技术领域
[0001] 本
发明涉及电动
汽车领域，具体而言，涉及一种电机定子参数的获取方法及装置。
背景技术
[0002] 目前，电机
控制器算法中涉及的诸多参数通常是基于电机的参数。当需要更换电机时，电机控制器算法中涉及到的参数便需要重新匹配，例如：电机的
电阻、电感、磁链等参数值需要人工重新测量和导入，由此增加测量难度和工作误差率。同时，鉴于大多数电机的参数采用静态测量方式，而电机中的大多数参数又会受到环境和
电流等因素的影响，进而造成静态测量误差较大，人工测量和导入的过程需要耗费极大的人
力与物力，而且难以确保测量和导入过程的准确性。
[0003] 为了解决上述技术
缺陷，相关技术中通常采用高
精度的电阻和电感表来测量电机的电阻和电感，而磁链等参数则是通过计算获得，然后再通过人工方式在程序中进行
修改。此外，还有一些动态响应的策略通过空转试验和堵转实验来测量电机部分参数。空载实验使电机转速接近同步转速，由此得到电机的
铁损、机械损耗、励磁参数等信息。堵转实验是通过外部设备将电机
转轴卡住使得电机转速为零，由此得到电机的
转子电阻、电感等信息。
[0004] 然而，相关技术中所提出的上述解决方案存在如下技术缺陷：当采用表笔测量时，无法保证测量精度，而且电机在运行过程中的电阻与电感通常与静态下的电阻与电感存在差异。而空载试验和堵转试验虽然能够动态地获得电机的电阻与电感等参数信息，但是堵转试验和空载试验需要有外部设备支持，况且并不是所有场合都能够适用。同时这两种解决方案都无法直接将测量结果写入
软件，还需要人工更新软件中的电机参数，由此易引入人工操作误差，同时还会加大人力和物力成本。
[0005] 针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
[0006] 本发明至少部分
实施例提供了一种电机定子参数的获取方法及装置，以至少解决相关技术中所提供的电机定子参数的获取方式的操作复杂度较高、准确性较差的技术问题。
[0007] 根据本发明其中一实施例，提供了一种电机定子参数的获取方法，包括：
[0008] 通过matlab模型仿真，向电机注入
电压信号，得到电机内部
电路对应的等效电路；对等效电路进行分析，得到反馈的电流信号，并根据电压信号和电流信号获取电机的定子电阻和/或根据电流信号获取电机的定子电感。
[0009] 可选地，电压信号具有预设占空比，通过matlab模型仿真，向电机注入电压信号，得到等效电路包括：控制电机控制器的逆变器中的第一
三极管、第二三极管和第三三极管处于导通状态，控制其余管处于关断状态以及向电机注入电压信号，得到等效电路，其中，第一三极管的发射极与电机的A相的定子电阻相连接，第二三极管的集
电极与电机的B相的定子电阻相连接，第三三极管的集电极与电机的C相的定子电阻相连接，A相的定子电阻、B相的定子电阻和C相的定子电阻均相同，在等效电路中，B相的定子电阻与C相的定子电阻并联后再与A相的定子电阻
串联。
[0010] 可选地，对等效电路进行分析，得到电流信号，并根据电压信号和电流信号获取定子电阻包括：从A相注入直流电流，测得电流信号；在等效电路中，利用
伏安法则通过电压信号和电流信号计算得到定子电阻。
[0011] 可选地，通过matlab模型仿真，向电机注入电压信号，得到等效电路包括：短接电机的B相的定子电阻和C相的定子电阻，同时从电机的A相注入高频交流电压信号，得到等效电路。
[0012] 可选地，电机为同步电机，对等效电路进行分析，得到电流信号，并根据电流信号获取定子电感包括：设置电
角度为第一角度，以使转子的旋转
坐标系的d轴与定子三相坐标系的A轴重合，通过电压信号测得电流幅值和电流
频率，并根据电流幅值和电流频率获取d轴上的定子电感；设置电角度为第二角度，以使转子的旋转坐标系的q轴与定子三相坐标系的A轴重合，通过电压信号测得电流幅值和电流频率，并根据电流幅值和电流频率获取q轴上的定子电感。
[0013] 可选地，电机为异步电机，对等效电路进行分析，得到电流信号，并根据电流信号获取定子电感包括：当电机为异步电机时，通过电压信号测得电流幅值和电流频率；根据电流幅值和电流频率获取定子互感。
[0014] 根据本发明其中一实施例，还提供了一种电机定子参数的获取装置，包括：
[0015] 处理模
