CN108768242B - 永磁电机磁极对数的辨识装置及方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种永磁电机磁极对数的辨识装置，包括：采集模块，用于以预设采样频率采集所述永磁电机的三相霍尔信号；边沿模块，用于获取所述三相霍尔信号相同边沿的时间间隔以生成三相霍尔边沿信号；重复指数模块，用于根据重复指数模型对所述三相霍尔边沿信号进行重复性分析以计算重复指数；磁极对数确定模块，用于获取所述重复指数的极小值点，并根据所述重复指数的极小值点确定磁极对数。本发明还提供一种永磁电机磁极对数的辨识方法，通过将重复指数的极小值点对应的预设重复周期确定为磁极对数，不仅可以减少计算量，而且由于该预设重复周期为整数，可以准确地确定磁极对数的值，无需对计算结果进行四舍五入。

Description

永磁电机磁极对数的辨识装置及方法

技术领域

本发明涉及电动车驱动控制技术领域，特别涉及一种永磁电机磁极对数的辨识装置及方法。

背景技术

电动车简而言之就是以电力为驱动，以电力为能源的交通工具。现代常见的电动车有电动自行车、电动摩托车和电动汽车等形式。目前电动自行车广泛采用的是永磁电机，永磁电机包括永磁同步电机和永磁无刷电机。为了在同等体积条件下输出更大的驱动力矩，这类永磁电机通常为外转子轮毂电机，且磁极对数非常多，往往多于20对极。

在永磁电机的控制器参数设计中，需要知道电机的磁极对数。因为磁极对数与电机转矩常数密切相关，而转矩常数在控制器的速度环设计当中尤为重要。并且，电动自行车仪表盘的转速计或者速度计，都需要知道电机的磁极对数，才能准确计算电机的转速和电动自行车的行驶速度。但是，由于电动自行车品牌繁多，永磁电机品牌也非常多，这些永磁电机的磁极对数也不相同。因此，准确辨识永磁电机的磁极对数对于电动自行车控制器设计至关重要。

然而，现有的永磁电机的磁极对数辨识方法适用于磁极对数比较少的永磁电机，使用傅里叶分析导致计算量大，且得到的磁极对数可能是小数，需要考虑如何取整。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种永磁电机磁极对数的辨识装置及方法，减少计算量、扩大磁极对数的范围以及提高磁极对数的准确度。

根据本发明的第一方面，提供一种永磁电机磁极对数的辨识装置，包括：采集模块，用于以预设采样频率采集所述永磁电机的三相霍尔信号；边沿模块，用于获取所述三相霍尔信号相同边沿的时间间隔以生成三相霍尔边沿信号；重复指数模块，用于根据重复指数模型对所述三相霍尔边沿信号进行重复性分析以计算重复指数；磁极对数确定模块，用于获取所述重复指数的极小值点，并根据所述重复指数的极小值点确定磁极对数。

优选地，所述重复指数模型为：

其中，n为预设采样点数，q为预设重复周期，T(k)为第k个采样点与第k-1个采样点之间的时间间隔，q为正整数，n＞2q。

优选地，所述预设重复周期的范围为1≤q≤40。

优选地，所述三相霍尔信号包括第一相霍尔信号、第二相霍尔信号以及第三相霍尔信号；所述边沿模块包括：第一边沿单元，用于获取所述第一相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第一相霍尔上升沿信号；第二边沿单元，用于获取所述第一相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第一相霍尔下降沿信号；第三边沿单元，用于获取所述第二相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第二相霍尔上升沿信号；第四边沿单元，用于获取所述第二相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第二相霍尔下降沿信号；第五边沿单元，用于获取所述第三相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第三相霍尔上升沿信号；第六边沿单元，用于获取所述第三相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第三相霍尔下降沿信号。

优选地，所述重复指数模块根据所述重复指数模型对所述第一相霍尔上升沿信号、所述第一相霍尔下降沿信号、所述第二相霍尔上升沿信号、所述第二相霍尔下降沿信号、所述第三相霍尔上升沿信号、所述第三相霍尔下降沿信号中的至少一个进行重复性分析以计算重复指数。

