CN107947649A - 电机转子位置修正方法、装置及设备、存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电机转子位置修正方法、装置及设备、存储介质,该方法包括步骤:获取电机转子位置的角度差Δθk;根据所述电机转子位置的角度差Δθk,确定所述电机转子位置的平均角度差Δθavg;根据所述电机转子位置的平均角度差Δθavg和干扰判断系数,对电机转子位置进行修正。本发明通过对电机转子位置的角度差进行干扰严重程度的判断,并对电机转子位置进行修正;可以更准确的获取电机转子的位置信息,提高了可靠性和控制性能。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域,尤其涉及一种电机转子位置修正方法、装置及设备、存储介质。
背景技术
永磁同步电机与交流异步电机相比,具有结构简单、效率高等多方面的优点,因此在新能源汽车、风力发电等领域有非常广泛的应用。永磁同步电机的控制方法可以分成无位置传感器和有位置传感器两大类。
永磁同步电机无位置传感器控制方法需要建立电机的精确模型,通过检测电机定子电压、电流等参数,估算永磁同步电机的定子位置和转速。其控制性能的优劣取决于电机模型的精确程度,但由于电机是非线性强耦合系统,目前并无法建立精确的电机模型,因此在新能源汽车等对电机控制性能要求比较高的场景,一般不使用无位置传感器控制方法。
通过在永磁同步电机中加入旋转变压器、霍尔等位置传感器器件,同时在电机控制器中加入解码器电路对电机的转子位置进行检测,可以对电机进行精确控制。旋转变压器相比霍尔可以获得更精确的位置信息,因此得到了更为广泛的应用。但旋转变压器和解码器电路之间传输的是模拟信号,并且线缆往往比较长,因此容易受到干扰。由于永磁同步电机的控制依赖于电机转子位置进行,而位置传感器受到干扰时,电机输出转矩将会出现较大的波动,甚至停机。通用的方法是在解码器电路上增加抗干扰设计,以减少干扰影响。但这种方法并不能完全消除干扰影响。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种电机转子位置修正方法、装置及设备、存储介质,以解决永磁同步电机控制过程中存在的干扰问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
根据本发明的一个方面,提供的一种电机转子位置修正方法,所述方法包括步骤:
获取电机转子位置的角度差Δθk;
根据所述电机转子位置的角度差Δθk,确定所述电机转子位置的平均角度差Δθavg;
根据所述电机转子位置的平均角度差Δθavg和干扰判断系数,对电机转子位置进行修正。
根据本发明的另一个方面,提供的一种电机转子位置修正装置,所述装置包括获取模块、确定模块和修正模块;
所述获取模块,用于获取电机转子位置的角度差Δθk;
所述确定模块,用于根据所述电机转子位置的角度差Δθk,确定所述电机转子位置的平均角度差Δθavg;
所述修正模块,用于根据所述电机转子位置的平均角度差Δθavg和干扰判断系数,对电机转子位置进行修正。
根据本发明的另一个方面,提供的一种电机转子位置修正设备,所述设备包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电机转子位置修正程序,所述电机转子位置修正程序被所述处理器执行时实现上述的电机转子位置修正方法的步骤。
根据本发明的另一个方面,提供的一种存储介质,所述存储介质上存储有电机转子位置修正程序,所述电机转子位置修正程序被处理器执行时实现上述的电机转子位置修正方法的步骤。
本发明实施例的电机转子位置修正方法、装置及设备、存储介质,通过对电机转子位置的角度差进行干扰严重程度的判断,并对电机转子位置进行修正;可以更准确的获取电机转子的位置信息,提高了可靠性和控制性能。
附图说明
图1为本发明第一实施例的电机转子位置修正方法流程示意图;
图2为本发明第二实施例的电机转子位置修正装置结构示意图;
图3为本发明第二实施例的电机转子位置修正装置中确定模块结构示意图;
图4为本发明第二实施例的电机转子位置修正装置中修正模块结构示意图;
图5为本发明第三实施例的电机转子位置修正设备结构示意图;
图6为本发明实施例的电机转子位置修正的应用结构示意图;
图7为本发明实施例的应用结构中的解码器结构示意图;
图8为本发明实施例的应用结构中的抗干扰电路结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白,以下结合附图和实施例,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。
第一实施例
如图1所示,本发明第一实施例提供一种电机转子位置修正方法,所述方法包括步骤:
S11、获取电机转子位置的角度差Δθk。
