CN112649727B - 一种rps采集值与电流采集值延时性判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车电动助力转向***的电机控制技术领域，具体的讲是一种RPS采集值与电流采集值延时性判断方法，给定电机d轴电流指令Id和q轴电流指令Iq；拖动电机转速从0上升到电机峰值转速；获取电机三相占空比DutyA、DutyB、DutyC，以及电机三相电流Ia、Ib、Ic；计算逆变器直流输入电流Idc；监测Idc随电机转速升高的状态。本发明与现有技术相比，给定电机d轴电流指令I_d和q轴电流指令I_q，使得电机满足动态工作的要求，然后拖动电机转速从0上升到电机峰值转速，从而达到电机全速段检测，而且在后续进行判断时，只需要对I_dc进行趋势判断，不需要对其进行电机转速‑时间的曲线拟合，减少了计算量，提升了检测精度，并且检测结果更加直观容易判断。

Description

一种RPS采集值与电流采集值延时性判断方法

技术领域

本发明涉及汽车电动助力转向***的电机控制技术领域，具体的讲是一种RPS采集值与电流采集值延时性判断方法。

背景技术

当今发展迅速的汽车市场，汽车市场已经从卖方市场变换为买方市场，消费者对驾驶体验要求越来越高，各家厂商对驾驶手感提出更高的标准和要求，这样的背景下，车辆的转向***已经从机械转向机升级为电动助力转向。

在电动助力转向***的实际控制过程中，电机三相电流采样和RPS（电机转子位置传感器）采样存在如下问题：

1. 两者采集时刻位置一致性问题；

2. 电流采样处理电路延时；

3. 电流AD转换延时；

4. 角度传感器处理电路延时；

5. 角度传感器SPI通讯延时

另外，由于控制过程中电机一直旋转，从开始采样到开始控制，电机角度一直在变化，且随着电机转速升高，电机角度变化越大。

由于上述问题的存在，电机三相电流与电机转子位置即使在同一采集时刻触发采集，采集到的值仍然存在时间差。

如图1所示，图1中T₁为RPS采集值真实值对应的时刻，T₂为RPS和电流采集的时刻，T₂为电流采集值真实值对应的时刻，当RPS与电流采集同时在T₂时刻触发采集时，但由于电机一直在工作，因此存在有时间差Δt_a和Δt_b，使得采集到的真实值分别对应的其实是T₁和T₃。

如果直接采用存在时间差的测量值进行控制，会造成计算得到的电机d轴、q轴反馈电流I_d 、I_q与电机真实的d轴、q轴反馈电流I_d,real、I_q,real存在偏差，进而影响控制电压，从而影响输出的三相PWM占空比，造成控制的偏差，引起控制电机扭矩的偏差和波动，对电机控制品质造成较大影响。

现有的技术方案，针对RPS（电机转子位置传感器）采集值与电流采集值延时性的判断经常使用以下两种方法：

方案1：设置电机d轴和q轴指令电流为零，将电机拖动旋转，然后观察控制器计算得到的d轴电压U_d是否为零，来检测电流采集值与RPS采集值采集时刻的一致性。但由于电机被拖动产生反电动势，转速越高，反电动势越大。当反电动势大于一定值后会造成电机实际d轴和q轴电流无法再受控保持为零。所以此方案并不能适用于电机全速段的检测。

方案2：设置电机q轴指令电流为零并指定d轴指令电流，通过观察电机是否转动来检测电流采集值与RPS采集值采集时刻的一致性。此方案只适用于电机静态情况下，无法在电机动态下检测。

为此设计一种可以在电机动态情况下且适用于电机全速段检测的RPS采集值与电流采集值延时性判断方法是十分有必要的。

发明内容

本发明突破了现有技术的难题，设计了一种可以在电机动态情况下且适用于电机全速段检测的RPS采集值与电流采集值延时性判断方法。

为了达到上述目的，本发明设计了一种RPS采集值与电流采集值延时性判断方法，其特征在于：按照如下步骤进行：

步骤1：给定电机d轴电流指令I_d和q轴电流指令I_q；

步骤2：拖动电机转速从0上升到电机峰值转速；

步骤3：获取电机三相占空比DutyA、DutyB、DutyC，以及电机三相电流I_a、I_b、I_c；

步骤4：计算逆变器直流输入电流I_dc；

步骤5：监测I_dc随电机转速升高的状态。

步骤4中的

。

步骤5中I_dc随电机转速升高的状态存在3种：

（1） I_dc随电机转速的升高而保持不变；

（2）I_dc随电机转速的升高而升高；

（3）I_dc随电机转速升高而下降；

当出现（1）状态时，说明RPS采集值与电流采集值的采集时刻是一致的；

当出现（2）状态时，说明RPS采集值滞后于电流采集值的采集时刻；

当出现（3）状态时，说明RPS采集值超前于电流采集值的采集时刻。

本发明与现有技术相比，给定电机d轴电流指令I_d和q轴电流指令I_q，使得电机满足动态工作的要求，然后拖动电机转速从0上升到电机峰值转速，从而达到电机全速段检测，而且在后续进行判断时，只需要对I_dc进行趋势判断，不需要对其进行电机转速-时间的曲线拟合，减少了计算量，提升了检测精度，并且检测结果更加直观容易判断。