优选地，所述磁极对数确定模块包括：获取单元，用于获取所述重复指数的极小值点；磁极对数确定单元，用于根据所述重复指数的极小值点确定磁极对数。

优选地，当所述重复指数的极小值点只有一个时，所述磁极对数确定单元将所述重复指数的极小值点对应的预设重复周期确定为磁极对数。

优选地，当所述重复指数的极小值点至少包括两个时，所述磁极对数确定单元将所述重复指数的较小的极小值点对应的预设重复周期确定为磁极对数。

优选地，所述辨识装置还包括：还包括：

控制模块，用于控制所述永磁电机在开环稳速运行状态下稳速运行，设定开环运行电气角速度在额定电气角速度的10％至30％之间，即10％ω_Ne≤ω_oe≤30％ω_Ne，其中，ω_oe为所述开环运行电气角速度，ω_Ne为所述永磁电机的额定电气角速度。

根据本发明的另一方面，提供一种永磁电机磁极对数的辨识方法，包括：以预设采样频率采集所述永磁电机的三相霍尔信号；获取所述三相霍尔信号相同边沿的时间间隔以生成三相霍尔边沿信号；根据重复指数模型对所述三相霍尔边沿信号进行重复性分析以计算重复指数；获取所述重复指数的极小值点，并根据所述重复指数的极小值点确定磁极对数。

优选地，所述重复指数模型为：

其中，n为预设采样点数，q为预设重复周期，T(k)为第k个采样点与第k-1个采样点之间的时间间隔，q为正整数，n＞2q。

优选地，所述预设重复周期的范围为1≤q≤40。

优选地，所述三相霍尔信号包括第一相霍尔信号、第二相霍尔信号以及第三相霍尔信号；获取所述三相霍尔信号相同边沿的时间间隔以生成三相霍尔边沿信号包括：获取所述第一相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第一相霍尔上升沿信号；获取所述第一相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第一相霍尔下降沿信号；获取所述第二相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第二相霍尔上升沿信号；获取所述第二相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第二相霍尔下降沿信号；获取所述第三相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第三相霍尔上升沿信号；获取所述第三相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第三相霍尔下降沿信号。

优选地，根据重复指数模型对所述三相霍尔边沿信号进行重复性分析包括：根据所述重复指数模型对所述第一相霍尔上升沿信号、所述第一相霍尔下降沿信号、所述第二相霍尔上升沿信号、所述第二相霍尔下降沿信号、所述第三相霍尔上升沿信号、所述第三相霍尔下降沿信号中的至少一个进行重复性分析以计算重复指数。

优选地，所述重复性分析包括：

将预设重复周期q的初值设定为1，代入重复指数模型中计算重复指数Rq；

将预设重复周期q以q＝q+1迭代以输出多个重复指数Rq，直至q≥n-q。

优选地，根据所述重复指数的极小值点确定磁极对数包括：

当所述重复指数的极小值点只有一个时，将所述重复指数的极小值点对应的预设重复周期确定为磁极对数。优选地，根据所述重复指数的极小值点确定磁极对数包括：当所述重复指数的极小值点至少包括两个时，将所述重复指数的较小的极小值点对应的预设重复周期确定为磁极对数。

优选地，所述辨识方法还包括：控制所述永磁电机在开环稳速运行状态下稳速运行；设定开环运行电气角速度在额定电气角速度的10％至30％之间，即10％ω_Ne≤ω_oe≤30％ω_Ne，其中，ω_oe为所述开环运行电气角速度，ω_Ne为所述永磁电机的额定电气角速度。过大或过小的开环运行速度，都可能导致电机运行得不平稳。

