车用永磁同步电机零位偏差辨识方法及系统与制作流程

永磁同步电动机转子位置辨识摘要永磁同步电动机(Permanent magnet synchronous Machine, PMSM)由于无需励磁电流、体积轻便、运行效率很高，在工业领域得到越来越广泛的应用。

只有知道了精确的转子位置信息，才能实现永磁同步电动机转子磁场定向的运动控制。

在传统的永磁同步电动机运动控制系统中，通常采用光电编码器或旋转变压器来检测转子的位置。

然而，这些传感器增加了系统的成本，并且降低了系统的可靠性。

因此，无传感器检测永磁同步电动机转子位置已逐渐成为热点。

本文阐述了永磁同步电动机的发展历程、永磁材料的发展，以及它的结构、工作原理和特点等。

介绍了永磁同步电动机转子位置检测的常用方法分两种：即直接方式检测和间接方式检测。

直接方式可分为：旋转变压器法、磁编码器法、光电编码器法；间接方式可分为：电感法、磁链法、假想坐标系法、基于各种观测器的估算方法、卡尔曼滤波器法、高频注入法和人工智能理论基础上的估算方法。

针对本课题主要做了以下研究工作：在构建其数学模型的基础上，深入分析电机定子电感的饱和效应，得出旋转高频电压注入法能够准确跟踪转子凸极位置，但其存在不能确定估算结果是N极还是S极位置的问题。

对于这个问题,本文又分析了永磁同步电机定子电流对电机磁路饱和度的影响，根据旋转电流矢量幅值变化特性，提出了一种判定转子永磁体N/S极极性的方法，解决了常规高频注入法所存在的估算结果可能反向的问题。

关键词：永磁同步电动机；高频电压注入；转子位置检测ABSTRACTAs the permanent magnet synchronous motor without excitation current, volume light, high efficiency, more and more widely in the industrial fieldsof application. Only know the exact rotor position information, to achieve permanent magnet synchronous motor rotor flux orientation motion control. In a traditional permanent magnet synchronous motor motion control system, usually optical encoder or resolver to detect the rotor position. However, these sensors increase the system cost and reduced reliability of the system.Therefore, sensorless permanent magnet synchronous motor rotor position detection has gradually become a hot spot.This paper describes the development process of permanent magnet synchronous motor, permanent magnet materials development, and its structure, working principle and characteristics. Introduced a permanent magnet synchronous motor rotor position detection of the common methods in two ways: the direct detection and indirect detection methods. Direct methods can be divided into: rotating transformer, magnetic encoder method, optical encoder method; indirectly, can be divided into: inductance method, flux method, imaginary coordinate system method, the various observer-based estimation method, Kalman filtering device method, high frequency injection method and Artificial Intelligence based on the theory of estimation methods.The main topics for research work to do the following: In building a mathematical model based on in-depth analysis of the saturation effect of the stator inductance, obtained rotating high frequency signal injection method to accurately track the position of the rotor salient, but its existence can not be determined or estimated results is N pole S pole position of the problem. For this problem, this paper analyzed the current permanent magnet synchronous motor stator magnetic circuit saturation, according to the amplitudevariations of current vector rotation, a permanent magnet rotor determine N / S pole polar solutions to Injection of conventional high-frequency estimation results are likely to reverse the existing problems.Keywords：Permanent magnet synchronous motor, High frequency signal injection, Rotor position detection目录第一章绪论 (1)1.1课题的研究背景 .......................................................1 1.2 永磁同步电动机的国内外研究现状 (2)1.3永磁材料的发展 ....................................................... 4 第二章永磁同步电动机的结构及特点. (4)2.1永磁同步电动机的总体结构 (4)2.1.1 定子结构 (5)2.1.2 转子结构 ....................................................... 6 2.1.3 永磁同步电动机的转子磁极结构型式 ............................... 6 2.2永磁同步电机的特点 .................................................. 10 第三章永磁同步电动机的工作原理及数学模型. (11)3.1永磁同步电动机的工作原理 ............................................ 11 3.2 坐标变换原理 . (12)3.3永磁同步电动机的数学模型 (13)3.4磁路结构对数学模型中参数的影响 ...................................... 15 第四章永磁同步电动机转子位置检测的方法 (17)4.1直接方式 ............................................................ 17 4.2间接方式 (18)第五章旋转高频注入法的原理及应用 (22)5.1旋转高频信号激励下永磁同步电机数学模型 .............................. 22 5.2旋转高频电压信号注入法原理 (23)5.3永磁同步电机转子初始位置检测 (27)5.3.1基于旋转高频注入法的转子初始位置检测原理 (28)5.3.2面贴式永磁同步电机定子电感饱和效应分析研究 .................... 29 5.3.3根据高频电流响应幅值判定N、S极 . (31)第六章结论 ................................................................ 32 参考文献 ................................................................... 34 翻译部分 . (36)英文原文 ............................................................... 36 中文译文 (45)致谢 (54)中国矿业大学2021届本科生毕业设计第1页第一章绪论1.1课题的研究背景直流电气传动和交流电气传动在19世纪中期先后诞生，由于直流电气传动具有良好的调速性能和转矩控制性能，改变决定交流调速的电源频率的改变和对电动机转矩控制极为困难，因此，在20世纪相当长的一段时间内直流传动成为电气传动的主流。

