一種初始位置角的確定方法及裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)要求于2015年03月31日提交中國(guó)專利局、申請(qǐng)?zhí)?01510149765. 6、發(fā)明 名稱為"一種初始位置角的確定方法及裝置"的中國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引 用結(jié)合在本申請(qǐng)中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本申請(qǐng)涉及汽車電子領(lǐng)域，尤其涉及一種初始位置角的確定方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0003] 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering, EPS)根據(jù)實(shí)時(shí)車速以及方向盤轉(zhuǎn) 矩信號(hào)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行電流閉環(huán)控制，輸出助力力矩，從而輔助駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤。作為EPS 系統(tǒng)的執(zhí)行器，助力電機(jī)的控制性能在很大程度上決定了 EPS系統(tǒng)的性能。而通過(guò)矢量控 制算法（FOC)可以將三相永磁同步電機(jī)達(dá)到類似控制直流電機(jī)的控制簡(jiǎn)化。
[0004] 電機(jī)初始角的準(zhǔn)確度直接影響到矢量控制算法（FOC)的控制性能，現(xiàn)有技術(shù)中， 通過(guò)選取適當(dāng)?shù)碾妷合蛄浚闺姍C(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生微動(dòng)；如果電機(jī)停轉(zhuǎn)說(shuō)明當(dāng)前定子磁場(chǎng)方向和 轉(zhuǎn)子磁極位置中心線重合，此時(shí)將控制器解析到的電角度通過(guò)角度邊界修正，得出電機(jī)初 始位置角。
[0005] 而對(duì)于不同的電機(jī)，角度邊界修正的范圍是不同的，因此，現(xiàn)有的確定電機(jī)初始位 置角的方法并不能適用于所有電機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供了初始位置角的確定方法及裝置，目的在于解決現(xiàn)有的確定電 機(jī)初始位置角的方法并不能適用于所有電機(jī)的問(wèn)題。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了以下技術(shù)方案：
[0008] 一種初始位置角的確定方法，包括：
[0009] 在電機(jī)空載的情況下，向控制所述電機(jī)的三相橋臂電路輸入三相電，所述三相電 中，V相和U相的占空比為零，U相的占空比上限為第一數(shù)值，所述第一數(shù)值為使得所述電機(jī) 的轉(zhuǎn)子磁鏈的方向?yàn)榱愣鹊臄?shù)值；
[0010] 確定所述電機(jī)當(dāng)前的電角度；
[0011] 依據(jù)所述電角度，確定所述電機(jī)的初始位置角。
[0012] 可選地，所述第一數(shù)值為40 %。
[0013] 可選地，所述向控制所述電機(jī)的三相橋臂電路輸入三相電包括：
[0014] N次向控制所述電機(jī)的三相橋臂電路輸入三相電，其中，在每次停止輸入所述三相 電后，轉(zhuǎn)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子，N為大于1的整數(shù)；
[0015] 所述確定所述電機(jī)當(dāng)前的電角度包括：
[0016] 分別確定每一次輸入三相電后，所述電機(jī)當(dāng)前的電角度。
[0017] 可選地，所述依據(jù)所述電角度，確定所述電機(jī)的初始位置角包括：
[0018] 計(jì)算所述N個(gè)電角度的均值，所述均值為所述電機(jī)的初始位置角。
[0019] 可選地，所述向控制所述電機(jī)的三相橋臂電路輸入三相電包括：
[0020] 通過(guò)PffM控制方式，向控制所述電機(jī)的三相橋臂電路輸入三相電，所述PffM的頻率 為 20kHZ。
[0021] -種初始位置角的確定裝置，包括：
[0022] 供電控制模塊，用于在電機(jī)空載的情況下，向控制所述電機(jī)的三相橋臂電路輸入 三相電，所述三相電中，V相和U相的占空比為零，U相的占空比上限為第一數(shù)值，所述第一 數(shù)值為使得所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈的方向?yàn)榱愣鹊臄?shù)值；
[0023] 第一確定模塊，用于確定所述電機(jī)當(dāng)前的電角度；
[0024] 第二確定模塊，用于依據(jù)所述電角度，確定所述電機(jī)的初始位置角。
[0025] 可選地，所述供電控制模塊用于在電機(jī)空載的情況下，向控制所述電機(jī)的三相橋 臂電路輸入三相電，所述三相電中，V相和U相的占空比為零，U相的占空比上限為第一數(shù) 值，包括：
[0026] 所述供電控制模塊具體用于，在電機(jī)空載的情況下，向控制所述電機(jī)的三相橋臂 電路輸入三相電，所述三相電中，V相和U相的占空比為零，U相的占空比上限為40 %。
[0027] 可選地，所述供電控制模塊用于向控制所述電機(jī)的三相橋臂電路輸入三相電，包 括：
[0028] 所述供電控制模塊具體用于，N次向控制所述電機(jī)的三相橋臂電路輸入三相電，其 中，在每次停止輸入所述三相電后，轉(zhuǎn)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子，N為大于1的整數(shù)；
[0029] 所述第一確定模塊用于確定所述電機(jī)當(dāng)前的電角度包括：
[0030] 所述第一確定模塊具體用于，分別確定每一次輸入三相電后，所述電機(jī)當(dāng)前的電 角度。
[0031] 可選地，所述第二確定模塊用于依據(jù)所述電角度，確定所述電機(jī)的初始位置角，包 括：
[0032] 所述第二確定模塊具體用于，計(jì)算所述N個(gè)電角度的均值，所述均值為所述電機(jī) 的初始位置角。
[0033] 可選地，所述供電控制模塊用于向控制所述電機(jī)的三相橋臂電路輸入三相電，包 括：