本发明提供的永磁电机磁极对数的辨识装置及方法，通过获取三相霍尔信号的相同边沿的时间间隔以生成三相霍尔边沿信号，采用重复指数模型对三相霍尔边沿信号进行重复性分析以计算重复指数，并根据重复指数的极小值点来来确定磁极对数，即所述重复指数的极小值点对应的预设重复周期为磁极对数，不仅可以减少计算量，而且由于该预设重复周期为整数，可以准确地确定磁极对数的值，无需对计算结果进行四舍五入。

另一方面，三相霍尔边沿信号可以在离线状态下利用特定的程序对通过示波器获取的三相霍尔信号进行处理获得，还可以在在线状态下通过单片机直接获取，因此不管是离线还是在线的情形下都可以确定磁极对数的值，灵活方便。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了本实施例中永磁电机的转子磁极的横截面展开图；

图2示出了本发明实施例提供的永磁电机磁极对数的辨识装置的结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的120度的三相霍尔信号的波形图；

图4示出了本发明实施例提供的60度的三相霍尔信号的波形图；

图5示出了本发明实施例提供的第一永磁电机的霍尔边沿信号的波形图以及重复指数曲线图；

图6示出了本发明实施例提供的第二永磁电机的霍尔边沿信号的波形图以及重复指数曲线图；

图7示出了本发明实施例提供的第三永磁电机的霍尔边沿信号的波形图以及重复指数曲线图；

图8示出了本发明实施例提供的永磁电机磁极对数的辨识方法的流程图；

图9示出了本发明实施例中步骤S04和步骤S05的流程图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1示出了本实施例中永磁电机的转子磁极的横截面展开图。由于磁极转配之间的间隙以及充磁的不均匀，尤其对于磁钢片手工装配过程中，沿一个方向均匀贴磁钢片，通常会导致最后一个磁钢片与第一个磁钢片之间的间隙较大。如图1所示，真实永磁电机中各磁极间距不一致，即l₁≠l₂≠l₃≠…l_i…≠l_p-1≠l_p，(1≤i≤p)，单位为电角度数，此处l_i表示第i对磁极之间的电角度，p为该电机的磁极对数，因此，该永磁电机一圈机械角度对应360p电角度，同时满足l₁+l₂+l₃+…l_i…+l_p-1+l_p＝360p。

图9示出了本发明实施例提供的永磁电机磁极对数的辨识装置。如图9所示，所述永磁电机磁极对数的辨识装置包括控制模块10、采集模块20、边沿模块30、重复指数模块40以及磁极对数确定模块50。

其中，控制模块10用于控制永磁电机在开环稳速运行状态下稳速运行。

在本实施例中，控制永磁电机处于V/F开环稳速运行状态，其中，V表示给定相电压，F表示给定电频率，则开环稳速运行电气角速度为ω_oe＝2πF。然而为了使永磁电机运行的比较平稳，本发明实施例选取开环运行速度为永磁电机额定电气角速度ω_Ne的10％与30％之间，即10％ω_Ne≤ω_oe≤30％ω_Ne，其中，ω_Ne为所述永磁电机的额定电气角速度。

采集模块20用于以预设采样频率采集所述永磁电机的三相霍尔信号。

在本实施例中，所述采集模块20可以为示波器。永磁电机上安装有三相霍尔传感器，待永磁电机平稳运行后，使用示波器以预设采样频率采集所述永磁电机的三相霍尔信号。为保证永磁电机在一个示波器屏幕内至少存满2个机械周期的三相霍尔信号，则预设采样频率f_s应满足

其中

所述三相霍尔信号包括第一相霍尔信号、第二相霍尔信号以及第三相霍尔信号。

该三相霍尔传感器可以为120度的三相霍尔传感器或60度的三相霍尔传感器。图3和图4分别示出了本发明实施例提供的120度的三相霍尔信号的波形图和60度的三相霍尔信号的波形图。