作为示例地,通过在永磁同步电机中加入旋转变压器,同时加入解码器电路对电机的转子位置进行检测,若θk表示为当前检测到的所述电机转子位置的角度,θk-1表示为上次检测到的所述电机转子位置的角度,则电机转子位置的角度差Δθk=θk-θk-1。需要说明的是,当前检测和上次检测之间的时间间隔并不作限定。
S12、根据所述电机转子位置的角度差Δθk,确定所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
在一种实施方式中,所述根据所述电机转子位置的角度差Δθk,确定所述电机转子位置的平均角度差Δθavg包括步骤:
对多个所述电机转子位置的角度差Δθk进行滤波;
根据滤波后的多个所述电机转子位置的角度差Δθk,计算所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
在该实施方式中,对多个所述电机转子位置的角度差Δθk进行滤波,可采用数字滤波方法,例如滑动滤波、平均值滤波等等。
S13、根据所述电机转子位置的平均角度差Δθavg和干扰判断系数,对电机转子位置进行修正。
在本实施例中,所述干扰判断系数用于判断电机转子位置的平均角度差Δθavg的干扰程度。干扰判断系数的选取取决于电机的应用场合,可根据电机的转速和/或电机的加速度确定所述干扰判断系数。
在一种实施方式中,所述干扰判断系数包括k1和k2,所述k1和所述k2满足公式k2>k1>1。
在该实施方式中,所述根据所述电机转子位置的平均角度差Δθavg和干扰判断系数,对电机转子位置进行修正包括步骤:
若Δθk<k1·Δθavg,则修正所述电机转子位置为θ′k=θk,其中θ′k为修正后的电机转子位置,θk为修正前的电机转子位置;
在该情形下,电机转子位置信息正常,修正前后的电机转子位置相同,即可不需要对位置信息进行修正。进一步地,根据修正后的电机转子位置θ′k,更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
若k1·Δθavg≤Δθk<k2·Δθavg,则修正所述电机转子位置为θ′k=θ′k-1+k1·Δθavg,其中θ′k-1为修正后的前一电机转子位置;
在该情形下,电机转子位置信息受到了轻微干扰,修正后的电机转子位置为θ′k=θ′k-1+k1·Δθavg。进一步地,根据修正后的电机转子位置θ′k,更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
若Δθk≥k2·Δθavg,则修正所述电机转子位置为θ′k=θ′k-1+k2·Δθavg。
在该情形下,电机转子位置信息受到了严重干扰,修正后的电机转子位置为θ′k=θ′k-1+k2·Δθavg。不更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
需要说明的是,干扰判断系数并不限于上述情形,干扰判断系数的个数可以为一个或多个。
为了更好地理解本实施例,以下结合图6-图8对电机转子位置修正过程进行说明:
在永磁同步电机中加入旋转变压器,旋转变压器用于获取永磁同步电机的转子位置信息。如图6所示,通过旋转变压器接口与永磁同步电机中的旋转变压器连接;获取的永磁同步电机的转子位置信息经过抗干扰电路,滤除掉sin信号及cos信号中的高频干扰成分;抗干扰电路可采用图8所示的RC滤波电路。
在滤除掉sin信号及cos信号中的高频干扰成分之后,通过解码器传输到数字控制电路,解码器可采用到图7所示的AD2S1205芯片及其电路。
数字控制电路获取到永磁同步电机的转子位置信息之后,对获取的永磁同步电机的转子位置信息进行估算和修正。
具体地,数字控制电路模块首先计算电机转子当前位置的角度θk与前一位置的角度θk21的差值Δθk=θk-θk-1。然后根据Δθk计算电机转子位置的平均角度差Δθavg。
假设该方式应用于新能源汽车中的商用车中,由于对加速性能要求不高、电机加速度比较小,因此k1的取值可以为1.2,k2的取值可以为1.5。
在确定k1和k2的值后,按照以下规则即可完成对永磁同步电机的转子位置信息进行估算和修正:
1、当Δθk<1.2·Δθavg时,判断电机转子位置信息正常,不需要对位置信息进行修正,即修正所述电机转子位置为θ′k=θk,并根据修正后的电机转子位置θ′k,更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
2、当1.2·Δθavg≤Δθk<1.5·Δθavg时,判断电机转子位置信息受到了轻微干扰,修正所述电机转子位置为θ′k=θ′k-1+1.2·Δθavg,并根据修正后的电机转子位置θ′k,更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
3、当Δθk≥1.5·Δθavg时,判断电机转子位置信息受到了严重干扰,修正所述电机转子位置为θ′k=θ′k-1+1.5·Δθavg,不更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
