CN105656378A - 基于电机反电动势采样电路的反电动势采样偏差校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于偏差校正技术领域，提供了一种基于电机反电动势采样电路的反电动势采样偏差校正方法。在本发明中，反电动势采样偏差校正方法基于电机反电动势采样电路实现，通过获取第一电池电压采样值、第一反电动势采样值、反电动势采样模块的分压比，并根据电池电压采样模块的分压比、反电动势采样模块的分压比、第一反电动势采样值及第三反电动势采样值获取三相反电动势标准采样值，因此实现了对三相反电动势采样值偏差的校正，提高了三相反电动势采样值的精度，进而提升了电动车滑行起动或飞车起动的控制性能。

Description

基于电机反电动势采样电路的反电动势采样偏差校正方法

技术领域

本发明属于偏差校正技术领域，尤其涉及一种基于电机反电动势采样电路的反电动势采样偏差校正方法。

背景技术

在永磁同步电机矢量控制的应用中，为了提高电动车滑行起动或飞车起动的控制性能，需要对永磁同步电机的反电动势进行采样，反电动势采样值的精度越高，则电动车滑行起动或飞车起动的起动性能越好。采样电路通常由开关模块和采样模块等组成，采样模块通常包括多个采样电阻，反电动势采样值的精度较依赖于采样电阻的精度。然而在低成本的应用中，采样电路中采样电阻的精度偏低，并且同一批次的采样电阻的电阻值也会存在差异，如此使得反电动势采样值的精度偏低，进而造成电动车在滑行起动或飞车起动过程中出现噪声大、振动或过流保护等现象，降低了电动车滑行起动或飞车起动的起动性能。因此，现有技术因采样模块的精度低使得反电动势采样值的精度低而造成电动车起动性能差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电机反电动势采样电路的反电动势采样偏差校正方法，旨在解决现有技术因采样模块的精度低使得反电动势采样值的精度低而造成电动车起动性能差的问题。

本发明是这样实现的，基于电机反电动势采样电路的反电动势采样偏差校正方法，所述电机反电动势采样电路包括电池、第一开关模块、第二开关模块、对所述电池的电压进行采样的电池电压采样模块、对电机的三相反电动势进行采样的反电动势采样模块及控制单元，所述反电动势采样偏差校正方法包括：

当所述控制单元上电初始化时，所述控制单元获取所述电池电压采样模块采样得到的第一电池电压采样值；

当电机处于静止状态，且所述控制单元控制所述第一开关模块和所述第二开关模块分别处于关断状态和导通状态时，所述控制单元获取所述反电动势采样模块采样得到的第一反电动势采样值；

当电机处于静止状态，且所述控制单元控制所述第一开关模块和第二开关模块分别处于导通状态和关断状态时，所述控制单元获取所述反电动势采样模块采样得到的第二反电动势采样值和所述电池电压采样模块采样得到的第二电池电压采样值，并根据所述第一电池电压采样值、所述第一反电动势采样值、所述第二反电动势采样值、所述第二电池电压采样值及所述电池电压采样模块的分压比获取所述反电动势采样模块的分压比；

当电机处于滑行状态，且所述控制单元控制所述第一开关模块和第二开关模块均处于关断状态时，所述控制单元获取所述反电动势采样模块采样得到的第三反电动势采样值，并根据所述电池电压采样模块的分压比、所述反电动势采样模块的分压比、所述第一反电动势采样值及所述第三反电动势采样值获取三相反电动势标准采样值。

在本发明中，反电动势采样偏差校正方法基于电机反电动势采样电路实现，通过获取第一电池电压采样值、第一反电动势采样值、反电动势采样模块的分压比，并根据电池电压采样模块的分压比、反电动势采样模块的分压比、第一反电动势采样值及第三反电动势采样值获取三相反电动势标准采样值，因此实现了对三相反电动势采样值偏差的校正，提高了三相反电动势采样值的精度，进而提升了电动车滑行起动或飞车起动的控制性能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电机反电动势采样电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的反电动势采样偏差校正方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所提供的电机反电动势采样偏差校正方法基于反电动势采样电路实现，如图1所示，电机反电动势采样电路包括电池100、第一开关模块200、第二开关模块300、对电池100的电压进行采样的电池电压采样模块400、对电机的三相反电动势进行采样的反电动势采样模块500及控制单元600。

