CN108776254B - 幅值检测方法、电机驱动设备、存储介质及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了幅值检测方法、电机驱动设备、存储介质及装置。本发明中检测电网电压；通过预设角频率对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量；通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量；基于所述旋转电压分量进行运算，以获得所述电网电压的电压幅值。明显地，由于可实时检测电网电压并实时地获取出电压幅值，从而实现了针对电压幅值的动态检测，也就解决了现有的电机驱动系统不能动态地获取电网电压幅值的技术问题。

Description

幅值检测方法、电机驱动设备、存储介质及装置

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及幅值检测方法、电机驱动设备、存储介质及装置。

背景技术

在家用空调的电机驱动器中常设有单相交流电源AC-DC-AC的功率转换系统，并且，而传统的电机驱动系统中常将电解电容作为直流母线电容，但是，适用了电解电容的电机驱动系统往往存在网侧功率因数低、寿命短、成本高以及体积大等不足。

因此，针对上述问题，可以采用几十uF的薄膜电容代替电解电容作为直流母线电容，并且去掉传统的功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)电路，而采用此种方案的电机驱动系统一般被称为无电解电容电机驱动系统。

但是，无电解电容驱动系统却又会存在功率因数低、网侧进线电流谐波大以及直流母线电压不稳定等问题。为实现网侧高功率因数控制，无电解电容驱动系统需要动态获取网侧电压的相位信息，这就要求对网侧电压进行锁相。而在求取相位的实施过程中，需要动态求取电压以及电流幅值信息。

因此，对于无电解电容驱动系统而言，动态地获取电网电压幅值以及电网电流幅值成为锁相环中的重要环节。

但明显地，现有的电机驱动系统往往不具备动态地获取电网电压幅值的能力。所以，可认为，现有的电机驱动系统存在着不能动态地获取电网电压幅值的技术问题。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供幅值检测方法、电机驱动设备、存储介质及装置，旨在解决现有的电机驱动系统存在着的不能动态地获取电网电压幅值的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种幅值检测方法，所述幅值检测方法包括以下步骤：

检测电网电压；

通过预设角频率对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量；

通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量；

基于所述旋转电压分量进行运算，以获得所述电网电压的电压幅值。

优选地，所述通过预设角频率对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量，具体包括；

基于所述预设角频率进行权重运算，以获得正交变换权重；

通过所述正交变换权重对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量。

优选地，所述正交变换权重包括第一正交变换权重、第二正交变换权重、第三正交变换权重以及第四正交变换权重，所述静止电压分量包括第一静止电压分量与第二静止电压分量；

所述通过所述正交变换权重对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量，具体包括：

通过第一预设分量运算公式对所述第一正交变换权重、所述第二正交变换权重、所述第三正交变换权重以及所述电网电压进行运算，以获得所述第一静止电压分量；

通过第二预设分量运算公式对所述第一正交变换权重、所述第二正交变换权重、所述第四正交变换权重以及所述电网电压进行运算，以获得所述第二静止电压分量。

优选地，所述通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量，具体包括：

根据所述预设角度进行余弦运算，以获得基准余弦信号；

根据所述预设角度进行正弦运算，以获得基准正弦信号；

通过所述静止电压分量、所述基准余弦信号以及所述基准正弦信号进行派克变换，以获得旋转电压分量。

优选地，所述通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量之后，所述幅值检测方法还包括：

基于所述旋转电压分量进行电压信号的运算，以获得目标电压信号；

对所述目标电压信号进行数字PI积分，以获得目标角频率；

将所述预设角频率修改为所述目标角频率，并返回执行所述通过预设角频率对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量的步骤。

优选地，所述对所述目标电压信号进行数字PI积分，以获得目标角频率之后，所述幅值检测方法还包括：

基于所述目标角频率进行角度计算，以获得目标角度；

将所述预设角度修改为所述目标角度，并返回执行所述通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量的步骤。

优选地，所述基于所述目标角频率进行角度计算，以获得目标角度，具体包括：

对所述目标角频率进行离散时间积分，以获得目标相位；

通过所述目标相位对预设基准信号进行信号调制，以获得基准调制信号；

根据预设调制系数与所述基准调制信号进行取模运算，以获得目标角度。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种电机驱动设备，所述电机驱动设备包括存储器、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幅值检测程序，所述幅值检测程序配置为实现如上文所述的幅值检测方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有幅值检测程序，所述幅值检测程序被处理器执行时实现如上文所述的幅值检测方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种幅值检测装置，所述幅值检测装置包括：