块，用于通过matlab模型仿真，向电机注入电压信号，得到电机内部电路对应的等效电路；获取模块，用于对电机内部电路对应的等效电路进行分析，得到反馈的电流信号，并根据电压信号和电流信号获取电机的定子电阻和/或根据电流信号获取电机的定子电感。
[0016] 可选地，电压信号具有预设占空比，处理模块，用于控制电机控制器的逆变器中的第一三极管、第二三极管和第三三极管处于导通状态，以及控制其余管处于关断状态，得到等效电路，其中，第一三极管的发射极与电机的A相的定子电阻相连接，第二三极管的集电极与电机的B相的定子电阻相连接，第三三极管的集电极与电机的C相的定子电阻相连接，A相的定子电阻、B相的定子电阻和C相的定子电阻均相同，在等效电路中，B相的定子电阻与C相的定子电阻并联后再与A相的定子电阻串联。
[0017] 可选地，获取模块包括：第一测量单元，用于从A相注入直流电流，测得电流信号；第一获取单元，用于在等效电路中，利用伏安法则通过电压信号和电流信号计算得到定子电阻。
[0018] 可选地，处理模块，用于短接电机的B相的定子电阻和C相的定子电阻，同时从电机的A相注入高频交流电压信号，得到等效电路。
[0019] 可选地，电机为同步电机，获取模块包括：第二获取单元，用于设置电角度为第一角度，以使转子的旋转坐标系的d轴与定子三相坐标系的A轴重合，通过电压信号测得电流幅值和电流频率，并根据电流幅值和电流频率获取d轴上的定子电感；第三获取单元，用于设置电角度为第二角度，以使转子的旋转坐标系的q轴与定子三相坐标系的A轴重合，通过电压信号测得电流幅值和电流频率，并根据电流幅值和电流频率获取q轴上的定子电感。
[0020] 可选地，电机为异步电机，获取模块包括：第四获取单元，用于通过电压信号测得电流幅值和电流频率，并根据电流幅值和电流频率获取定子互感。
[0021] 在本发明至少部分实施例中，采用通过matlab模型仿真，向电机注入电压信号，得到电机内部电路对应的等效电路的方式，通过对等效电路进行分析，得到反馈的电流信号，并根据电压信号和电流信号获取电机的定子电阻以及根据电流信号获取电机的定子电感，由此在矢量控制理论的
基础上，通过matlab模型并利用电压磁链观测器与转子电阻阻值无关作为参考模型，基于电压逆变调速系统，向电机注入不同频率的电压信号，以通过分析等效电路，测量反馈电流信号，便可实现电机参数辨识，从而实现了降低操作复杂度、提高操作灵活性、提升计算准确性的技术效果，进而解决了相关技术中所提供的电机定子参数的获取方式的操作复杂度较高、准确性较差的技术问题。
附图说明
[0022] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本
申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0023] 图1是根据本发明其中一实施例的电机定子参数的获取方法的
流程图；
[0024] 图2是根据本发明其中一可选实施例的电机与电机控制器连接的电路结构示意图；
[0025] 图3是根据本发明其中一可选实施例的电机等效电路结构示意图；
[0026] 图4是根据本发明其中一可选实施例的d轴等效电路的示意图；
[0027] 图5是根据本发明其中一可选实施例的q轴等效电路的示意图；
[0028] 图6是根据本发明其中一可选实施例的异步电机等效电路的示意图；
[0029] 图7是根据本发明其中一可选实施例的电机控制器的各个坐标系对应关系示意图；
[0030] 图8是根据本发明其中一实施例的电机定子参数的获取装置的结构
框图。
具体实施方式
[0031] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0032] 需要说明的是，本发明的
说明书和
权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何
变形，意图在于
覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0033] 根据本发明其中一实施例，提供了一种电机定子参数的获取方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的
计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0034] 该方法实施例可以在电动汽车中执行。电动汽车可以包括一个或多个处理器(处理器可以包括但不限于
