永磁同步电机旋转变压器零位自动识别方法与流程

本发明涉及旋转变压器零位识别的技术领域，具体为一种永磁同步电机旋转变压器零位自动识别方法。

背景技术：

旋转变压器(以下简称“旋变”)是新能源车用电机中的测量转子位置的关键传感器，其设计角度偏差和安装误差会导致旋变输出角度并非转子的实际角度，因此需对旋变零位进行识别。现有的识别方法，其需要电机对拖台架，且识别操作复杂。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了永磁同步电机旋转变压器零位自动识别方法，其根据空载电机在给定零电流和只给定直轴电流下的自由转动角加速度是否相等，判断只给定直轴电流是否产生了转矩，从而识别旋变零位是否准确，用户只需通过上位机下发旋变零位自动识别指令，电机控制器可自动完成旋变零位的识别，方便快捷。

永磁同步电机旋转变压器零位自动识别方法，其特征在于：上位机通过can设备将指令下发至电机控制器，电机控制器将电池的直流电逆变为三相交流电供给电机，电机输出轴空载，电机控制器实时采集电机内旋变的角度θ，矢量控制通过3/2变换将三相静止坐标系转换为两相静止坐标系，再通过旋转变换将两相静止坐标系转换为两相旋转坐标系，从而实现励磁和转矩的解耦，其计算空载电机在给定零电流情况下的转动加速度a1，并和只给定直轴电流下的自由转动角加速度a2对比，a1等于a2，则判断给定直轴电流是没产生转矩，从而识别旋变零位，a1不等于a2，则步进调整电角度范围，重复计算，直至获得对应的电角度数值使得a1等于a2，从而获得旋转变压器的零位。

其进一步特征在于：

矢量控制通过3/2变换将三相静止abc坐标系转换为两相静止αβ坐标系，再通过旋转变换将两相静止坐标系转换为两相旋转dq坐标系，从而实现励磁和转矩的解耦；

电机转矩方程如下：

te＝p[φfiq+(ld-lq)idiq]

其中id为直轴电流。若旋变零位准确，则估计的dq坐标系与实际的dq轴坐标系重合，id＝额定电流且iq＝0时，电机输出转矩te＝0；

若旋变零位不准确，则估计的dq坐标系与实际的dq轴坐标系不重合，id＝额定电流且iq＝0时，id会在真实的q轴上产生投影使得真实的iq不为零，从而导致电机输出转矩te≠0。

其更进一步特征在于：

所述旋变零位自动识别的步骤如下：

a通入直流得到旋变零位的初始位置。在电机定子坐标系中给定iα＝0.5倍额定电流，iβ＝0。将电机转子吸至零位，计此时的旋变位置θ为旋变零位的初始位置；

b计算空载零电流下，电机转速从额定转速将至0.8倍额定转速的角加速度a1。其计算方法是，先给定id＝0、iq＝0.5倍额定电流，将空载电机驱动至1.1倍额定转速，然后给定零电流。电机开始在摩擦阻力下减速，记录转速从额定转速将至0.8倍额定转速的时间，即可计算角加速度a1；

c计算空载、id＝额定电流、iq＝0工况下，电机转速从额定转速将至0.8倍额定转速的角加速度a2。其计算方法是，先给定id＝0、iq＝0.5倍额定电流，将空载电机驱动至1.1倍额定转速，然后给定id＝额定电流、iq＝0。电机开始减速，记录转速从额定转速将至0.8倍额定转速的时间，即可计算角加速度a2；

d判断a1是否等于a2，若a1＝a2，则得到旋变零位，识别结束；

e若a1≠a2，则调整旋变零位值；在步骤1识别的旋变零位初值正负各30°电角度范围内，以0.5°电角度为步长枚举，重复步骤c。

采用本发明后，根据空载电机在给定零电流和只给定直轴电流下的的自由转动角加速度是否相等，判断只给定直轴电流是否产生了转矩，从而识别旋变零位是否准确，其无需电机对拖台架，被测电机空载即可进行自动识别。用户只需通过上位机下发旋变零位自动识别指令，电机控制器可自动完成旋变零位的识别，方便快捷。

附图说明

图1为本发明的永磁同步电机控制示意图；

图2为本发明的坐标变化示意图；

图3为本发明的旋变零位自动识别流程图。

具体实施方式

永磁同步电机旋转变压器零位自动识别方法，见图1-图3：上位机通过can设备将指令下发至电机控制器，电机控制器将电池的直流电逆变为三相交流电供给电机，电机输出轴空载，电机控制器实时采集电机内旋变的角度θ，矢量控制通过3/2变换将三相静止坐标系转换为两相静止坐标系，再通过旋转变换将两相静止坐标系转换为两相旋转坐标系，从而实现励磁和转矩的解耦，其计算空载电机在给定零电流情况下的转动加速度a1，并和只给定直轴电流下的自由转动角加速度a2对比，a1等于a2，则判断给定直轴电流是没产生转矩，从而识别旋变零位，a1不等于a2，则步进调整电角度范围，重复计算，直至获得对应的电角度数值使得a1等于a2，从而获得旋转变压器的零位。

具体实施方式：矢量控制通过3/2变换将三相静止abc坐标系转换为两相静止αβ坐标系，再通过旋转变换将两相静止坐标系转换为两相旋转dq坐标系，从而实现励磁和转矩的解耦；

电机转矩方程如下：

te＝p[φfiq+(ld-lq)idiq]

其中id为直轴电流。若旋变零位准确，则估计的dq坐标系与实际的dq轴坐标系重合，id＝额定电流且iq＝0时，电机输出转矩te＝0；

若旋变零位不准确，则估计的dq坐标系与实际的dq轴坐标系不重合，id＝额定电流且iq＝0时，id会在真实的q轴上产生投影使得真实的iq不为零，从而导致电机输出转矩te≠0。

旋变零位自动识别的流程图如图3所示，步骤如下：

a通入直流得到旋变零位的初始位置。在电机定子坐标系中给定iα＝0.5倍额定电流，iβ＝0。将电机转子吸至零位，计此时的旋变位置θ为旋变零位的初始位置；

b计算空载零电流下，电机转速从额定转速将至0.8倍额定转速的角加速度a1。其计算方法是，先给定id＝0、iq＝0.5倍额定电流，将空载电机驱动至1.1倍额定转速，然后给定零电流。电机开始在摩擦阻力下减速，记录转速从额定转速将至0.8倍额定转速的时间，即可计算角加速度a1；

c计算空载、id＝额定电流、iq＝0工况下，电机转速从额定转速将至0.8倍额定转速的角加速度a2。其计算方法是，先给定id＝0、iq＝0.5倍额定电流，将空载电机驱动至1.1倍额定转速，然后给定id＝额定电流、iq＝0。电机开始减速，记录转速从额定转速将至0.8倍额定转速的时间，即可计算角加速度a2；

d判断a1是否等于a2，若a1＝a2，则得到旋变零位，识别结束；

e若a1≠a2，则调整旋变零位值；在步骤1识别的旋变零位初值正负各30°电角度范围内，以0.5°电角度为步长枚举，重复步骤c。

根据空载电机在给定零电流和只给定直轴电流下的的自由转动角加速度是否相等，判断只给定直轴电流是否产生了转矩，从而识别旋变零位是否准确，其无需电机对拖台架，被测电机空载即可进行自动识别。用户只需通过上位机下发旋变零位自动识别指令，电机控制器可自动完成旋变零位的识别，方便快捷。

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。