电机初始位置角自动标定角度补偿方法及系统与流程

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电机初始位置角自动标定角度补偿方法及系统。

背景技术：

永磁同步电机在生产装配时，受电机装配工艺的影响，电机旋变的安装角度与电机转子电角度之间存在角度偏差，此角度偏差被称为电机的初始角。电机的初始角度可以在电机控制器匹配电机前通过测试标定得到。

目前的电机初始位置角自动标定方法是利用a相电流过零点和旋变零角度之间的偏差，计算出电机初始位置角。但是因为电机内部参数的影响，电机相电流和相电压之间存在功率因数角，因此，利用a相电流过零点计算的电机初始位置角存在角度偏差，会降低电机初始位置角测量精度、扭矩控制精度和工作效率。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种电机初始位置角自动标定角度补偿方法，该方法能够提高电机初始位置角测量精度和扭矩控制精度，同时提高了电机的工作效率。

本发明的另一个目的在于提出一种电机初始位置角自动标定角度补偿系统。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例公开了一种电机初始位置角自动标定角度补偿方法，包括以下步骤：获取电机初始位置角；根据电机的输入功率、ab线电压及a相电流得到a相的功率因数角；根据电机的转速得到电角频率，并根据所述电角频率和所述功率因数角得到a相的内功率因数角；以及根据所述内功率因数角对所述电机初始位置角进行补偿，以得到最终的电机初始位置角。

根据本发明实施例的电机初始位置角自动标定角度补偿方法，首先获取电机初始位置角，然后根据电机的输入功率、ab线电压及a相电流得到a相的功率因数角，根据电机的转速得到电角频率，并根据电角频率和功率因数角得到a相的内功率因数角，最后根据内功率因数角对电机初始位置角进行补偿，以得到最终的电机初始位置角，从而提高了电机初始位置角测量精度和扭矩控制精度，同时提高了电机的工作效率。

另外，根据本发明上述实施例的电机初始位置角自动标定角度补偿方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，通过如下公式得到所述功率因数角：

其中，p为所述电机的输入功率，uab为所述ab线电压，i为所述a相电流，为所述功率因数角。

在一些示例中，通过如下公式得到所述内功率因数角：

其中，ψ为所述内功率因数角，u为a相电压有效值，φ为所述功率因数角，i为所述a相电流，xq为交轴电抗。

在一些示例中，通过如下公式对所述电机初始位置角进行补偿：

θ＝θ1+ψ，

其中，θ1为所述电机初始位置角，θ为最终的电机初始位置角。

在一些示例中，通过如下公式得到所述电机初始位置角：

θ1＝360-θrdc，

其中，所述θrdc为电机旋变发出的电角度。

为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例公开了一种电机初始位置角自动标定角度补偿系统，包括：获取模块，所述获取模块用于获取电机初始位置角；计算模块，所述计算模块用于根据电机的输入功率、ab线电压及a相电流得到a相的功率因数角，并根据电机的转速得到电角频率，并根据所述电角频率和所述功率因数角得到a相的内功率因数角；以及补偿模块，所述补偿模块用于根据所述内功率因数角对所述电机初始位置角进行补偿，以得到最终的电机初始位置角。

根据本发明实施例的电机初始位置角自动标定角度补偿系统，首先获取电机初始位置角，然后根据电机的输入功率、ab线电压及a相电流得到a相的功率因数角，根据电机的转速得到电角频率，并根据电角频率和功率因数角得到a相的内功率因数角，最后根据内功率因数角对电机初始位置角进行补偿，以得到最终的电机初始位置角，从而提高了电机初始位置角测量精度和扭矩控制精度，同时提高了电机的工作效率。

另外，根据本发明上述实施例的电机初始位置角自动标定角度补偿系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述计算模块通过如下公式得到所述功率因数角：

其中，p为所述电机的输入功率，uab为所述ab线电压，i为所述a相电流，为所述功率因数角。

在一些示例中，所述计算模块通过如下公式得到所述内功率因数角：

其中，ψ为所述内功率因数角，u为a相电压有效值，φ为所述功率因数角，i为所述a相电流，xq为交轴电抗。

在一些示例中，所述补偿模块通过如下公式对所述电机初始位置角进行补偿：

θ＝θ1+ψ，

其中，θ1为所述电机初始位置角，θ为最终的电机初始位置角。

在一些示例中，所述获取模块通过如下公式得到所述电机初始位置角：

θ1＝360-θrdc，

其中，所述θrdc为电机旋变发出的电角度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的电机初始位置角自动标定角度补偿方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的电机相反电动势和a相电流的相位偏差示意图；

图3是根据本发明一个实施例的电机转子电角度和相电动势波形图；

图4是根据本发明一个实施例的电机初始位置角计算原理示意图；以及

图5是根据本发明实施例的电机初始位置角自动标定角度补偿系统的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的电机初始位置角自动标定角度补偿方法及系统。

图1是根据本发明一个实施例的电机初始位置角自动标定角度补偿方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤s1：获取电机初始位置角。

首先，通过电流传感器采集a相电流i以及通过旋变传感器电机旋变发出的电角度θrdc，当i＝0时，读取旋变发出的电角度，即为初始位置角θ1。在理论情况下，相反电动势的过零点和旋变发出的电机转子电角度零度应该重合，例如图3所示，横坐标x为时间横轴，a点为a相反电动势过零点位置，b点为旋变读取电角度的零点(即零度)位置。进而利用a相电流过零点和旋变零角度之间的偏差，计算出电机初始位置角θ1，计算原理图如图4所示。

