CN114465541A - 电机的调零方法、装置以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机的调零方法、装置以及电子设备，涉及电机技术领域，缓解了现有技术中针对电机的调零结果精确度较低的技术问题。该方法包括：获取测试指令，并通过测试指令对定子电流的矢量角度进行调整，得到对应的转子的偏差角度；对矢量角度以及对应的偏差角度进行分析，得到调零角度；基于调零角度，对待测电机进行调零，得到第一调零结果。

Description

电机的调零方法、装置以及电子设备

技术领域

本申请涉及电机领域，尤其是涉及一种电机的调零方法、装置以及电子设备。

背景技术

电机的磁场定向矢量控制需要精确的转子位置检测，目前，用于车辆的永磁同步电机大多采用在转子上安装位置传感器，位置传感器安装后需要进行零位校准，常称调零。调零首先测量零位角，之后进行调零校准。例如，用静态直流定向电流锁定转子后进行零位测量，从而实现针对零位角的测量。

但是，对于现有的这种电机调零方法，存在着调零结果精确度较低的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种电机的调零方法、装置以及电子设备，以缓解现有技术中电机的调零结果精确度较低的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种电机的调零方法，待测电机包括定子以及转子，所述定子通有定子电流；所述方法包括：

获取测试指令，并通过所述测试指令对所述定子电流的矢量角度进行调整，得到对应的所述转子的偏差角度；

对所述矢量角度以及对应的所述偏差角度进行分析，得到调零角度；

基于所述调零角度，对所述待测电机进行调零，得到第一调零结果。

在一个可能的实现中，所述通过所述测试指令对所述定子电流的矢量角度进行调整，得到对应的所述转子的偏差角度的步骤，包括：

基于所述矢量角度以及对应的所述偏差角度，生成对应的测试数据曲线。

在一个可能的实现中，所述测试数据曲线的横轴用于表示所述矢量角度；所述测试数据曲线的纵轴用于表示所述偏差角度。

在一个可能的实现中，所述对所述矢量角度以及对应的所述偏差角度进行分析，得到调零角度的步骤，包括：

对所述测试数据曲线进行预处理，得到多个所述偏差角度为零的预选点；

基于所述多个所述偏差角度为零的预选点，得到对应的多个预选调零角度。

在一个可能的实现中，在所述基于所述多个所述偏差角度为零的预选点，得到对应的多个预选调零角度的步骤之后，还包括：

对所述测试数据曲线在所述多个所述偏差角度为零的预选点处分别求导，得到对应的多个导数值；

对所述多个导数值的绝对值进行比较，得到所述绝对值最小的导数值所对应的目标调零角度。

在一个可能的实现中，所述待测电机的定子通有调零电流；所述基于所述调零角度，对所述待测电机进行调零，得到第一调零结果的步骤，包括：

将所述调零电流的矢量角度调整至所述目标调零角度，得到第一调零结果。

在一个可能的实现中，所述方法还包括：

基于所述调零角度，对与所述待测电机的型号相同的电机进行调零，得到第二调零结果。

第二方面，提供了一种电机的调零装置，待测电机包括定子以及转子，所述定子通有定子电流；所述装置包括：

测试模块，用于获取测试指令，并通过所述测试指令对所述定子电流的矢量角度进行调整，得到对应的所述转子的偏差角度；

分析模块，用于对所述矢量角度以及对应的所述偏差角度进行分析，得到调零角度；

调零模块，用于基于所述调零角度，对所述待测电机进行调零，得到第一调零结果。

第三方面，本申请实施例又提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的方法的步骤。

第四方面，本申请实施例又提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可运行指令，所述计算机可运行指令在被处理器调用和运行时，所述计算机可运行指令促使所述处理器运行上述第一方面所述的方法。

本申请实施例带来了以下有益效果：

本申请实施例提供了一种电机的调零方法、装置以及电子设备，首先获取测试指令，并通过测试指令对定子电流的矢量角度进行调整，得到对应的转子的偏差角度，之后对矢量角度以及对应的偏差角度进行分析，得到调零角度，从而基于调零角度，对待测电机进行调零，得到第一调零结果。本方案中，通过对待测电机进行周期性的测试，测得待测电机在不同矢量角度的定子电流的作用下对应的转子偏差角度数据，从而得到最佳调零角度，提高零位测量精度，通过电机控制器调整锁定电流的矢量方向，可以避开齿槽转矩的影响，明显提高零位的测量精度，进而调高电机的调零精度，缓解了现有技术中针对电机的调零结果精确度较低的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电机的调零方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种电流矢量方向与转子偏差角度的关系示意图；

