一种永磁同步电机自动标定方法技术

本发明专利技术涉及纯电动汽车标定测试领域，具体涉及一种永磁同步电机自动标定方法，包括以下步骤：步骤1、测功机拖动被标定的永磁同步电机在设定的转速下运行；步骤2、记录设定电流矢量幅值下的最大转矩电流点，即最优工作点：步骤3、电流矢量幅值按照预设电流梯度逐级增加；本发明专利技术通过对电流矢量角的变化过程进行合理规划，使其从90°逐渐减小，避免了现有方法让电流矢量角从0度逐渐增大到90度导致的基速以上时电流矢量角直接给定为0度所产生的电压不足以调节电流大小的问题和电机失控的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机自动标定方法
本专利技术涉及纯电动汽车标定测试领域，具体涉及一种永磁同步电机自动标定方法。
技术介绍
新能源汽车相对于传统燃油车而言，具有节能、环保、无污染等突出优点，并且由于国家政策的大力支持，新能源汽车行业呈现出迅猛的发展势头。电机及其驱动系统是新能源汽车动力总成的核心部件，永磁同步电机凭借其功率因素高、效率高、控制性能好、转动惯量小等突出优势，已成为国内新能源汽车电机的首选。为了充分发挥永磁同步电机的性能，需要预先对电机转矩和电流的对应关系进行标定，通常简称为电机标定。在基速以下获取最大转矩电流比所对应的点；在基速以上获取最大转矩电压比所对应的点。目前电机标定大部分是通过人工手动完成的，这个过程需耗费较大的人力、物力和时间成本，并且由于数据量庞大，人工记录过程难免出错，从而影响电机标定数据的准确性。为避免上述问题，已有少数电机标定过程是通过程序自动完成的，现有技术中，公开号为CN106301100A的专利技术专利公开了一种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。但该专利仍然存在以下不足：1、转矩测量过程是目前标定方法的一个必要步骤，转矩值需从功率分析仪、扭矩传感器等外部获取，对标定所需的设备提出了较高的要求，增加了标定成本；2、标定过程中从外部设备获得的转矩值还需借助相关数据通信手段传递到电机控制器，过程繁杂，且电机控制器获取的转矩值不可避免的存在延时问题；3、难以同时兼顾基速以下的最大转矩电流比标定和基速以上的最大转矩电压比标定的问题；4、标定过程中未对电流矢量角的变化过程进行合理规划而导致系统失控的问题，现有方法大都让电流矢量角从0度逐渐增大到90度，在基速以上时，电流矢量角直接给定为0度会导致电压不足以调节电流大小的问题，引起电机失控。根据上述问题，现在亟需一种无转矩测量过程的永磁同步电机自动标定方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种永磁同步电机自动标定方法，所述方法包括以下步骤：步骤1、测功机拖动被标定的永磁同步电机在设定的转速下运行；步骤2、记录设定电流矢量幅值下的最大转矩电流点，即最优工作点：步骤2.1、设定永磁同步电机的电流矢量幅值，步骤2.2、设定永磁同步电机的电流矢量角，并将所述电流矢量角按预设角度梯度逐级递减，步骤2.3、根据所述电流矢量幅值和所述电流矢量角，计算永磁同步电机的交轴电流指令值、直轴电流指令值，步骤2.4、根据所述交轴电流指令值、所述直轴电流指令值，采用现有的SVPWM调制算法对永磁同步电机进行电流闭环控制，估算当前电流矢量角下的电机转矩，步骤2.5、判断估算的当前电流矢量角下的永磁同步电机的转矩是否小于等于上一电流矢量角下的估算的永磁同步电机的转矩，若是，则记录数据，所记数据包括上一电流矢量角下的永磁同步电机的转速、电流矢量幅值、电流矢量角、交轴电流指令值、直轴电流指令值和电机转矩；若否，则通过公式(1)计算给定电压矢量的幅值U：式中，ud*为d轴给定电压，uq*为q轴给定电压，判断所述给定电压矢量的幅值是否小于永磁同步电机的直流母线电压，若是，则电流矢量角按照预设电流矢量角梯度递减，并返回步骤2.3；若否，则记录数据，所记录数据包括上一电流矢量角下的永磁同步电机的转速、电流矢量幅值、电流矢量角、交轴电流指令值、直轴电流指令值和电机转矩；步骤3、电流矢量幅值按照预设电流梯度逐级增加：步骤3.1、记录数据后，将步骤2.1中的电流矢量幅值按照预设电流梯度逐级增加，并重复步骤2.2-2.5，步骤3.2、判断当前电流矢量幅值是否大于永磁同步电机设计的额定的最大电流，若是，则步骤1中的测功机转速根据预设转速梯度递增，若否，则返回到步骤3.1；步骤3.3、判断当前测功机转速是否大于电机最大转速，若是，则结束标定，若否，返回步骤2。进一步地，步骤2.4中所述估算当前电流矢量角下的电机转矩，包括以下步骤：步骤2.4.1、通过电压传感器读取直流母线电压值；步骤2.4.2、通过现有的SVPWM控制算法将直流母线电压逆变成永磁同步电机绕组的三相电压，将直流母线电压与SVPWM调制算法生成的控制量的乘积作为绕组的三相电压值；步骤2.4.3、通过电流传感器获取绕组的三相电流值，所述绕组的三相电流值分别与所述绕组的三相电压相值相乘，再求和，作为电机的输入侧功率；步骤2.4.4、将所述绕组的三相电流值的平方值分别与对应绕组的电阻相乘，再求和，作为电机的损耗功率；步骤2.4.5、将电机的输入侧功率减去电机的损耗功率，作为电机的电磁功率；步骤2.4.6、将电机的电磁功率除以电机的位置传感器获取的机械角速度作为电机转矩。进一步地，所述步骤2.1中所述电流矢量幅值的初始值为零安培。进一步地，所述步骤2.2中所述电流矢量角的初始值为90度。