更为具体地，在本发明的一个实施例中，通过如下公式得到所述电机初始位置角：

θ1＝360-θrdc，

其中，θrdc为电机旋变发出的电角度。

步骤s2：根据电机的输入功率、ab线电压及a相电流得到a相的功率因数角。其中，例如，通过功率分析仪实时采集电机的输入功率、ab线电压及a相电流。

具体地，通过如下公式得到功率因数角：

其中，p为电机的输入功率，uab为ab线电压，i为a相电流，为功率因数角。

步骤s3：根据电机的转速得到电角频率，并根据电角频率和功率因数角得到a相的内功率因数角。

具体地说，现有的电机初始位置角自动标定方法是利用a相电流过零点和旋变零角度之间的偏差，计算出电机初始位置角。然而，利用相反电动势过零点去计算的话，会更精确。因为电机内部参数的影响，电机相反电动势和相电流之间存在相位差，因此，需要实时计算内功率因数角，以补偿运用相电流进行初始位置角自动标定时的角度误差。在一些示例中，内功率因数角ψ即电机相反电动势e0和相电流ia的相位偏差，例如图2所示。

更为具体地，通过如下公式得到内功率因数角：

其中，ψ为内功率因数角，u为a相电压有效值，且u＝uab/sqrt(3)，φ为功率因数角，i为a相电流，xq为交轴电抗，且通过电角频率计算得到交轴电抗xq。

步骤s4：根据内功率因数角对电机初始位置角进行补偿，以得到最终的电机初始位置角。

具体地，通过如下公式对电机初始位置角进行补偿：

θ＝θ1+ψ，(3)

其中，θ1为电机初始位置角，θ为最终的电机初始位置角。

总的来说，本发明实施例的电机初始位置角自动标定角度补偿方法的主要计算流程可概述为：首先采用a相电流过零点和旋变零角度之间的偏差，计算出电机初始位置角θ1。再在电机台架上，恒扭矩恒转速下，利用功率分析仪实时采集电机的输入功率p、ab线电压uab和a相电流i，通过上述公式(1)，可计算得到功率因数角然后通过采集的电机速度计算出电角频率，计算得到交轴电抗xq和直轴电抗xd，再通过上述公式(2)，计算得到内功率因数角ψ。最终，通过上述公式(3)，得到补偿后最终的初始位置角θ。从而既提高了初始位置角测量精度和扭矩控制精度，也提高了电机的工作效率。进一步地，上述算法流程可以多次重复计算，可得出最终的电机初始位置角θ的平均值，多次计算后求平均值可以提高最终的电机初始位置角θ的精度。

综上，根据本发明实施例的电机初始位置角自动标定角度补偿方法，首先获取电机初始位置角，然后根据电机的输入功率、ab线电压及a相电流得到a相的功率因数角，根据电机的转速得到电角频率，并根据电角频率和功率因数角得到a相的内功率因数角，最后根据内功率因数角对电机初始位置角进行补偿，以得到最终的电机初始位置角，从而提高了电机初始位置角测量精度和扭矩控制精度，同时提高了电机的工作效率。

本发明的进一步实施例还提供了一种电机初始位置角自动标定角度补偿系统。

图5是根据本发明一个实施例的电机初始位置角自动标定角度补偿系统的结构框图。如图5所示，根据本发明一个实施例的电机初始位置角自动标定角度补偿系统100，包括：获取模块110、计算模块120和补偿模块130。

其中，获取模块110用于获取电机初始位置角。

具体地，获取模块110通过如下公式得到电机初始位置角：

θ1＝360-θrdc，

其中，θrdc为电机旋变发出的电角度。

计算模块120用于根据电机的输入功率、ab线电压及a相电流得到a相的功率因数角，并根据电机的转速得到电角频率，并根据电角频率和功率因数角得到a相的内功率因数角。

具体地，计算模块120通过如下公式得到功率因数角：

其中，p为电机的输入功率，uab为ab线电压，i为a相电流，为功率因数角。

具体地，计算模块120通过如下公式得到内功率因数角：

其中，ψ为内功率因数角，u为a相电压有效值，且u＝uab/sqrt(3)，φ为功率因数角，i为a相电流，xq为交轴电抗，且通过电角频率计算得到交轴电抗xq。

补偿模块130用于根据内功率因数角对电机初始位置角进行补偿，以得到最终的电机初始位置角。

具体地，补偿模块130通过如下公式对电机初始位置角进行补偿：

θ＝θ1+ψ，

其中，θ1为电机初始位置角，θ为最终的电机初始位置角。

需要说明的是，本发明实施例的电机初始位置角自动标定角度补偿系统的具体实现方式与本发明实施例的电机初始位置角自动标定角度补偿方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。

根据本发明实施例的电机初始位置角自动标定角度补偿系统，首先获取电机初始位置角，然后根据电机的输入功率、ab线电压及a相电流得到a相的功率因数角，根据电机的转速得到电角频率，并根据电角频率和功率因数角得到a相的内功率因数角，最后根据内功率因数角对电机初始位置角进行补偿，以得到最终的电机初始位置角，从而提高了电机初始位置角测量精度和扭矩控制精度，同时提高了电机的工作效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。