本發(fā)明涉及永磁同步電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置偏差角的檢測方法及采用該檢測方法的下線檢測裝置。

背景技術(shù)：

由于永磁同步電機(jī)具有體積小、重量輕、扭矩密度大、功率密度大、效率高、調(diào)速特性好等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)有的新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般采用永磁同步電機(jī)。新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)要求精確的電機(jī)控制，目前采用的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制方法，需要知道任意時(shí)刻轉(zhuǎn)子的精確位置，轉(zhuǎn)子位置精度直接影響電機(jī)扭矩控制精度。

現(xiàn)有廣泛使用的位置傳感器通常是旋轉(zhuǎn)變壓器，由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。在電機(jī)裝配時(shí)，通常旋轉(zhuǎn)變壓器的定子和電機(jī)的定子通過機(jī)械結(jié)構(gòu)安裝在一起，旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子和電機(jī)的轉(zhuǎn)子安裝在一起。通常情況下，旋轉(zhuǎn)變壓器的零位和電機(jī)的零位不同，兩者之間相差一個(gè)固定的角度，即電機(jī)初始位置偏差角；再者，由于零件的加工公差和生產(chǎn)裝配時(shí)的裝配公差，無法保證每個(gè)電機(jī)初始位置完全相同，這就要求有一個(gè)快速可靠的方法對電機(jī)進(jìn)行精確的初始位置標(biāo)定，以保證扭矩控制精度。

為了獲取永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的初始位置偏差角，目前主要有以下方法：

1、基于永磁同步電機(jī)反電動(dòng)勢測量的初始位置偏差角檢測方法，該方法精度較高，但要求通過外部結(jié)構(gòu)將電機(jī)拖動(dòng)到一定的高速下進(jìn)行反電動(dòng)勢測量，低速運(yùn)行或零速時(shí)，由于反電動(dòng)勢較小或者為零，則無法進(jìn)行檢測。此外，基于永磁同步電機(jī)反電動(dòng)勢測量的初始位置偏差角檢測的檢測裝置的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，成本較高；

2、基于高頻信號或者脈沖信號注入的初始位置偏差檢測方法，通過檢測電流響應(yīng)信號來計(jì)算出轉(zhuǎn)子位置信息，算法復(fù)雜，易受轉(zhuǎn)子磁鋼布置形式的影響，精度偏低。

為此，申請人進(jìn)行了有益的探索和嘗試，找到了解決上述問題的辦法，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置偏差角的檢測方法，該檢測方法可以高精度地檢測轉(zhuǎn)子的初始位置偏差角，從而精確獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)位置，保證電機(jī)控制時(shí)的扭矩精度。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二在于：提供一種采用上述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置偏差角的檢測方法的下線檢測裝置。

作為本發(fā)明第一方面的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置偏差角的檢測方法，向永磁同步電機(jī)的三相繞組中至少兩相之間通入一定大小的直流電，使得電機(jī)轉(zhuǎn)子定位于某一位置，獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際角度位置θ_real，永磁同步電機(jī)所具有的轉(zhuǎn)角位置傳感器測量電機(jī)轉(zhuǎn)子在電機(jī)繞組通入直流電后的轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ_s，并根據(jù)公式θ_offset＝θ_real-θ_s計(jì)算得到永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置偏差角θ_offset。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述直流電的電流大小為電機(jī)額定電流的五分之一至二分之一。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述直流電將在所述永磁同步電機(jī)的電機(jī)定子中產(chǎn)生固定的磁場，該磁場的方向由所選擇的通電繞組的相序以及直流電的通電方向確定。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鋼的布置形式為內(nèi)置式磁鋼或者表貼式磁鋼。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述永磁同步電機(jī)的三相繞組采用星形接法或者三角接法。

作為本發(fā)明第二方面的一種采用上述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置偏差角的檢測方法的下線檢測裝置，包括：

一直流電源，所述直流電源與永磁同步電機(jī)的電源端連接，用于向永磁同步電機(jī)的三相繞組中至少兩相之間通入一定大小的直流電，使得電機(jī)轉(zhuǎn)子定位于某一位置；

一轉(zhuǎn)角位置傳感器，所述位置傳感器與永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接，用于測量電機(jī)轉(zhuǎn)子在電機(jī)繞組通入直流電后的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并根據(jù)測量到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度產(chǎn)生一個(gè)測量信號；

一初始位置檢測控制器，所述初始位置檢測控制器與所述位置傳感器連接，用于接收所述轉(zhuǎn)角位置傳感器產(chǎn)生的測量信號，并將所述測量信號進(jìn)行解碼運(yùn)算得到所述轉(zhuǎn)角位置傳感器所測量到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；以及

