本發明與永磁同步電機有關，具體屬于一種永磁同步電機轉子磁極位置信息的校準方法。

背景技術：

永磁同步電機(以下稱為PMSM)在各個行業都有著廣泛的應用，其中磁場定向控制算法是常用的PMSM驅動方法，圖1所示為采用磁場定向控制算法的磁場定向控制器的示意圖，其中磁場定向控制器主要由3-2變換器、電流調節器、電壓交叉項補償器、加法器、2-3變換器組成。

為了成功準確地驅動PMSM并獲得優秀的驅動性能，前提是必須確定PMSM的永磁體轉子的磁極位置信息(以下稱為位置信息)。通常，使用絕對位置傳感器來獲取所述位置信息；當然也可以使用相對位置傳感器，并結合轉子磁極初始位置檢測算法，以獲取所述位置信息。

一般來說，上述兩種方法所獲取的位置信息很可能存在偏差，從而導致PMSM的驅動性能降低，尤其是當需要對諧波進行抑制時，必須精確地確定位置信息。

上述位置信息的偏差有兩種類型：

第一種是用于3-2變換(即將三相電流反饋值變換為直軸、交軸電流反饋值)的位置信息偏差，導致這種偏差的典型原因有：1)位置傳感器的安裝位置有偏差，2)轉子磁極初始位置檢測的運算結果有偏差；

第二種是用于2-3變換(即將直軸、交軸電壓指令值變換為三相電壓指令值)的位置信息偏差，導致這種偏差的典型原因有：1)位置傳感器的安裝位置有偏差，2)從獲取位置信息的時刻開始，算法運算經歷了一段時間τ_s后才完成2-3變換運算，在時間τ_s內，電機轉子轉動到了其它位置，于是位置信息產生了偏差，3)從發出三相電壓指令的時刻開始，要經歷一段時間τ_h后，硬件才將電壓施加到PMSM，在時間τ_h內，電機轉子轉動到了其它位置，于是位置信息也產生了偏差。

目前已有的位置信息校準方法，都存在或多或少的缺陷，例如需要人工參與測量、實現不方便，沒有對上述兩類位置信息的偏差分別進行校準，校準的精確性較差，需要 額外的硬件開銷。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種永磁同步電機轉子磁極位置信息的校準方法，可以對3-2變換和2-3變換產生的位置信息偏差分別進行校準。

為解決上述技術問題，本發明提供的永磁同步電機轉子磁極位置信息的校準方法，包括以下步驟：

步驟一，驅動電機轉子以轉速ω₀轉動；

步驟二，利用電流調節器所生成的直軸電壓指令計算轉子磁極位置信息的第一校正量；

步驟三，驅動電機轉子以轉速-ω₀轉動；

步驟四，利用電流調節器所生成的直軸電壓指令計算轉子磁極位置信息的第二校正量；

步驟五，利用第一校正量和第二校正量，對3-2變換器所使用的轉子磁極位置信息進行校準；

步驟六，利用步驟五中校準的3-2變換器所使用的轉子磁極位置信息、第一校正量和第二校正量，對2-3變換器所使用的轉子磁極位置信息進行校準。

其中，在步驟二和步驟四中，對電流調節器生成的直軸電壓指令進行一定增益的積分運算，將積分結果與3-2變換器使用的轉子磁極位置信息求和后賦值給2-3變換器使用的轉子磁極位置信息，當積分結果穩定后，該積分結果即為轉子磁極位置信息的第一校正量，其中步驟二中的增益符號與轉速ω₀相反，步驟四中的增益符號與轉速ω₀相同。

在步驟五中，3-2變換器使用的轉子磁極位置信息的校準公式為：

其中，THI_后為校準后的3-2變換器使用的轉子磁極位置信息，THI_前為校準前的3-2變換器使用的轉子磁極位置信息，Δθ_inc為轉子磁極位置信息的第一校正量，Δθ_dec為轉子磁極位置信息的第二校正量。

在步驟六中，2-3變換器使用的轉子磁極位置信息的校準公式為：

其中，THO_后為校準后的2-3變換器使用的轉子磁極位置信息，ω為永磁同步電機的轉子當前轉速。

本發明控制永磁同步電機分別以相同的轉速不同的方向運行，并在運行期間利用電流調節器輸出的直軸電壓指令獲取兩個校正量，通過兩個校正量對3-2變換中的位置信息偏差和2-3變換中的位置信息偏差分別進行校準，該校準過程無需增加其它的硬件成本，并且無需人工干預，同時兩個校正量通過閉環獲得，保證了校準結果的準確性。