边沿模块30用于获取所述三相霍尔信号相同边沿的时间间隔以生成三相霍尔边沿信号。

在本实施例中，所述边沿模块30包括第一边沿单元31(图中未示出)、第二边沿单元32(图中未示出)、第三边沿单元33(图中未示出)、第四边沿单元34(图中未示出)、第五边沿单元35(图中未示出)和第六边沿单元36(图中未示出)。其中，第一边沿单元31用于获取所述第一相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第一相霍尔上升沿信号；第二边沿单元32用于获取所述第一相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第一相霍尔下降沿信号；第三边沿单元33用于获取所述第二相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第二相霍尔上升沿信号；第四边沿单元34用于获取所述第二相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第二相霍尔下降沿信号；第五边沿单元35用于获取所述第三相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第三相霍尔上升沿信号；第六边沿单元36用于获取所述第三相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第三相霍尔下降沿信号。

具体地，以第一相霍尔信号为例，将每个上升沿对应一个采样点，若当前上升沿对应于第k-1个采样点，则下一个上升沿对应于第k个采样点；则第k对磁极旋转经过第一相霍尔传感器所需的时间间隔为T_R1(k)＝t_R1(k)-t_R1(k-1)，其中，t_R1(k)为第一相霍尔信号中第k个采样点(上升沿)的时刻，t_R1(k-1)为第一相霍尔信号中第k-1个采样点(上升沿)的时刻，其中，下标R表示上升沿。同样地，将每个下降沿对应一个采样点，若当前下降沿对应于第k-1个采样点，则下一个下降沿对应于第k个采样点；则第k对磁极旋转经过第一相霍尔传感器所需的时间间隔为T_F1(k)＝t_F1(k)-t_F1(k-1)，其中，t_F1(k)为第一相霍尔信号中第k个采样点(下降沿)的时刻，t_F1(k-1)为第一相霍尔信号中第k-1个采样点(下降沿)的时刻，其中，下标F表示下降沿。

对于图3和图4示出的三相霍尔信号均可以得到6组霍尔边沿信号，即第一相霍尔上升沿信号T_R1(k)、第一相霍尔下降沿信号T_F1(k)、第二相霍尔上升沿信号T_R2(k)、第二相霍尔下降沿信号T_F2(k)、第三相霍尔上升沿信号T_R3(k)、第三相霍尔下降沿信号T_F3(k)。

重复指数模块40用于根据重复指数模型对所述三相霍尔边沿信号进行重复性分析以计算重复指数。

在本实施例中，所述重复指数模块40根据所述重复指数模型对所述第一相霍尔上升沿信号T_R1(k)、所述第一相霍尔下降沿信号T_F1(k)、所述第二相霍尔上升沿信号T_R2(k)、所述第二相霍尔下降沿信号T_F2(k)、所述第三相霍尔上升沿信号T_R3(k)、所述第三相霍尔下降沿信号T_F3(k)中的至少一个进行重复性分析以计算重复指数。

其中，所述重复指数模型为：

其中，n为预设采样点数，q为预设重复周期，T(k)为第k个采样点与第k-1个采样点之间的时间间隔，q为正整数，n＞2q。重复指数越小，则此时预设重复周期q为磁极对数的可能性越大。

本实施例中以第一相霍尔上升沿信号T_R1(k)为例，如图9所示，将预设重复周期q的初值设定为1，代入重复指数模型

中计算Rq，并且预设重复周期q以q＝q+1迭代，直至q>n-q结束。在迭代过程中得到多个重复指数Rq。

磁极对数确定模块50用于获取所述重复指数的极小值点，其中极小值点对应的Rq远小于相邻区域内所有点对应的Rq，并根据所述重复指数的极小值点确定磁极对数。

在本实施例中，所述磁极对数确定模块50包括获取单元51(图中未示出)和磁极对数确定单元52(图中未示出)。其中，获取单元51用于获取所述重复指数的极小值点；磁极对数确定单元52用于根据所述重复指数的极小值点确定磁极对数。