具体的，电机反电动势采样电路还可包括并联在电池100两端的电容C1；第一开关模块200包括第一开关管201、第二开关管202及第三开关管203，第二开关模块300包括第四开关管301、第五开关管302及第六开关管303，电池电压采样模块400对电池100两端电压进行采样，其包括第一分压单元R1和第二分压单元R2；反电动势采样模块500对电机的三相反电动势进行采样，其包括第一相反电动势采样模块501、第二相反电动势采样模块502及第三相反电动势采样模块503，第一相反电动势采样模块501包括第三分压单元R3和第四分压单元R4，第二相反电动势采样模块502包括第五分压单元R5和第六分压单元R6，第三相反电动势采样模块503包括第七分压单元R7和第八分压单元R8。

进一步具体的，控制单元600可为单片机；第一开关管201、第二开关管202、第三开关管203、第四开关管301、第五开关管302及第六开关管303均可为MOS管或IGBT；第一分压单元R1、第二分压单元R2、第三分压单元R3、第四分压单元R4、第五分压单元R5、第六分压单元R6、第七分压单元R7及第八分压单元R8均可为电阻。

图2示出了本发明实施例提供的反电动势采样偏差校正方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在步骤S100中，当控制单元上电初始化时，控制单元获取电池电压采样模块采样得到的第一电池电压采样值。

具体的，控制单元获取电池电压采样模块多次采样所获得的多个电池第一采样值，并对多个电池第一采样值进行均值计算以获得第一电池电压采样值。

具体的，当控制单元上电初始化时，由于硬件调理电路存在延时，因此，当电池电压采样模块不存在采样偏差时，此时电池电压采样模块采样得到的多个电池第一采样值均为0，第一电池电压采样值也为0。然而当电池电压采样模块存在采样偏差时，此时电池电压采样模块采样得到的多个电池第一采样值均不为0，第一电池电压采样值也不为0，此时可将第一电池电压采样值视为电池电压的零点漂移值。

在步骤S200中，当电机处于静止状态，且控制单元控制第一开关模块和第二开关模块分别处于关断状态和导通状态时，控制单元获取反电动势采样模块采样得到的第一反电动势采样值。

具体的，控制单元获取第一相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第一相第一采样值，并对多个第一相第一采样值进行均值计算以获得第一相反电动势所对应的第一反电动势采样值；控制单元获取第二相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第二相第一采样值，并对多个第二相第一采样值进行均值计算以获得第二相反电动势所对应的第一反电动势采样值；控制单元获取第三相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第三相第一采样值，并对多个第三相第一采样值进行均值计算以获得第三相反电动势所对应的第一反电动势采样值。

具体的，由于此时电机处于静止状态，第一开关模块、第二开关模块分别处于关断状态、导通状态，因此，若第一相反电动势采样模块、第二相反电动势采样模块及第三相反电动势采样模块均不存在采样偏差，则第一相反电动势所对应的第一反电动势采样值、第二相反电动势所对应的第一反电动势采样值及第三相反电动势所对应的第一反电动势采样值均为0。当第一相反电动势采样模块、第二相反电动势采样模块及第三相反电动势采样模块均存在采样偏差时，则第一相反电动势所对应的第一反电动势采样值、第二相反电动势所对应的第一反电动势采样值及第三相反电动势所对应的第一反电动势采样值均不为0，此时可将第一相反电动势所对应的第一反电动势采样值、第二相反电动势所对应的第一反电动势采样值及第三相反电动势所对应的第一反电动势采样值视为反电动势零点漂移值。

在步骤S300中，当电机处于静止状态，且控制单元控制第一开关模块和第二开关模块分别处于导通状态和关断状态时，控制单元获取反电动势采样模块采样得到的第二反电动势采样值和电池电压采样模块采样得到的第二电池电压采样值，并根据第一电池电压采样值、第一反电动势采样值、第二反电动势采样值、第二电池电压采样值及电池电压采样模块的分压比获取反电动势采样模块的分压比。

其中，电池电压采样模块的分压比的表达式为R2/(R1+R2)，电池电压采样模块的分压比为预先设置的数值，即已知的数值。

具体的，控制单元获取反电动势采样模块采样得到的第二反电动势采样值的过程具体为：控制单元获取第一相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第一相第二采样值，并对多个第一相第二采样值进行均值计算以获得第一相反电动势所对应的第二反电动势采样值；控制单元获取第二相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第二相第二采样值，并对多个第二相第二采样值进行均值计算以获得第二相反电动势所对应的第二反电动势采样值；控制单元获取第三相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第三相第二采样值，并对多个第三相第二采样值进行均值计算以获得第三相反电动势所对应的第二反电动势采样值。

具体的，控制单元获取电池电压采样模块采样得到的第二电池电压采样值的过程具体为：控制单元获取电池电压采样模块多次采样所获得的多个电池第二采样值，并对多个电池第二采样值进行均值计算以获得第二电池电压采样值。

具体的，控制单元根据第一电池电压采样值、第一反电动势采样值、第二反电动势采样值、第二电池电压采样值及电池电压采样模块的分压比获取反电动势采样模块的分压比的过程具体为：根据第一电池电压采样值、第二电池电压采样值、第一相反电动势所对应的第一反电动势采样值、第一相反电动势所对应的第二反电动势采样值及电池电压采样模块的分压比获取第一相反电动势采样模块的分压比；根据第一电池电压采样值、第二电池电压采样值、第二相反电动势所对应的第一反电动势采样值、第二相反电动势所对应的第二反电动势采样值及电池电压采样模块的分压比获取第二相反电动势采样模块的分压比；根据第一电池电压采样值、第二电池电压采样值、第三相反电动势所对应的第一反电动势采样值、第三相反电动势所对应的第二反电动势采样值及电池电压采样模块的分压比获取第三相反电动势采样模块的分压比。

进一步具体的，第一相反电动势采样模块的分压比的表达式为R4/(R3+R4)，第一相反电动势采样模块的分压比的具体数值通过以下公式计算得到：

$k_a=\frac{{\mathrm{AD}}_a-{\mathrm{AD}}_{a0}}{{\mathrm{AD}}_{dc}-{\mathrm{AD}}_{dc0}}{k}_{dc};$

其中，k_a为第一相反电动势采样模块的分压比，AD_a为第一相反电动势所对应的第二反电动势采样值，AD_a0为第一相反电动势所对应的第一反电动势采样值，AD_dc为第二电池电压采样值，AD_dc0为第一电池电压采样值，k_dc为电池电压采样模块的分压比。

第二相反电动势采样模块的分压比的表达式为R6/(R5+R6)，第二相反电动势采样模块的分压比的具体数值通过以下公式计算得到：

$k_b=\frac{{\mathrm{AD}}_b-{\mathrm{AD}}_{b0}}{{\mathrm{AD}}_{dc}-{\mathrm{AD}}_{dc0}}{k}_{dc};$

其中，k_b为第二相反电动势采样模块的分压比，AD_b为第二相反电动势所对应的第二反电动势采样值，AD_b0为第二相反电动势所对应的第一反电动势采样值，AD_dc为第二电池电压采样值，AD_dc0为第一电池电压采样值，k_dc为电池电压采样模块的分压比。

第三相反电动势采样模块的分压比的表达式为R8/(R7+R8)，第三相反电动势采样模块的分压比的具体数值通过以下公式计算得到：

$k_c=\frac{{\mathrm{AD}}_c-{\mathrm{AD}}_{c0}}{{\mathrm{AD}}_{dc}-{\mathrm{AD}}_{dc0}}{k}_{dc};$

其中，k_c为第三相反电动势采样模块的分压比，AD_c为第三相反电动势所对应的第二反电动势采样值，AD_c0为第三相反电动势所对应的第一反电动势采样值，AD_dc为第二电池电压采样值，AD_dc0为第一电池电压采样值，k_dc为电池电压采样模块的分压比。

从上述各计算公式可以看出，根据采样值便可由软件计算出反电动势采样模块的分压比的具体数值，而无需通过检测各分压单元的电阻值去计算。对于不同电压等级的采样电路，反电动势采样模块的分压比设计也不同，通常软件设计人员需要预先检测各电压等级下的反电动势采样模块的分压比，增加了设计人员的工作量，而通过上述各计算公式，只需通过采样值便可由软件自动辨识出各电压等级下的反电动势采样模块的分压比，降低了设计人员的任务量。

在步骤S400中，当电机处于滑行状态，且控制单元控制第一开关模块和第二开关模块均处于关断状态时，控制单元获取反电动势采样模块采样得到的第三反电动势采样值，并根据电池电压采样模块的分压比、反电动势采样模块的分压比、第一反电动势采样值及第三反电动势采样值获取三相反电动势标准采样值。

具体的，电机处于滑行状态发生在电动车滑行时。控制单元获取反电动势采样模块采样得到的第三反电动势采样值的过程具体为：控制单元获取第一相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第一相第三采样值，并对多个第一相第三采样值进行均值计算以获得第一相反电动势所对应的第三反电动势采样值；控制单元获取第二相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第二相第三采样值，并对多个第二相第三采样值进行均值计算以获得第二相反电动势所对应的第三反电动势采样值；控制单元获取第三相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第三相第三采样值，并对多个第三相第三采样值进行均值计算以获得第三相反电动势所对应的第三反电动势采样值。

具体的，控制单元根据电池电压采样模块的分压比、反电动势采样模块的分压比、第一反电动势采样值及第三反电动势采样值获取三相反电动势标准采样值的过程具体为：根据电池电压采样模块的分压比、第一相反电动势采样模块的分压比、第一相反电动势所对应的第一反电动势采样值及第一相反电动势所对应的第三反电动势采样值获取第一相反电动势标准采样值；根据电池电压采样模块的分压比、第二相反电动势采样模块的分压比、第二相反电动势所对应的第一反电动势采样值及第二相反电动势所对应的第三反电动势采样值获取第二相反电动势标准采样值；根据电池电压采样模块的分压比、第三相反电动势采样模块的分压比、第三相反电动势所对应的第一反电动势采样值及第三相反电动势所对应的第三反电动势采样值获取第三相反电动势标准采样值。

进一步具体的，第一相反电动势标准采样值、第二相反电动势标准采样值及第三相反电动势标准采样值为偏差校正后的反电动势采样值，第一相反电动势标准采样值、第二相反电动势标准采样值及第三相反电动势标准采样值可分别由以下计算公式计算得到：

$\left\{\begin{array}{c}{{\mathrm{AD}}_a}^{*}=\frac{k_{dc}}{k_a}({{\mathrm{AD}}_a}^{\′}-{\mathrm{AD}}_{a0})\\ {{\mathrm{AD}}_b}^{*}=\frac{k_{dc}}{k_b}({{\mathrm{AD}}_b}^{\′}-{\mathrm{AD}}_{b0})\\ {{\mathrm{AD}}_c}^{*}=\frac{k_{dc}}{k_c}({{\mathrm{AD}}_c}^{\′}-{\mathrm{AD}}_{c0})\end{array}\right.;$

其中，AD_a ^*为第一相反电动势标准采样值，AD_b ^*为第二相反电动势标准采样值，AD_c ^*为第三相反电动势标准采样值，k_dc为电池电压采样模块的分压比，k_a为第一相反电动势采样模块的分压比，k_b为第二相反电动势采样模块的分压比，k_c为第三相反电动势采样模块的分压比，AD_a′为第一相反电动势所对应的第三反电动势采样值，AD_b′为第二相反电动势所对应的第三反电动势采样值，AD_c′为第三相反电动势所对应的第三反电动势采样值，AD_a0为第一相反电动势所对应的第一反电动势采样值，AD_b0为第二相反电动势所对应的第一反电动势采样值，AD_c0为第三相反电动势所对应的第一反电动势采样值。

在本发明中，反电动势采样偏差校正方法基于电机反电动势采样电路实现，通过获取第一电池电压采样值、第一反电动势采样值、反电动势采样模块的分压比，并根据电池电压采样模块的分压比、反电动势采样模块的分压比、第一反电动势采样值及第三反电动势采样值获取三相反电动势标准采样值，因此实现了对三相反电动势采样值偏差的校正，提高了三相反电动势采样值的精度，进而提升了电动车滑行起动或飞车起动的控制性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于电机反电动势采样电路的反电动势采样偏差校正方法，所述电机反电动势采样电路包括电池、第一开关模块、第二开关模块、对所述电池的电压进行采样的电池电压采样模块、对电机的三相反电动势进行采样的反电动势采样模块及控制单元，其特征在于，所述反电动势采样偏差校正方法包括：

当所述控制单元上电初始化时，所述控制单元获取所述电池电压采样模块采样得到的第一电池电压采样值；

当电机处于静止状态，且所述控制单元控制所述第一开关模块和所述第二开关模块分别处于关断状态和导通状态时，所述控制单元获取所述反电动势采样模块采样得到的第一反电动势采样值；

当电机处于静止状态，且所述控制单元控制所述第一开关模块和第二开关模块分别处于导通状态和关断状态时，所述控制单元获取所述反电动势采样模块采样得到的第二反电动势采样值和所述电池电压采样模块采样得到的第二电池电压采样值，并根据所述第一电池电压采样值、所述第一反电动势采样值、所述第二反电动势采样值、所述第二电池电压采样值及所述电池电压采样模块的分压比获取所述反电动势采样模块的分压比；

当电机处于滑行状态，且所述控制单元控制所述第一开关模块和第二开关模块均处于关断状态时，所述控制单元获取所述反电动势采样模块采样得到的第三反电动势采样值，并根据所述电池电压采样模块的分压比、所述反电动势采样模块的分压比、所述第一反电动势采样值及所述第三反电动势采样值获取三相反电动势标准采样值。

2.如权利要求1所述的电机反电动势采样偏差校正方法，其特征在于，所述控制单元获取所述电池电压采样模块采样得到的第一电池电压采样值的步骤具体为：

所述控制单元获取所述电池电压采样模块多次采样所获得的多个电池第一采样值，并对所述多个电池第一采样值进行均值计算以获得第一电池电压采样值。

3.如权利要求2所述的电机反电动势采样偏差校正方法，所述反电动势采样模块包括第一相反电动势采样模块、第二相反电动势采样模块及第三相反电动势采样模块，其特征在于，所述控制单元获取所述反电动势采样模块采样得到的第一反电动势采样值的步骤具体为：

所述控制单元获取所述第一相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第一相第一采样值，并对所述多个第一相第一采样值进行均值计算以获得第一相反电动势所对应的第一反电动势采样值；

所述控制单元获取所述第二相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第二相第一采样值，并对所述多个第二相第一采样值进行均值计算以获得第二相反电动势所对应的第一反电动势采样值；

所述控制单元获取所述第三相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第三相第一采样值，并对所述多个第三相第一采样值进行均值计算以获得第三相反电动势所对应的第一反电动势采样值。

4.如权利要求3所述的电机反电动势采样偏差校正方法，其特征在于，所述控制单元获取所述反电动势采样模块采样得到的第二反电动势采样值和所述电池电压采样模块采样得到的第二电池电压采样值的步骤具体为：

所述控制单元获取所述第一相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第一相第二采样值，并对所述多个第一相第二采样值进行均值计算以获得第一相反电动势所对应的第二反电动势采样值；

所述控制单元获取所述第二相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第二相第二采样值，并对所述多个第二相第二采样值进行均值计算以获得第二相反电动势所对应的第二反电动势采样值；

所述控制单元获取所述第三相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第三相第二采样值，并对所述多个第三相第二采样值进行均值计算以获得第三相反电动势所对应的第二反电动势采样值；

所述控制单元获取所述电池电压采样模块多次采样所获得的多个电池第二采样值，并对所述多个电池第二采样值进行均值计算以获得第二电池电压采样值。

5.如权利要求1所述的电机反电动势采样偏差校正方法，其特征在于，所述电池电压采样模块的分压比为预先设置的数值。

6.如权利要求4所述的电机反电动势采样偏差校正方法，其特征在于，所述根据所述第一电池电压采样值、所述第一反电动势采样值、所述第二反电动势采样值、所述第二电池电压采样值及所述电池电压采样模块的分压比获取所述反电动势采样模块的分压比的步骤具体为：

根据所述第一电池电压采样值、所述第二电池电压采样值、所述第一相反电动势所对应的第一反电动势采样值、所述第一相反电动势所对应的第二反电动势采样值及所述电池电压采样模块的分压比获取所述第一相反电动势采样模块的分压比；

根据所述第一电池电压采样值、所述第二电池电压采样值、所述第二相反电动势所对应的第一反电动势采样值、所述第二相反电动势所对应的第二反电动势采样值及所述电池电压采样模块的分压比获取所述第二相反电动势采样模块的分压比；

根据所述第一电池电压采样值、所述第二电池电压采样值、所述第三相反电动势所对应的第一反电动势采样值、所述第三相反电动势所对应的第二反电动势采样值及所述电池电压采样模块的分压比获取所述第三相反电动势采样模块的分压比。

7.如权利要求6所述的电机反电动势采样偏差校正方法，其特征在于，所述控制单元获取所述反电动势采样模块采样得到的第三反电动势采样值的步骤具体为：

所述控制单元获取所述第一相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第一相第三采样值，并对所述多个第一相第三采样值进行均值计算以获得第一相反电动势所对应的第三反电动势采样值；

所述控制单元获取所述第二相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第二相第三采样值，并对所述多个第二相第三采样值进行均值计算以获得第二相反电动势所对应的第三反电动势采样值；

所述控制单元获取所述第三相反电动势采样模块多次采样所获得的多个第三相第三采样值，并对所述多个第三相第三采样值进行均值计算以获得第三相反电动势所对应的第三反电动势采样值。

8.如权利要求7所述的电机反电动势采样偏差校正方法，其特征在于，所述根据所述电池电压采样模块的分压比、所述反电动势采样模块的分压比、所述第一反电动势采样值及所述第三反电动势采样值获取三相反电动势标准采样值的步骤具体为：

根据所述电池电压采样模块的分压比、所述第一相反电动势采样模块的分压比、所述第一相反电动势所对应的第一反电动势采样值及所述第一相反电动势所对应的第三反电动势采样值获取第一相反电动势标准采样值；

根据所述电池电压采样模块的分压比、所述第二相反电动势采样模块的分压比、所述第二相反电动势所对应的第一反电动势采样值及所述第二相反电动势所对应的第三反电动势采样值获取第二相反电动势标准采样值；

根据所述电池电压采样模块的分压比、所述第三相反电动势采样模块的分压比、所述第三相反电动势所对应的第一反电动势采样值及所述第三相反电动势所对应的第三反电动势采样值获取第三相反电动势标准采样值。