电压检测模块，用于检测电网电压；

锁相环模块，用于通过预设角频率对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量；

坐标系变换模块，用于通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量；

幅值获取模块，用于基于所述旋转电压分量进行运算，以获得所述电网电压的电压幅值。

本发明中在实时地检测到电网电压后，可先对该电网电压进行分量转换，以获得静止电压分量，再经过坐标系变换操作，以最终获取到该电网电压的电压幅值。明显地，由于可实时检测电网电压并实时地获取出电压幅值，从而实现了针对电压幅值的动态检测，也就解决了现有的电机驱动系统不能动态地获取电网电压幅值的技术问题。

附图说明

图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的电机驱动设备结构示意图；

图2为本发明幅值检测方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明幅值检测方法第二实施例的流程示意图；

图4为本发明旋转电压分量的运算示意图；

图5为本发明幅值检测方法第三实施例的流程示意图；

图6为本发明目标角度的运算示意图；

图7为本发明仿真调试的第一波形示意图；

图8为本发明仿真调试的第二波形示意图；

图9为本发明仿真调试的第三波形示意图；

图10为本发明仿真调试的第四波形示意图；

图11为本发明幅值检测装置第一实施例的结构框图。

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

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。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的电机驱动设备结构示意图。

如图1所示，该电机驱动设备可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口，对于用户接口1003的有线接口在本发明中可为USB接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对电机驱动设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及幅值检测程序。

在图1所示的电机驱动设备中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与所述后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接外设；所述电机驱动设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的幅值检测程序，并执行以下操作：

检测电网电压；

通过预设角频率对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量；

通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量；

基于所述旋转电压分量进行运算，以获得所述电网电压的电压幅值。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的幅值检测程序，还执行以下操作：

基于所述预设角频率进行权重运算，以获得正交变换权重；

通过所述正交变换权重对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的幅值检测程序，还执行以下操作：

通过第一预设分量运算公式对所述第一正交变换权重、所述第二正交变换权重、所述第三正交变换权重以及所述电网电压进行运算，以获得所述第一静止电压分量；

通过第二预设分量运算公式对所述第一正交变换权重、所述第二正交变换权重、所述第四正交变换权重以及所述电网电压进行运算，以获得所述第二静止电压分量。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的幅值检测程序，还执行以下操作：

根据所述预设角度进行余弦运算，以获得基准余弦信号；

根据所述预设角度进行正弦运算，以获得基准正弦信号；

通过所述静止电压分量、所述基准余弦信号以及所述基准正弦信号进行派克变换，以获得旋转电压分量。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的幅值检测程序，还执行以下操作：

基于所述旋转电压分量进行电压信号的运算，以获得目标电压信号；

对所述目标电压信号进行数字PI积分，以获得目标角频率；

将所述预设角频率修改为所述目标角频率，并返回执行所述通过预设角频率对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量的步骤。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的幅值检测程序，还执行以下操作：

基于所述目标角频率进行角度计算，以获得目标角度；

将所述预设角度修改为所述目标角度，并返回执行所述通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量的步骤。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的幅值检测程序，还执行以下操作：

对所述目标角频率进行离散时间积分，以获得目标相位；

通过所述目标相位对预设基准信号进行信号调制，以获得基准调制信号；

根据预设调制系数与所述基准调制信号进行取模运算，以获得目标角度。

本实施例中在实时地检测到电网电压后，可先对该电网电压进行分量转换，以获得静止电压分量，再经过坐标系变换操作，以最终获取到该电网电压的电压幅值。明显地，由于可实时检测电网电压并实时地获取出电压幅值，从而实现了针对电压幅值的动态检测，也就解决了现有的电机驱动系统不能动态地获取电网电压幅值的技术问题。

基于上述硬件结构，提出本发明幅值检测方法的实施例。

参照图2，图2为本发明幅值检测方法第一实施例的流程示意图。

在第一实施例中，所述幅值检测方法包括以下步骤：

步骤S10：检测电网电压；

需要说明的是，考虑到电机驱动系统为了实现网侧高功率因数控制，可先动态地获取网侧电压的相位，以带来该高功率因数控制的效果。而获取到网测电压的相位信息的技术前提为先动态地检测出电压幅值，再基于检测出的电压幅值去确定电压的相位信息，以最终实现网侧高功率因数控制。而本实施例为了动态地检测出电压幅值，将先进行分量转换以获得静止电压分量，再对静止电压分量进行坐标系变换，以最终动态地检测出电压幅值。

