确定用于描述d轴的假定位置与实际位置之间的角度差的校正值的方法、控制装置和逆变器制造方法及图纸

一种确定用于电机(5)的控制装置(3)的校正值的方法，其中所述校正值描述基于转子位置传感器(7)的转子位置信息(8)的控制装置(3)的初始配置中假定的电机(5)的d轴位置和d轴的实际位置之间的角度差，其中在电机的定子绕组中施加零电流，并且是在电机(5)的转子的旋转状态下依据下述确定校正值：‑d电压值，其描述在初始配置中由控制装置(3)指定的定子电压的d分量，‑q电压值，其描述在初始配置中由控制装置(3)指定的定子电压的q分量，‑通量值，其描述转子的通量值，‑转速值，其描述转子在旋转状态下的旋转速度，以及‑校准值，其描述定子电压的d分量的转速依赖性电压误差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定用于描述d轴的假定位置与实际位置之间的角度差的校正值的方法、控制装置和逆变器本专利技术涉及一种用于确定用于电机的控制装置的校正值的方法，其中该校正值描述了基于转子位置传感器的转子位置信息在控制装置的初始配置中假定的电机的d轴的假定位置与d轴实际位置之间的角度差。另外，本专利技术涉及控制装置、逆变器、车辆和计算机程序产品。电机的场定向控制需要确定d轴的位置。通常，转子位置信息由转子位置传感器提供，并且描述了电机的转子与其定子的相对位置。在这种情况下，例如由于安装不准确，转子位置编码器的零轴与电机的d轴不对应。这种零轴相对于d轴的偏差称为偏移，零轴的位置可以从转子位置信息中确定。基于转子产生的反电动势(counter-electromotiveforce，EMF)，可以在初始配置中确定校正值，该初始配置具有不确定的d轴假定位置与d轴实际位置的角度差，所述角度差实际上描述了初始配置中的偏移量与实际偏移量之间的角度差。特别是在汽车应用中，精确控制由电机生成的转矩是重要的。尽管偏移误差对每安培最大转矩(maximumtorqueperampere，MTPA)操作中产生的转矩影响相对较小，但是随着电机或车辆速度的增加，偏移的认知变得更加重要，因为在接近电压上限的工作范围内，偏移误差对生成的转矩误差影响很大。不正确的偏移的认知则可能会导致电机效率降低，或者导致要求转矩与实际转矩之间的偏差。文献EP3208935A1公开了一种用于电驱动的测试方法，其中，沿不同的旋转方向旋转电机的转子以确定偏移量，并且基于该驱动的反作用力来所确定的d轴位置的质量测量值。以这种方式通过在两个不同的旋转方向上多次旋转转子来确定偏移量，提高了所确定的d轴的准确度，但只有付出巨大的代价才可行。因此，本专利技术的目的是提供一种改进的用于确定校正值的方法，特别地所述方法可以不费力地执行。为了解决该问题，根据本专利技术，提出了一种用于确定电机的控制装置的校正值的方法，其中，该校正值描述了基于转子位置传感器的转子位置信息的控制装置初始配置中假定的电机d轴位置和d轴的实际位置之间的角度差；其中，在电机的定子绕组中施加零电流，并且是在电机的转子的旋转状态下根据d电压值、q电压值、通量值、转速值和校准值确定校正值，其中所述d电压值描述了初始配置中由控制装置指定的定子电压的d分量，q电压值描述了在初始配置中由控制装置指定的定子电压的q分量，通量值描述了转子的通量值，转速值描述了转子在旋转状态下的转速，校准值描述了定子电压的d分量的转度依赖性电压误差。本专利技术基于以下认识：通过使电机在不同的旋转方向上运行，可以补偿电机运行中的铁损和定时误差的影响，但是这对d电压值的影响可以通过被速度依赖性校准值考虑在内来简化。对于特定的机器类型和/或特定的逆变器类型，通常可以在确定校正值之前已经确定这种校准值。这使得能够精确且同时省力地确定校正值，因为这可以在仅提供一个旋转方向的电机的操作中确定。通过根据本专利技术的方法，根据适用于稳态、无电流运行的电压方程式，基于反电动势对校正值的常规确定ud＝0(1)uq＝ωel·Ψ(2)通过考虑通常由经验确定的应力误差来补充：ud＝Δud(ωel)(3)uq＝ωel·Ψ(4)因此，在方程式(1)至(4)中，ud描述了定子电压的d分量，uq描述了定子电压的q分量，ωel是电角速度，Ψ是转子的通量值，Δud(ωel)是校准值表示的定子电压的d分量的速度依赖性电压误差。电压误差尤其可归因于铁损和定时误差，这在M.Seilmeier和B.Piepenbreier的以下文章中有详细描述：“铁损和参数误差对基于反电动势的PMSM无传感器控制的影响”("Impactofironlossesandparametererrorsonback-EMFbasedsensorlesscontrolofPMSM")，IECON2014——IEEE工业电子学会第40届年会，德克萨斯州达拉斯市，2014年，第634-640页。初始配置通常指的是这样一种状态，在该状态下，转子位置编码器设置有未知或不确定的偏移，并且控制装置采用d轴的估算位置或近似位置。因此，可以在初始配置中指定转子位置编码器的零轴与d轴的假定位置之间的初始偏移。在确定校正值之后，可以使用校正的偏移，其为初始偏移和校正值之间的差值。在根据本专利技术的方法中，转速值可以将转速、特别是电转速描述为角频率或频率。原则上，校准值可以是静态的，并且旋转操作中的转速可以是固定的。然而，优选地，转速是可变的并且根据转速值确定校准值。这使得在电机的持续运行过程中，特别是在具有用于推进的电机的车辆的初始启动之后、在车辆的维修或保养之后，或在车辆的使用期间进行检查或重新校准的情况下，确定校正值。特别优选地，从存储的给电机的每个速度分配校准值的特征图中读取校准值。这使得校准值的计算特别简单，因为这可以针对特定的机器类型和/或逆变器类型一次即可确定并存储在控制装置的存储单元中。当执行根据本专利技术的方法时，则仅需要重新参考所存储的特征图，以便能够精确且省力地确定校正值。替代地，在转子的旋转状态下的速度的校正值是固定的。