所述磁极对数确定单元52将所述重复指数的极小值点对应的预设重复周期确定为磁极对数。

从多个重复指数Rq中寻找极小值点，如果只找到唯一的极小值点，则将该极小值点对应的重复周期q确定为磁极对数；如果找到多个极小值点，则将多个极小值点对应最小的预设重复周期q确定为磁极对数。此处，类似于周期为T的信号，2T、3T、……也是该信号的周期。当预设重复周期q＝p、2p、3p、……时，所对应Rq都是相邻区域内的极小值点。由于q从1开始选取，若存在多个极小值点，则最小的q为磁极对数，其余为q的整数倍。

在一个优选地实施例中，所述采集模块还可以为单片机，在在线状态下直接获取所述三相霍尔边沿信号。

本发明提供的永磁电机磁极对数的辨识装置，通过获取三相霍尔信号的相同边沿的时间间隔以生成三相霍尔边沿信号，采用重复指数模型对三相霍尔边沿信号进行重复性分析以计算重复指数，并根据重复指数的极小值点来确定磁极对数，即所述重复指数的极小值点对应的预设重复周期为磁极对数，不仅可以减少计算量，而且由于该预设重复周期为整数，可以准确地确定磁极对数的值，无需对计算结果进行四舍五入。

进一步地，三相霍尔边沿信号可以在离线状态下利用特定的程序对通过示波器获取的三相霍尔信号进行处理获得，还可以在在线状态下通过单片机直接获取，因此不管是离线还是在线的情形下都可以确定磁极对数的值，灵活方便。

图8示出了本发明实施例提供的永磁电机磁极对数的辨识方法的流程图。如图8所示，所述永磁电机磁极对数的辨识方法包括以下步骤。

在步骤S01中，控制永磁电机在开环稳速运行状态下稳速运行。

在本实施例中，控制永磁电机处于V/F开环稳速运行状态，其中，V表示给定相电压，F表示给定电频率，则开环运行电气角速度为ω_oe＝2πF。然而为了使永磁电机运行得比较平稳，本发明实施例选取开环运行速度为永磁电机额定电气角速度ω_Ne的10％至30％之间，即10％ω_Ne≤ω_oe≤30％ω_Ne，其中，ω_oe为所述开环运行电气角速度，ω_Ne为所述永磁电机的额定电气角速度。

在步骤S02中，以预设采样频率采集所述永磁电机的三相霍尔信号。

在本实施例中，永磁电机上安装有三相霍尔传感器，待永磁电机平稳运行后，使用示波器以预设采样频率采集所述永磁电机的三相霍尔信号。为保证永磁电机在一个示波器屏幕内至少存满2个机械周期的三相霍尔信号，则预设采样频率f_s应满足

其中N_max为采样点总数，

为电机运行电气频率。所述三相霍尔信号包括第一相霍尔信号、第二相霍尔信号以及第三相霍尔信号。

该三相霍尔传感器可以为120度的三相霍尔传感器或60度的三相霍尔传感器。图3和图4分别示出了本发明实施例提供的120度的三相霍尔信号的波形图和60度的三相霍尔信号的波形图。

在步骤S03中，获取所述三相霍尔信号相同边沿的时间间隔以生成三相霍尔边沿信号。

在本实施例中，获取三相霍尔信号上升沿或下降沿的时间间隔以生成三相霍尔边沿信号。具体地，分别获取三相霍尔信号中的第一相霍尔信号、第二相霍尔信号、第三相霍尔信号中每个上升沿或下降沿的时刻，并通过计算相邻两个上升沿或下降沿之间的时间间隔以生成第一相上升沿信号、第一相下降沿信号、第二相上升沿信号、第二相下降沿信号、第三相上升沿信号以及第三相下降沿信号。