在具体实现中，将先实时地检测出配电网或者微电网的电网电压。其中，电网电压可简记为V_ac。

可以理解的是，本实施例的执行主体为电机驱动设备，电机驱动设备中包括电机，可对电机进行控制以实现电机的驱动。

步骤S20：通过预设角频率对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量；

可以理解的是，将基于预设角频率对电网电压V_ac进行正交变换，以映射至两相静止坐标系下，从而获得两相静止坐标系下的静止电压分量。

应当理解的是，考虑到两相静止坐标系中的两个坐标轴互相垂直，所以，两相绕组之间没有耦合。若电网电压的信号较为复杂、非线性且强耦合，通过两相静止坐标系可以简化较为复杂的电网电压的信号，使之细分后更加清楚。其中，预设角频率可简记为w₀，两相静止坐标系是指α-β坐标系，静止电压分量包括第一静止电压分量u_α与第二静止电压分量u_β。

步骤S30：通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量；

应当理解的是，可基于预设角度将两相静止坐标系下的静止电压分量变换至两相旋转坐标系下，从而获得与静止电压分量对应的两相旋转坐标系下的旋转电压分量。其中，两相旋转坐标系是指d-q坐标系，旋转电压分量包括第一旋转电压分量V_d与第二旋转电压分量V_q。

在具体实现中，预设角度用于将电压分量进行坐标系变换，以获得更加准确且符合两相旋转坐标系标准的电压分量。其中，预设角度可简记为θ_{Theat_est}。明显地，通过将两相静止坐标系下的电压分量变换到两相旋转坐标系下，实质上实现了将定子上的电压分量变换至随转子磁通同步旋转的坐标系下，而在该种情况下，更加便于解耦控制，也就便于计算电网电压的电压幅值。

步骤S40：基于所述旋转电压分量进行运算，以获得所述电网电压的电压幅值。

可以理解的是，在获得旋转电压分量V_d与V_q后，可分别对旋转电压分量进行平方运算，以获得V_d ²与V_q ²；再对累加后的平方后的旋转电压分量进行开方运算，以获得电压幅值V_peak。

应当理解的是，电压幅值的运算公式为，

其中，V_peak为电压幅值，V_d为第一旋转电压分量以及V_q为第二旋转电压分量。

明显地，通过上述运算公式即可获得电网电压的电压幅值，从而实现了面向电压幅值的动态检测。并且，该种检测方式是实时地且动态地进行幅值检测，可靠性以及稳定性均较高；而且，可检测的幅值范围较大，可以灵敏地检测出电网的正常以及异常状态，其中，异常状态包括电压幅值的飙升、跌落以及波动等异常状态。并且，正是由于实时地检测出了锁相后的网测电压的电压幅值，可基于该电压幅值求取该网测电压的相位，进而实现了网侧高功率因数控制。

本实施例中在实时地检测到电网电压后，可先对该电网电压进行分量转换，以获得静止电压分量，再经过坐标系变换操作，以最终获取到该电网电压的电压幅值。明显地，由于可实时检测电网电压并实时地获取出电压幅值，从而实现了针对电压幅值的动态检测，也就解决了现有的电机驱动系统不能动态地获取电网电压幅值的技术问题。

参照图3，图3为本发明幅值检测方法第二实施例的流程示意图，基于上述图2所示的第一实施例，提出本发明幅值检测方法的第二实施例。

第二实施例中，所述步骤S20，可以包括：

步骤S201：基于所述预设角频率进行权重运算，以获得正交变换权重；

可以理解的是，为了完成分量转换的操作，将先获得正交变换权重，并基于正交变换权重进行分量转换，以获得更加符合两相静止坐标系标准的电压分量。

在具体实现中，基于所述预设角频率进行权重运算的实际操作具体为，将先基于所述预设角频率与预设采样频率计算出第一权重因子与第二权重因子，再根据第一权重因子与第二权重因子进行权重运算，以获得正交变换权重。其中，预设采样频率用于信号的采样操作可表示为T_s，而第一权重因子表示为x，第二权重因子表示为y。

其中，第一权重因子的计算公式为，

x＝2*w₀*T_s；

x为第一权重因子，w₀为预设角频率，T_s为预设采样频率。

其中，第二权重因子的计算公式为，

y＝(w₀*T_s)²；

y为第二权重因子，w₀为预设角频率，T_s为预设采样频率。

在计算出第一权重因子x与第二权重因子y后，还将基于第一权重因子与第二权重因子进行权重运算，以获得正交变换权重。所述正交变换权重包括第一正交变换权重a1、第二正交变换权重a2、第三正交变换权重b1以及第四正交变换权重b2。

