[发明专利]车用永磁同步电机转子初始位置的精确检测与调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测方法，特别涉及一种车用永磁同步电机转子初始位置的精确检测与调整方法。

背景技术

永磁同步电机转子初始位置的检测是永磁同步电机调速系统中一个必不可少的环节。转子初始位置检测失误，会严重影响转子位置的计算，以致无法正确完成电机控制的其它一系列算法，将造成电机运转的紊乱，使之无法进入正常运行。

现有永磁同步电机转子初始位置检测方法分为传感器法和无传感器法两大类。传感器法主要有：旋转变压器法、绝对式光电编码器法、霍尔传感器法。无传感器法主要有：高次谐波注入法、基于电感饱和性凸极的检测法、基于观测器的位置检测法。和其他传感器法方法相比，利用旋转变压器进行电机初始位置自动检测，可靠性得到很大的提高，能够抗恶劣环境，且能运行在更高的转速下并能将位置信号以绝对值信号进行输出。旋转变压器在电机转子初始位置检测中的应用已经成为一种趋势。在车辆运行工况，电机往往需要重载启动，无位置传感器方法在理论层面研究和验证较多，但工程化实例少，

采用旋转变压器检测永磁同步电机的运用中，对于永磁同步电机初始位置的检测往往采用工装方法：通过对永磁同步电机的B相和C相通直流电，检测此时的旋转变压器输出的绝对位置，来得到永磁同步电机的初始位置。当电机转子位置出现偏差时，需要对旋变转子的安装位置进行调整，再重新进行检测。因此，采用这种检测方式往往需要进行多次检测和调整，在一定程度上影响了生产效率。另外，采用这种检测位置的方式，由于永磁同步电机定转子磁场产生转矩机理与两者夹角正弦值成正比，当角度接近零时，输出转矩同时趋于零；同时由于永磁同步电机的定位转矩(齿槽转矩)的存在，使得检测的角度难以达到绝对零点，从而在一定程度上影响了位置的检测精度。

发明内容

本发明的目的，是为了克服传统永磁同步电机转子初始位置的检测效率低、精度不足的问题，提供一种永磁同步电机转子初始位置的精确检测和调整方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种车用永磁同步电机转子初始位置的精确检测与调整方法是，设置上位机和旋转变压器转子位置调整装置；所述上位机通过CAN总线与驱动电机控制器相连并与永磁同步电机的旋转变压器通信相连，上位机内设有永磁同步电机转子初始位置的检测与调整的软件；所述旋转变压器转子位置调整装置与上位机通信相连并与旋转变压器传动相连；通过设置在上位机中的软件，采用基于静止正交α-β坐标的永磁同步电机数学模型，按照四步对称检测取平均值的方法，通过三次给定α轴正方向电流矢量、一次给定β轴正方向电流矢量和一次给定β轴负方向电流矢量，来分别检测β轴两侧趋于α轴对应的旋变绝对值，对两次读取的结果取平均值计算后得到转子初始位置值；同时，上位机接收来自永磁同步电机的转子位置信号，并根据设定转子初始位置的目标值，控制旋转变压器转子位置调整装置对旋转变压器转子的安装位置进行调整，实现对转子初始位置的调整。

更具体地说，利用旋转变压器进行永磁同步电机转子初始位置检测是目前可靠性高，适用于车辆运行工况的信号检测方法。旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号电机，旋转变压器的励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系，利用旋转变压器数字变换器，对该电气信号进行相关的解码，从而得到电机转子的绝对位置。

本发明的方法采用四步法实现转子初始位置的自动精确检测与调整：首先给定转子位置自动检测电流，设定四步法的时间间隔T1、T2、T3、T4、T5，分别对应第一次α轴正方向矢量持续时间、β轴正方向矢量持续时间、第二次α轴正方向矢量持续时间、β轴负方向矢量持续时间和第三次α轴正方向矢量持续时间。由于永磁同步电机定转子磁场产生转矩大小与两者夹角正弦值成正比，即当夹角接近零时，输出转矩趋于零；同时永磁同步电机的不可避免地存在定位转矩(齿槽转矩)，使得采用在α轴给定电流时检测的角度难以达到绝对零点。针对这一问题，本发明提出了采用对称检测取平均值的方法，通过分别给定β轴正方向和负方向电流矢量，来分别检测两侧趋于α轴对应的旋变绝对值，对两次读取的结果取平均值计算后得到转子初始位置值。