一种永磁同步电机的自动标定方法、系统和控制器技术方案

本申请公开了一中永磁同步电机的自动标定方法、系统和控制器，该方法、系统和控制器应用于永磁同步电机的控制装置中，在控制永磁同步电机以预设参数开始运转的初始操作后，经过记录电机转矩操作、计算最大转矩操作、电流值步进操作后生成包含用于控制永磁同步电机正常运转的包含与每一当前驱动电流对应的电流值、转矩数组和角度数组的三维数表，即完成对永磁同步电机的电流与转矩进行的最优匹配。由于本方法、系统和控制器能够自动完成对永磁同步电机的标定，而无需手动干涉，因此能够解决传统手动标定工作过程繁琐、效率较低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及电力拖动
，更具体地说，涉及一种永磁同步电机的自动标定方法、系统和控制器。
技术介绍
在对永磁同步电机进行控制时，一般利用最大转矩电流比算法对永磁同步电机的驱动电流和转矩进行优化匹配，对于隐极式永磁同步电机来说，交轴电感与直轴电感不相等，永磁同步电机存在两部分转矩，分别是永磁转矩和磁阻转矩。为了寻找驱动电流和转矩的最佳匹配，即使用最小的电流得到最大的转矩，一般采用拉格朗日极值定理的方法对转矩方程Tem＝1.5p[ψfiq+(Ld-Lq)idiq]进行运算，从中找出交轴和直轴的电流偏导，从而求出电流和转矩的最优匹配，进而实现利用最小的驱动电流得到最大的转矩。在对上述转矩方程进行求解过程中，利用与得到单位扭矩所对应的最小的交轴电流和直轴电流进行最优匹配，但是在实际运行中，永磁同步电机的交轴电感与直轴电感与电机的交轴电流、直轴电流的电流和温度均成非线性关联，且可测量难度极大，因此一般通过标定驱动电流对应的实际输出的转矩进行驱动电流与转矩的最优匹配。现在一般采用人工方式对永磁同步电机进行标定，操作人员利用台架手动标定电机数据，整个过程需要经过大量标定工作量得到一个三维数表(其中包含驱动电流、与驱动电流对应的最大转矩和与该最大转矩对应的电流角度)，标定完成后的数据三维数表需要通过外部运算设备进行后处理，将其转换为适合电机软件程序的数据单位扭矩集成到电机控制器当中，且需要对该三维数表进行大量复杂的手工计算最终转换为电机控制器可应用的数据。整个工作过程繁琐，效率较低。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种永磁同步电机的自动标定方法、系统和控制器，用于对永磁同步电机的电流与转矩进行最优匹配，以解决传统手动标定工作过程繁琐、效率较低的问题。为了实现上述目的，现提出的方案如下：一种永磁同步电机的自动标定方法，包括如下操作：启动永磁同步电机：以预设电流初始值和预设电流初始角度的驱动电流作为当前驱动电流驱动所述永磁同步电机运转；记录电机转矩：将所述当前驱动电流的电流角度按预设角度标定步长进行增加，直到预设角度标定限值，并记录每次增加后所述永磁同步电机输出的转矩值和与所述转矩值相对应的电流角度；当所述当前驱动电流的电流角度达到或超过预设角度标定限值时执行计算最大转矩操作；所述计算最大转矩：将所述记录电机转矩操作中得到的多个转矩值进行比较，找出并记录其中最大的转矩值，将其作为标定转矩值，并同时记录与所述标定转矩值对应的电流角度，并将其作为标定角度；当所述当前驱动电流的电流值达到或超过预设电流标定限值时，进行数表生成操作，否则，则执行电流值步进操作；所述电流值步进：将所述永磁同步电机的驱动电流的电流角度置为所述预设电流初始角度、电流值提高预设电流标定步长，将调整后的所述永磁同步电机的驱动电流作为所述当前驱动电流驱动所述永磁同步电机运转，并执行所述记录电机转矩操作；所述数表生成：将与每一所述当前驱动电流对应的所述标定转矩值记录为转矩数组，将与每一所述当前驱动电流所对应的所述标定角度记录为角度数组，生成包含述当前驱动电流的电流值、所述转矩数组和所述角度数组，用于控制所述永磁同步电机正常运转的三维数表。可选的，还包括在所述启动永磁同步电机操作之前进行运行参数初始操作，其中：所述运行参数初始：预置所述预设电流初始值、所述预设电流初始角度、所述预设角度标定步长、所述预设角度标定限值、所述预设电流标定步长和所述预设电流标定限值。可选的，还包括数据后处理操作：所述数据后处理：从所述三维数表查找与单位转矩相匹配的所述当前驱动电流的电流值和所述标定角度，将所述当前驱动电流的电流值作为标定电流值；得到包含多个与每一所述单位转矩对应的所述标定电流值和所述标定角度，将多个所述标定电流值作为标定电流值数组，将多个所述标定角度作为标定角度数组；进一步得到包含多个单位转矩、所述标定电流值数组和所述标定角度数组、用于控制所述永磁同步电机正常运转的最大转矩电流比三维控制数组。