其中，权重运算的计算公式为，

其中，a1表示第一正交变换权重、a2表示第二正交变换权重、b1表示第三正交变换权重以及b2表示第四正交变换权重；x表示第一权重因子以及y表示第二权重因子。通过上述权重运算的计算公式即可获得四个正交变换权重。

步骤S202：通过所述正交变换权重对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量。

可以理解的是，在计算出第一正交变换权重a1、第二正交变换权重a2、第三正交变换权重b1以及第四正交变换权重b2后，可基于计算出的正交变换权重进行分量转换。

进一步地，所述正交变换权重包括第一正交变换权重、第二正交变换权重、第三正交变换权重以及第四正交变换权重，所述静止电压分量包括第一静止电压分量与第二静止电压分量；

所述通过所述正交变换权重对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量，具体包括：

通过第一预设分量运算公式对所述第一正交变换权重、所述第二正交变换权重、所述第三正交变换权重以及所述电网电压进行运算，以获得所述第一静止电压分量；

通过第二预设分量运算公式对所述第一正交变换权重、所述第二正交变换权重、所述第四正交变换权重以及所述电网电压进行运算，以获得所述第二静止电压分量。

在具体实现中，所述静止电压分量包括第一静止电压分量u_α与第二静止电压分量u_β。

其中，第一预设分量运算公式为，

u_α＝a1*u_α(n-1)+a2*u_α(n-2)+b1(V_ac-V_ac(n-2))；

u_α(n)表示第n次的第一静止电压分量、a1表示第一正交变换权重、a2表示第二正交变换权重、b1表示第三正交变换权重以及V_ac(n)表示第n次的电网电压，n为整数。

因为u_α(n)表示第n次的第一静止电压分量，所以，u_α(n-1)表示第n次的上一次的第一静止电压分量，其他情况同理。

其中，第二预设分量运算公式为，

u_β＝a1*u_β(n-1)+a2*u_β(n-2)+b2(V_ac+2*V_ac(n-1)+V_ac(n-2))；

u_β(n)表示第n次的第二静止电压分量、a1表示第一正交变换权重、a2表示第二正交变换权重、b2表示第四正交变换权重以及V_ac(n)表示第n次的电网电压，n为整数。

进一步地，所述通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量，具体包括：

根据所述预设角度进行余弦运算，以获得基准余弦信号；

根据所述预设角度进行正弦运算，以获得基准正弦信号；

通过所述静止电压分量、所述基准余弦信号以及所述基准正弦信号进行派克变换，以获得旋转电压分量。

可以理解的是，进行坐标系变换的具体操作为，先进行余弦运算，以获得基准余弦信号cosθ_{Theat_est}；再进行正弦运算，以获得基准正弦信号sinθ_{Theat_est}。然后，可基于预设派克变换(Park transformation)公式进行派克变换，以获得旋转电压分量。

其中，预设派克变换公式为，

V_d＝u_α*cosθ_{Theat_est}+u_β*sinθ_{Theat_est}；

V_q＝-u_α*sinθ_{Theat_est}+u_β*cosθ_{Theat_est}；

V_d表示第一旋转电压分量、u_α表示第一静止电压分量、cosθ_{Theat_est}表示基准余弦信号、u_β表示第二静止电压分量、sinθ_{Theat_est}表示基准正弦信号以及V_q表示第二旋转电压分量。

应该理解的是，通过上述预设派克变换公式可以将两相静止坐标系下的电压分量映射至两相旋转坐标系下，以便于利用两相旋转坐标系下的电压分量来获取电压幅值。

在具体实现中，对于第一旋转电压分量V_d与第二旋转电压分量V_q的获得过程可参见图4，图4为旋转电压分量的运算示意图。

在图4中，将输入第一静止电压分量u_α、第二静止电压分量u_β以及预设角度，通过派克变换后，将获得第一旋转电压分量V_d与第二旋转电压分量V_q。具体而言，图4中实现对于预设派克变换公式的运用，比如，第一静止电压分量将与预设角度的余弦值相乘，第二静止电压分量将与预设角度的正弦值相乘，最后，将二者进行相加，以获得第一旋转电压分量V_d。对于第二旋转电压分量V_q，也可参考图4以及预设派克变换公式而获得。

本实施例中将预先确定正交变换权重，再根据正交变换权重将电网电压映射至两相静止坐标系下，由于借助了正交变换权重来进行映射方式，可以提高两相静止坐标系下的静止电压分量的准确性。

