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    一種基于EPS的永磁同步電機電壓相位補償及診斷方法技術

    技術編號:36690831 閱讀:24 留言:0更新日期:2023-02-27 19:58
    本發明專利技術涉及轉向系統技術領域,具體地說是一種基于EPS的永磁同步電機電壓相位補償及診斷方法。同現有技術相比,提供一種基于EPS的永磁同步電機電壓相位補償及診斷方法,精確測量出電壓相位滯后時間,并進行電流環輸出電壓相位補償和對補償結果進行準確診斷。本發明專利技術能夠精確測量出電壓延遲時間,進行電壓相位的補償與診斷驗證,避免了理論計算值帶來的偏差影響,保證了電流環輸出電壓的相頻特性,提高電流控制器穩定性。流控制器穩定性。流控制器穩定性。

    【技術實現步驟摘要】
    一種基于EPS的永磁同步電機電壓相位補償及診斷方法


    [0001]本專利技術涉及轉向系統
    ,具體地說是一種基于EPS的永磁同步電機電壓相位補償及診斷方法。

    技術介紹

    [0002]在EPS永磁同步電機驅動控制中,使用磁場定向控制方法進行電壓矢量定向控制,但由于角度延時和采樣、計算、逆變器零階保持等共同作用造成的系統總延時,對電流環輸出電壓構成影響,使得輸出電壓矢量與期望電壓矢量之間產生了角度滯后偏差,且滯后角度隨電機轉速升高而持續增大,加劇了d、q軸耦合效應,影響了電壓輸出相頻特性,最終將導致電流環失控。
    [0003]為了補償系統延時造成的滯后角度,傳統方法是在進行坐標系逆派克電壓變換時,進行滯后角度補償,并在補償后分別進行零電流時特定轉速的d、q軸輸出電壓幅度的補償診斷,補償診斷的依據是d軸輸出電壓為零,q軸輸出電壓為對應轉速反電動勢。傳統方法是基于理論計算或標定方法得到系統延時和基于理想電機模型進行補償結果的診斷,實際上,系統延時難以精確計算得到,將影響補償結果的準確性,且基于理想電機模型未考慮鐵損電阻產生的電壓影響,并不能得到正向和逆向旋轉診斷時d軸輸出電壓均為零的一致性結果。

    技術實現思路

    [0004]本專利技術為克服現有技術的不足,提供一種基于EPS的永磁同步電機電壓相位補償及診斷方法,精確測量出電壓相位滯后時間,并進行電流環輸出電壓相位補償和對補償結果進行準確診斷。
    [0005]為實現上述目的,設計一種基于EPS的永磁同步電機電壓相位補償及診斷方法,其特征在于:具體方法如下:
    [0006]S1,設定第一轉速ω1>0,保持輸入d軸電流i
    d
    =0,保持輸入q軸電流i
    q
    =0,運行電流閉環控制,測量并記錄濾波后d、q軸第一轉速電壓u

    d1
    、u

    q1
    ,將u

    d1
    、u

    q1
    代入電機損耗模型計算第一轉速電壓相位滯后時間ΔT1、第一轉速鐵損電阻R
    c1

    [0007]S2,設定第二轉速ω2,ω2≥2ω1,保持輸入d軸電流i
    d
    =0,保持輸入q軸電流i
    q
    =0,運行電流閉環控制,測量并記錄濾波后d、q軸第二轉速電壓u

    d2
    、u

    q2
    ,將u

    d2
    、u

    q2
    代入電機損耗模型計算第二轉速電壓相位滯后時間ΔT2、第二轉速鐵損電阻R
    c2

    [0008]S3,計算第一轉速ω1電壓相位滯后時間與第二轉速ω2電壓相位滯后時間的平均值ΔT,作為任意轉速ω>0時的電壓相位滯后補償時間,即作為旋轉坐標系d
    ′?
    q

    到期望旋轉坐標系d
    ?
    q之間的滯后補償時間ΔT;
    [0009]S4,分別在正向旋轉和逆向旋轉第一轉速ω1和第二轉速ω2對拖環境下,零電流給定,實測補償后d、q軸電壓輸出值與期望值之間的偏差,第一轉速ω1下電壓期望值為u
    d1

    u
    q1
    ;第二轉速ω2下電壓期望值為u
    d2
    、u
    q2

    [0010]S5,當輸出值與期望值之間的偏差為零時,電壓相位補償及其結果診斷過程結束。
    [0011]所述的第一轉速電壓相位滯后時間ΔT1的公式為其中,Ψ
    m
    表示永磁體磁鏈。
    [0012]所述的第一轉速鐵損電阻R
    c1
    的公式為其中,L
    q
    表示q軸電感,Ψ
    m
    表示永磁體磁鏈。
    [0013]所述的第二轉速電壓相位滯后時間ΔT2的公式為其中,Ψ
    m
    表示永磁體磁鏈。
    [0014]所述的第二轉速鐵損電阻R
    c2
    的公式為其中,L
    q
    表示q軸電感,Ψ
    m
    表示永磁體磁鏈。
    [0015]所述的其中,ω
    e
    為電機同步轉速,u
    dq
    為d
    ?
    q軸電壓矢量,u

