CN109861611B - 永磁同步电机位置传感器误差补偿***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种永磁同步电机位置传感器误差补偿***,用于对永磁同步电机的转子位置进行补偿。本发明还提供一种永磁同步电机位置传感器误差补偿方法。本发明提供的永磁同步电机位置传感器误差补偿***和方法,在每次补偿时,利用包括转子位置和对应的时间的数据对转子位置进行拟合,然后利用本次对应的相对时间和本次拟合得到的直线方程计算补偿后的转子位置,由于融合了多个计算周期的数据,所以能够有效的补偿永磁同步电机位置传感器因各种原因带来的精度误差,提高永磁同步电机控制精度及稳定性,有效的减少了永磁同步电机运行功率损耗及噪音。
Description
技术领域
本发明涉及一种误差补偿方法,具体涉及一种永磁同步电机位置传感器误差补偿***和方法。
背景技术
纯电动汽车与混合动力汽车由于污染与排放少,且有较高的燃油经济性,成为未来汽车的主要形式。纯电动汽车与混合动力汽车的动力主要使用永磁同步电机,一般安装有旋转变压器等位置传感器装置,但由于位置传感器自身精度、位置传感器安装精度、位置传感器解码电路精度等多种原因,电机位置传感器检测并解码到的电机转子位置会有一定的误差存在。永磁同步电机转子位置误差会影响控制精度增加电流、转矩波动幅值,增加电机功率损耗,电机噪音含量增加,甚至严重影响电机控制效果甚至失控。
因此,亟待需要提供一种能够避免永磁同步电机转子位置误差的技术方案。
发明内容
为了改善因永磁同步电机旋转变压器等位置传感器上报位置信息的误差导致的控制稳定性的恶化及功率损耗、噪音增加等现象,本发明提供一种永磁同步电机位置传感器误差补偿***和方法,能够有效的补偿永磁同步电机位置传感器各种原因带来的精度误差,提高永磁同步电机控制精度及稳定性,有效的改善永磁同步电机运行功率损耗及噪音。
本发明采用的技术方案为:
本发明实施例提供一种永磁同步电机位置传感器误差补偿***,包括:位置传感器、永磁同步电机、三相电流传感器、位置补偿模块、3/2坐标变换模块、MTPA模块、PI控制器、2/3坐标变换模块、IGBT功率模块和PWM模块;
所述位置补偿模块与所述位置传感器连接,用于对所述位置传感器检测的永磁同步电机的转子位置进行补偿,并将补偿后的转子位置发送给所述3/2坐标变换模块和所述2/3坐标变换模块;
所述位置补偿模块包括:
数据存储单元,用于将所述位置传感器检测的转子位置和对应的时间按照预设的存储方式存储到数组中,其中,所述数据组具有规定的长度,所述预设的存储方式包括:在接收到新数据时,将之前数据中的最前面的数据舍弃,将剩余的数据和新数据按照时间顺序依次存入数据组中,并且存储的转子位置和时间分别按照相对位置和相对时间进行存储,位于数据组的第一个位置的数据的存储值为0;
线性回归单元,用于在每个补偿时刻,基于该补偿时刻对应的数据组中存储的转子位置变量和时间变量,拟合得到该补偿时刻对应的直线方程;
位置预测和补偿单元,用于在每个补偿时刻,将该补偿时刻对应的相对时间代入该补偿时刻对应的直线方程,得到补偿后的转子位置,并发送给所述3/2坐标变换模块和所述2/3坐标变换模块。
进一步地,每个补偿时刻对应的数据组不包括当前补偿时刻检测的转子位置和对应的时间。
进一步地,每个补偿时刻对应的数据组包括当前补偿时刻检测的转子位置和对应的时间。
进一步地,所述线性回归单元利用最小二乘法拟合得到直线方程。
本发明另一实施例提供一种永磁同步电机位置传感器误差补偿方法,包括:
对电机的转子位置进行检测;
将检测的转子位置和对应的时间按照预设的存储方式存储到数组中,其中,所述数据组具有规定的长度,所述预设的存储方式包括:在接收到新数据时,将之前数据中的最前面的数据舍弃,将剩余的数据和新数据按照时间顺序依次存入数据组中,并且存储的转子位置和时间分别按照相对位置和相对时间进行存储,位于数据组的第一个位置的数据的存储值为0;
在每个补偿时刻,基于该补偿时刻对应的数据组中存储的转子位置变量和时间变量,拟合得到该补偿时刻对应的直线方程;
在每个补偿时刻,将该补偿时刻对应的相对时间代入该补偿时刻对应的直线方程,得到补偿后的转子位置。
进一步地,每个补偿时刻对应的数据组不包括当前补偿时刻检测的转子位置和对应的时间。
进一步地,每个补偿时刻对应的数据组包括当前补偿时刻检测的转子位置和对应的时间。
进一步地,利用最小二乘法拟合得到直线方程。
本发明实施例提供的永磁同步电机位置传感器误差补偿***和方法,在每次补偿时,利用包括转子位置和对应的时间的数据对转子位置进行拟合,然后利用本次对应的相对时间和本次拟合得到的直线方程计算补偿后的转子位置,由于融合了多个计算周期的数据,所以能够有效的补偿永磁同步电机位置传感器各种原因带来的精度误差,提高永磁同步电机控制精度及稳定性,有效的改善永磁同步电机运行功率损耗及噪音。
附图说明
图1为现有的永磁同步电机整体控制***示意图;
图2为本发明实施例提供的永磁同步电机位置传感器误差补偿***的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的永磁同步电机位置传感器误差补偿***的结构示意图;