参照图5，图5为本发明幅值检测方法第三实施例的流程示意图，基于上述图2所示的第一实施例，提出本发明幅值检测方法的第三实施例。

第三实施例中，所述步骤S30之后，所述幅值检测方法还包括：

步骤S301：基于所述旋转电压分量进行电压信号的运算，以获得目标电压信号；

可以理解的是，为了获得更加准确且更加符合两相静止坐标系标准的静止电压分量，可对预设角频率w₀的值进行适应性修改。

在具体实现中，为了获得修改后的预设角频率w₀，可先通过电压信号的运算公式获得目标电压信号。其中，电压信号的运算公式为，

V_out＝K₁*(V_q+V_q(n-2))+K₂*(V_out(n-1)-V_q(n-1))+K₃*V_out(n-2)；

V_out表示目标电压信号、K₁表示第一比例因子、K₂表示第二比例因子、K₃表示第三比例因子以及V_q(n)表示第n次的第二旋转电压分量。

应当理解的是，目标电压信号用于无死角地追踪最初输入的电网电压；且由于基于上述电压信号的运算公式来获得的目标电压信号，使得生成的目标电压信号在转换处不会发生畸变，过渡较为平滑。

步骤S302：对所述目标电压信号进行数字PI积分，以获得目标角频率；

在具体实现中，在获得目标电压信号V_out后，可先对目标电压信号V_out进行数字比例积分(proportional integral，PI)，将获得角频率值，再叠加上截止频率，即可获得目标角频率w_est。其中，截止频率可为100*π。

步骤S303：将所述预设角频率修改为所述目标角频率。

在执行完所述步骤S303之后，返回执行所述步骤S20。

应当理解的是，获取到的目标角频率w_est为根据目标电压信号预估出的理想角频率值，所以，可将目标角频率w_est的数值赋予预设角频率w₀，从而对根据预设角频率进行分量转换的分量转换操作进行校正，使得映射至两相静止坐标系下的静止电压分量更加准确，进而使得最终获取到的电压幅值更加贴近真实值。

进一步地，所述对所述目标电压信号进行数字PI积分，以获得目标角频率之后，所述幅值检测方法还包括：

基于所述目标角频率进行角度计算，以获得目标角度；

将所述预设角度修改为所述目标角度，并返回执行所述通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量的步骤。

可以理解的是，除了可根据目标角频率w_est的数值适应性地校正预设角频率w₀的数值外，还可生成与目标角频率w_est对应的目标角度θ_est，并根据目标角度θ_est的数值以适应性地校正预设角度θ_{Theat_est}的数值。其中，目标角度θ_est为根据目标电压信号V_out获取到的理想角度值。

应当理解的是，由于可根据反馈的目标角度θ_est以适应性地修改预设角度θ_{Theat_est}的数值，使得在基于修改后的预设角度θ_{Theat_est}进行坐标系变换时可以获得更加准确且贴近两相旋转坐标系标准的旋转电压分量。

此外，当预设采样频率T_s较高时，可能会对实现本实施例的数字信号处理器造成有限字长的限制以及截断误差的影响，以至在信号离散化之后，性能有可能会出现严重恶化。为了改善这一缺陷，可使用二阶无限冲激响应(Infinite Impulse Response，IIR)滤波器对目标角频率w_est进行滤波，并将滤波后的目标角频率w_est赋予给预设角频率w₀，以防止性能的严重恶化。其中，IIR滤波器可编程且可输出饱和度，具有较高的灵活性，可采用2个极点2个零点的结构来完成IIR滤波器的二阶控制。

进一步地，所述基于所述目标角频率进行角度计算，以获得目标角度，具体包括：

对所述目标角频率进行离散时间积分，以获得目标相位；

通过所述目标相位对预设基准信号进行信号调制，以获得基准调制信号；

根据预设调制系数与所述基准调制信号进行取模运算，以获得目标角度。

可以理解的是，为了计算出目标角度θ_est，可先对目标角频率w_est进行离散时间积分，再将获取到的目标相位调制到预设基准信号上，最后，联合预设调制系数对基准调制信号进行取模，则可获得目标角度θ_est。

在具体实现中，对于目标角度θ_est的获得过程可参见图6，图6为目标角度的运算示意图。在图6中，将通过一个常规的离散时间积分器来实现离散时间积分操作，以生成对应的目标相位；然后，可将信号发生器生成的时钟信号作为预设基准信号，并通过目标相位对预设基准信号进行信号调制，以获得乘法器输出的基准调制信号。接着，预设调制系数可设为2*π，进行取模运算以获得目标角度θ_est。