图3为本申请实施例提供的一种电机的调零装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

目前，在采用定向电流锁定转子测量零位时，多采用在定子通以定子角度0°的静态直流电流来让转子锁定在定子标准0°位置(这可以通过采用矢量型电机控制器，设定电流值和矢量角度实现)。然后通过测量当前传感器提供的角度，再进行调整。在实际永磁同步电机使用这个方法调零时，发现定子通以定子角度0°的静态直流电流后，实际转子锁定位置并非定子的0°位置，存在一个偏差。虽然通过调大电流可以让位置的准确度有所改善，但准确度提高有限。

通过一些试验和分析找到主要原因是：永磁同步电机存在齿槽转矩，在静态下这个转矩具有转子位置定位特性。所以手动转到永磁电机转子，会发现不连续的阻力大小，和静态自动停在特定位置。随着现代电机对性能要求的不断提高。一些电机的齿槽转矩还相当的大。当对具有较大齿槽转矩电机通以定向电流锁定零位时，实际上是电子电流转矩与齿槽转矩合成作用的结果，因此存在偏差。

基于此，本申请实施例提供了一种电机的调零方法、装置以及电子设备，通过该方法可以缓解现有技术中针对电机的调零结果精确度较低的技术问题。

下面结合附图对本申请实施例进行进一步地介绍。

图1为本申请实施例提供的一种电机的调零方法的流程示意图。该方法可以应用于待测电机，待测电机包括定子以及转子，定子通有定子电流。如图1所示，该方法包括：

步骤S110，获取测试指令，并通过测试指令对定子电流的矢量角度进行调整，得到对应的转子的偏差角度。

永磁电机工作的时候，定子绕组的电压、电流、磁链等物理量都是随时间变化的，分析这些电气量时，常用时间相量来表示。而每个绕组的空间位置也使得他们的变化比不仅仅与时间有关，也与空间位置有关。矢量指的是定子电压、电流、磁链等空间矢量。该类矢量通过三相定子变量合成得到。矢量控制是一种高性能交流电机控制方式，它基于交流电机的动态数学模型，通过对电机定子变量(电压、电流、磁链)进行三相坐标变换，将三相正交的交流量变换为两相正交的交流量，再通过旋转变换，将两相正交的交流量变换为两相正交的直流量，分别控制电机的转矩电流和励磁电流来控制电机转矩和磁链。

在实际应用中，通过控制器不断改变电机定子电流的矢量角度，通过传感器即可以获得对应的转子的偏差角度。还可以通过对电机每个磁极均进行检测，并做多次测量再取均值，获得更高的偏差角度测量精度，进而提高零位的测量精度。

步骤S120，对矢量角度以及对应的偏差角度进行分析，得到调零角度。

示例性的，通过对矢量角度以及对应的偏差角度进行分析，可以确认齿槽转矩在哪些角度的影响小、在哪些角度的影响大，即可以确认哪些定子电流矢量角度对应的转子偏差角度小、哪些定子电流矢量角度对应的转子偏差角度大，根据对比数据结果，可以确定出在矢量电流角度为某个值时(例如，33°)转子偏差角度为零，进而可以将33°确定为待测电机对应的调零角度。

步骤S130，基于调零角度，对待测电机进行调零，得到第一调零结果。

示例性的，可以基于33°(调零角度)，对待测电机定子绕组通以矢量角度为33°的定子电流，对待测电机进行调零，可以避开齿槽转矩的影响，得到较为精准的调零结果。

本申请实施例中，通过对待测电机进行周期性的测试，测得待测电机在不同矢量角度的定子电流的作用下对应的转子偏差角度数据，从而得到最佳调零角度，提高零位测量精度，通过电机控制器调整锁定电流的矢量方向，可以避开齿槽转矩的影响，明显提高零位的测量精度，进而调高电机的调零精度，缓解了现有技术中针对电机的调零结果精确度较低的技术问题。

下面对上述步骤进行详细介绍。

在一些实施例中，可以根据测试数据，生成测试曲线，从而可以较为直观的观察到矢量角度以及偏差角度的对应关系，便于工作人员进行分析，进而有助于得到最佳调零角度，对电机进行精准调零。作为一个示例，上述步骤S110具体可以包括如下步骤：

步骤a)，基于矢量角度以及对应的偏差角度，生成对应的测试数据曲线。

示例性的，图2为一种电流矢量方向与转子偏差角度的关系示意图，示出了四个不同的电机的测试数据曲线。可以针对待测电机进行测试，对待测电机的定子电流的矢量角度进行调整，得到对应的转子的偏差角度，进而绘制测试数据曲线。图2示出了四个不同的电机的测试数据曲线。

通过基于矢量角度以及对应的偏差角度，生成对应的测试数据曲线，可以较为直观的观察到矢量角度以及偏差角度的对应关系，便于工作人员进行分析，进而有助于得到最佳调零角度，对电机进行精准调零。