一分別與所述直流電源和初始位置檢測控制器連接的PLC上位機(jī)，所述PLC上位機(jī)一方面控制所述直流電源通入所述永磁同步電機(jī)的直流電的電流大小及通斷，另一方面獲取所述初始位置檢測控制器解碼運(yùn)算得到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并將實(shí)際角度位置與該轉(zhuǎn)動(dòng)角度作差處理得到轉(zhuǎn)子初始位置偏差角，再根據(jù)轉(zhuǎn)子初始位置偏差角對轉(zhuǎn)子的初始位置進(jìn)行標(biāo)定。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述PLC上位機(jī)通過一CAN通訊單元與所述初始位置檢測控制器通訊連接。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述直流電的電流大小為電機(jī)額定電流的五分之一至二分之一。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鋼的布置形式為內(nèi)置式磁鋼或者表貼式磁鋼。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述永磁同步電機(jī)的三相繞組采用星形接法或者三角接法。

由于采用了如上的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置偏差角的檢測方法可以高精度地檢測轉(zhuǎn)子的初始位置偏差角，保證電機(jī)控制時(shí)的扭矩控制精度。其與現(xiàn)有技術(shù)相比，不受轉(zhuǎn)子磁鋼布置形式的影響，特別是檢測過程中電機(jī)無需高速旋轉(zhuǎn)，無需復(fù)雜算法，在電機(jī)靜態(tài)下即可完成檢測，結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明所檢測的永磁同步電機(jī)的三相繞組采用星形接法且通電電流方向?yàn)閂進(jìn)W出時(shí)的定子電流矢量(轉(zhuǎn)子實(shí)際角度位置)的示意圖。

圖2是本發(fā)明所檢測的永磁同步電機(jī)的三相繞組采用星形接法且通電電流方向?yàn)閂進(jìn)W出時(shí)的定子磁場(轉(zhuǎn)子實(shí)際角度位置)的示意圖。

圖3是本發(fā)明所檢測的永磁同步電機(jī)的三相繞組采用星形接法且通電電流方向?yàn)閃進(jìn)V出時(shí)的定子電流矢量(轉(zhuǎn)子實(shí)際角度位置)的示意圖。

圖4是本發(fā)明所檢測的永磁同步電機(jī)的三相繞組采用星形接法且通電電流方向?yàn)閃進(jìn)V出時(shí)的定子磁場(轉(zhuǎn)子實(shí)際角度位置)的示意圖。

圖5是本發(fā)明所檢測的永磁同步電機(jī)的三相繞組采用三角接法且通電電流方向?yàn)閂進(jìn)W出時(shí)的定子電流矢量(轉(zhuǎn)子實(shí)際角度位置)的示意圖。

圖6是本發(fā)明所檢測的永磁同步電機(jī)的三相繞組采用三角接法且通電電流方向?yàn)閂進(jìn)W出時(shí)的定子磁場(轉(zhuǎn)子實(shí)際角度位置)的示意圖。

圖7是本發(fā)明所檢測的永磁同步電機(jī)的三相繞組采用三角接法且通電電流方向?yàn)閃進(jìn)V出時(shí)的定子電流矢量(轉(zhuǎn)子實(shí)際角度位置)的示意圖。

圖8是本發(fā)明所檢測的永磁同步電機(jī)的三相繞組采用三角接法且通電電流方向?yàn)閃進(jìn)V出時(shí)的定子磁場(轉(zhuǎn)子實(shí)際角度位置)的示意圖。

圖9是采用本發(fā)明的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置偏差角的檢測方法的下線檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

本發(fā)明的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置偏差角的檢測方法，包括以下步驟：

步驟S1，往永磁同步電機(jī)的三相繞組的至少兩相之間通入一定大小的直流電，使得電機(jī)轉(zhuǎn)子定位于某一位置，從而獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際角度位置θ_real。

通常而言，直流電的電流越大，電機(jī)定子產(chǎn)生的磁場對于電機(jī)轉(zhuǎn)子的固定作用越大，定位精度越高，但與此同時(shí)電機(jī)繞組通電后會(huì)發(fā)熱。因而，直流電較佳的電流大小取值范圍為電機(jī)額定電流的1/5至1/2。該直流電將在電機(jī)定子中產(chǎn)生固定方向的磁場，該磁場的方向由所選擇通電繞組的相序，以及直流電的通電電流方向確定，其對應(yīng)關(guān)系如下表：

結(jié)合上表以及附圖進(jìn)行說明：

圖1和圖2為永磁同步電機(jī)的三相繞組采用星形接法時(shí)，通電電流為從V流進(jìn)W流出時(shí)，定子電流矢量和磁場(轉(zhuǎn)子實(shí)際角度位置)示意圖。在dq坐標(biāo)系中，V相繞組和W相繞組在該直流電的作用下，產(chǎn)生大小相等的V相fv和W相fw的磁場，它們矢量合成后的磁場fs方向在q軸正軸上，即磁場位置為90度電度角。電機(jī)轉(zhuǎn)子在該合成磁場的吸引作用下，將旋轉(zhuǎn)到90度電度角位置，即此時(shí)轉(zhuǎn)子實(shí)際角度位置θ_real＝90°el。