应当理解的是，根据如图6所述的运算流程得出的目标角度θ_est可用于修改预设角度的数值，从而使得坐标系变换操作生成的旋转电压分量更加贴近两相旋转坐标系标准，并且，也使得结果更加准确。

明显地，本实施例为单输入运行模式，其中，电网电压V_ac将被采样输入，但是，预设角频率与预设角度均可通过闭环反馈获取，这使得本实施例描述的方案是经由闭环反馈来实现的。通过闭环反馈来实现，不仅保证了幅值检测过程的稳定性，也保证了幅值检测方案对抗电网频率波动的有效性以及及时性，所以，可能很好地应对电网飙升、跌落以及波动等电网异常状况。

本实施例中通过结合目标角频率对预设角频率进行校正，通过结合目标角度对预设角度进行校正，可以使得本实施描述的幅值检测方法更具灵活性且动态响应快速。

此外，可对本发明幅值检测方法的方法实施例描述的技术方案进行仿真调试。比如，可将K₁设置为0.86254、K₂设置为0.25864以及K₃设置为0.56984，并将测试频率设置为50Hz，以模拟电压幅值的周期性波动及频率扰动。

该仿真调试的过程具体为，可将输入信号设置为正弦电压，该正弦电压的输入阀值在0至0.15s的范围内的输出峰值为86V、在0.15至0.35s的范围内的输出峰值为311V、在0.35s至0.55s的范围内的输出峰值为86V以及在0.55s之后的输出峰值为311V，通过本实施例的仿真调试，可以成功地模拟出目标电压信号V_out以跟踪输入时的动态响应以及幅值情况。

可参见图7至图10，实线表示V_out，虚线表示输入信号，实线与虚线的重叠部分用实线表示，从图7中可看出，输出信号可以及时跟踪输入信号的电压幅值；并且，在0.15s、0.35s及0.55s的时刻，电压幅值波动时仍能及时地跟踪，动态响应也基本无延迟。V_out作为输出信号跟踪输入信号，在转换点处过冲很小且能平滑过渡。

可参见图8，以进一步地分解输出信号对应输入信号的跟踪细节。具体而言，比如，可每隔5ms波动一次，即在0至0.015s时输出峰值为311V的正弦电压、在0.015至0.02s时输出峰值为86V的正弦电压、在0.02s至0.025s时输出峰值为311V的正弦电压、在0.025s至0.03s后输出峰值为86V的正弦电压以及在0.03s之后继续输出峰值为311V的正弦电压。从图8中展示的放大后波形可以进一步看出输出信号无死角地追踪输入信号，在转换处无畸变，过渡平滑，跟踪时间在2ms内，进一步地验证了本发明中的无电解电容单相输入电压电流幅值同步检测数字控制过程抗电网电压波动的有效性及及时性。

可参见图9以及图10，以进一步地验证电网的频率波动对输出信号的影响，输入幅值311V不变且相角为0，在0至0.015s时输入频率取49Hz，在0.015至0.02s时输入频率取51Hz，在0.02s至0.025s时输入频率取49Hz，在0.025s至0.03s时输入频率取49Hz，在0.03s之后时输入频率取49Hz。然后，观测每隔5ms频率突变时输出信号的波形是否能及时跟踪及响应，从图9以及图10可以看出，输出信号可以同步跟踪输入信号的电压波形，且在频率变化处能平滑过渡且波形无畸变，同时输入输出的延迟小，动态响应快速，满足数字处理器对芯片的控制处理要求。因而，有效地验证了无电解电容单相输入电压电流幅值同步检测数字控制过程对抗电网的频率波动的有效性及及时性，所以，对于家用单相无电解电容永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)的控制具有很高的实际应用价值。

此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有幅值检测程序，所述幅值检测程序被处理器执行时实现如下操作：

检测电网电压；

通过预设角频率对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量；

通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量；

基于所述旋转电压分量进行运算，以获得所述电网电压的电压幅值。

进一步地，所述幅值检测程序被处理器执行时还实现如下操作：

基于所述预设角频率进行权重运算，以获得正交变换权重；

通过所述正交变换权重对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量。

进一步地，所述幅值检测程序被处理器执行时还实现如下操作：

通过第一预设分量运算公式对所述第一正交变换权重、所述第二正交变换权重、所述第三正交变换权重以及所述电网电压进行运算，以获得所述第一静止电压分量；

通过第二预设分量运算公式对所述第一正交变换权重、所述第二正交变换权重、所述第四正交变换权重以及所述电网电压进行运算，以获得所述第二静止电压分量。

进一步地，所述幅值检测程序被处理器执行时还实现如下操作：

根据所述预设角度进行余弦运算，以获得基准余弦信号；

根据所述预设角度进行正弦运算，以获得基准正弦信号；

通过所述静止电压分量、所述基准余弦信号以及所述基准正弦信号进行派克变换，以获得旋转电压分量。

进一步地，所述幅值检测程序被处理器执行时还实现如下操作：

基于所述旋转电压分量进行电压信号的运算，以获得目标电压信号；

对所述目标电压信号进行数字PI积分，以获得目标角频率；

将所述预设角频率修改为所述目标角频率，并返回执行所述通过预设角频率对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量的步骤。