电子控制单元(ECU)等的处理装置)和用于存储数据的
存储器。本领域普通技术人员可以理解，上述结构描述仅为示意，其并不对上述电动汽车的结构造成限定。例如，电动汽车还可包括更多或者更少的组件，或者具有与上述结构不同的配置。
[0035] 存储器可用于存储
计算机程序，例如，
应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的电机定子参数的获取方法对应的计算机程序，处理器通过运行存储在存储器内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及
数据处理，即实现上述的电机定子参数的获取方法。存储器可包括高速随机存储器，还可包括
非易失性存储器，如一个或者多个
磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电动汽车。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0036] 在本实施例中提供了一种运行于上述电动汽车的电机定子参数的获取方法。该方法应用matlab仿真设计出一种能够动态测试电机参数并将测量结果直接写入固定存储空间，供电机控制算法直接调用。图1是根据本发明其中一实施例的电机定子参数的获取方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
[0037] 步骤S12，通过matlab模型仿真，向电机注入电压信号，得到电机内部电路对应的等效电路；
[0038] 步骤S14，对等效电路进行分析，得到反馈的电流信号，并根据电压信号和电流信号获取电机的定子电阻和/或根据电流信号获取电机的定子电感。
[0039] 通过上述步骤，可以采用通过matlab模型仿真，向电机注入电压信号，得到电机内部电路对应的等效电路的方式，通过对等效电路进行分析，得到反馈的电流信号，并根据电压信号和电流信号获取电机的定子电阻以及根据电流信号获取电机的定子电感，由此在矢量控制理论的基础上，通过matlab模型并利用电压磁链观测器与转子电阻阻值无关作为参考模型，基于电压逆变调速系统，向电机注入不同频率的电压信号，以通过分析等效电路，测量反馈电流信号，便可实现电机参数辨识，从而实现了降低操作复杂度、提高操作灵活性、提升计算准确性的技术效果，进而解决了相关技术中所提供的电机定子参数的获取方式的操作复杂度较高、准确性较差的技术问题。
[0040] 可选地，在步骤S12中，电压信号具有预设占空比，通过matlab模型仿真，向电机注入电压信号，得到等效电路可以包括以下执行步骤：
[0041] 步骤S121，控制电机控制器的逆变器中的第一三极管、第二三极管和第三三极管处于导通状态，控制其余管处于关断状态以及向电机注入电压信号，得到等效电路，其中，第一三极管的发射极与电机的A相的定子电阻相连接，第二三极管的集电极与电机的B相的定子电阻相连接，第三三极管的集电极与电机的C相的定子电阻相连接，A相的定子电阻、B相的定子电阻和C相的定子电阻均相同，在等效电路中，B相的定子电阻与C相的定子电阻并联后再与A相的定子电阻串联。
[0042] 在通过matlab模型设计测量定子电阻的过程中，图2是根据本发明其中一可选实施例的电机与电机控制器连接的电路结构示意图，图3是根据本发明其中一可选实施例的电机等效电路结构示意图，如图2所示，通过将逆变器VT中的VT1(即上述第一三极管)、VT4(即上述第二三极管)、VT6(即上述第三三极管)处于导通状态，其余逆变器功率管处于关断状态。从A相注入直流电流，因为电机的三相电阻相等，同时考虑到脉冲的占空比为D时，则定子电阻上的电压为Us*D，由此得到如图3所示的T型等效电路。
[0043] 可选地，在步骤S14中，对等效电路进行分析，得到电流信号，并根据电压信号和电流信号获取定子电阻可以包括以下执行步骤：
[0044] 步骤S141，从A相注入直流电流，测得电流信号；
[0045] 步骤S142，在等效电路中，利用伏安法则通过电压信号和电流信号计算得到定子电阻。
[0046] 如图3所示，在等效电路中，ID为从A相注入直流电流测得的电流信号。B相的定子电阻与C相的定子电阻并联后再与A相的定子电阻串联，而且A相的定子电阻、B相的定子电阻和C相的定子电阻均相同，即均为Rs，因此，由伏安法则可以得到(1/2Rs+Rs)ID＝Us*D。在ID与Us*D均已知的情况下，可以计算得到Rs。