本发明实施例的电机转子位置修正方法,通过对电机转子位置的角度差进行干扰严重程度的判断,并对电机转子位置进行修正;可以更准确的获取电机转子的位置信息,提高了可靠性和控制性能。
第二实施例
如图2所示,本发明第二实施例提供一种电机转子位置修正装置,所述装置包括获取模块21、确定模块22和修正模块23;
所述获取模块21,用于获取电机转子位置的角度差Δθk。
作为示例地,通过在永磁同步电机中加入旋转变压器,同时加入解码器电路对电机的转子位置进行检测,若θk表示为当前检测到的所述电机转子位置的角度,θk-1表示为上次检测到的所述电机转子位置的角度,则电机转子位置的角度差Δθk=θk-θk-1。需要说明的是,当前检测和上次检测之间的时间间隔并不作限定。
所述确定模块22,用于根据所述电机转子位置的角度差Δθk,确定所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
请参考图3所示,在一种实施方式中,所述确定模块22包括滤波单元221和计算单元222;
所述滤波单元221,用于对多个所述电机转子位置的角度差Δθk进行滤波;
所述计算单元222,用于根据滤波后的多个所述电机转子位置的角度差Δθk,计算所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
在该实施方式中,对多个所述电机转子位置的角度差Δθk进行滤波,可采用数字滤波方法,例如滑动滤波、平均值滤波等等。
所述修正模块23,用于根据所述电机转子位置的平均角度差Δθavg和干扰判断系数,对电机转子位置进行修正。
在本实施例中,所述干扰判断系数用于判断电机转子位置的平均角度差Δθavg的干扰程度。干扰判断系数的选取取决于电机的应用场合,可根据电机的转速和/或电机的加速度确定所述干扰判断系数。
在一种实施方式中,所述干扰判断系数包括k1和k2,所述k1和所述k2满足公式k2>k1>1;
请参考图4所示,所述修正模块23包括第一修正单元231、第二修正单元232以及第三修正单元233;
所述第一修正单元231,用于若Δθk<k1·Δθavg,则修正所述电机转子位置为θ′k=θk,其中θ′k为修正后的电机转子位置,θk为修正前的电机转子位置;
在该情形下,电机转子位置信息正常,修正前后的电机转子位置相同,即可不需要对位置信息进行修正。进一步地,根据修正后的电机转子位置θ′k,更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
所述第二修正单元232,用于若k1·Δθavg≤Δθk<k2·Δθavg,则修正所述电机转子位置为θ′k=θ′k-1+k1·Δθavg,其中θ′k-1为修正后的前一电机转子位置;
在该情形下,电机转子位置信息受到了轻微干扰,修正后的电机转子位置为θ′k=θ′k-1+k1·Δθavg。进一步地,根据修正后的电机转子位置θ′k,更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
所述第三修正单元233,用于若Δθk≥k2·Δθavg,则修正所述电机转子位置为θ′k=θ′k-1+k2·Δθavg。
在该情形下,电机转子位置信息受到了严重干扰,修正后的电机转子位置为θ′k=θ′k-1+k2·Δθavg。不更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
需要说明的是,干扰判断系数并不限于上述情形,干扰判断系数的个数可以为一个或多个。
为了更好地理解本实施例,以下结合图6-图8对电机转子位置修正过程进行说明:
在永磁同步电机中加入旋转变压器,旋转变压器用于获取永磁同步电机的转子位置信息。如图6所示,通过旋转变压器接口与永磁同步电机中的旋转变压器连接;获取的永磁同步电机的转子位置信息经过抗干扰电路,滤除掉sin信号及cos信号中的高频干扰成分;抗干扰电路可采用图8所示的RC滤波电路。
在滤除掉sin信号及cos信号中的高频干扰成分之后,通过解码器传输到数字控制电路,解码器可采用到图7所示的AD2S1205芯片及其电路。
数字控制电路获取到永磁同步电机的转子位置信息之后,对获取的永磁同步电机的转子位置信息进行估算和修正。
具体地,数字控制电路模块首先计算电机转子当前位置的角度θk与前一位置的角度θk-1的差值Δθk=θk-θk-1。然后根据Δθk计算电机转子位置的平均角度差Δθavg。
假设该方式应用于新能源汽车中的商用车中,由于对加速性能要求不高、电机加速度比较小,因此k1的取值可以为1.2,k2的取值可以为1.5。
在确定k1和k2的值后,按照以下规则即可完成对永磁同步电机的转子位置信息进行估算和修正:
1、当Δθk<1.2·Δθavg时,判断电机转子位置信息正常,不需要对位置信息进行修正,即修正所述电机转子位置为θ′k=θk,并根据修正后的电机转子位置θ′k,更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