具体地，以第一相霍尔信号为例，将每个上升沿对应一个采样点，若当前上升沿对应于第k-1个采样点，则下一个上升沿对应于第k个采样点；则第k对磁极旋转经过第一相霍尔传感器所需的时间间隔为T_R1(k)＝t_R1(k)-t_R1(k-1)，其中，t_R1(k)为第一相霍尔信号中第k个采样点(上升沿)的时刻，t_R1(k-1)为第一相霍尔信号中第k-1个采样点(上升沿)的时刻，其中，下标R表示上升沿。同样地，将每个下降沿对应一个采样点，若当前下降沿对应于第k-1个采样点，则下一个下降沿对应于第k个采样点；则第k对磁极旋转经过第一相霍尔传感器所需的时间间隔为T_F1(k)＝t_F1(k)-t_F1(k-1)，其中，t_F1(k)为第一相霍尔信号中第k个采样点(下降沿)的时刻，t_F1(k-1)为第一相霍尔信号中第k-1个采样点(下降沿)的时刻，其中，下标F表示下降沿。

对于图3和图4示出的三相霍尔信号均可以得到6组霍尔边沿信号，即第一相霍尔上升沿信号T_R1(k)、第一相霍尔下降沿信号T_F1(k)、第二相霍尔上升沿信号T_R2(k)、第二相霍尔下降沿信号T_F2(k)、第三相霍尔上升沿信号T_R3(k)、第三相霍尔下降沿信号T_F3(k)。

假设永磁电机匀速转动，则永磁电机每旋转一个机械周期总的时间是固定的，但由于每一对磁极间距不一致，导致霍尔信号中当前上升沿或下降沿与前一个上升沿或下降沿之间的时间间隔不相同。当前上升沿或下降沿与前一个上升沿或下降沿之间的时间间隔越长，表示该对磁极间距越宽，反之，表示该对磁极间距越窄。因此，对于这样一组霍尔边沿信号，相同时间间隔将会经过一个机械周期再次出现，即该信号是以极对数为周期的周期信号。但是，由于真实转速不可能是绝对平稳的，因此该霍尔边沿信号为近似周期信号。

具体地，步骤S03包括：获取所述第一相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第一相霍尔上升沿信号；获取所述第一相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第一相霍尔下降沿信号；获取所述第二相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第二相霍尔上升沿信号；获取所述第二相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第二相霍尔下降沿信号；获取所述第三相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第三相霍尔上升沿信号；获取所述第三相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第三相霍尔下降沿信号。

在步骤S04中，根据重复指数模型对所述三相霍尔边沿信号进行重复性分析以计算重复指数。

在本实施例中，所述重复指数模型为：

其中，n为预设采样点数，q为预设重复周期，T(k)为第k个采样点与第k-1个采样点之间的时间间隔，q为正整数，n＞2q。重复指数越小，则此时预设重复周期q为磁极对数的可能性越大。

根据所述重复指数模型对所述第一相霍尔上升沿信号T_R1(k)、所述第一相霍尔下降沿信号T_F1(k)、所述第二相霍尔上升沿信号T_R2(k)、所述第二相霍尔下降沿信号T_F2(k)、所述第三相霍尔上升沿信号T_R3(k)、所述第三相霍尔下降沿信号T_F3(k)中的至少一个进行重复性分析。

本实施例中以第一相霍尔上升沿信号T_R1(k)为例，如图9所示，将预设重复周期q的初值设定为1，代入重复指数模型

中计算Rq，并且预设重复周期q以q＝q+1迭代，直至q>n-q结束。在迭代过程中得到多个重复指数Rq。

在步骤S05中，获取所述重复指数的极小值点，其中极小值点点对应Rq远小于相邻区域内所有点对应的Rq，并根据所述重复指数的极小值点点确定磁极对数。

在本实施例中，将所述重复指数的极小值点对应的预设重复周期q确定为磁极对数。

具体地，如图3所示，从多个重复指数Rq中寻找极小值点，如果只找到唯一的极小值点点，则将该极小值点对应的重复周期q确定为磁极对数；如果找到多个极小值点，则将多个极小值点点对应最小的预设重复周期q确定为磁极对数。此处，类似于周期为T的信号，2T、3T、……也是该信号的周期。当预设重复周期q＝p、2p、3p、……时，所对应Rq都是相邻区域内的极小值点。由于本方法中，q从1开始选取，若存在多个极小值点，则最小的q为磁极对数，其余为q的整数倍。