进一步地，所述幅值检测程序被处理器执行时还实现如下操作：

基于所述目标角频率进行角度计算，以获得目标角度；

将所述预设角度修改为所述目标角度，并返回执行所述通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量的步骤。

进一步地，所述幅值检测程序被处理器执行时还实现如下操作：

对所述目标角频率进行离散时间积分，以获得目标相位；

通过所述目标相位对预设基准信号进行信号调制，以获得基准调制信号；

根据预设调制系数与所述基准调制信号进行取模运算，以获得目标角度。

本实施例中在实时地检测到电网电压后，可先对该电网电压进行分量转换，以获得静止电压分量，再经过坐标系变换操作，以最终获取到该电网电压的电压幅值。明显地，由于可实时检测电网电压并实时地获取出电压幅值，从而实现了针对电压幅值的动态检测，也就解决了现有的电机驱动系统不能动态地获取电网电压幅值的技术问题。

此外，参照图11，本发明实施例还提出一种幅值检测装置，所述幅值检测装置包括：

电压检测模块10，用于检测电网电压；

需要说明的是，考虑到电机驱动系统为了实现网侧高功率因数控制，可先动态地获取网侧电压的相位，以带来该高功率因数控制的效果。而获取到网测电压的相位信息的技术前提为先动态地检测出电压幅值，再基于检测出的电压幅值去确定电压的相位信息，以最终实现网侧高功率因数控制。而本实施例为了动态地检测出电压幅值，将先进行分量转换以获得静止电压分量，再对静止电压分量进行坐标系变换，以最终动态地检测出电压幅值。

在具体实现中，将先实时地检测出配电网或者微电网的电网电压。其中，电网电压可简记为V_ac。

锁相环模块20，用于通过预设角频率对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量；

可以理解的是，将基于预设角频率对电网电压V_ac进行正交变换，以映射至两相静止坐标系下，从而获得两相静止坐标系下的静止电压分量。

应当理解的是，考虑到两相静止坐标系中的两个坐标轴互相垂直，所以，两相绕组之间没有耦合。若电网电压的信号较为复杂、非线性且强耦合，通过两相静止坐标系可以简化较为复杂的电网电压的信号，使之细分后更加清楚。其中，预设角频率可简记为w₀，两相静止坐标系是指α-β坐标系，静止电压分量包括第一静止电压分量u_α与第二静止电压分量u_β。

坐标系变换模块30，用于通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量；

应当理解的是，可基于预设角度将两相静止坐标系下的静止电压分量变换至两相旋转坐标系下，从而获得与静止电压分量对应的两相旋转坐标系下的旋转电压分量。其中，两相旋转坐标系是指d-q坐标系，旋转电压分量包括第一旋转电压分量V_d与第二旋转电压分量V_q。

在具体实现中，预设角度用于将电压分量进行坐标系变换，以获得更加准确且符合两相旋转坐标系标准的电压分量。其中，预设角度可简记为θ_{Theat_est}。明显地，通过将两相静止坐标系下的电压分量变换到两相旋转坐标系下，实质上实现了将定子上的电压分量变换至随转子磁通同步旋转的坐标系下，而在该种情况下，更加便于解耦控制，也就便于计算电网电压的电压幅值。

幅值获取模块40，用于基于所述旋转电压分量进行运算，以获得所述电网电压的电压幅值。

可以理解的是，在获得旋转电压分量V_d与V_q后，可分别对旋转电压分量进行平方运算，以获得V_d ²与V_q ²；再对累加后的平方后的旋转电压分量进行开方运算，以获得电压幅值V_peak。

应当理解的是，电压幅值的运算公式为，

其中，V_peak为电压幅值，V_d为第一旋转电压分量以及V_q为第二旋转电压分量。

明显地，通过上述运算公式即可获得电网电压的电压幅值，从而实现了面向电压幅值的动态检测。并且，该种检测方式是实时地且动态地进行幅值检测，可靠性以及稳定性均较高；而且，可检测的幅值范围较大，可以灵敏地检测出电网的正常以及异常状态，其中，异常状态包括电压幅值的飙升、跌落以及波动等异常状态。并且，正是由于实时地检测出了锁相后的网测电压的电压幅值，可基于该电压幅值求取该网测电压的相位，进而实现了网侧高功率因数控制。