[0047] 可选地，在步骤S12中，通过matlab模型仿真，向电机注入电压信号，得到等效电路可以包括以下执行步骤：
[0048] 步骤S122，短接电机的B相的定子电阻和C相的定子电阻，同时从电机的A相注入高频交流电压信号，得到等效电路。
[0049] 在通过matlab模型设计获得电机的定子电感的过程中，在电机为同步电机的情况下，短接电机的B相的定子电阻和C相的定子电阻，同时从电机的A相注入高频交流电压信号。在高频电压下，电感上的电压比电阻上的电压大很多。同时，在通常情况下，电机的漏感远远小于互感。由此，可以分别得到转子的旋转坐标系下d轴与q轴的等效电路。图4是根据本发明其中一可选实施例的d轴等效电路的示意图，图5是根据本发明其中一可选实施例的q轴等效电路的示意图，如图4和图5所示，可以得到如下基于转子dq坐标下的电压计算公式：
[0050]
[0051] 其中，p为预先设定值。
[0052] 在稳态情况下，上述公式可以进一步简化为：
[0053]
[0054] 在通过matlab模型设计获得电机的定子电感的过程中，在电机为异步电机的情况下，短接电机的B相的定子电阻和C相的定子电阻，同时从电机的A相注入高频交流电压信号。图6是根据本发明其中一可选实施例的异步电机等效电路的示意图，如图6所示，在高频电压下，漏感上的电压比电阻上的电压大很多。同时，在通常情况下电机的漏感远远小于互感，由此得到该等效电路，其中，Lls与Llr分别为d轴与q轴的定子电感，且Lls与Llr相等。
[0055] 可选地，步骤S14，电机为同步电机，对等效电路进行分析，得到电流信号，并根据电流信号获取定子电感可以包括以下执行步骤：
[0056] 步骤S143，设置电角度为第一角度，以使转子的旋转坐标系的d轴与定子三相坐标系的A轴重合，通过电压信号测得电流幅值和电流频率，并根据电流幅值和电流频率获取d轴上的定子电感；
[0057] 步骤S144，设置电角度为第二角度，以使转子的旋转坐标系的q轴与定子三相坐标系的A轴重合，通过电压信号测得电流幅值和电流频率，并根据电流幅值和电流频率获取q轴上的定子电感。
[0058] 图7是根据本发明其中一可选实施例的电机控制器的各个坐标系对应关系示意图，如图7所示，对于电机控制器，定子三相坐标系IA、IB与IC，定子两相坐标系Ialpha与Ibeta，基于转子的旋转坐标系Id与Iq。
[0059] 当电角度(即theta)为0时，相当于d轴与A轴重合，因此固定旋转
磁场角度为0。从d轴注入则通过高频电压信号，在开环控
制模型下，通过测得电机
三相电流的电流幅值和电流频率，并通过电感公式即可计算得到d轴的电机电感。
[0060] 同理，当设计电角度为270°时，相当于q轴与A相重合，从q轴注入高频电压信号，在开环控制模型下，通过测得电机三相电流的电流幅值和电流频率，并通过电感公式即可计算得到q轴的电机电感。
[0061] 可选地，在步骤S14中，电机为异步电机，对等效电路进行分析，得到电流信号，并根据电流信号获取定子电感可以包括以下执行步骤：
[0062] 步骤S145，通过电压信号测得电流幅值和电流频率；
[0063] 步骤S146，根据电流幅值和电流频率获取定子电感。
[0064] 假设dq轴的漏感相同，在开环控制模型下，从d轴方向注入电压为0，从q轴方向注入高频固定电压值，通过测得电机三相电流的电流幅值和电流频率，并通过互感公式计算得到dq轴的电机电感。
[0065] 通过上述分析可以看出，通过matlab仿真，模拟电机的堵转和空转的状态，仿真得电机的电阻和电感参数，由此节省外部实现堵转和空转的设备和条件。考虑到通过人工测量输出的电压值，三相电流值及三相电流频率，仍然具有人工时间成本，并且还考虑到成熟的电机控制器产品，通常具有灵敏的
传感器，能够获得高精度的三相电流值及
母线电压值，因此，可以直接将上述实施过程设计在模型中，直接计算获得定子的电阻和电感，鉴于matlab模型中具有data memory write及data memory read模块，通过上述模块又可以直接将获得的电阻及电感直接写入控制器的EEPROM中，因此，在正常运行过程中，只需要从固定的内存读取相应数据即可，进而有效地解决了电机参数测量中的人工成本及设备成本，实现测量参数的自动记录和调用，以及定子参数的自适应。