本实施例中采用上述方法分别对永磁电机1、永磁电机2以及永磁电机3的磁极对数进行辨识。为了保证预设重复周期q的取值范围包括磁极对数，q值范围可取得较大，保证至少有一个极小值点。如图5和图6所示，在对永磁电机1和永磁电机2的磁极对数辨识过程中，将预设重复周期q设定为：1≤q≤40，Rq的极小值点只有一个，该极小值点对应的预设重复周期q(圆圈标识)即为磁极对数。如图7所示，在对永磁电机3的磁极对数辨识过程中，将预设重复周期q设定为1≤q≤48，Rq的极小值点有两个，分别对应有两个预设重复周期q1(圆圈标识)和q2(叉号标识)，其中，较小的q1(圆圈标识)即为磁极对数。

在一个优选地实施例中，所述三相霍尔边沿信号还可以在在线状态下通过单片机直接获取。

本发明提供的永磁电机磁极对数的辨识方法，通过获取三相霍尔信号的相同边沿的时间间隔以生成三相霍尔边沿信号，采用重复指数模型对三相霍尔边沿信号进行重复性分析以计算重复指数，并根据重复指数的极小值点来确定磁极对数，即所述重复指数的极小值点对应的预设重复周期为磁极对数，不仅可以减少计算量，而且由于该预设重复周期为整数，可以准确地确定磁极对数的值，无需对计算结果进行四舍五入。

进一步地，三相霍尔边沿信号可以在离线状态下利用特定的程序对通过示波器获取的三相霍尔信号进行处理获得，还可以在在线状态下通过单片机直接获取，因此不管是离线还是在线的情形下都可以确定磁极对数的值，灵活方便。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (16)

1.一种永磁电机磁极对数的辨识装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于以预设采样频率采集所述永磁电机的三相霍尔信号；

边沿模块，用于获取所述三相霍尔信号相同边沿的时间间隔以生成三相霍尔边沿信号；

重复指数模块，用于根据重复指数模型对所述三相霍尔边沿信号进行重复性分析以计算重复指数，所述重复指数模型为：

其中，R_q为重复指数，n为预设采样点数，q为预设重复周期，T(k)为第k个采样点与第k-1个采样点之间的时间间隔，q为正整数，n＞2q；

磁极对数确定模块，用于获取所述重复指数的极小值点，并根据所述重复指数的极小值点确定磁极对数；

其中，所述重复指数模型的预设重复周期为正整数，以准确地确定磁极对数的值。

2.根据权利要求1所述的辨识装置，其特征在于，所述预设重复周期的范围为1≤q≤40。

3.根据权利要求1所述的辨识装置，其特征在于，所述三相霍尔信号包括第一相霍尔信号、第二相霍尔信号以及第三相霍尔信号；

所述边沿模块包括：

第一边沿单元，用于获取所述第一相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第一相霍尔上升沿信号；

第二边沿单元，用于获取所述第一相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第一相霍尔下降沿信号；

第三边沿单元，用于获取所述第二相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第二相霍尔上升沿信号；

第四边沿单元，用于获取所述第二相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第二相霍尔下降沿信号；

第五边沿单元，用于获取所述第三相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第三相霍尔上升沿信号；

第六边沿单元，用于获取所述第三相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第三相霍尔下降沿信号。

4.根据权利要求3所述的辨识装置，其特征在于，所述重复指数模块根据所述重复指数模型对所述第一相霍尔上升沿信号、所述第一相霍尔下降沿信号、所述第二相霍尔上升沿信号、所述第二相霍尔下降沿信号、所述第三相霍尔上升沿信号、所述第三相霍尔下降沿信号中的至少一个进行重复性分析以计算重复指数。