可选的，所述根据所述三维数表查找与单位转矩相匹配的所述当前驱动电流的电流值和所述标定角度，包括：将所述单位转矩从预设最小标定转矩开始按预设标定转矩步长增大至预设最大标定转矩；在增大所述单位转矩过程中，将所述单位转矩与所述转矩数组中的所述标定转矩值进行对比，当所述标定转矩值处于以所述单位转矩为中心的预设阈值范围之内时，将与所述标定转矩值对应的所述当前驱动电流的电流值作为所述标定电流值，将所述标定电流值对应的电流角度作为所述标定角度。所述预设阈值的下限为所述单位转矩减去预设转矩值，所述预设阈值的上限为所述单位转矩加上所述预设转矩值。一种永磁同步电机的自动标定系统，包括启动模块、记录电机转矩模块、计算最大转矩模块、电流值步进模块和数表生成模块，其中：所述启动模块用于以预设电流初始值和预设电流初始角度的驱动电流作为当前驱动电流驱动所述永磁同步电机运转；所述记录电机转矩模块用于将所述当前驱动电流的电流角度按预设角度标定步长进行增加，直到预设角度标定限值，并记录每次增加后所述永磁同步电机输出的转矩值和与所述转矩值相对应的电流角度；当所述当前驱动电流的电流角度达到或超过预设角度标定限值时输出计算最大转矩信号；所述计算最大转矩模块用于根据所述计算最大转矩信号将所述记录电机转矩操作中得到的多个转矩值进行比较，找出并记录其中最大的转矩值，将其作为标定转矩值，并同时记录与所述标定转矩值对应的电流角度，并将其作为标定角度；当所述当前驱动电流的电流值达到或超过预设电流标定限值时，输出数表生成信号，否则，则输出电流值步进信号；所述电流值步进模块用于根据所述电流值步进信号将所述永磁同步电机的驱动电流的电流角度置为所述预设电流初始角度、电流值提高预设电流标定步长，将调整后的所述永磁同步电机的驱动电流作为所述当前驱动电流驱动所述永磁同步电机运转，并控制所述记录电机转矩模块再次工作；所述数表生成模块用于根据所述数表生成信号将与每一所述当前驱动电流对应的所述标定转矩值记录为转矩数组，将与每一所述当前驱动电流所对应的所述标定角度记录为角度数组，生成包含述当前驱动电流的电流值、所述转矩数组和所述角度数组，用于控制所述永磁同步电机正常运转的三维数表。可选的，还包括运行参数初始模块，其中：所述运行参数初始模块用于预置所述预设电流初始值、所述预设电流初始角度、所述预设角度标定步长、所述预设角度标定限值、所述预设电流标定步长和所述预设电流标定限值。可选的，还包括数据后处理模块，其中：所述数据后处理模块用于从所述三维数表查找与单位转矩相匹配的所述当前驱动电流的电流值和所述标定角度，将所述当前驱动电流的电流值作为标定电流值；得到包含多个与每一所述单位转矩对应的所述标定电流值和所述标定角度，将多个所述标定电流值作为标定电流值数组，将多个所述标定角度作为标定角度数组；进一步得到包含多个单位转矩、所述标定电流值数组和所述标定角度数组、用于控制所述永磁同步电机正常运转的最大转矩电流比三维控制数组。可选的，所述数据后处理模块包括单位转矩步进单元和转矩比对单元，其中：所述单位转矩步进单元用于将所述单位转矩从预设最小标定转矩开始按预设标定转矩步长增大至预设最大标定转矩；所述转矩比对单元用于在增大所述单位转矩过程中，将所述单位转矩与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机的自动标定方法，其特征在于，包括如下操作：启动永磁同步电机：以预设电流初始值和预设电流初始角度的驱动电流作为当前驱动电流驱动所述永磁同步电机运转；记录电机转矩：将所述当前驱动电流的电流角度按预设角度标定步长进行增加，直到预设角度标定限值，并记录每次增加后所述永磁同步电机输出的转矩值和与所述转矩值相对应的电流角度；当所述当前驱动电流的电流角度达到或超过预设角度标定限值时执行计算最大转矩操作；所述计算最大转矩：将所述记录电机转矩操作中得到的多个转矩值进行比较，找出并记录其中最大的转矩值，将其作为标定转矩值，并同时记录与所述标定转矩值对应的电流角度，并将其作为标定角度；当所述当前驱动电流的电流值达到或超过预设电流标定限值时，进行数表生成操作，否则，则执行电流值步进操作；所述电流值步进：将所述永磁同步电机的驱动电流的电流角度置为所述预设电流初始角度、电流值提高预设电流标定步长，将调整后的所述永磁同步电机的驱动电流作为所述当前驱动电流驱动所述永磁同步电机运转，并执行所述记录电机转矩操作；所述数表生成：将与每一所述当前驱动电流对应的所述标定转矩值记录为转矩数组，将与每一所述当前驱动电流所对应的所述标定角度记录为角度数组，生成包含述当前驱动电流的电流值、所述转矩数组和所述角度数组，用于控制所述永磁同步电机正常运转的三维数表。...