图4为数据存储单元的内部结构图;
图5为转子位置增量的存储示意图;
图6为线性回归单元内部结构图;
图7为本发明实施例提供的永磁同步电机位置传感器误差补偿方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
图1为现有的永磁同步电机整体控制***示意图;图2为本发明实施例提供的永磁同步电机位置传感器误差补偿***的结构示意图;图3为数据存储单元的内部结构图;图4为线性回归单元内部结构图。
现有的永磁同步电机整体控制***如图1所示。如图1所示,该***的控制策略为:永磁同步电机1产生三相电流,三相电流传感器10检测永磁同步电机1产生的三相电流IU,IV,IW,位置传感器9检测电机的转子位置,检测到的三相电流和转子位置θ输入到3/2坐标变换模块7,经过3/2坐标变换模块7变换为旋转坐标系下的电流Id、Iq;控制永磁同步电机转矩的转矩指令Te*输入到转矩指令解析模块8,转矩指令解析模块8通过基于试验标定的查表模块解析为d,q轴电流指令Id*、Iq*;电流Id、Iq、Id*、Iq*通过PI控制器模块5和6,完成永磁同步电机的转矩闭环控制,输出d,q轴电压指令Ud,Uq;输出的电压指令Ud、Uq和检测的转子位置θ经过2/3坐标变换模块4变换后,通过SVPWM或SPWM模块3处理后,输出用于驱动IGBT功率模块2的PWM波形,完成永磁同步电机的转矩闭环控制。
由上可知,3/2坐标变换模块7和2/3坐标变换模块4都需要永磁同步电机转子位置θ作为输入。永磁同步电机位置传感器由于安装精度及解码精度的原因,在电机运转过程中上报的转子位置并不能精确的反应永磁同步电机实际的转子位置,而是有一定的误差存在。为了补偿位置传感器上传的带有误差的转子位置θr,本发明实施例提出一个永磁同步电机位置传感器误差补偿***,对带有误差的转子位置θr进行修正,得到了修正后的转子位置θc。模块7及模块4使用修正过的转子位置,能够改善永磁同步电机的控制精度。
图2为本发明实施例提供的永磁同步电机位置传感器误差补偿***,该***包括:位置传感器9、永磁同步电机1、三相电流传感器10、位置补偿模块11、3/2坐标变换模块7、MTPA模块8、PI控制器5、6、2/3坐标变换模块4、IGBT功率模块2和PWM模块3,PWM模块3可为SVPWM或SPWM模块。本发明实施例的***除了位置补偿模块11外,其余模块与图1所示的模块相同,为避免赘述,省略对它们的介绍,仅对位置补偿模块11进行描述。
如图2所示,所述位置补偿模块11与所述位置传感器9连接,用于对所述位置传感器9检测的永磁同步电机的转子位置进行补偿,并将补偿后的转子位置发送给所述3/2坐标变换模块4和所述2/3坐标变换模块7。
如图3所示,所述位置补偿模块11可包括:
数据存储单元12,用于将所述位置传感器检测的转子位置θr和对应的时间按照预设的存储方式存储到数组中,其中,所述数据组具有规定的长度l,所述预设的存储方式包括:在接收到新数据时,将之前数据中的最前面的数据舍弃,将剩余的数据和新数据按照时间顺序依次存入数据组中,并且存储的转子位置和时间分别按照相对位置和相对时间进行存储,位于数据组的第一个位置的数据的存储值为0;线性回归单元13,用于在每个补偿时刻,基于该补偿时刻对应的数据组中存储的转子位置变量和时间变量拟合得到该补偿时刻对应的直线方程;位置预测和补偿单元14,用于在每个补偿时刻,将该补偿时刻对应的相对时间代入该补偿时刻对应的直线方程,得到补偿后的转子位置θc,并发送给所述3/2坐标变换模块和所述2/3坐标变换模块。
具体地,如图4所示,数据存储单元12建立两个长度为l的数据组,分别为位置存储单元16Position_Relative[l]以及时间存储单元15Time_Relative[l],长度l基于控制器的内存确定。控制器会按照预设的计算周期进行转子位置补偿计算,计算周期根据需要进行确定,在每个补偿时刻,会对转子位置进行补偿,相邻两个补偿时刻之间的时间即为一个计算周期。其中,位置存储单元16用于存储每次补偿时刻检测到的转子位置,该位置存储单元存储的位置为相对位置,其中Position_Relative[0]存储的位置即θr0值始终为零。由于永磁同步电机转子位置为由0°~360°重复变化,因此,为实现对转子位置信息的拟合,需保证存储相对位置的数组为单调递增或单调递减,即位置存储单元会将转子位置的相对位置按照单调递增或者单调递减的方式进行存储。图5所示流程图给出了转子位置增量即相对量的具体存储方式。如图5所示。当实际的转子位置增量Δ为正且大于等于180°时,用于存储的转子位置增量应为Δ-360°;当实际的转子位置增量Δ为正且小于180°时,用于存储的转子位置增量仍为Δ;当实际的转子位置增量Δ为负且小于等于-180°时,用于存储的转子位置增量应为Δ+360°;当实际的转子位置增量Δ为负且大于-180°时,用于存储的转子位置增量仍为Δ。时间存储单元15用于存储每次补偿时刻检测的时间,该时间存储单元存储的时间也为相对时间,其中Time_Relative[0]存储的时间即t0值始终为零,存储的相对时间按照相对于存储的第一个存储值即0,以单调递增的方式进行存储,即,相对时间按照单调递增的方式进行存储,相邻两个存储值之间的差值等于实际检测的时间之间的差值,例如,如果数据长度为3,实际检测转子位置的时间为100us,200us,300us,那么存储的相对时间的值为0,100,200。