5.根据权利要求1所述的辨识装置，其特征在于，所述磁极对数确定模块包括：

获取单元，用于获取所述重复指数的极小值点；

磁极对数确定单元，用于根据所述重复指数的极小值点确定磁极对数。

6.根据权利要求5所述的辨识装置，其特征在于，当所述重复指数的极小值点只有一个时，所述磁极对数确定单元将所述重复指数的极小值点对应的预设重复周期确定为磁极对数。

7.根据权利要求5所述的辨识装置，其特征在于，当所述重复指数的极小值点至少包括两个时，所述磁极对数确定单元将所述重复指数的较小的极小值点对应的预设重复周期确定为磁极对数。

8.根据权利要求1所述的辨识装置，其特征在于，还包括：

控制模块，用于控制所述永磁电机在开环稳速运行状态下稳速运行，设定开环运行电气角速度在额定电气角速度的10％至30％之间，即

10％ω_Ne≤ω_oe≤30％ω_Ne，其中，ω_oe为所述开环运行电气角速度，ω_Ne为所述永磁电机的额定电气角速度。

9.一种永磁电机磁极对数的辨识方法，其特征在于，包括：

以预设采样频率采集所述永磁电机的三相霍尔信号；

获取所述三相霍尔信号相同边沿的时间间隔以生成三相霍尔边沿信号；

根据重复指数模型对所述三相霍尔边沿信号进行重复性分析以计算重复指数，所述重复指数模型为：

其中，R_q为重复指数，n为预设采样点数，q为预设重复周期，T(k)为第k个采样点与第k-1个采样点之间的时间间隔，q为正整数，n＞2；

获取所述重复指数的极小值点，并根据所述重复指数的极小值点确定磁极对数；

其中，所述重复指数模型的预设重复周期为正整数，以准确地确定磁极对数的值。

10.根据权利要求9所述的辨识方法，其特征在于，所述预设重复周期的范围为1≤q≤40。

11.根据权利要求9所述的辨识方法，其特征在于，所述三相霍尔信号包括第一相霍尔信号、第二相霍尔信号以及第三相霍尔信号；

所述获取所述三相霍尔信号相同边沿的时间间隔以生成三相霍尔边沿信号包括：

获取所述第一相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第一相霍尔上升沿信号；

获取所述第一相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第一相霍尔下降沿信号；

获取所述第二相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第二相霍尔上升沿信号；

获取所述第二相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第二相霍尔下降沿信号；

获取所述第三相霍尔信号上升沿的时间间隔以生成第三相霍尔上升沿信号；

获取所述第三相霍尔信号下降沿的时间间隔以生成第三相霍尔下降沿信号。

12.根据权利要求11所述的辨识方法，其特征在于，根据重复指数模型对所述三相霍尔边沿信号进行重复性分析包括：

根据所述重复指数模型对所述第一相霍尔上升沿信号、所述第一相霍尔下降沿信号、所述第二相霍尔上升沿信号、所述第二相霍尔下降沿信号、所述第三相霍尔上升沿信号、所述第三相霍尔下降沿信号中的至少一个进行重复性分析以计算重复指数。

13.根据权利要求12所述的辨识方法，其特征在于，所述重复性分析包括：

将预设重复周期q的初值设定为1，代入重复指数模型中计算重复指数Rq；

将预设重复周期q以q＝q+1迭代以输出多个重复指数Rq，直至q≥n-q。

14.根据权利要求12所述的辨识方法，其特征在于，根据所述重复指数的极小值点确定磁极对数包括：

当所述重复指数的极小值点只有一个时，将所述重复指数的极小值点对应的预设重复周期确定为磁极对数。

15.根据权利要求12所述的辨识方法，其特征在于，根据所述重复指数的极小值点确定磁极对数包括：

当所述重复指数的极小值点至少包括两个时，将所述重复指数的较小的极小值点对应的预设重复周期确定为磁极对数。

16.根据权利要求9所述的辨识方法，其特征在于，还包括：

控制所述永磁电机在开环稳速运行状态下稳速运行；

设定开环运行电气角速度在额定电气角速度的10％至30％之间，即

10％ω_Ne≤ω_oe≤30％ω_Ne，其中，ω_oe为所述开环运行电气角速度，ω_Ne为所述永磁电机的额定电气角速度。

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