[0066] 另外，基于上述方法，如果控制器中已经存在电机参数，还可以对电机已有参数值进行校验，进而通过仿真和实验可以验证控制器中已经写入的电机参数是否准确。
[0067] 在本发明其中一实施例中还提供了一种电机定子参数的获取装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或
硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
[0068] 图8是根据本发明其中一实施例的电机定子参数的获取装置的结构框图，如图8所示，该装置包括：处理模块10，用于通过matlab模型仿真，向电机注入电压信号，得到电机内部电路对应的等效电路；获取模块20，用于对电机内部电路对应的等效电路进行分析，得到反馈的电流信号，并根据电压信号和电流信号获取电机的定子电阻和/或根据电流信号获取电机的定子电感。
[0069] 可选地，电压信号具有预设占空比，处理模块10，用于控制电机控制器的逆变器中的第一三极管、第二三极管和第三三极管处于导通状态，以及控制其余管处于关断状态，得到等效电路，其中，第一三极管的发射极与电机的A相的定子电阻相连接，第二三极管的集电极与电机的B相的定子电阻相连接，第三三极管的集电极与电机的C相的定子电阻相连接，A相的定子电阻、B相的定子电阻和C相的定子电阻均相同，在等效电路中，B相的定子电阻与C相的定子电阻并联后再与A相的定子电阻串联。
[0070] 可选地，获取模块20包括：第一测量单元(图中未示出)，用于从A相注入直流电流，测得电流信号；第一获取单元(图中未示出)，用于在等效电路中，利用伏安法则通过电压信号和电流信号计算得到定子电阻。
[0071] 可选地，处理模块10，用于短接电机的B相的定子电阻和C相的定子电阻，同时从电机的A相注入高频交流电压信号，得到等效电路。
[0072] 可选地，电机为同步电机，获取模块20包括：第二获取单元(图中未示出)，用于设置电角度为第一角度，以使转子的旋转坐标系的d轴与定子三相坐标系的A轴重合，通过电压信号测得电流幅值和电流频率，并根据电流幅值和电流频率获取d轴上的定子电感；第三获取单元(图中未示出)，用于设置电角度为第二角度，以使转子的旋转坐标系的q轴与定子三相坐标系的A轴重合，通过电压信号测得电流幅值和电流频率，并根据电流幅值和电流频率获取q轴上的定子电感。
[0073] 可选地，电机为异步电机，获取模块20包括：第四获取单元(图中未示出)，用于通过电压信号测得电流幅值和电流频率，并根据电流幅值和电流频率获取定子互感。
[0074] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0075] 在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0076] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些
接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
[0077] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0078] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0079] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对
现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、
服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、
只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、
随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动
硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0080] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