永磁同步电机参数辨识方法作者：吴茂刚吴清华来源：《中国科技博览》2016年第30期[摘要]常规的永磁同步电机参数辨识方法往往忽略逆变器死区等非线性因素，影响了参数辨识的精度。

为提高电机参数辨识的精度，本文采用无死区逆变器电路辨识电机定子电阻和直轴电感，采用常规有死区逆变器电路辨识交轴电感，采用基于最小二乘的线性回归法消除逆变器死区等非线性因素的影响，从而提高交轴电感的辨识精度。

实验结果表明，辨识值接近真实值，证明了方法的有效性。

[关键词]永磁同步电机电阻电感辨识中图分类号：TM351 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0387-020 引言永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor，PMSM）广泛应用于要求有良好静态性能和高动态响应的伺服系统中，高性能永磁同步电机矢量控制系统需要准确的电机参数[1]，如电流环参数整定、最大转矩电流比控制、弱磁控制和电流解耦控制等。

参数辨识方法分为静态参数辨识和动态参数辨识，区别是电机运行状态不同，静态参数辨识方法相对简单、适合工程化应用，动态参数辨识方法相对复杂，辨识精度也往往受到局限。

目前研究的参数辨识方法主要有：最小二乘法[2]、扩展Kalman滤波法[3]、模型参考自适应法[4]、人工智能方法（神经网络[5]、模糊系统[6]、遗传算法[7]等）。

本文主要解决静态参数辨识中逆变器死区等非线性因素对辨识精度的影响，而在常规辨识方法中往往会忽略该因素的影响。

常规辨识方法采用直流实验法定子相电阻。

方法是施加直轴电压矢量，待电机定子电流进入稳态，由直轴电压与直轴电流比值计算定子电阻。

因逆变器死区等非线性因素，实际电压小于给定电压，因而计算值偏大。

常规辨识方法采用直流衰减法辨识定子直轴电感。

基本原理是通过特定的回路连接对电机加入直流电压激励，然后记录电流通过电阻的衰减曲线完成对电机参数的辨识。

不足之处是，对于测试电路有特定的要求，有时候还需要接入特定的测量仪器来辅助完成测试。

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永磁同步电机故障排除及诊断流程分析综述目录永磁同步电机故障排除及诊断流程分析综述 (1)1.1电机过热故障诊断方法及检修 (1)1.1.1定子绕组短路故障诊断及检修 (1)1.1.2铁心过热故障诊断及检修 (3)1.1.3机械过热故障诊断及检修 (4)1.2永磁同步电机无法转动故障诊断及检修 (5)1.2.1永磁同步电机无法转动故障诊断方法及检修 (5)1.2.2电机控制器故障诊断及检修 (6)1.1电机过热故障诊断方法及检修1.1.1定子绕组短路故障诊断及检修诊断方法：(1)外部观察法。