图5所示为线性回归单元13的内部结构及原理示意图。其中,虚线17所示为转子位置传感器检测到的电机转子位置,每一个圆圈代表每个计算周期程序检测到的转子位置。如前所述,由于各种原因,转子位置传感器检测的转子位置存在波动现象,因此转子实际位置17不是直线,而是一条波动的曲线。线性回归单元13根据数据存储单元12存储的位置信息16Position_Relative[l]及时间信息15Time_Relative[l],利用最小二乘法线性拟合拟合得到直线18。其中最小二乘法的公式如下式(1)至(3)所示:
y=kgx+b (3)
其中,k表示拟合直线的斜率,b表示拟合直线的截距,l表示数据长度,变量xi即Time_Relative[i],变量yi即Position_Relative[i],公式(3)为拟合后的直线方程18。
在每个补偿时刻,使用的拟合数据可以包括当前补偿时刻检测的转子位置和对应的时间,也可以不包括当前补偿时刻检测的转子位置和对应的时间。如果不使用当前时刻的数据,则在补偿计算完成后,将当前时刻的数据存入数据存储单元中,供下次补偿使用。
在由线性回归单元13得到拟合的直线方程后,位置预测和补偿单元14将当前计算周期的时间,即当前补偿时刻对应的相对时间代入公式(3)中,从而计算得到修正后的位置19,即θc。利用位置补偿单元13计算得到的修正后的转子位置θc,进行3/2坐标变换及2/3坐标变换等相关运算。在下一个计算周期,可重复转子位置补偿单元10所进行的补偿动作,输出新一周期补偿后的转子位置θc。这样永磁同步电机控制模型中能够使用位置传感器误差补偿模型输出的补偿后的转子位置进行电机控制。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种永磁同步电机位置传感器误差补偿方法,由于该方法所解决问题的原理与前述***相似,因此该方法的实施可以参见前述方法的实施,重复之处不再赘述。
如图6所示,本发明实施例提供的永磁同步电机位置传感器误差补偿方法,包括以下步骤:
S201、对电机的转子位置进行检测;
S202、将检测的转子位置和对应的时间按照预设的存储方式存储到数组中,其中,所述数据组具有规定的长度,所述预设的存储方式包括:在接收到新数据时,将之前数据中的最前面的数据舍弃,将剩余的数据和新数据按照时间顺序依次存入数据组中,并且存储的转子位置和时间分别按照相对位置和相对时间进行存储,位于数据组的第一个位置的数据的存储值为0;
S203、在每个补偿时刻,基于该补偿时刻对应的数据组中存储的转子位置变量和时间变量,拟合得到该补偿时刻对应的直线方程;
S204、在每个补偿时刻,将该补偿时刻对应的相对时间代入该补偿时刻对应的直线方程,得到补偿后的转子位置。
进一步地,每个补偿时刻对应的数据组不包括当前补偿时刻检测的转子位置和对应的时间。
进一步地,每个补偿时刻对应的数据组包括当前补偿时刻检测的转子位置和对应的时间。
进一步地,利用最小二乘法拟合得到直线方程。
上述各步骤可通过前述***的各单元执行,在此不再赘述。
本发明实施例提供的永磁同步电机位置传感器误差补偿***和方法,在每次补偿时,利用包括转子位置和对应的时间的数据对转子位置进行拟合得到拟合后的直线方程,然后利用本次对应的相对时间和本次拟合的直线方程计算补偿后的转子位置,由于融合了多个计算周期的数据,所以能够有效的补偿永磁同步电机位置传感器各种原因带来的精度误差,提高永磁同步电机控制精度及稳定性,有效的改善永磁同步电机运行功率损耗及噪音。
以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种永磁同步电机位置传感器误差补偿方法,其特征在于,包括:
对电机的转子位置进行检测;
将检测的转子位置和对应的时间按照预设的存储方式存储到数组中,其中,所述数组具有规定的长度,所述预设的存储方式包括:在接收到新数据时,将之前数据中的最前面的数据舍弃,将剩余的数据和新数据按照时间顺序依次存入数据组中,并且存储的转子位置和时间分别按照相对位置和相对时间进行存储,位于数据组的第一个位置的数据的存储值为0;
在每个补偿时刻,基于该补偿时刻对应的数据组中存储的转子位置变量和时间变量,拟合得到该补偿时刻对应的直线方程;
在每个补偿时刻,将该补偿时刻对应的相对时间代入该补偿时刻对应的直线方程,得到补偿后的转子位置。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机位置传感器误差补偿方法,其特征在于,每个补偿时刻对应的数据组不包括当前补偿时刻检测的转子位置和对应的时间。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机位置传感器误差补偿方法,其特征在于,每个补偿时刻对应的数据组包括当前补偿时刻检测的转子位置和对应的时间。
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机位置传感器误差补偿方法,其特征在于,利用最小二乘法拟合得到直线方程。
