CN104682810B - 一种用于补偿永磁同步电机电流波形的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于补偿永磁同步电机电流波形的方法，包括：分别获取上一时刻实际获取的电机的角度信号A1、当前时刻实际获取的电机的角度信号A2、上一时刻计算获取的理论电机角度B1以及当前时刻计算获取的理论电机角度B2；通过判断电机在实际转速下运行周期的实际角度值△A与电机运行周期的理论角度值△B的差值即电角度偏差X与电角度的最大误差Xmax的关系，采用△A或A1+△A作为电机的电角度值。本发明通过提供一种用于补偿永磁同步电机电流波形的方法，解决了目前因旋转变压器角度信号θ的不理想造成电流波形的不对称的问题，提高了电机的效率，降低了能耗。

Description

一种用于补偿永磁同步电机电流波形的方法
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种用于补偿永磁同步电机电流波形的方法。
背景技术
对于驱动电机来说，一个重要的指标是电机扭矩的平稳、快速响应，而电机的扭矩和电流有直接的关系，电流波形也在一定程度上反映出了扭矩的稳定性以及对精确控制的影响程度，提高电流波形的对称性能降低电机谐波、提高电机效率，降低能耗。
现有的交流永磁同步电机的控制中，常用的是FOC算法，FOC算法就是通过坐标等效变换将A-B-C三相交流电机的控制等效成d-q两项的控制，通过电角度信号θ对d、q轴电流的进行控制得到期望的正弦三相电流，但由于目前使用的旋转变压器的加工精度使得通过FOC算法计算得到的电角度信号θ出现很大误差，从而造成了两项输出绕组线圈不完全对称，从而导致输出正余弦信号不完全对称，同时自感产生的直流分量无法完全消除以及旋转变压器定子开口槽的影响都会造成实际控制电流波形的不理想。
发明内容
为解决目前因旋转变压器角度信号θ存在误差造成电流波形的不对称的问题，本发明提供了一种用于补偿永磁同步电机电流波形的方法，提高了电机的效率，降低了能耗。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种用于补偿永磁同步电机电流波形的方法，包括以下步骤：
步骤S1：分别获取上一时刻实际获取的电机的电角度值A1、当前时刻实际获取的电机的电角度值A2、上一时刻计算获取的理论的电角度值B1、以及当前时刻计算获取的理论的电机角度B2；
步骤S2：根据以下公式计算电角度偏差X：
X＝(A1-A2)-(B1-B2)；
步骤S3：将电角度偏差X与给定值Xmax进行比较，根据比较结果确定电机的输出电角度值。
较佳地，步骤S1之前还包括：
将所述上一时刻实际获取的电机的电角度值A1和所述上一时刻计算获取的理论的电角度值B1进行滤波处理。
进一步地，步骤S2具体为：
当X＞Xmax，所述电机的输出电角度值采用电机当前时刻实际获取的电机的电角度值A2；
当X≤Xmax，将当前时刻电角度B1与重置值W进行比较，根据比较结果确定电机的输出电角度值。
进一步地，根据当前时刻电角度B1与重置值W的比较结果确定电机的输出电角度值具体为：
当B1＝W，电机的输出电角度值采用实际旋变电角度值A2；
当B1≠W，电机的输出电角度值采用补偿值Y，Y为A1+△A；
△A为A1-A2。
进一步地，所述上一时刻实际获取的电机的电角度值A1和所述当前时刻实际获取的电机的电角度值A2是通过电机中的解码芯片获取。
进一步地，所述上一时刻计算获取的理论的电机角度B1和所述当前计算获取的理论的电机角度B2由电机转速推算出来。
进一步地，上一时刻计算获取的理论的根据以下公式计算得到：
其中ω为上一时刻的转速，T为计算周期。
本发明具有以下优点：该用于补偿永磁同步电机电流波形的方法，通过电机电角度θ进行补偿，能够得到正确的角度信息，从而通过对d、q轴电流的控制得到理想的正弦三相电流，解决了两相输出绕组线圈不完全对称，造成两相输出绕组线圈不完全对称，以及自感产生的直流分量无法完全消除等造成的解码芯片电角度θ不理想的问题，能明显改善电流波形，提高电流波形的对称度能降低电机谐波，提高电机效率，降低了能耗。
附图说明
图1是本发明一种实施例的用于补偿永磁同步电机电流波形的方法的流程图。
图2是本发明另一种实施例的用于补偿永磁同步电机电流波形的方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合附图1首先描述根据本发明实施例的用于补偿永磁同步电机电流的方法。
参考图1、2，根据该补偿永磁同步电机电流波形的方法，包括以下步骤：
步骤S1：分别采集上一时刻实际获取的电机的电角度值A1、当前时刻实际获取的电机的电角度值A2、上一时刻计算获取的理论的电角度值B1、以及当前时刻计算获取的理论的电机角度B2；
步骤S2：根据以下公式计算电角度偏差X：
X＝(A1-A2)-(B1-B2)；
步骤S3：将电角度偏差X与给定值Xmax进行比较，根据比较结果确定电机的输出电角度值。
在此需要说明的是，电机扭矩的平稳、快速响应是车用驱动电机的一个重要指标，电机的扭矩和电流有直接的关系，电流波形的好坏可反映电机扭矩的稳定以及对精确控制的影响程度。通过控制电流波形的正弦度来控制电机，提供电流波形的对称度能降低电机谐波、提高电机效率，降低能耗。