[0034] 所述供電控制模塊具體用于，通過(guò)PffM控制方式，向控制所述電機(jī)的三相橋臂電 路輸入三相電，所述PWM的頻率為20kHZ。
[0035] 本申請(qǐng)實(shí)施例所述的初始位置角的確定方法及裝置，向控制所述電機(jī)的三相橋臂 電路輸入三相電，因?yàn)槿嚯姷腣相和U相的占空比為零，U相的占空比上限使得所述電機(jī) 的轉(zhuǎn)子磁鏈的方向?yàn)榱愣鹊臄?shù)值，又因?yàn)殡姍C(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈的方向?yàn)榱愣葧r(shí)，電機(jī)的電角度 與電機(jī)的初始位置角之間有相關(guān)性這一特性，所以，本申請(qǐng)所述的方法及裝置，通過(guò)三相電 的輸入即可得到電機(jī)的初始位置角，而無(wú)需進(jìn)行后續(xù)的角度邊界修正，所以，可以適用于不 同的電機(jī)，從而具有較強(qiáng)的通用性。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0037] 圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)的又一種初始位置角的確定方法的流程圖；
[0038] 圖2為三相橋臂電路原理的示意圖；
[0039] 圖3為6種有效開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，三相橋臂不同開(kāi)關(guān)狀態(tài)下定子電流與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向 的不意圖；
[0040] 圖4為三相橋臂（100)狀態(tài)下合成三流矢量與轉(zhuǎn)子停留圖；
[0041] 圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)的又一種初始位置角的確定方法的流程圖；
[0042] 圖6為本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)的一種初始位置角的確定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 本申請(qǐng)實(shí)施例所述的初始位置角的確定方法及裝置，可以應(yīng)用在對(duì)EPS助力電機(jī) 的初始位置角的確定過(guò)程中，確定初始位置角的目的在于，提高對(duì)EPS助力電機(jī)的FOC的控 制性能。
[0044] 下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0045] 圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)的一種初始位置角的確定方法，本實(shí)施例中，電機(jī)可以 為永磁同步電機(jī)（permanent magnet synchronous motor，PMSM) 〇
[0046] 本實(shí)施例所述方法包括以下步驟：
[0047] SlOl :在電機(jī)空載的情況下，向控制所述電機(jī)的三相橋臂電路輸入三相電，所述三 相電中，V相和U相的占空比為零，U相的占空比上限為第一數(shù)值，所述第一數(shù)值為使得所述 電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈的方向?yàn)榱愣鹊臄?shù)值；
[0048] 其中，三相橋臂電路的示意圖如圖2所示，其中，VInVT2,……VT 6S MOSFET場(chǎng)效 應(yīng)管，M3為三相永磁同步電機(jī)，0及0'為接地端，三相橋臂電路的作用為通過(guò)控制三相橋壁 上下MOSFET的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，進(jìn)而產(chǎn)生三路相位相差120°的正弦波電流，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出相應(yīng) 的扭矩和速度。
[0049] 申請(qǐng)人在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：三相橋臂功率開(kāi)關(guān)器件共有8種工作狀態(tài)，其中6種有 效開(kāi)關(guān)狀態(tài)，2種零狀態(tài)。為了研究各相上下橋臂不同開(kāi)關(guān)組合時(shí)逆變器輸出的空間電壓矢 量，定義開(kāi)關(guān)函數(shù)Sx(x = U、V、W)為：
[0051] 圖3是6種有效開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，產(chǎn)生的電機(jī)定子磁鏈與電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈的關(guān)系，其中六 邊形中ABCDEF分別代表電壓矢量的6個(gè)扇區(qū)，分別對(duì)應(yīng)的電壓矢量為[100]、[110]、[010]、 [011]、[001]、[101]，每個(gè)扇區(qū)中轉(zhuǎn)子的位置代表在矢量變化過(guò)程中轉(zhuǎn)子位置變化趨勢(shì)圖。
[0052] 三相永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程為：
[0053] Tm = p(Wdiq_Wqid) = p[Wfiq+(Ld_Lq)idi q] (1-1)
[0054] 其中Wd為定子磁鏈在d軸（圖2中所示）的分量，Ψ q為定子磁鏈在q軸（圖2 中所示）的分量，Wf為轉(zhuǎn)子磁鋼在定子上的耦合磁鏈，它只在d軸上存在；p為轉(zhuǎn)子的磁極 對(duì)數(shù)，L d、Lq為永磁同步電機(jī)d、q軸的主電感。對(duì)于表面式的永磁同步電機(jī)，Ld= L q，所以 轉(zhuǎn)矩方程可以變?yōu)椋?br>[0055] Tm = PWfiq= ρΨ fissin β (1-2)
[0056] 從公式（1-2)中可以看出，當(dāng)三相合成的電流矢量1與(1軸的夾角等于90°時(shí)可 以獲得最大轉(zhuǎn)矩，即：^與9軸方向重合時(shí)轉(zhuǎn)矩最大。所以公式（H)可以轉(zhuǎn)化為如下：
[0057] Tm = pWfis (1-3)
[0058] 因?yàn)檗D(zhuǎn)子是永磁體，所以Wf不變，式（1-3)