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机的自动标定方法，其特征在于，包括如下操作：启动永磁同步电机：以预设电流初始值和预设电流初始角度的驱动电流作为当前驱动电流驱动所述永磁同步电机运转；记录电机转矩：将所述当前驱动电流的电流角度按预设角度标定步长进行增加，直到预设角度标定限值，并记录每次增加后所述永磁同步电机输出的转矩值和与所述转矩值相对应的电流角度；当所述当前驱动电流的电流角度达到或超过预设角度标定限值时执行计算最大转矩操作；所述计算最大转矩：将所述记录电机转矩操作中得到的多个转矩值进行比较，找出并记录其中最大的转矩值，将其作为标定转矩值，并同时记录与所述标定转矩值对应的电流角度，并将其作为标定角度；当所述当前驱动电流的电流值达到或超过预设电流标定限值时，进行数表生成操作，否则，则执行电流值步进操作；所述电流值步进：将所述永磁同步电机的驱动电流的电流角度置为所述预设电流初始角度、电流值提高预设电流标定步长，将调整后的所述永磁同步电机的驱动电流作为所述当前驱动电流驱动所述永磁同步电机运转，并执行所述记录电机转矩操作；所述数表生成：将与每一所述当前驱动电流对应的所述标定转矩值记录为转矩数组，将与每一所述当前驱动电流所对应的所述标定角度记录为角度数组，生成包含述当前驱动电流的电流值、所述转矩数组和所述角度数组，用于控制所述永磁同步电机正常运转的三维数表。2.如权利要求1所述的自动标定方法，其特征在于，还包括在所述启动永磁同步电机操作之前进行运行参数初始操作，其中：所述运行参数初始：预置所述预设电流初始值、所述预设电流初始角度、所述预设角度标定步长、所述预设角度标定限值、所述预设电流标定步长和所述预设电流标定限值。3.如权利要求1所述的自动标定方法，其特征在于，还包括数据后处理操作：所述数据后处理：从所述三维数表查找与单位转矩相匹配的所述当前驱动电流的电流值和所述标定角度，将所述当前驱动电流的电流值作为标定电
\t流值；得到包含多个与每一所述单位转矩对应的所述标定电流值和所述标定角度，将多个所述标定电流值作为标定电流值数组，将多个所述标定角度作为标定角度数组；进一步得到包含多个单位转矩、所述标定电流值数组和所述标定角度数组、用于控制所述永磁同步电机正常运转的最大转矩电流比三维控制数组。4.如权利要求3所述的自动标定方法，其特征在于，所述根据所述三维数表查找与单位转矩相匹配的所述当前驱动电流的电流值和所述标定角度，包括：将所述单位转矩从预设最小标定转矩开始按预设标定转矩步长增大至预设最大标定转矩；在增大所述单位转矩过程中，将所述单位转矩与所述转矩数组中的所述标定转矩值进行对比，当所述标定转矩值处于以所述单位转矩为中心的预设阈值范围之内时，将与所述标定转矩值对应的所述当前驱动电流的电流值作为所述标定电流值，将所述标定电流值对应的电流角度作为所述标定角度；所述预设阈值的下限为所述单位转矩减去预设转矩值，所述预设阈值的上限为所述单位转矩加上所述预设转矩值。5.一种永磁同步电机的自动标定系统，其特征在于，包括启动模块、记录电机转矩模块、计算最大转矩模块、电流值步进模块和数表生成模块，其中：所述启动模块用于以预设电流初始值和预设电流初始角度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李松，岳志芹，韩锋，董欣然，马雨，
申请(专利权)人：长城汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13