特别优选地，对以下公式求值来确定校正值：其中，atan(x,y)描述反正切函数或反余切函数，特别是或者或者atan2(x,y)或者acot2(y,x)，ud描述d电压值，uq描述q电压值，Ψ描述通量值，ω描述速度值，特别是电角频率ωel，Δud描述校准值。该公式基于以下认识：初始配置中的定子电压与实际定子电压之间的关系可以描述如下：因此，描述了初始配置中定子电压的d和q分量，ud、uq是实际定子电压的d或q分量，而Δγ是校正值。然后从公式(3)、(4)、(6)和(7)获得由此，通过解(8)解得到Δγi，即公式(5)。应当注意，对于Δud＝0，遵循常规的校正值的确定方法。在根据本专利技术的方法中，可以将控制装置的控制单元的设定点电压值用作指定的定子电压。这意味着无需通过测量来确定定子电压，因为设定点电压值可以在控制单元本身中以足够的准确度获得。然而，特别优选地，从控制装置的调制器单元的输出信号确定指定的定子电压，该调制器单元为逆变器的功率单元提供转换信号。这允许另外考虑由调制器单元而不是控制单元对定子电压的修改。以这种方式，由于更加现实地考虑d电压值和q电压值，因此可以更加准确地确定校正值。优选地，在根据本专利技术的方法中使用永久激励电机。通量值可以描述转子的永磁体的通量值。替代地，可以使用电激励电机。然后，通量值描述与定子串联的转子的通量是很方便的。在电激励电机的情况下，进一步优选地，在确定校正值时指定用于转子绕组的最小激励电流，从而可以可靠地确定通量值。特别优选地，根据d电压值和q电压值以及速度值进一步确定通量值。以这种方式，可以在方法的执行(即准在线)过程中考虑通量值的变化，这使得更加精确地确定校正值。在良好的近似情况下，可以通过以下公式确定通量值：为了更精确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定用于电机(5)的控制装置(3)的校正值的方法，所述校正值描述了基于转子位置传感器(7)的转子位置信息(8)的所述控制装置(3)的初始配置中假定的电机(5)的d轴位置和所述d轴的实际位置之间的角度差；在所述电机的定子绕组中施加零电流，并且是在所述电机(5)的转子的旋转状态下根据下述确定所述校正值：/n-d电压值，其描述在所述初始配置中由所述控制装置(3)指定的定子电压的d分量，/n-q电压值，其描述在所述初始配置中由所述控制装置(3)指定的所述定子电压的q分量，/n-通量值，其描述所述转子的通量值，/n-速度值，其描述所述转子在所述旋转状态下的速度，以及/n-校准值，其描述所述定子电压的所述d分量的速度依赖性电压误差。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180928 DE 102018124105.41.一种确定用于电机(5)的控制装置(3)的校正值的方法，所述校正值描述了基于转子位置传感器(7)的转子位置信息(8)的所述控制装置(3)的初始配置中假定的电机(5)的d轴位置和所述d轴的实际位置之间的角度差；在所述电机的定子绕组中施加零电流，并且是在所述电机(5)的转子的旋转状态下根据下述确定所述校正值：
-d电压值，其描述在所述初始配置中由所述控制装置(3)指定的定子电压的d分量，
-q电压值，其描述在所述初始配置中由所述控制装置(3)指定的所述定子电压的q分量，
-通量值，其描述所述转子的通量值，
-速度值，其描述所述转子在所述旋转状态下的速度，以及
-校准值，其描述所述定子电压的所述d分量的速度依赖性电压误差。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述速度值从存储的特征图中读取所述校准值，所述特征图在每种情况下给所述电机(5)的速度分配一个校准值，或者对于所述转子在所述旋转状态下的速度，所述校准值是固定的。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对以下公式求值以确定所述校正值：
Δγ＝atan(ωel·Ψ·ud-Δud·uq，Δud·ud+ωel·Ψ·uq)，
其中，
-atan(x，y)描述反正切函数或反余切函数，特别是或者或者atan2(x，y)或者acot2(y，x)，
-ud描述所述d电压值，
-uq描述所述q电压值
-Ψ描述所述通量值
-ωel描述所述速度值
-Δud描述所述校准值。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，将所述控制装置(3)的控制单元(13)的设定点电压值用作预定的定子电压，或者根据所述控制设备(3)的调制器单元(16)的输出信号确定预定的定子电压，所述控制装置(3)提供转换信号给逆变器(2)的功率单元(9)。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，使用永久激励电机(5)，并且所述通量值描述所述转子的永磁体的通量值，或者其中，使用电激励电机(5)，并且所述通量值描述与所述定子串联的所述转子的通量。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，根据所述d电压值和所述q电压值以及所述速度值，特别是另外根据所述校准值，来确定所述通量值。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，如果确定的所述通量值高于预定的最大通量值和/或如果确定的所述通量值低于预定的最小通量值，则确定的校正值因为不可靠而被拒...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·塞尔迈尔，安德烈亚斯·赫尔德，安德烈亚斯·沃尔特，汉斯格奥尔格·科普肯，
申请(专利权)人：法雷奥西门子新能源汽车德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE