CN107612435A - 电机转子速度的计算方法和装置、存储介质及处理器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机转子速度的计算方法和装置、存储介质及处理器。该方法包括：获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差，其中，在电机转子旋转过程中，磁场传感器受电机转子的磁场影响产生电压跳变；根据时间差计算得到电机转子的角速度；通过角速度确定电机转子的转速。通过本发明，达到了对电机转子的转速计算时不受磁场传感器设置位置的影响的效果。

Description

电机转子速度的计算方法和装置、存储介质及处理器

技术领域

本发明涉及电机领域，具体而言，涉及一种电机转子速度的计算方法和装置、存储介质及处理器。

背景技术

霍尔位置传感器具有价格便宜、运行可靠、使用寿命长的优点，广泛应用于直流无刷电机驱动器中。但霍尔位置传感器对安装精度要求较高，如生产或使用过程中霍尔发生偏移。将导致电机驱动器所接收的位置信号产生偏差，从而导致控制器获取转速信号周期性波动，影响电机控制性能。

图1是根据现有技术的一种电机转子速度计算装置的示意图，带位置传感器的电机驱动器，需要在电机转子周围均匀安装N个位置传感器(图中为3个)，用于检测电机位置及计算转速。传感器A、B、C均匀分布在电机转子的旋转轨迹之外，由于电机转子旋转时磁场周期性靠近每个传感器导致每个霍尔器件的高低电压呈周期性变化，变化情况如图2所示，电机转子匀速运行时，霍尔传感器在特定的转子位置输出跳变沿。控制器识别不同跳变沿之间的时间间隔，T1、T2…Tn；并可根据此时间间隔，计算出实时转速为：式中，ω为计算获得的电机实时角速度；N为均匀分布的霍尔数量；T_n为某两次连续跳变沿之间的时间间隔；如果当霍尔B安装位置出现偏差，移动到霍尔B*的位置时，如图3，此时，时间测试如图4所示，T2及T5时间变长，T3及T6的时间变短。如使用该方式进行角速度计算。获得转速如图5所示，波动范围较大，影响电机控制效果。

针对相关技术中传感器安装位置偏差导致的电机转子转速测量的周期性误差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电机转子速度的计算方法和装置、存储介质及处理器，以解决传感器安装位置偏差导致的电机转子转速测量的周期性误差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电机转子速度的计算方法，该方法包括：获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差，其中，在所述电机转子旋转过程中，所述磁场传感器受所述电机转子的磁场影响产生电压跳变；根据所述时间差计算得到所述电机转子的角速度；通过所述角速度确定所述电机转子的转速。

进一步地，所述磁场传感器的数量为一个或多个，所述磁场传感器设置在电机转子的旋转轨迹之外，一个或多个所述磁场传感器的设置位置为均匀分布或非均匀分布。

进一步地，根据所述时间差计算得到所述电机转子的旋转角速度包括：通过公式计算得到所述电机转子的角速度，其中，ω表示电机转子的角速度，T_n表示相邻两次电压跳变之间的时间差。

进一步地，获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差包括：获取所述磁场传感器的相邻A+1次电压跳变之间的时间差T_A；通过T_A/A计算所述磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差。

进一步地，所述磁场传感器包括霍尔传感器。

进一步地，获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差包括：获取M个所述磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差；计算M个所述磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差的平均值；将所述平均值作为所述磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种电机转子速度的计算装置，该装置包括：获取单元，用于获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差，其中，在所述电机转子旋转过程中，所述磁场传感器受所述电机转子的磁场影响产生电压跳变；计算单元，用于根据所述时间差计算得到所述电机转子的角速度；确定单元，用于通过所述角速度确定所述电机转子的转速。

进一步地，所述计算单元用于：通过公式计算得到所述电机转子的角速度，其中，ω表示电机转子的角速度，Tn表示相邻两次电压跳变之间的时间差。

进一步地，所述获取单元包括：获取模块，用于获取所述磁场传感器的相邻A+1次电压跳变之间的时间差T_A；计算模块，用于通过T_A/A计算所述磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差。

进一步地，所述磁场传感器包括霍尔传感器。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种存储介质，包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行本发明的电机转子速度的计算方法。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种处理器，用于运行程序，其中，所述程序运行时执行本发明的电机转子速度的计算方法。

本发明通过获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差，其中，在电机转子旋转过程中，磁场传感器受电机转子的磁场影响产生电压跳变；根据时间差计算得到电机转子的角速度；通过角速度确定电机转子的转速，解决了传感器安装位置偏差导致的电机转子转速测量的周期性误差的问题，进而达到了对电机转子的转速计算时不受磁场传感器设置位置的影响的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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：

图1是根据现有技术的一种电机转子速度计算装置的示意图；

图2是根据现有技术的一种霍尔器件的高低电压呈周期性变化的示意图；

图3是根据现有技术的一种电机转子传感器位置偏差的示意图；

图4是根据现有技术的一种传感器位置偏差时霍尔信号的示意图；

图5是根据现有技术的一种传感器位置偏差时转速计算的示意图；

图6是根据本发明实施例的电机转子速度的计算方法的流程图；

图7是根据本发明实施例的一种转子位置与霍尔信号的对应关系的示意图；

图8是根据本发明实施例的电机转子的速度计算方法所计算出的转子速度的示意图；

图9是根据本发明实施例的电机转子速度的计算装置的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请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，以便这里描述的本申请的实施例。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。

本发明实施例提供了一种电机转子速度的计算方法。

图6是根据本发明实施例的电机转子速度的计算方法的流程图，如图6所示，该方法包括以下步骤：

步骤S102：获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差，其中，在电机转子旋转过程中，磁场传感器受电机转子的磁场影响产生电压跳变；

步骤S104：根据时间差计算得到电机转子的角速度；

步骤S106：通过角速度确定电机转子的转速。

该实施例采用获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差，其中，在电机转子旋转过程中，磁场传感器受电机转子的磁场影响产生电压跳变；根据时间差计算得到电机转子的角速度；通过角速度确定电机转子的转速，解决了传感器安装位置偏差导致的电机转子转速测量的周期性误差的问题，进而达到了对电机转子的转速计算时不受磁场传感器设置位置的影响的效果。

在本发明实施例中，磁场传感器可以是对磁场具有感应作用的传感器，常见的可以是霍尔传感器，也可以是其他一些能够在磁场变化时感知到的传感器，在电机转子旋转过程中，随着电机转子的两极交替靠近磁场传感器，磁场传感器产生电压跳变，因此可以通过电压跳变来计算电机转子的转速，可以根据电压跳变之间的时间差计算得到电机转子的角速度，然后通过角速度确定点机转子的转速，电机转子的转速的单位可以是单位时间内转过的角度，也可以是单位时间内的转数。

可选地，由于在本发明实施例中，以单个磁场传感器的电压跳变的时间差来计算的电机转子转速，而不是多个均匀分布的磁场传感器的电压跳变的速度来计算电机转子转速，因此，磁场传感器的数量可以是一个，也可以是多个，磁场传感器设置在电机转子的旋转轨迹之外，一个或多个磁场传感器的设置位置为均匀分布或非均匀分布，也即，磁场传感器的设置位置可以是任意位置，不再拘泥于现有技术的均匀分布。

可选地，根据时间差计算得到电机转子的旋转角速度包括：通过公式计算得到电机转子的角速度，其中，ω表示电机转子的角速度，T_n表示相邻两次电压跳变之间的时间差。在本发明实施例中，变更转速计算方式，能够克服霍尔偏差导致的转速波动问题。图7是根据本发明实施例的一种转子位置与霍尔信号的对应关系的示意图，如图7所示，将转速计算的时间间隔改为每个霍尔跳变沿之间，不再计算不同霍尔间的时间间隔。此时电机的角速度计算不再与霍尔摆放的位置偏差有关，同时计算转速也与电机安装霍尔数量无关，便于程序后续升级维护。转速的计算公式可以是ω表示电机的实时角速度，T_n表示统一霍尔两次跳变沿之间的时间间隔。

图8是根据本发明实施例的电机转子的速度计算方法所计算出的转子速度的示意图，如图8所示，采用最新算法计算的电机角速度，可有效避免霍尔传感器位置偏移所导致的转速误差。

可选地，获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差包括：获取磁场传感器的相邻A+1次电压跳变之间的时间差T_A；通过T_A/A计算磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差。相邻A+1次电压跳变之间的时间差是A次电压跳变所用的时间，因此，可以通过T_A/A计算磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差，通过多次测量的方法可以计算得到更加准确的电压跳变时间。

可选地，获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差包括：获取M个磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差；计算M个磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差的平均值；将平均值作为磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差。通过获取多个磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差可以得到多个相邻两次电压跳变的时间差的平均值，以使测量结果更加精确，防止某一个磁场传感器出现故障导致的测量故障。