观察接线盒、绕组端部有无烧焦，绕组过热后留下深褐色，并有臭味。

(2)探温检查法。

空载运行20分钟(发现异常时应马上停止)，用手背摸绕组各部分是否超过正常温度。

(3)通电实验法。

用电流表测量，若某相电流过大，说明该相有短路处。

(4)电桥检查。

测量个绕组直流电阻，一般相差不应超过5%以上，如超过，则电阻小的一相有短路故障。

(5)短路侦察器法。

被测绕组有短路，则钢片就会产生振动。

(6)万用表或兆欧表法。

测任意两相绕组相间的绝缘电阻，若读数极小或为零，说明该二相绕组相间有短路。

(7)电压降法。

把三绕组串联后通入低压安全交流电，测得读书小的一组有短路故障。

(8)电流法。

电机空载运行，先测量三相电流，在调换两相测量并对比，若不随电源调换而改变，较大电流的一相绕组有短路。

短路处理方法：(1) 短路点在端部。

可用绝缘材料将短路点隔开，也可重包绝缘线，再上漆重烘干。

(2)短路在线槽内。

将其软化后，找出短路点修复，重新放入线槽后，再上漆烘干。

(3)对短路线匝少于1/12的每相绕组，串联匝数时切断全部短路线,将导通部分连接，形成闭合回路，供应急使用。

(4)绕组短路点匝数超过1/12时，要全部拆除重绕。

定子绕组接错故障诊断方法及检修：(1)滚珠法。

如滚珠沿定子内圆周表面旋转滚动，说明正确，否则绕组有接错现象。

(2)指南针法。

如果绕组没有接错，则在一相绕组中，指南针经过相邻的极(相)组时，所指的极性应相反，在三相绕组中相邻的不同相的极(相)组也相反;如极性方向不变时，说明有一极(相)组反接;若指向不定，则相组内有反接的线圈。

一种永磁同步电机旋变初始零位角校准系统及校准方法
（19）中华人民共和国国家知识产权局
（12）发明专利申请
（10）申请公布号
CN107086835A
（43）申请公布日2017.08.22（21）申请号CN201710395495.6
（22）申请日2017.05.26
（71）申请人深圳市大地和电气股份有限公司
地址518000 广东省深圳市光明新区公明办事处塘家社区东江科技园J栋
（72）发明人李立勇;张艳
（74）专利代理机构深圳市科吉华烽知识产权事务所(普通合伙) 代理人赵雪佳
（51）Int.CI
权利要求说明书说明书幅图
（54）发明名称
一种永磁同步电机旋变初始零位角校准系统及校准方法
（57）摘要
本发明提供一种永磁同步电机旋变初始零
位角校准系统及校准方法，属于电机校准领域。

本发明校准系统，包括上位机、校准台架，所述
校准台架上设有带动被测电机转动的稳速电机、
用于获取被测电机转矩的转矩仪，所述稳速电机
包括稳速控制器和与稳速控制器相连的第一电
机，被测电机包括被测控制器和与被测控制器相
连的第二电机，所述第一电机和第二电机通过连
接轴同轴连接，所述转矩仪与连接轴相连，所述。

新能源车用永磁同步电机的标定与控制2018年8月19日13 24电机标定量有哪些？•温度特性曲线•软件辨识方法•电流控制IdIqMap低温/高温•电流传感器直流定位脉冲电压定位•电机外特性•温度的影响Id/Iq控制命令标定(IdIqMap)□电机控制的核心是在直流电压和电压利用率的约束内，尽量输出更大的转矩达到更高的转速。

因此需要找到合理的Id/Iq指令组合用于控制，实现预期的性能目标。

标定前的准备工作标定前的准备工作：电流延时时间补偿控制中，电流反馈需要使用ADC采样，所以对于ADC采样的精度以及同步性要求很高。

标定前的准备工作：电流延时时间补偿采样延时标定前的准备工作：死区补偿控制中，为了防止逆变器同一桥臂上下两个开关管同时导通，人为地将开关管导通的触关断状态。

同时，开关管的导通和关断逆变器A相电流流向示意图标定前的准备工作：死区补偿一种死区补偿方法：Y. Park and S. Sul, “Compensation of inverter nonlinearity based on trapezoidal 2012 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), Raleigh, NC, 2012, pp. 2292-Estimated distortions of an inverter(a) output current and predicted voltage distortion (V标定前的准备工作：主流定位法旋变零位校准：转子磁极与定子U相存在一□通过向电机施加某个角度的电压或电流矢量，使电机旋转到该角度。