2、当1.2·Δθavg≤Δθk<1.5·Δθavg时,判断电机转子位置信息受到了轻微干扰,修正所述电机转子位置为θ′k=θ′k-1+1.2·Δθavg,并根据修正后的电机转子位置θ′k,更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
3、当Δθk≥1.5·Δθavg时,判断电机转子位置信息受到了严重干扰,修正所述电机转子位置为θ′k=θ′k-1+1.5·Δθavg,不更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
本发明实施例的电机转子位置修正装置,通过对电机转子位置的角度差进行干扰严重程度的判断,并对电机转子位置进行修正;可以更准确的获取电机转子的位置信息,提高了可靠性和控制性能。
第三实施例
如图5所示,本发明第三实施例提供一种电机转子位置修正设备,所述设备包括:存储器31、处理器32及存储在所述存储器31上并可在所述处理器32上运行的电机转子位置修正程序,所述电机转子位置修正程序被所述处理器32执行时,用于实现以下所述的电机转子位置修正方法的步骤:
获取电机转子位置的角度差Δθk;
根据所述电机转子位置的角度差Δθk,确定所述电机转子位置的平均角度差Δθavg;
根据所述电机转子位置的平均角度差Δθavg和干扰判断系数,对电机转子位置进行修正。
所述电机转子位置修正程序被所述处理器32执行时,还用于实现以下所述的电机转子位置修正方法的步骤:
对多个所述电机转子位置的角度差Δθk进行滤波;
根据滤波后的多个所述电机转子位置的角度差Δθk,计算所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
所述电机转子位置修正程序被所述处理器32执行时,还用于实现以下所述的电机转子位置修正方法的步骤:
所述干扰判断系数包括k1和k2,所述k1和所述k2满足公式k2>k1>1;
所述根据所述电机转子位置的平均角度差Δθavg和干扰判断系数,对电机转子位置进行修正包括步骤:
若Δθk<k1·Δθavg,则修正所述电机转子位置为θ′k=θk,其中θ′k为修正后的电机转子位置,θk为修正前的电机转子位置;
若k1·Δθavg≤Δθk<k2·Δθavg,则修正所述电机转子位置为θ′k=θ′k-1+k1×Δθavg,其中θ′k-1为修正后的前一电机转子位置;
若Δθk≥k2·Δθavg,则修正所述电机转子位置为θ′k=θ′k21+k2×Δθavg。
所述电机转子位置修正程序被所述处理器32执行时,还用于实现以下所述的电机转子位置修正方法的步骤:
若Δθk<k2·Δθavg,则根据修正后的电机转子位置,更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg;
若Δθk≥k2·Δθavg,则不更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
所述电机转子位置修正程序被所述处理器32执行时,还用于实现以下所述的电机转子位置修正方法的步骤:
根据电机的转速和/或电机的加速度确定所述干扰判断系数。
本发明实施例的电机转子位置修正设备,通过对电机转子位置的角度差进行干扰严重程度的判断,并对电机转子位置进行修正;可以更准确的获取电机转子的位置信息,提高了可靠性和控制性能。
第四实施例
本发明第四实施例提供一种存储介质,所述存储介质上存储有电机转子位置修正程序,所述电机转子位置修正程序被处理器执行时实现第一实施例所述的电机转子位置修正方法的步骤。
需要说明的是,本实施例的存储介质可应用在DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)、单片机等等类似的处理器芯片中,处理器芯片在此不作限制。存储介质可以为处理器芯片中的存储模块;或者为独立的存储模块,处理器芯片可读取该独立的存储模块中的电机转子位置修正程序并执行。
本发明实施例的存储介质,通过对电机转子位置的角度差进行干扰严重程度的判断,并对电机转子位置进行修正;可以更准确的获取电机转子的位置信息,提高了可靠性和控制性能。
需要说明的是,上述装置实施例与方法实施例属于同一构思,其具体实现过程详见方法实施例,且方法实施例中的技术特征在装置实施例中均对应适用,这里不再赘述。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件来实现,但很多情况下前者是更佳的实施方式。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(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机,计算机,服务器,空调器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例,并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质,可以有多种变型方案实现本发明,比如作为一个实施例的特征可用于另一实施例而得到又一实施例。凡在运用本发明的技术构思之内所作的任何修改、等同替换和改进,均应在本发明的权利范围之内。