基于上述步骤a)，测试数据曲线的坐标轴可以分别对应不同的参数，可以将矢量角度作为横轴，将偏差角度作为纵轴，从而可以较为直观的观察到矢量角度以及偏差角度的对应关系，便于工作人员进行分析，进而有助于得到最佳调零角度，对电机进行精准调零。作为一个示例，测试数据曲线的横轴用于表示矢量角度；测试数据曲线的纵轴用于表示偏差角度。

示例性的，如图2所示，测试数据曲线的横轴为待测电机的定子电流的矢量角度，测试数据曲线的纵轴为待测电机的转子的偏差角度。

通过在标定的坐标系中绘制测试数据曲线，可以较为直观的观察到矢量角度以及偏差角度的对应关系，便于工作人员进行分析，进而有助于得到最佳调零角度，对电机进行精准调零。

在一些实施例中，测试数据曲线可能与坐标横轴有多个交点，因此可以对曲线进行预处理，筛选出多个交点，将其作为预选点，得到对应的多个预选角度，进而便于进行进一步筛选，得到最佳的调零角度。作为一个示例，上述步骤S120具体可以包括如下步骤：

步骤b)，对测试数据曲线进行预处理，得到多个偏差角度为零的预选点。

步骤c)，基于多个偏差角度为零的预选点，得到对应的多个预选调零角度。

示例性的，如图2所示，以测试数据曲线201为例，测试数据曲线201与坐标横轴有多个交点，测试数据曲线201分别在矢量角度为20°以及33°处与坐标横轴相交，即代表当待测电机定子电流矢量角度为20°以及33°时，待测电机的转子的偏差角度为0°。可以将矢量角度为20°以及33°的点作为预选点，将矢量角度20°以及33°作为预选调零角度。

通过对测试数据曲线进行预处理，得到多个偏差角度为零的预选点，并基于多个偏差角度为零的预选点，得到对应的多个预选调零角度，可以充分的对电机的调零角度进行分析，便于进行进一步筛选，得到最佳的调零角度。

基于上述步骤b)和步骤c)，可以通过较为科学严谨的方式筛选出最佳的调零角度，例如对测试数据曲线在与坐标横轴的多个交点出分别求导，对求导结果进行比较，从而得到对应的最佳调零角度，提高电机的调零精度。作为一个示例，在上述步骤c)之后，该方法还可以包括如下步骤：

步骤d)，对测试数据曲线在多个偏差角度为零的预选点处分别求导，得到对应的多个导数值。

步骤e)，对多个导数值的绝对值进行比较，得到绝对值最小的导数值所对应的目标调零角度。

示例性的，如图2所示，对于有多个预选点的情况，优先选取所在附近曲线段较为平缓的那一个预选点，即预选点附近的曲线越平缓，预选点的优先级越高。在实际应用中，可以通过求导精确的对曲线的平缓度进行比较。例如图2中矢量角度20°以及33°这两个点，分别计算测试数据曲线在两个点处的导数值，之后将导数值的绝对值进行比较，可以得到测试数据曲线在矢量角度33°附近更为平缓，因此可以将矢量角度33°作为目标调零角度。

通过对测试数据曲线在多个偏差角度为零的预选点处分别求导，得到对应的多个导数值，之后对多个导数值的绝对值进行比较，得到绝对值最小的导数值所对应的目标调零角度，可以得到对应的最佳调零角度，提高电机的调零精度。

基于上述步骤d)和步骤e)，在得到目标调零角度后，可以通过电机控制器较为简便快捷的对电流的矢量角度进行调整，进而完成对于电机的调零，有效的提高了电机的调零精度。作为一个示例，待测电机的定子通有调零电流；上述步骤S130具体可以包括如下步骤：

步骤f)，将调零电流的矢量角度调整至目标调零角度，得到第一调零结果。

示例性的，如图2所示，可以通过电机控制器调整定子电流的矢量方向，采用33°替代0°来对待测电机进行调零，可以避开齿槽转矩的影响，明显提高零位的测量精度。

在一些实施例中，当对待测电机求得最佳调零角度后，同一调零角度可以广泛的适用于同型号的其他电机，无需再针对其他电机进行单独测量，可以有效的提高生产测试效率。作为一个示例，该方法还可以包括如下步骤：

步骤g)，基于调零角度，对与待测电机的型号相同的电机进行调零，得到第二调零结果。

示例性的，基于待测电机的调零角度，可以对同批量生产的同型号电机进行调零，避免齿槽转矩的影响，得到精准的调零结果。例如对新能源主电机、伺服电机等要求精确转矩控制场合进行精确的调零，使电机的旋转磁场与电机定子的磁场相位一致，使控制单元对电极进行矢量控制，避免控制失速、飞车以及实际转速与设定转速不一致的现象发生。