本实施例中在实时地检测到电网电压后，可先对该电网电压进行分量转换，以获得静止电压分量，再经过坐标系变换操作，以最终获取到该电网电压的电压幅值。明显地，由于可实时检测电网电压并实时地获取出电压幅值，从而实现了针对电压幅值的动态检测，也就解决了现有的电机驱动系统不能动态地获取电网电压幅值的技术问题。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者系统不仅包括那些要素，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、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

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。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。词语第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些词语解释为名称。

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，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。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种幅值检测方法，其特征在于，所述幅值检测方法包括以下步骤：

检测电网电压；

基于预设角频率进行权重运算，以获得正交变换权重；

通过所述正交变换权重对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量；

通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量；

基于所述旋转电压分量进行运算，以获得所述电网电压的电压幅值；

其中，所述正交变换权重包括第一正交变换权重、第二正交变换权重、第三正交变换权重以及第四正交变换权重，所述静止电压分量包括第一静止电压分量与第二静止电压分量；

所述通过所述正交变换权重对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量，具体包括：

通过第一预设分量运算公式对所述第一正交变换权重、所述第二正交变换权重、所述第三正交变换权重以及所述电网电压进行运算，以获得所述第一静止电压分量；

通过第二预设分量运算公式对所述第一正交变换权重、所述第二正交变换权重、所述第四正交变换权重以及所述电网电压进行运算，以获得所述第二静止电压分量。

2.如权利要求1所述的幅值检测方法，其特征在于，所述通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量，具体包括：

根据所述预设角度进行余弦运算，以获得基准余弦信号；

根据所述预设角度进行正弦运算，以获得基准正弦信号；

通过所述静止电压分量、所述基准余弦信号以及所述基准正弦信号进行派克变换，以获得旋转电压分量。

3.如权利要求1所述的幅值检测方法，其特征在于，所述通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量之后，所述幅值检测方法还包括：

基于所述旋转电压分量进行电压信号的运算，以获得目标电压信号；

对所述目标电压信号进行数字PI积分，以获得目标角频率；

将所述预设角频率修改为所述目标角频率，并返回执行所述通过预设角频率对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量的步骤。

4.如权利要求3所述的幅值检测方法，其特征在于，所述对所述目标电压信号进行数字PI积分，以获得目标角频率之后，所述幅值检测方法还包括：

基于所述目标角频率进行角度计算，以获得目标角度；

将所述预设角度修改为所述目标角度，并返回执行所述通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量的步骤。

5.如权利要求4所述的幅值检测方法，其特征在于，所述基于所述目标角频率进行角度计算，以获得目标角度，具体包括：

对所述目标角频率进行离散时间积分，以获得目标相位；

通过所述目标相位对预设基准信号进行信号调制，以获得基准调制信号；

根据预设调制系数与所述基准调制信号进行取模运算，以获得目标角度。

6.一种电机驱动设备，其特征在于，所述电机驱动设备包括：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幅值检测程序，所述幅值检测程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的幅值检测方法的步骤。

7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有幅值检测程序，所述幅值检测程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的幅值检测方法的步骤。

8.一种幅值检测装置，其特征在于，所述幅值检测装置包括：

电压检测模块，用于检测电网电压；

锁相环模块，用于基于预设角频率进行权重运算，以获得正交变换权重；通过所述正交变换权重对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量；

坐标系变换模块，用于通过预设角度对所述静止电压分量进行坐标系变换，以获得两相旋转坐标系下的旋转电压分量；

幅值获取模块，用于基于所述旋转电压分量进行运算，以获得所述电网电压的电压幅值；

其中，所述正交变换权重包括第一正交变换权重、第二正交变换权重、第三正交变换权重以及第四正交变换权重，所述静止电压分量包括第一静止电压分量与第二静止电压分量；

所述通过所述正交变换权重对所述电网电压进行分量转换，以获得两相静止坐标系下的静止电压分量，具体包括：

通过第一预设分量运算公式对所述第一正交变换权重、所述第二正交变换权重、所述第三正交变换权重以及所述电网电压进行运算，以获得所述第一静止电压分量；

通过第二预设分量运算公式对所述第一正交变换权重、所述第二正交变换权重、所述第四正交变换权重以及所述电网电压进行运算，以获得所述第二静止电压分量。

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