校正轉(zhuǎn)子位置。
[0007] 當特征參數(shù)為電機的有功功率時，根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，轉(zhuǎn)子位置校正器還 可W包括誤差方向確定模塊，其將所述測量轉(zhuǎn)子位置與所述誤差相加，若誤差逐步減少則 輸出結(jié)果；若誤差逐步增大，則減去所述誤差并輸出結(jié)果。由此可W對誤差方向進行判斷。
[0008] 根據(jù)另一種有利的實施方式，所述特征參數(shù)為電機的無功功率。通過W無功功率 進行計算，能夠簡單地通過比較無功功率的第一計算值和第二計算值來校正轉(zhuǎn)子位置。而 且，由于無功功率根據(jù)角度誤差的超前與滯后，可直接表現(xiàn)為超前無功功率與滯后無功功 率，因此在角度補償時，可直接判明補償角度方向。
[0009] 當特征參數(shù)為電機的有功功率時，根據(jù)一種有利的實施方式，所述第二位置模塊 可包括：速度計算模塊，其基于所述測量轉(zhuǎn)子位置計算電機的轉(zhuǎn)子的角速度；坐標系變換 模塊，其基于所述測量轉(zhuǎn)子位置將所述交流電流變換為旋轉(zhuǎn)坐標系電流；轉(zhuǎn)矩計算模塊，其 基于所述旋轉(zhuǎn)坐標系電流計算電機轉(zhuǎn)矩W及乘法器，其基于所述電機轉(zhuǎn)矩與角速度計算所 述有功功率的第二計算值。通過設(shè)置坐標系變換模塊，可W將交流電流轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐標系 電流，W簡單的方式計算出有功功率的第二計算值。
[0010] 當特征參數(shù)為電機的有功功率時，根據(jù)另一種有利的實施方式，所述第二位置模 塊可包括：第一坐標系變換模塊，其基于所述測量轉(zhuǎn)子位置將所述電流變換為旋轉(zhuǎn)坐標系 電流；第二坐標系變換模塊，其基于所述測量轉(zhuǎn)子位置將所述電壓變換為旋轉(zhuǎn)坐標系電壓 W及計算模塊，其基于所述旋轉(zhuǎn)坐標系電流和旋轉(zhuǎn)坐標系電壓計算所述有功功率的第二計 算值。通過設(shè)置兩個坐標系變換模塊，可W將交流電流轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐標系電流，并將交流電 壓轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐標系電壓，從而簡單的方式計算出有功功率的第二計算值。
[0011] 當特征參數(shù)為電機的無功功率時，根據(jù)一種有利的實施方式，所述第二位置模塊 可包括：速度計算模塊，其基于所述測量轉(zhuǎn)子位置計算電機轉(zhuǎn)子的角速度；坐標系變換模 塊，其基于所述測量轉(zhuǎn)子位置將所述電流變換為旋轉(zhuǎn)坐標系電流；虛擬勵磁計算模塊，其基 于所述旋轉(zhuǎn)坐標系電流計算電機虛擬勵磁W及乘法器，其基于所述電機虛擬勵磁與角速度 計算所述無功功率的第二計算值。通過設(shè)置坐標系變換模塊，可W將交流電流轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn) 坐標系電流，W簡單的方式計算出無功功率的第二計算值。
[0012] 另一方面，本發(fā)明還提出了一種用于校正電機的轉(zhuǎn)子位置的方法，所述方法包括： 獲得輸送給所述電機的交流電流和交流電壓；基于所述交流電流和交流電壓計算所述電機 的一個特征參數(shù)的第一計算值；基于測量得到的測量轉(zhuǎn)子位置計算所述特征參數(shù)的第二 計算值；計算所述第一計算值與第二計算值的差；將所述差轉(zhuǎn)換為所述測量轉(zhuǎn)子位置的誤 差；基于所述測量轉(zhuǎn)子位置與所述誤差計算校正后的轉(zhuǎn)子位置。由于使用了電機的交流側(cè) 參數(shù)進行實時運算，因此可W在任意時刻進行測量轉(zhuǎn)子位置的校正工作，而無需只在某些 特定時刻進行校正。而且，當用轉(zhuǎn)子位置傳感器失效時還可W通過依據(jù)本發(fā)明的一種實施 方式的裝置計算出轉(zhuǎn)子位置。