    dq
    為d
    ′?
    q

    軸電壓矢量,ΔT=0.5T
    S
    ,T
    S
    為系統采樣周期,j為復系數符號。
    [0016]所述的其中,ω
    e
    為電機同步轉速,u
    dq
    為d
    ?
    q軸電壓矢量,u
    αβ
    為α
    ?
    β軸電壓矢量,ΔT=0.5T
    S
    ,T
    S
    為系統采樣周期,j為復系數符號。
    [0017]所述的第一轉速ω1分別與電壓期望值u
    d1
    、u
    q1
    的關系如下:其中,Ψ
    m
    表示永磁體磁鏈,L
    q
    表示q軸電感。
    [0018]所述的第二轉速ω2分別與電壓期望值u
    d2
    、u
    q2
    的關系如下:其中,Ψ
    m
    表示永磁體磁鏈,L
    q
    表示q軸電感。
    [0019]所述的方法適用于單采樣單更新系統及雙采樣雙更新系統。
    [0020]本專利技術同現有技術相比,提供一種基于EPS的永磁同步電機電壓相位補償及診斷方法,精確測量出電壓相位滯后時間,并進行電流環輸出電壓相位補償和對補償結果進行準確診斷。
    [0021]本專利技術能夠精確測量出電壓延遲時間,進行電壓相位的補償與診斷驗證,避免了
    理論計算值帶來的偏差影響,保證了電流環輸出電壓的相頻特性,提高電流控制器穩定性。
    附圖說明
    [0022]圖1為EPS三相永磁同步電機電壓逆變器拓撲圖。
    [0023]圖2為d軸鐵損等效電路圖。
    [0024]圖3為q軸鐵損等效電路圖。
    [0025]圖4為正向旋轉延時模型圖。
    [0026]圖5為逆向旋轉延時模型圖。
    [0027]圖6為本專利技術基于延時補償的矢量控制結構圖。
    [0028]圖7為延時補償后臺架實驗d、q軸零電流指令1000rpm正反轉d軸輸出電壓的一致性證明圖。
    具體實施方式
    [0029]下面根據附圖對本專利技術做進一步的說明。
    [0030]在EPS永磁同步電機驅動控制中,使用磁場定向控制方法進行電壓矢量定向控制,但由于角度延時和采樣、計算、逆變器零階保持等共同作用造成的系統總延時,對電流環輸出電壓構成影響,使得輸出電壓矢量與期望電壓矢量之間產生了角度滯后偏差,且滯后角度隨電機轉速升高而持續增大,加劇了d、q軸耦合效應,影響了電壓輸出相頻特性,最終將導致電流環失控。圖1為EPS三相永磁同步電機驅動逆變器拓撲圖,圖4和圖5為d、q軸正向旋轉和逆向旋轉輸出軸與本文檔來自技高網
    ...

    【技術保護點】

    【技術特征摘要】
    1.一種基于EPS的永磁同步電機電壓相位補償及診斷方法,其特征在于:具體方法如下:S1,設定第一轉速ω1>0,保持輸入d軸電流i
    d
    =0,保持輸入q軸電流i
    q
    =0,運行電流閉環控制,測量并記錄濾波后d、q軸第一轉速電壓u

    d1
    、u

    q1
    ,將u

    d1
    、u

    q1
    代入電機損耗模型計算第一轉速電壓相位滯后時間ΔT1、第一轉速鐵損電阻R
    c1
    ;S2,設定第二轉速ω2,ω2≥2ω1,保持輸入d軸電流i
    d
    =0,保持輸入q軸電流i
    q
    =0,運行電流閉環控制,測量并記錄濾波后d、q軸第二轉速電壓u

    d2
    、u

    q2
    ,將u

    d2
    、u

    q2
    代入電機損耗模型計算第二轉速電壓相位滯后時間ΔT2、第二轉速鐵損電阻R
    c2
    ;S3,計算第一轉速ω1電壓相位滯后時間與第二轉速ω2電壓相位滯后時間的平均值ΔT,作為任意轉速ω>0時的電壓相位滯后補償時間,即作為旋轉坐標系d
    ′?
    q

    到期望旋轉坐標系d
    ?
    q之間的滯后補償時間ΔT;S4,分別在正向旋轉和逆向旋轉第一轉速ω1和第二轉速ω2對拖環境下,零電流給定,實測補償后d、q軸電壓輸出值與期望值之間的偏差,第一轉速ω1下電壓期望值為u
    d1
    、u
    q1
    ;第二轉速ω2下電壓期望值為u
    d2
    、u
    q2
    ;S5,當輸出值與期望值之間的偏差為零時,電壓相位補償及其結果診斷過程結束。2.根據權利要求1所述的一種基于EPS的永磁同步電機電壓相位補償及診斷方法,其特征在于:所述的第一轉速電壓相位滯后時間ΔT1的公式為其中,Ψ
    m
    表示永磁體磁鏈。3.根據權利要求1所述的一種基于EPS的永磁同步電機電壓相位補償及診斷方法,其特征在于:所述的第一轉速鐵損電阻R
    c1
    的公式為其中,L
    q
    表示q軸...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:吳平仿董毅杰高鵬翟羽喻志剛趙宇
    申請(專利權)人:博世華域轉向系統有限公司
    類型:發明
    國別省市:

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