进一步地，所述步骤2.2中所述预设角度梯度为0.1～1度中任一值。进一步地，所述步骤3.2中所述预设电流梯度为5～20安培中的任一值。进一步地，所述步骤3.3中所述预设转速梯度为500r/min-1000r/min中的任一值。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术所述一种永磁同步电机的自动标定方法，避免了手动标定所带来的工作量大、标定的人力和物力成本高、人工记录数据容易出错的问题；2、本专利技术所述一种永磁同步电机的自动标定方法，无需标定系统配备功率分析仪、扭矩传感器等硬件设备，降低了标定过程对设备的依赖和标定成本；3、本专利技术所述一种永磁同步电机的自动标定方法，标定过程中的电机转矩是估计得到的，避免了从外部设备获得转矩值，再借助相关数据通信手段传递到电机控制器，简化了转矩获取过程，且避免了电机控制器通过通讯手段从外部硬件设备获取电机转矩所带来的延时问题；4、本专利技术所述一种永磁同步电机的自动标定方法，在寻找最大转矩点的过程中还对电压矢量的幅值和母线电压幅值进行了比较，一旦找到最大转矩点或者出现电压矢量的幅值大于母线电压幅值的情况，则维持电流矢量角不变，即兼顾了基速以下的最大转矩电流比标定和基速以上的最大转矩电压比标定；5、本专利技术所述一种永磁同步电机的自动标定方法，通过对电流矢量角的变化过程进行合理规划，使其从90°逐渐减小，避免了现有方法让电流矢量角从0度逐渐增大到90度导致的基速以上时电流矢量角直接给定为0度所导致的电压不足以调节电流大小的问题和电机失控的问题。附图说明图1为本专利技术所述的永磁同步电机自动标定方法的流程图；图2为基于电流控制的PMSM空间电压矢量控制的系统图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。如图1-2所示，所述方法包括以下步骤：步骤1、测功机拖动被标定的永磁同步电机在设定的转速下运行，标定永磁同步电机在不同转速之下的最大转矩电流点，被标定永磁同步电机在不同转速下的最优工作点不相同，需从永磁同步电机零转速到最大转速选取多个转速点，分别记录永磁同步的转速最优工作点，设定测功机初始值，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁同步电机自动标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、测功机拖动被标定的永磁同步电机在设定的转速下运行；步骤2、记录设定电流矢量幅值下的最大转矩电流点，即最优工作点：步骤2.1、设定永磁同步电机的电流矢量幅值，步骤2.2、设定永磁同步电机的电流矢量角，并将所述电流矢量角按预设角度梯度逐级递减，步骤2.3、根据所述电流矢量幅值和所述电流矢量角，计算永磁同步电机的交轴电流指令值、直轴电流指令值，步骤2.4、根据所述交轴电流指令值、所述直轴电流指令值，采用SVPWM调制算法对永磁同步电机进行电流闭环控制，估算当前电流矢量角下的电机转矩，步骤2.5、判断估算的当前电流矢量角下的永磁同步电机的转矩是否小于等于上一电流矢量角下的估算的永磁同步电机的转矩，若是，则记录数据，所记数据包括上一电流矢量角下的永磁同步电机的转速、电流矢量幅值、电流矢量角、交轴电流指令值、直轴电流指令值和电机转矩；若否，则通过公式(1)计算给定电压矢量的幅值U：

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机自动标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、测功机拖动被标定的永磁同步电机在设定的转速下运行；步骤2、记录设定电流矢量幅值下的最大转矩电流点，即最优工作点：步骤2.1、设定永磁同步电机的电流矢量幅值，步骤2.2、设定永磁同步电机的电流矢量角，并将所述电流矢量角按预设角度梯度逐级递减，步骤2.3、根据所述电流矢量幅值和所述电流矢量角，计算永磁同步电机的交轴电流指令值、直轴电流指令值，步骤2.4、根据所述交轴电流指令值、所述直轴电流指令值，采用SVPWM调制算法对永磁同步电机进行电流闭环控制，估算当前电流矢量角下的电机转矩，步骤2.5、判断估算的当前电流矢量角下的永磁同步电机的转矩是否小于等于上一电流矢量角下的估算的永磁同步电机的转矩，若是，则记录数据，所记数据包括上一电流矢量角下的永磁同步电机的转速、电流矢量幅值、电流矢量角、交轴电流指令值、直轴电流指令值和电机转矩；若否，则通过公式(1)计算给定电压矢量的幅值U：式中，ud*为d轴给定电压，uq*为q轴给定电压，判断所述给定电压矢量的幅值是否小于永磁同步电机的直流母线电压，若是，则电流矢量角按照预设电流矢量角梯度递减，并返回步骤2.3；若否，则记录数据，所记数据包括上一电流矢量角下的永磁同步电机的转速、电流矢量幅值、电流矢量角、交轴电流指令值、直轴电流指令值和电机转矩；步骤3、电流矢量幅值按照预设电流梯度逐级增加：步骤3.1、记录数据后，将步骤2.1中的电流矢量幅值按照预设电流梯度逐级增加，并重复步骤2.2-2.5，步骤3.2、判断当前电流矢量幅值是否大于永磁同步电机设计的额定的最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：李占江，高超，蒋元广，李麟，刘兵，陈晨，
申请(专利权)人：南京越博电驱动系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32