车用永磁同步电机零位偏差辨识方法及系统与制作流程

本技术公开了一种永磁同步电机零位偏差辨识方法及系统，方法为设置多组不同的电压控制角，并同时进行d轴电流的采集，比较每个控制角下d轴电流的最大值，将d轴电流的最大值所对应的电压控制角作为永磁同步电机的参考初始角，而后以参考初始角为电压控制角，进行参考初始角角度的修正，修正后得到永磁同步电机的初始角，以永磁同步电机的初始角与编码器表征的电角度作差得到辨识零位角，将辨识零位角与设置的电机零位角进行比较，输出相应保护策略或进行零位角修正，系统包括电压控制器和永磁同步电机，有辨识精度高、辨识耗时短、辨识条件宽泛的特点。

技术要求

1.一种永磁同步电机零位偏差辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：电机控制器在永磁同步电机的d轴施加幅值不为零的电压，在q轴施加幅值为零

的电压，设置多组不同的角度为电压控制角，同时采集不同角度下的d轴电流值，所述d

轴为永磁同步电机参考同步旋转坐标系的d轴，所述q轴正方向由d轴逆时针旋转90度得到，所述电压控制角为永磁同步电机参考同步旋转坐标系的d轴与A相线圈法线的夹角；

步骤二：电机控制器根据采集到的d轴电流值，判断永磁同步电机是否缺相，若缺相，则输出缺相故障，若不缺相，则根据采集到的d轴电流值确定参考初始角；

步骤三：电机控制器以参考初始角作为电压控制角的参考，电压控制角根据采集到的d轴电流变化趋势在参考初始角的基础上进行微调，并进行参考初始角修正处理，得到初始角θ，同时获取与初始角θ相对应的编码器第一表征角度Theta1；

步骤四：电机控制器以初始角θ为依据进行辨识，确认转子N极的位置，得到表征转子N 极的位置辨识初始角S，同时读取编码器的AD值，得到与辨识初始角S对应的编码器的表征电角度SAD；

步骤五：判断编码器第一表征角度Theta1与辨识初始角S对应的编码器的表征电角度SAD 的差值是否超过角度阈值，若超过，则辨识出错，未超过，则转入步骤六；

步骤六：将辨识初始角S与辨识初始角S对应的编码器的表征电角度SAD作差得到电机辨识零位角；

步骤七：将电机辨识零位角与设置的电机零位角比较，根据相应的保护策略输出相应的故障标志，或进行零位角修正处理。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机零位偏差辨识方法，其特征在于：步骤一中，d轴电压幅值按照调制度0.8设定；采集d轴电流值的采样点为开关周期的中点或开关周期的结束点，所述开关周期为逆变器控制IGBT功率管导通和截止的时间之和。

3.根据权利要求2所述的永磁同步电机零位偏差辨识方法，其特征在于：设置多组不同的角度为电压控制角的方法为，从0°开始，以180°/N的角度间隔设置成N组电压控制角，所述每一组电压控制角中包括一对电压控制角，每一对电压控制角的角度之差为180°。

4.根据权利要求3所述的永磁同步电机零位偏差辨识方法，其特征在于：步骤二中，判断永磁同步电机是否缺相以及确定参考零位角包括如下步骤：

A1）:将N组电压控制角依次作用于d轴上，同时采集并记录每个控制角下d轴电流值的大小；

A2）：获取d轴电流的最大值，判断d轴电流的最大值是否大于电流阈值，若大于电流阈值，则转入步骤A4），若小于，转入步骤A3）；所述电流阈值为0.5倍的额定电流峰值，所述额定电流为永磁同步电机铭牌上规定的额定电流值；