车用交流永磁同步电机的控制中，较多采用FOC算法，得到正确的电角度值θ，就可通过d、q轴电流控制得到的正弦三相电流。
在此需要说明的是，其中ω为当前时刻转速，T为计算周期。
在此需要说明的是，所述给定值Xmax为采用电机的电角度进行补偿时在电机的不同转速下所能承受的最大误差值。
所述给定值Xmax是通过实际测量不同转速下理论电角度差值和实际角度差值的最大误差值。
进一步需要说明的是，所述的上一时刻就是当前时刻的上一时刻。
具体实施中，步骤S1之前还包括：
将所述上一时刻实际获取的电机的电角度值A1和所述上一时刻计算获取的理论的电角度值B1进行滤波处理。
在此需要说明的是，对所述上一时刻实际获取的电机的电角度值A1与所述上一时刻计算获取的理论的电角度值B1进行滤波处理，使经过滤波后的电角值比较稳定。
具体实施中，步骤S2具体为：
当X＞Xmax，所述电机的输出电角度值采用电机当前时刻实际获取的电机的电角度值A2；
当X≤Xmax，将当前时刻电角度B1与重置值W进行比较，根据比较结果确定电机的输出电角度值。
在此需要说明的是，转速是角度的微分，为保持转速的稳定性，对角度、转速做了滤波处理。
在此需要说明的是，△A为步进角度，即两次实际获取的电机的电角度值。
具体实施中，根据当前时刻电角度B1与重置值W的比较结果确定电机的输出电角度值具体为：
当B1＝W，电机的输出电角度值采用实际旋变电角度值A2；
当B1≠W，电机的输出电角度值采用补偿值Y，Y为A1+△A；
△A为A1-A2。
在此需要说明的是，当X＞Xmax，即电机使用当前时刻旋转变压器上实际获取的电角度值；当所述重置值W＞B1且W＜B2，或B1＞W且B2＜W时，判断实际的当前时刻的实际获取的电角度值经过所述重置值W。
具体实施中，所述上一时刻实际获取的电机的电角度值A1和所述当前时刻实际获取的电机的电角度值A2是通过电机中的解码芯片获取。
具体实施中，所述上一时刻计算获取的理论的电机角度B1和所述当前计算获取的理论的电机角度B2由电机转速推算出来。
具体实施中，上一时刻计算获取的理论的电角度值B1根据以下公式计算得到：
其中ω为上一时刻的转速，T为计算周期。
在此，B2也可参照上述公式求得，
在此需要说明的是，补偿后的电角度在稳态下线性会比较好，这样在电机内形成的电压也就会比较稳定。
本发明的用于补偿永磁同步电机电流波形的方法，通过电机电角度θ进行补偿，能够得到正确的角度信息，从而通过对d、q轴电流的控制得到理想的正弦三相电流，解决了两相输出绕组线圈不完全对称，造成两相输出绕组线圈不完全对称，以及自感产生的直流分量无法完全消除等造成的解码芯片电角度θ不理想的问题，能明显改善电流波形，提高电流波形的对称度能降低电机谐波，提高电机效率，降低了能耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于补偿永磁同步电机电流波形的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：分别获取上一时刻实际获取的电机的电角度值A1、当前时刻实际获取的电机的电角度值A2、上一时刻计算获取的理论的电角度值B1、以及当前时刻计算获取的理论的电机角度B2；
步骤S2：根据以下公式计算电角度偏差X：
X＝(A1-A2)-(B1-B2)；
步骤S3：将电角度偏差X与给定值Xmax进行比较，根据比较结果确定电机的输出电角度值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1之前还包括：将所述上一时刻实际获取的电机的电角度值A1和所述上一时刻计算获取的理论的电角度值B1进行滤波处理。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2具体为：
当X＞Xmax，所述电机的输出电角度值采用电机当前时刻实际获取的电机的电角度值A2；
当X≤Xmax，将当前时刻电角度B1与重置值W进行比较，根据比较结果确定电机的输出电角度值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据当前时刻电角度B1与重置值W的比较结果确定电机的输出电角度值具体为：当B1＝W，电机的输出电角度值采用实际旋变电角度值A2；
当B1≠W，电机的输出电角度值采用补偿值Y，Y为A1+△A；
△A为A1-A2。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上一时刻实际获取的电机的电角度值A1和所述当前时刻实际获取的电机的电角度值A2是通过电机中的解码芯片获取。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上一时刻计算获取的理论的电机角度B1和所述当前计算获取的理论的电机角度B2由电机转速推算出来。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，上一时刻计算获取的理论的电角度值B1根据以下公式计算得到：
其中ω为上一时刻的转速，T为计算周期。
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