Claims (11)
1.一种电机转子位置修正方法,其特征在于,所述方法包括步骤:
获取电机转子位置的角度差Δθk;
根据所述电机转子位置的角度差Δθk,确定所述电机转子位置的平均角度差Δθavg;
根据所述电机转子位置的平均角度差Δθavg和干扰判断系数,对电机转子位置进行修正。
2.根据权利要求1所述的一种电机转子位置修正方法,其特征在于,所述根据所述电机转子位置的角度差Δθk,确定所述电机转子位置的平均角度差Δθavg包括步骤:
对多个所述电机转子位置的角度差Δθk进行滤波;
根据滤波后的多个所述电机转子位置的角度差Δθk,计算所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
3.根据权利要求1所述的一种电机转子位置修正方法,其特征在于,所述干扰判断系数包括k1和k2,所述k1和所述k2满足公式k2>k1>1;
所述根据所述电机转子位置的平均角度差Δθavg和干扰判断系数,对电机转子位置进行修正包括步骤:
若Δθk<k1·Δθavg,则修正所述电机转子位置为θ′k=θk,其中θ′k为修正后的电机转子位置,θk为修正前的电机转子位置;
若k1·Δθavg≤Δθk<k2·Δθavg,则修正所述电机转子位置为θ′k=θ′k-1+k1·Δθavg,其中θ′k-1为修正后的前一电机转子位置;
若Δθk≥k2·Δθavg,则修正所述电机转子位置为θ′k=θ′k-1+k2·Δθavg。
4.根据权利要求3所述的一种电机转子位置修正方法,其特征在于,所述方法还包括步骤:
若Δθk<k2·Δθavg,则根据修正后的电机转子位置,更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg;
若Δθk≥k2·Δθavg,则不更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
5.根据权利要求1所述的一种电机转子位置修正方法,其特征在于,根据电机的转速和/或电机的加速度确定所述干扰判断系数。
6.一种电机转子位置修正装置,其特征在于,所述装置包括获取模块、确定模块和修正模块;
所述获取模块,用于获取电机转子位置的角度差Δθk;
所述确定模块,用于根据所述电机转子位置的角度差Δθk,确定所述电机转子位置的平均角度差Δθavg;
所述修正模块,用于根据所述电机转子位置的平均角度差Δθavg和干扰判断系数,对电机转子位置进行修正。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述确定模块包括滤波单元和计算单元;
所述滤波单元,用于对多个所述电机转子位置的角度差Δθk进行滤波;
所述计算单元,用于根据滤波后的多个所述电机转子位置的角度差Δθk,计算所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述干扰判断系数包括k1和k2,所述k1和所述k2满足公式k2>k1>1;
所述修正模块包括第一修正单元、第二修正单元以及第三修正单元;
所述第一修正单元,用于若Δθk<k1·Δθavg,则修正所述电机转子位置为θ′k=θk,其中θ′k为修正后的电机转子位置,θk为修正前的电机转子位置;
所述第二修正单元,用于若k1·Δθavg≤Δθk<k2·Δθavg,则修正所述电机转子位置为θ′k=θ′k-1+k1·Δθavg,其中θ′k-1为修正后的前一电机转子位置;
所述第三修正单元,用于若Δθk≥k2·Δθavg,则修正所述电机转子位置为θ′k=θ′k-1+k2·Δθavg。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述第一修正单元和所述第二修正单元,还分别用于根据修正后的电机转子位置,更新所述电机转子位置的平均角度差Δθavg。
10.一种电机转子位置修正设备,其特征在于,所述设备包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电机转子位置修正程序,所述电机转子位置修正程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的电机转子位置修正方法的步骤。
11.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质上存储有电机转子位置修正程序,所述电机转子位置修正程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的电机转子位置修正方法的步骤。
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