A3）：以步骤A2）中取得最大电流时对应的电压控制角作为电压控制角施加电压，施加电压的方式为间隔一个开关周期施加一次电压，不断增大开关周期直到电流大于步骤

A2）电流阈值，转入步骤A4）；

A4）：以d轴最大电流值大于电流阈值时的开关周期为开关周期，重复发波5次，同时采集每个电压控制角下d轴电流值；

A5）：将5次采集到的每个电压控制角下的d轴电流值分别进行累加；

A6）：分别判断电压控制角为0°、120°和240°时，d轴电流的累加值是否小于电流阈值，若任一控制角度的电流累加值小于电流阈值，则输出缺相故障，退出辨识，否则，无缺相故障，将N组电压控制角累加的d轴电流值的最大值所对应的电压控制角确定为参考零位角。

5.根据权利要求4所述的永磁同步电机零位偏差辨识方法，其特征在于：步骤三中，电压控制角根据采集到的d轴电流变化趋势在参考初始角的基础上进行微调，并进行参考初始角修正处理包括如下步骤：

B1）：控制d轴电压符号为正负周期性变化，调整开关周期直至d轴电流的幅值达到额定电流；

B2）：实时采样d轴电流值，将当前d轴电流值与上一周期采样的d轴电流取差值得到d轴电流变化量，将d轴电流变化量与上一周期施加到d轴的电压的符合函数相乘，并将乘积结果输入角度控制器以输出角度修正量，所述角度控制器为积分环节；

B3）：将输出的角度修正量与参考零位角之和作为新的电压控制角施加在d轴上，并判断d轴变化量是否为零，若不为零，则转入步骤B2）；若为零，则转入步骤B4）；

B4）：步骤B2）至步骤B3）中d轴变化量收敛到零后，重复步骤B2）至步骤B3）100ms获取此100ms内电压控制角的平均值作为初始角θ，同时在此100ms内将采样到的编码器AD 做平均值处理，得到编码器第一表征角度Theta1。

6.根据权利要求5所述的永磁同步电机零位偏差辨识方法，其特征在于：步骤四中，零位偏差辨识处理包括以下步骤：

C1）：将电压控制角设置为初始角θ，开关周期与所述步骤A4）中相同，并向d轴发送10个脉冲，采集d轴电流值，将d轴电流的绝对值相加得到第一累加电流值sum1；将d轴10个脉冲内的编码器的AD值求取平均值得到编码器第二表征角度Theta2；

C2）：将d轴的电压控制角设置为180°+θ，并向d轴发送10个脉冲，采集d轴电流值，将d 轴电流的绝对值相加得到第二累加电流值sum2；将d轴10个脉冲内的编码器的AD值求取平均值得到编码器第三表征角度Theta3；

C3）：判断Theta1、Theta2和Theta3之间的角度差是否超过1.0°，若角度差超过1.0°，则将电机控制器中的辨识出错标志置位，同时延时5秒，电机控制器检测是否收到整车控制器运行指令且检测电机转速是否小于1rpm，若未收到整车控制器运行指令且电机转速小于1rpm则再次步骤A1）；否则电机控制器继续进行检测；

若角度差未超过1.0°，则转入步骤C4）；

C4）：判断第一累加电流值sum1是否大于第二累加电流值sum2，若大于则将初始角θ作为辨识初始角，否则将180°+θ作为辨识初始角。

7.根据权利要求1所述的永磁同步电机零位偏差辨识方法，其特征在于：所述角度阈值为1.0°。

8.根据权利要求1所述的永磁同步电机零位偏差辨识方法，其特征在于：步骤七中，所述相应的保护策略包括如下步骤：

D1）：判断电机辨识零位角与设置的电机零位角的差值是否超过第一零位角度阈值，若超过第一零位角度阈值，则转入步骤D2），若未超过，则不输出故障标志且不进行角度修正，所述第一零位角度阈值为6°；

D2）：判断电机辨识零位角与设置的电机零位角的差值是否超过第二零位角角度阈值，若超过，则输出辨识一级故障，并将设置的电机零位角按照辨识到的零位角进行修正处理,若未超过，则输出辨识二级故障，所述第二零位角角度阈值为12°。

9.一种永磁同步电机零位偏差辨识系统，其特征在于：所述偏差辨识系统包括如权利要求1至8任一所述永磁同步电机零位偏差辨识方法。