[0013] 根據(jù)一種有利的實施方式，所述特征參數(shù)為電機的有功功率。由于使用了有功功 率進行計算，能夠簡單地通過比較有功功率的第一計算值和第二計算值來校正轉(zhuǎn)子位置。
[0014] 當特征參數(shù)為電機的有功功率時，根據(jù)一種有利的實施方式，基于所述測量轉(zhuǎn)子 位置與所述誤差校正轉(zhuǎn)子位置還包括下列步驟；將所述測量轉(zhuǎn)子位置與所述誤差相加，若 誤差逐步減少則輸出結(jié)果；若誤差逐步增大，則減去所述誤差并輸出結(jié)果。由此，可W對誤 差方向進行判斷。
[0015] 根據(jù)另一種有利的實施方式，所述特征參數(shù)為電機的無功功率。通過W無功功率 進行計算，能夠簡單地通過比較無功功率的第一計算值和第二計算值來校正轉(zhuǎn)子位置。而 且，由于無功功率根據(jù)角度誤差的超前與滯后，可直接表現(xiàn)為超前無功功率與滯后無功功 率，因此在角度補償時，可直接判明補償角度方向。
[0016] 當特征參數(shù)為電機的有功功率時，根據(jù)一種有利的實施方式，基于所述測量轉(zhuǎn)子 位置計算所述電機的有功功的第二計算值可包括下列步驟：
[0017] 基于所述測量轉(zhuǎn)子位置計算電機轉(zhuǎn)子的角速度；
[0018] 基于所述測量轉(zhuǎn)子位置通過坐標系變換將所述電流變換為旋轉(zhuǎn)坐標系電流；
[0019] 基于所述旋轉(zhuǎn)坐標系電流計算電機轉(zhuǎn)矩；
[0020] 基于所述電機轉(zhuǎn)矩與角速度計算所述有功功率的第二計算值。
[0021] 在該方法中，通過將交流電流轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐標系電流，可W簡單的方式計算出有 功功率的第二計算值。
[0022] 當特征參數(shù)為電機的有功功率時，根據(jù)另一種有利的實施方式，基于所述測量轉(zhuǎn) 子位置計算所述電機的所述有功功率的第二計算值可包括：
[0023] 基于所述測量轉(zhuǎn)子位置將所述電流變換為旋轉(zhuǎn)坐標系電流；
[0024] 基于所述測量轉(zhuǎn)子位置將所述電壓變換為旋轉(zhuǎn)坐標系電壓；
[0025] 基于所述旋轉(zhuǎn)坐標系電流和旋轉(zhuǎn)坐標系電壓；計算所述有功功率的第二計算值。
[0026] 通過將交流電流轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐標系電流，并將交流電壓轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐標系電壓， 可簡單的方式計算出有功功率的第二計算值。
[0027]當特征參數(shù)為電機的無功功率時，根據(jù)一種有利的實施方式，基于所述測量轉(zhuǎn)子 位置計算所述電機的所述無功功率的第二計算值可包括：
[0028] 基于所述測量轉(zhuǎn)子位置計算電機轉(zhuǎn)子的角速度；
[0029] 基于所述測量轉(zhuǎn)子位置將所述電流變換為旋轉(zhuǎn)坐標系電流；
[0030] 基于所述旋轉(zhuǎn)坐標系電流計算電機虛擬勵磁；
[0031] 基于所述電機虛擬勵磁與角速度計算所述無功功率的第二計算值。
[0032] 在此，通過將交流電流轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