在多极对的电机驱动控制中，考虑到各极磁瓦之间的偏差。可将一个机械周期中，同一霍尔的多次采样时间T_N求平均，以消除磁瓦偏差导致的转速计算值波动。

本发明实施例的电机转子速度的计算方法可以作为一种传感器自动校正算法，解决了电机控制器霍尔安装偏差所导致的电机转速波动问题，采用了该算法的电机驱动器，可自动校正获取的转速信号，从而提高了控制器对霍尔信号的容差，降低了霍尔传感器生产定位的难度。通过霍尔传感器安装偏差导致的周期性误差的特性，通过算法进行优化处理，能够提高位置传感器安装容差性。

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。

本发明实施例提供了一种电机转子速度的计算装置，该装置可以用于执行本发明实施例的电机转子速度的计算方法。

图9是根据本发明实施例的电机转子速度的计算装置的示意图，如图9所示，该装置包括：

获取单元10，用于获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差，其中，在电机转子旋转过程中，磁场传感器受电机转子的磁场影响产生电压跳变。

计算单元20，用于根据时间差计算得到电机转子的角速度。

确定单元30，用于通过角速度确定电机转子的转速。

该实施例采用获取单元10获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差，其中，在电机转子旋转过程中，磁场传感器受电机转子的磁场影响产生电压跳变；计算单元20根据时间差计算得到电机转子的角速度；确定单元30通过角速度确定电机转子的转速，从而传感器安装位置偏差导致的电机转子转速测量的周期性误差的问题，进而达到了对电机转子的转速计算时不受磁场传感器设置位置的影响的效果。

可选地，计算单元20用于通过公式计算得到电机转子的角速度，其中，ω表示电机转子的角速度，Tn表示相邻两次电压跳变之间的时间差。

可选地，获取单元10包括：获取模块，用于获取磁场传感器的相邻A+1次电压跳变之间的时间差T_A；计算模块，用于通过T_A/A计算磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差。

可选地，磁场传感器包括霍尔传感器。

所述电机转子速度的计算装置包括处理器和存储器，上述获取单元、计算单元、确定单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来达到对电机转子的转速计算时不受磁场传感器设置位置的影响的效果。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。

本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差，其中，在电机转子旋转过程中，磁场传感器受电机转子的磁场影响产生电压跳变；根据时间差计算得到电机转子的角速度；通过角速度确定电机转子的转速。本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差，其中，在电机转子旋转过程中，磁场传感器受电机转子的磁场影响产生电压跳变；根据时间差计算得到电机转子的角速度；通过角速度确定电机转子的转速。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种电机转子速度的计算方法，其特征在于，包括：

获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差，其中，在所述电机转子旋转过程中，所述磁场传感器受所述电机转子的磁场影响产生电压跳变；

根据所述时间差计算得到所述电机转子的角速度；

通过所述角速度确定所述电机转子的转速。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁场传感器的数量为一个或多个，所述磁场传感器设置在电机转子的旋转轨迹之外，一个或多个所述磁场传感器的设置位置为均匀分布或非均匀分布。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述时间差计算得到所述电机转子的旋转角速度包括：

通过公式计算得到所述电机转子的角速度，

其中，ω表示电机转子的角速度，T_n表示相邻两次电压跳变之间的时间差。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差包括：

获取所述磁场传感器的相邻A+1次电压跳变之间的时间差T_A；

通过T_A/A计算所述磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁场传感器包括霍尔传感器。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差包括：

获取M个所述磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差；

计算M个所述磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差的平均值；

将所述平均值作为所述磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差。

7.一种电机转子速度的计算装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差，其中，在所述电机转子旋转过程中，所述磁场传感器受所述电机转子的磁场影响产生电压跳变；

计算单元，用于根据所述时间差计算得到所述电机转子的角速度；

确定单元，用于通过所述角速度确定所述电机转子的转速。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计算单元用于：

通过公式计算得到所述电机转子的角速度，

其中，ω表示电机转子的角速度，T_n表示相邻两次电压跳变之间的时间差。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取单元包括：

获取模块，用于获取所述磁场传感器的相邻A+1次电压跳变之间的时间差T_A；

计算模块，用于通过T_A/A计算所述磁场传感器的相邻两次电压跳变之间的时间差。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述磁场传感器包括霍尔传感器。

11.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至6中任意一项所述的电机转子速度的计算方法。

12.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至6中任意一项所述的电机转子速度的计算方法。