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110752808B (zh) * | 2019-10-21 | 2021-02-26 | 中国第一汽车股份有限公司 | 电机位置传感器误差补偿方法、装置、车辆及存储介质 |
CN111446890B (zh) * | 2020-03-25 | 2022-02-11 | 武汉迈信电气技术有限公司 | 一种具有电流检测功能的编码器及电流检测方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003164188A (ja) * | 2001-11-22 | 2003-06-06 | Mitsubishi Electric Corp | 永久磁石電動機装置、冷凍サイクル装置、永久磁石電動機の駆動方法 |
CN103178769A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-06-26 | 哈尔滨工业大学 | 永磁同步电机静止状态下参数离线辨识方法 |
CN103501141A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-01-08 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 圆形角位置传感器角位置误差检测补偿装置及补偿方法 |
CN105897076A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-24 | 东南大学 | 基于电压矢量的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制方法 |
CN106655952A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-05-10 | 北京工业大学 | 一种检测永磁同步电机转子初始位置的电流包络线法 |
CN107911050A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-04-13 | 苏州半唐电子有限公司 | 一种高频注入法检测永磁同步电机转子位置的补偿方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003164188A (ja) * | 2001-11-22 | 2003-06-06 | Mitsubishi Electric Corp | 永久磁石電動機装置、冷凍サイクル装置、永久磁石電動機の駆動方法 |
CN103178769A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-06-26 | 哈尔滨工业大学 | 永磁同步电机静止状态下参数离线辨识方法 |
CN103501141A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-01-08 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 圆形角位置传感器角位置误差检测补偿装置及补偿方法 |
CN105897076A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-24 | 东南大学 | 基于电压矢量的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制方法 |
CN106655952A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-05-10 | 北京工业大学 | 一种检测永磁同步电机转子初始位置的电流包络线法 |
CN107911050A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-04-13 | 苏州半唐电子有限公司 | 一种高频注入法检测永磁同步电机转子位置的补偿方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
An Improved Rotor Position Estimation in PMSM with Low-Resolution Hall-Effect Sensors;Zhang et al.;《2014 17th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS)》;20150119;第I-IV节,图1-12 * |
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Publication number | Publication date |
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