[發明專利]一種電動助力車用凸極電機自動標定方法

在審

• 申請號: 202011587543.X
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112671281A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 董方;繆鵬程;徐小康
• 申請（專利權）人: 南京溧水電子研究所有限公司
• 主分類號: H02P6/28
• 分類號: H02P6/28;H02P21/14;H02P21/22;H02P25/022
• 代理公司: 南京樂羽知行專利代理事務所(普通合伙) 32326
• 代理人: 李玉平

1.一種電動助力車用凸極電機自動標定方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）向電機注入高頻電流，進行零位辨識；（2）dq軸電流進行矢量閉環控制；（3）在電機的MTPA運行區，以電流定步長和角度定步長進行扭矩搜點，尋找最優角度并進行記錄；（4）在電機的弱磁運行區，獲取母線電壓，根據設定的電壓調制率MI，計算參考電壓U_ref，調節電壓閉環使電流始終運行在電壓極限圓內。

2.根據權利要求1所述的電動助力車用凸極電機自動標定方法，其特征在于，所述步驟（1）中向電機注入高頻電流包括如下步驟：

向d軸電壓Ud注入高頻電壓信號，此高頻電壓信號會體現在dq軸電流上，在dq軸上可以提取出高頻響應電流i_hf，由于凸極電機的dq軸電感差異較大，在高頻電壓掃完一個電角度周期后，i_hf中即存在包含位置信號的基波電流；q軸電流相對于d軸電流，整體波動較小，將q軸電流iq經過帶通濾波器獲得高頻響應電流，再將i_hf經過低通濾波器，獲得包含位置信號的基波電流i_fun；

將估計的角度信號theta_HF代入FOC閉環，則獲得的基波電流中不再包含角度信號，而是實際角度和估計角度之間的誤差theta_error，對theta_error進行PI控制，得到估計速度wr_HF，對wr_HF進行積分，得到最終的估計角度theta_HF；

由于是初始位置辨識，給定的ud、uq均需設置為0，將獲得的辨識位置信號theta_HF和編碼器獲取的位置信號theta_spi一起送入第一減法器，得到的誤差theta_offset即為編碼器安裝誤差，將theta_offset作為固定補償和讀取的theta_spi一起送入第一加法器，得到theta_rotor作為FOC控制下的位置信號；即可以避免因為編碼器安裝偏差導致的標定數據偏差。

3.根據權利要求1所述的電動助力車用凸極電機自動標定方法，其特征在于，所述步驟（2）中對dq軸電流進行矢量閉環控制步驟如下：給定dq軸電流的指令，將采樣獲得的三相電流進行clark-park變換獲得dq軸實際電流id_real和iq_real，id_real和iq_real分別表示d軸實際電流和q軸實際電流，將iq_ref和iq_real一起送入第一減法器，經過PI調節器，輸出uq；將id_ref和id_real一起送入第二減法器，經過PI調節器，輸出ud；對ud和uq進行限幅處理，此處ud按照電壓極限圓進行限幅，uq按照sqrt(us_limit^2-ud^2)進行限幅，這樣即可以保證在電流矢量觸發飽和點后，調節id電流值，仍可以退出飽和，電流矢量繼續向深度弱磁區域變化并穩定運行；對ud、uq進行clark反變換得到ualfa、ubeta，基于ualfa、ubeta計算當前電壓矢量所處扇區，并計算相應的三相占空比，實現電機在矢量控制下穩定運行。

4.根據權利要求1所述的電動助力車用凸極電機自動標定方法，其特征在于，所述步驟（3）中，電機的MTPA運行區，電流-扭矩搜點方法為：

首先，固定電流搜索步長△Is和角度搜索步長△theta，按照電流搜索步長逐步加大電流指令，維持電流指令恒定不變，按照角度搜索步長逐步加大電流矢量角度theta（一般為90-180度），等待2s鐘左右，待扭矩穩定后，判斷當前扭矩相交上次扭矩變化趨勢，若扭矩變大，則繼續搜索；若扭矩變小，停止搜索，保存上一次電流-角度-轉速-扭矩等數據，本次電流指令下的搜點步驟完成；加大電流指令，重復上述步驟，直至電流指令達到設定的峰值電流，則完成所有MTPA區的電流矢量搜點工作。

5.根據權利要求1所述的電動助力車用凸極電機自動標定方法，其特征在于，所述步驟（4）中，在FW運行區，電流-扭矩搜點方法為：

固定上位機發送的is_ref_send和角度均不變，由下位機芯片通過構建電壓閉環策略完成弱磁電流點的搜索；在is_ref_send和電流矢量角度不變的情況下，上位機向下位機芯片發送固定的id_ref_send和iq_ref_send指令，下位機接受到電流指令命令后；進入矢量閉環控制，同時，電壓閉環調節器開始工作，將Us_ref和Us一起送入第二減法器，經過PI調節器之后，輸出△id_ref，為了確保在標定過程中電流矢量維持不變，僅調整電流角度變化，將id_ref_send和△id_ref一起送入第二加法器，計算最終的id_ref=id_ref_send+△id_ref；進而獲得iq_ref=sqrt(is_ref_send^2-id_ref^2)；新的電流指令即為當前轉速下，固定is_ref_send，最優的弱磁電流矢量，計算電流矢量角theta=arctan(iq_ref/id_ref)，記錄下當前電流-角度-轉速-扭矩等數據，本次電流指令下的搜點步驟完成；加大電流指令，重復上述步驟，直至電流指令達到設定的峰值電流；

以上步驟均完成后，則一個轉速點下的FW扭矩搜點任務結束；開始下個轉速點下的扭矩搜索任務，直至搜索到峰值轉速，則所有FW扭矩搜點任務均結束；

對以上搜索到的電流點在上位機后臺程序中進行數據處理，生成扭矩查表的二維表格，導出數據并轉化為stm32工程可以添加的.c、.h文件，方便后續添加移植。