附图说明

图1为RPS采集值与电流采集值采集时刻存在时间差的原因示意图。

图2为本发明的流程示意图。

图3为实施例1中RPS采集值超前于电流采集值采集时刻的曲线对比图。

图4为实施例1中RPS采集值滞后于电流采集值采集时刻的曲线对比图。

图5为实施例1中RPS采集值与电流采集值采集时刻一致的曲线对比图。

图6为实施例1中电机三相占空比与三相电流曲线图。

具体实施方式

结合附图对本发明做进一步描述。

参见图2，本发明设计了一种RPS采集值与电流采集值延时性判断方法，按照如下步骤进行：

步骤1：给定电机d轴电流指令I_d和q轴电流指令I_q，具体的，给定d轴电流一个负Id指令，此负Id指令的绝对值需要小于等于电流峰值电流，以峰值电流115A的电机为例，此Id指令可以为一个大于-115A且小于零的指令。给定q轴电流指令Iq为零；

步骤2：通过外部负载电机拖动电机转速从0上升到电机峰值转速，速度的上升梯度，上升时间并没有太大的局限性；

步骤3：通过电流采样电路获取电机三相电流I_a、I_b、I_c，如果采用的双电流采样策略，此时要保证两路电流采样的同步性，再根据I_a+I_b+I_c=0，计算出I_b相电流，以此得到三相电流值；

然后通过矢量控制模块获取电机三相占空比控制信号DutyA、DutyB、DutyC；

步骤4：根据得到的电机三相占空比DutyA、DutyB、DutyC和三相电流I_a、I_b、I_c进行计算得到逆变器直流输入电流I_dc，所述的

；

步骤5：监测I_dc随电机转速升高的状态，当 I_dc随电机转速的升高而保持不变时，说明RPS采集值与电流采集值的采集时刻是一致的；当I_dc随电机转速的升高而升高，说明RPS采集值滞后于电流采集值的采集时刻；当I_dc随电机转速升高而下降，说明RPS采集值超前于电流采集值的采集时刻。

实施例1：

采用永磁同步电机，相关参数为：峰值电流114A，峰值扭矩4.2Nm,峰值额定转速4200rpm。

首先给定电机d轴电流Id为-80A，q轴电流Iq为0A，然后拖动电机在1s内从0rpm上升到4200rpm，形成电机转速-时间的线性关系图，然后获取电机三相占空比DutyA、DutyB、DutyC和电机三相电流I_a、I_b、I_c，计算逆变器直流输入电流I_dc（电机三相占空比和三相电流曲线如图6所示），形成电流-时间的线性关系图，然后观察电流-时间的线性关系图的趋势。

当 I_dc随电机转速的升高而保持不变时，说明RPS采集值与电流采集值的采集时刻是一致的；当I_dc随电机转速的升高而升高，说明RPS采集值滞后于电流采集值的采集时刻；当I_dc随电机转速升高而下降，说明RPS采集值超前于电流采集值的采集时刻。

Claims (1)

1.一种RPS采集值与电流采集值延时性判断方法，其特征在于：按照如下步骤进行：

步骤1：给定电机d轴电流指令I_d和q轴电流指令I_q；

步骤2：拖动电机转速从0上升到电机峰值转速；

步骤3：获取电机三相占空比DutyA、DutyB、DutyC，以及电机三相电流I_a、I_b、I_c；

步骤4：计算逆变器直流输入电流I_dc；

步骤5：监测I_dc随电机转速升高的状态； 步骤4中的

；步骤5中I_dc随电机转速升高的状态存在3种：

（1） I_dc随电机转速的升高而保持不变；

（2）I_dc随电机转速的升高而升高；

（3）I_dc随电机转速升高而下降；

当出现（1）状态时，说明RPS采集值与电流采集值的采集时刻是一致的；

当出现（2）状态时，说明RPS采集值滞后于电流采集值的采集时刻；

当出现（3）状态时，说明RPS采集值超前于电流采集值的采集时刻。

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