一般可以使U相上桥S1、V相和W相下桥S4、S6开通，向电机施加1-0-0矢量，从而使电机旋转到0角度。

标定前的准备工作：脉冲电压注入法旋变零位校准□份，分别在各角度上施加等幅值等时间的电压矢量，同时检测三相电轴电流峰值标定前的准备工作：脉冲电压注入法旋变零位校准：电机无需转动□标定前的准备工作：Sensorless估计法旋变零位校准□以脉振高频电压信号注入法为例ˆˆIdIqMap标定步凑□STEP 1：固定1个恒定转速，根据设定e_constIdIq测试点示意图引自文献1IdIqMap标定步凑□STEP 2：获取MTPA(Maximum Torque Per○测量值是离散的，因此可以进行差值、拟合。

永磁同步电机零位初始角标定知乎
永磁同步电机的零位初始角标定是指确定永磁同步电机转子的一
个固定位置作为电机的起始位置，以便控制器对电机进行精确的控制。

具体步骤如下：
1. 将永磁同步电机的机械位置和电气位置进行对应。

一般情况下，机械位置是指电机转子上的某一点，而电气位置则是指电机内部
角度编码器的输出值。

2. 通过角度编码器的输出值确定永磁同步电机当前的机械位置。

3. 将电机控制器的输出信号与角度编码器的输出值进行对比，
找到一个电机转子位置与电气控制信号完全匹配的点。

4. 将该点作为永磁同步电机的零位初始角标定点，保存在控制
器中，以便后续的控制过程中进行精确的控制。

需要注意的是，在进行零位初始角标定时，需要保证电机转子处
于静止状态，避免因电机转子运动导致角度编码器输出值的误差。

一种永磁同步电机离线参数辨识方法与流程摘要：本报告深入分析了永磁同步电机（PMSM）的离线参数辨识方法和流程，这是确保电机性能和控制最优化的关键环节。

报告详细描述了识别关键参数如定子电阻、定子电感和永磁体磁链的步骤，这些步骤包括了对电机模型的构建、参数的初步估计以及最终的参数调整。

报告强调了这些过程中所需的精确度以及准确参数辨识对电机效率和控制精度的影响，指出精确的参数辨识能够显著提升电机的运行性能和响应速度。

同时，报告还讨论了参数辨识中面临的挑战，例如环境噪声、电机老化等因素对参数辨识准确性的影响。

此外，报告还探讨了先进算法和设备在克服这些挑战中的作用，例如使用遗传算法、粒子群优化等智能算法来提高参数辨识的准确性和效率，以及采用高精度测量设备来减少测量误差。

关键词：永磁同步电机；离线参数辨识；电机控制；效率；精度Abstract: This report provides an in-depth analysis of the offline parameter identification methods and processes for Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSM), which are crucial for ensuring optimal motor performance and control. The report details the steps involved in identifying key parameters such as stator resistance, stator inductance, and permanent magnet flux linkage. These steps include the construction of the motor model, preliminary estimation of parameters, and final parameter tuning. The report emphasizes the precision required during these processes and the impact of accurate parameter identification on motor efficiency and control accuracy, noting that precise parameter identification can significantly enhance motor operational performance and response speed. Additionally, the report discusses the challenges faced during parameter identification, such as the effects of environmental noise and motor aging on the accuracy of parameter identification. Furthermore, the report explores the role of advanced algorithms and equipment in overcoming these challenges, such as using intelligent algorithms like genetic algorithms and particle swarm optimization to improve the accuracy and efficiency of parameter identification, and employing high-precision measurement devices to reduce measurement errors.Keywords: Permanent Magnet Synchronous Motor; Offline Parameter Identification; Motor Control; Efficiency; Precision一、引言1.1研究背景在现代工业与电力系统领域，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）因其高效、高功率密度和良好的控制性能等优点而得到广泛应用。