图3为本申请实施例提供的一种电机的调零装置的结构示意图。该装置可以应用于待测电机，待测电机包括定子以及转子，定子通有定子电流。如图3所示，该装置包括：

测试模块301，用于获取测试指令，并通过测试指令对定子电流的矢量角度进行调整，得到对应的转子的偏差角度；

分析模块302，用于对矢量角度以及对应的偏差角度进行分析，得到调零角度；

调零模块303，用于基于调零角度，对待测电机进行调零，得到第一调零结果。

在一些实施例中，测试模块301具体用于：

基于矢量角度以及对应的偏差角度，生成对应的测试数据曲线。

在一些实施例中，测试数据曲线的横轴用于表示矢量角度；测试数据曲线的纵轴用于表示偏差角度。

在一些实施例中，分析模块302具体用于：

对测试数据曲线进行预处理，得到多个偏差角度为零的预选点；

基于多个偏差角度为零的预选点，得到对应的多个预选调零角度。

在一些实施例中，该装置还包括：

求导模块，用于基于多个偏差角度为零的预选点，得到对应的多个预选调零角度之后，对测试数据曲线在多个偏差角度为零的预选点处分别求导，得到对应的多个导数值；

对多个导数值的绝对值进行比较，得到绝对值最小的导数值所对应的目标调零角度。

在一些实施例中，待测电机的定子通有调零电流；调零模块303具体用于:

将调零电流的矢量角度调整至目标调零角度，得到第一调零结果。

在一些实施例中，该装置还包括：

第二调零模块，用于基于调零角度，对与待测电机的型号相同的电机进行调零，得到第二调零结果。

本申请实施例提供的电机的调零装置，与上述实施例提供的电机的调零方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备包括：处理器401，存储器402，总线403和通信接口404，所述处理器401、通信接口404和存储器402通过总线403连接；处理器401用于执行存储器402中存储的可执行模块，例如计算机程序。

其中，存储器402可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定易失的存储器(Non-volatile Memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口404(可以是有线或者无线)实现该***网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用CAN,RS-485,互联网，广域网，本地网，城域网等。

总线403可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器402用于存储程序，所述处理器401在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器401中，或者由处理器401实现。

处理器401可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器401中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器401可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器402，处理器401读取存储器402中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本发明实施例所提供的可读存储介质的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见前述方法实施例，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：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 (10)

1.一种电机的调零方法，其特征在于，待测电机包括定子以及转子，所述定子通有定子电流；所述方法包括：

获取测试指令，并通过所述测试指令对所述定子电流的矢量角度进行调整，得到对应的所述转子的偏差角度；

对所述矢量角度以及对应的所述偏差角度进行分析，得到调零角度；

基于所述调零角度，对所述待测电机进行调零，得到第一调零结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述测试指令对所述定子电流的矢量角度进行调整，得到对应的所述转子的偏差角度的步骤，包括：

基于所述矢量角度以及对应的所述偏差角度，生成对应的测试数据曲线。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述测试数据曲线的横轴用于表示所述矢量角度；所述测试数据曲线的纵轴用于表示所述偏差角度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述矢量角度以及对应的所述偏差角度进行分析，得到调零角度的步骤，包括：

对所述测试数据曲线进行预处理，得到多个所述偏差角度为零的预选点；

基于所述多个所述偏差角度为零的预选点，得到对应的多个预选调零角度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述基于所述多个所述偏差角度为零的预选点，得到对应的多个预选调零角度的步骤之后，还包括：

对所述测试数据曲线在所述多个所述偏差角度为零的预选点处分别求导，得到对应的多个导数值；

对所述多个导数值的绝对值进行比较，得到所述绝对值最小的导数值所对应的目标调零角度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述待测电机的定子通有调零电流；所述基于所述调零角度，对所述待测电机进行调零，得到第一调零结果的步骤，包括：

将所述调零电流的矢量角度调整至所述目标调零角度，得到第一调零结果。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述调零角度，对与所述待测电机的型号相同的电机进行调零，得到第二调零结果。

8.一种电机的调零装置，其特征在于，待测电机包括定子以及转子，所述定子通有定子电流；所述装置包括：

测试模块，用于获取测试指令，并通过所述测试指令对所述定子电流的矢量角度进行调整，得到对应的所述转子的偏差角度；

分析模块，用于对所述矢量角度以及对应的所述偏差角度进行分析，得到调零角度；

调零模块，用于基于所述调零角度，对所述待测电机进行调零，得到第一调零结果。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至7任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可运行指令，所述计算机可运行指令在被处理器调用和运行时，所述计算机可运行指令促使所述处理器运行所述权利要求1至7任一项所述的方法。

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