圖3和圖4相對于圖1和圖2，直流電電流方向相反，即從W流進(jìn)V流出時(shí)，定子繞組合成磁場fs方向在q軸負(fù)軸上，即磁場位置為270度電度角。電機(jī)轉(zhuǎn)子在該合成磁場的吸引作用下，將旋轉(zhuǎn)到270度電度角位置，即此時(shí)轉(zhuǎn)子實(shí)際角度位置θ_real＝270°el。

圖5和圖6為永磁同步電機(jī)的三相繞組采用三角接法時(shí)，通電電流為從V流進(jìn)W流出時(shí)，定子電流矢量和磁場(轉(zhuǎn)子實(shí)際角度位置)示意圖。由于采用三角連接，此時(shí)繞組電路相當(dāng)于U相與W相串聯(lián)后，在與V相并聯(lián)，由此可知，U相和W相電流相等，且為V相電流的二分之一。在dq坐標(biāo)系中，U相和W相將產(chǎn)生大小相等的U相fu和W相fw的磁場，V相的磁場為fu的兩倍。fu，fv，fw矢量合成后的磁場fs方向在120度電度角方向上，即磁場位置為120度電度角。電機(jī)轉(zhuǎn)子在該合成磁場的吸引作用下，將旋轉(zhuǎn)到120度電度角位置，即此時(shí)轉(zhuǎn)子實(shí)際角度位置θ_real＝120°el。

圖7和圖8相對于圖5和圖6，直流電電流方向相反，即從W流進(jìn)V流出時(shí)，定子繞組合成磁場fs方向在300度電度角方向上，即磁場位置為300度電度角。電機(jī)轉(zhuǎn)子在該合成磁場的吸引作用下，將旋轉(zhuǎn)到300度電度角位置，即此時(shí)轉(zhuǎn)子實(shí)際角度位置θ_real＝300°el。

步驟S2，永磁同步電機(jī)所具有的轉(zhuǎn)角位置傳感器測量電機(jī)轉(zhuǎn)子在電機(jī)繞組通入直流電后的轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ_s。

步驟S3，根據(jù)公式θ_offset＝θ_real-θ_s計(jì)算得到永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置偏差角θ_offset。

本發(fā)明的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置偏差角的檢測方法適用于轉(zhuǎn)子磁鋼的布置形式為內(nèi)置式磁鋼或者表貼式磁鋼的永磁同步電機(jī)。

此外，本發(fā)明還提供了一種采用上述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置偏差角的檢測方法的下線檢測裝置，包括直流電源100、轉(zhuǎn)角位置傳感器200、初始位置檢測控制器300以及PLC上位機(jī)400。

直流電源100與永磁同步電機(jī)10的電源端連接，直流電源100用于向永磁同步電機(jī)10的三相繞組中至少兩相之間通入一定大小的直流電，使得永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子定位于某一位置，確定電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際角度位置θ_real。

轉(zhuǎn)角位置傳感器200安裝在永磁同步電機(jī)10上且與永磁同步電機(jī)10的轉(zhuǎn)子連接，轉(zhuǎn)角位置傳感器200用于測量電機(jī)轉(zhuǎn)子在電機(jī)繞組通入直流電后的轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ_s，并根據(jù)測量到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ_s產(chǎn)生一個(gè)測量信號。

初始位置檢測控制器300與轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角位置傳感器200連接，轉(zhuǎn)角位置傳感器200用于接收轉(zhuǎn)角位置傳感器200產(chǎn)生的檢測信號，并將轉(zhuǎn)角位置傳感器200產(chǎn)生的檢測信號進(jìn)行解碼運(yùn)算得到轉(zhuǎn)角位置傳感器200的轉(zhuǎn)角角度θ_s。

PLC上位機(jī)400一方面與直流電源100連接，控制直流電源100通入永磁同步電機(jī)10的直流電的電流大小及通斷，另一方面通過一CAN通訊單元500與初始位置檢測控制器300通訊連接，獲取解碼運(yùn)算得到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并將實(shí)際角度位置θ_real與轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ_s作差處理得到轉(zhuǎn)子初始位置偏差角θ_offset，再根據(jù)轉(zhuǎn)子初始位置偏差角θ_offset對轉(zhuǎn)子的初始位置進(jìn)行標(biāo)定。PLC上位機(jī)400還對計(jì)算得到的轉(zhuǎn)子初始位置偏差角θ_offset進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。