附圖說明

圖1為用于PMSM驅動的磁場定向控制算法的示意圖；

圖2為本發明校準方法中的校正量的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

首先，對本發明使用的磁場定向控制器中涉及的物理量英文符號加以說明：

IU……PMSM的U相電流反饋值；

IV……PMSM的V相電流反饋值；

IW……PMSM的W相電流反饋值；

ID……PMSM的直軸電流反饋值；

IQ……PMSM的交軸電流反饋值；

IDS……PMSM的直軸電流指令值；

IQS……PMSM的交軸電流指令值；

VDS……電流調節器輸出的直軸電壓指令；

VQS……電流調節器輸出的交軸電壓指令；

DVDS……電壓交叉項補償器輸出的直軸電壓指令補償值；

DVQS……電壓交叉項補償器輸出的交軸電壓指令補償值；

VD……輸入2-3變換器的最終直軸電壓指令；

VQ……輸入2-3變換器的最終交軸電壓指令；

VU……PMSM的U相電壓指令；

VV……PMSM的V相電壓指令；

VW……PMSM的W相電壓指令；

THI……3-2變換器使用的轉子磁極位置信息；

THO……2-3變換器使用的轉子磁極位置信息。

如圖1所示，在磁場定向控制器中，3-2變換器根據其使用的轉子磁極位置信息THI將PMSM的三相電流反饋值IU、IV、IW變換為PMSM的直軸電流反饋值ID、交軸電流反饋值IQ。電流調節器根據直軸電流反饋值ID、交軸電流反饋值IQ、直軸電流指令值IDS、交軸電流指令值IQS計算直軸電壓指令VDS、交軸電壓指令VQS，其中直軸電流指令值IDS和交軸電流指令值IQS由速度調節器(圖中未表示)提供。2-3變換器根據其使用的轉子磁極位置信息THO將最終直軸電壓指令VD、最終交軸電壓指令VQ變換為PMSM的三相電壓指令VU、VV、VW，且三相電壓指令VU、VV、VW將被送往驅動器硬件(圖中未表示)。

在電壓交叉項補償器中，直軸電壓指令補償值DVDS和交軸電壓指令補償值DVQS按照如下公式獲得：

DVDS＝-ω·LQ·IQ

DVQS＝ω(LD·ID+Ψ_f)

其中，LQ是PMSM的交軸電感值，LD是PMSM的直軸電感值；Ψ_f是PMSM的轉子永磁體磁鏈。

在加法器中，輸出的最終直軸電壓指令VD和最終交軸電壓指令VS按照如下公式獲得：

VD＝VDS+DVDS

VQ＝VQS+DVQS

本發明的永磁同步電機轉子磁極位置信息的校準方法，包括以下步驟：

步驟一，驅動電機轉子以轉速ω₀轉動；

步驟二，利用電流調節器所生成的直軸電壓指令計算轉子磁極位置信息的第一校正量；

步驟三，驅動電機轉子以轉速-ω₀轉動；

步驟四，利用電流調節器所生成的直軸電壓指令計算轉子磁極位置信息的第二校正量；

步驟五，利用第一校正量和第二校正量，對3-2變換器所使用的轉子磁極位置信息進行校準；

步驟六，利用步驟五中校準的3-2變換器所使用的轉子磁極位置信息、第一校正量和第二校正量，對2-3變換器所使用的轉子磁極位置信息進行校準。

實施例一

在本實施例中，永磁同步電機轉子磁極位置信息的校準步驟如下：

步驟一，驅動電機轉子以特定轉速ω₀轉動；

步驟二，利用電流調節器所生成的直軸電壓指令VDS，計算轉子磁極位置信息的第一校正量Δθ_inc；其具體方法為：

1)對直軸電壓指令VDS進行特定增益IG(該增益IG的取值可以根據需要設置)的積分運算，且IG的符號與ω₀相反，并將積分運算結果Δθ_comp與3-2變換器使用的轉子磁極位置信息THI相加，將求和結果TH供給2-3變換器使用，如圖2所示，其中2-3變換器根據求和結果TH將最終直軸電壓指令VD、最終交軸電壓指令VQ變換為PMSM的三相電壓指令VU、VV、VW，而不是根據原來的2-3變換器使用的轉子磁極位置信息THO將最終直軸電壓指令VD、最終交軸電壓指令VQ變換為PMSM的三相電壓指令VU、VV、VW；

2)當積分運算結果Δθ_comp之值穩定后，將其記錄為轉子磁極位置信息的第一校正量Δθ_inc；

步驟三，驅動電機轉子以轉速-ω₀轉動；

步驟四，利用電流調節器所生成的直軸電壓指令VDS，計算轉子磁極位置信息的第二校正量Δθ_dec；其具體方法為：

1)對直軸電壓指令VDS進行特定增益IG的積分運算，且IG的符號與ω₀相同，并將積分運算結果Δθ_comp與3-2變換器使用的轉子磁極位置信息THI相加，將求和結果TH 供給2-3變換器使用，如圖2所示；

2)當積分運算結果Δθ_comp之值穩定后，將其記錄為轉子磁極位置信息的第二校正量Δθ_dec；

步驟五，按照下述公式對3-2變換器使用的轉子磁極位置信息THI進行校準：

其中，THI_后為校準后的3-2變換器使用的轉子磁極位置信息，THI_前為校準前的3-2變換器使用的轉子磁極位置信息；

步驟六，利用步驟五中校準后的3-2變換器使用的轉子磁極位置信息按照下述公式對2-3變換器使用的轉子磁極位置信息THO進行校準：

其中，ω是PMSM轉子的當前轉速。

實施例二

實施例二與實施例一的校準步驟相同，區別之處在于積分增益IG的取值不同。在本實施例中，積分增益IG的取值為其中，Ψ_f是PMSM的轉子永磁體磁鏈，ω是PMSM轉子的當前轉速，ω_c是正常數；ω_c越大，則Δθ_comp的穩定速度越快，ω_c越小，則Δθ_comp的穩定速度越慢。

本發明控制永磁同步電機分別以相同的轉速不同的方向運行，并在運行期間利用電流調節器輸出的直軸電壓指令獲取兩個校正量，通過兩個校正量對3-2變換中的位置信息偏差和2-3變換中的位置信息偏差分別進行校準，該校準過程無需增加其它的硬件成本，并且無需人工干預，同時兩個校正量通過閉環獲得，保證了校準結果的準確性。

以上通過具體實施例對本發明進行了詳細的說明，所述實施例僅僅是本發明的較佳實施例，其并非對本發明進行限制。在不脫離本發明原理的情況下，本領域的技術人員對校準方法中涉及到的增益等參數的取值設置等做出的等效置換和改進，均應視為在本 發明所保護的技術范疇內。