一種初始位置角的確定方法及裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請要求于2015年03月31日提交中國專利局、申請?zhí)?01510149765. 6、發(fā)明 名稱為"一種初始位置角的確定方法及裝置"的中國專利申請的優(yōu)先權，其全部內(nèi)容通過引 用結合在本申請中。
技術領域
[0002] 本申請涉及汽車電子領域，尤其涉及一種初始位置角的確定方法及裝置。
【背景技術】
[0003] 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering, EPS)根據(jù)實時車速以及方向盤轉(zhuǎn) 矩信號，對電機進行電流閉環(huán)控制，輸出助力力矩，從而輔助駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤。作為EPS 系統(tǒng)的執(zhí)行器，助力電機的控制性能在很大程度上決定了 EPS系統(tǒng)的性能。而通過矢量控 制算法（FOC)可以將三相永磁同步電機達到類似控制直流電機的控制簡化。
[0004] 電機初始角的準確度直接影響到矢量控制算法（FOC)的控制性能，現(xiàn)有技術中， 通過選取適當?shù)碾妷合蛄浚闺姍C轉(zhuǎn)子產(chǎn)生微動；如果電機停轉(zhuǎn)說明當前定子磁場方向和 轉(zhuǎn)子磁極位置中心線重合，此時將控制器解析到的電角度通過角度邊界修正，得出電機初 始位置角。
[0005] 而對于不同的電機，角度邊界修正的范圍是不同的，因此，現(xiàn)有的確定電機初始位 置角的方法并不能適用于所有電機。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本申請實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 機初始位置角的方法并不能適用于所有電機的問題。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本申請實施例提供了以下技術方案：
[0008] 一種初始位置角的確定方法，包括：
[0009] 在電機空載的情況下，向控制所述電機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 的轉(zhuǎn)子磁鏈的方向為零度的數(shù)值；
[0010] 確定所述電機當前的電角度；
[0011] 依據(jù)所述電角度，確定所述電機的初始位置角。
[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的三相橋臂電路輸入三相電包括：
[0014] N次向控制所述電機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)動所述轉(zhuǎn)子，N為大于1的整數(shù)；
[0015] 所述確定所述電機當前的電角度包括：
[0016] 分別確定每一次輸入三相電后，所述電機當前的電角度。
[0017] 可選地，所述依據(jù)所述電角度，確定所述電機的初始位置角包括：
[0018] 計算所述N個電角度的均值，所述均值為所述電機的初始位置角。
[0019] 可選地，所述向控制所述電機的三相橋臂電路輸入三相電包括：
[0020] 通過PffM控制方式，向控制所述電機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，用于在電機空載的情況下，向控制所述電機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)值為使得所述電機的轉(zhuǎn)子磁鏈的方向為零度的數(shù)值；
[0023] 第一確定模塊，用于確定所述電機當前的電角度；
[0024] 第二確定模塊，用于依據(jù)所述電角度，確定所述電機的初始位置角。
[0025] 可選地，所述供電控制模塊用于在電機空載的情況下，向控制所述電機的三相橋 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，在電機空載的情況下，向控制所述電機的三相橋臂 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當前的電角度包括：
[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，所述電機當前的電 角度。
[0031] 可選地，所述第二確定模塊用于依據(jù)所述電角度，確定所述電機的初始位置角，包 括：
[0032] 所述第二確定模塊具體用于，計算所述N個電角度的均值，所述均值為所述電機 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PffM控制方式，向控制所述電機的三相橋臂電 路輸入三相電，所述PWM的頻率為20kHZ。
[0035] 本申請實施例所述的初始位置角的確定方法及裝置，向控制所述電機的三相橋臂 電路輸入三相電，因為三相電的V相和U相的占空比為零，U相的占空比上限使得所述電機 的轉(zhuǎn)子磁鏈的方向為零度的數(shù)值，又因為電機的轉(zhuǎn)子磁鏈的方向為零度時，電機的電角度 與電機的初始位置角之間有相關性這一特性，所以，本申請所述的方法及裝置，通過三相電 的輸入即可得到電機的初始位置角，而無需進行后續(xù)的角度邊界修正，所以，可以適用于不 同的電機，從而具有較強的通用性。
【附圖說明】
[0036] 為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0037] 圖1為本申請實施例公開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種有效開關狀態(tài)下，三相橋臂不同開關狀態(tài)下定子電流與轉(zhuǎn)子磁場方向 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為本申請實施例公開的又一種初始位置角的確定方法的流程圖；
[0042] 圖6為本申請實施例公開的一種初始位置角的確定裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0043] 本申請實施例所述的初始位置角的確定方法及裝置，可以應用在對EPS助力電機 的初始位置角的確定過程中，確定初始位置角的目的在于，提高對EPS助力電機的FOC的控 制性能。
[0044] 下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0045] 圖1為本申請實施例公開的一種初始位置角的確定方法，本實施例中，電機可以 為永磁同步電機（permanent magnet synchronous motor，PMSM) 〇
[0046] 本實施例所述方法包括以下步驟：
[0047] SlOl :在電機空載的情況下，向控制所述電機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 電機的轉(zhuǎn)子磁鏈的方向為零度的數(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場效 應管，M3為三相永磁同步電機，0及0'為接地端，三相橋臂電路的作用為通過控制三相橋壁 上下MOSFET的開關狀態(tài)，進而產(chǎn)生三路相位相差120°的正弦波電流，驅(qū)動電機輸出相應 的扭矩和速度。
[0049] 申請人在研究過程中發(fā)現(xiàn)：三相橋臂功率開關器件共有8種工作狀態(tài)，其中6種有 效開關狀態(tài)，2種零狀態(tài)。為了研究各相上下橋臂不同開關組合時逆變器輸出的空間電壓矢 量，定義開關函數(shù)Sx(x = U、V、W)為：
[0051] 圖3是6種有效開關狀態(tài)下，產(chǎn)生的電機定子磁鏈與電機轉(zhuǎn)子磁鏈的關系，其中六 邊形中ABCDEF分別代表電壓矢量的6個扇區(qū)，分別對應的電壓矢量為[100]、[110]、[010]、 [011]、[001]、[101]，每個扇區(qū)中轉(zhuǎn)子的位置代表在矢量變化過程中轉(zhuǎn)子位置變化趨勢圖。
[0052] 三相永磁同步電機的轉(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 對數(shù)，L d、Lq為永磁同步電機d、q軸的主電感。對于表面式的永磁同步電機，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，當三相合成的電流矢量1與(1軸的夾角等于90°時可 以獲得最大轉(zhuǎn)矩，即：^與9軸方向重合時轉(zhuǎn)矩最大。所以公式（H)可以轉(zhuǎn)化為如下：
[0057] Tm = pWfis (1-3)
[0058] 因為轉(zhuǎn)子是永磁體，所以Wf不變，式（1-3)