CN109828164B - 相位检测方法和装置、计算机设备、计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种相位检测方法和装置、计算机设备、计算机可读存储介质。该方法包括获取三相电动机中霍尔传感器感应的霍尔信号值，以及获取当前霍尔信号值每次跳变到相邻的霍尔信号值时三相电动机中设定A相相对于设定B相的反电动势值，其中，反电动势值由三相电动机在外力驱动下处于转动状态时检测得到；根据当前霍尔信号值每次跳变到相邻霍尔信号值时对应的反电动势值，计算出每个反电动势值对应的电角度值，从而得到设定ABC三相、每次跳变的霍尔信号值以及每个电角度值之间的对应关系。本申请可以解决了相关技术中相位检测方法检测结果误差大的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及电机相序检测技术领域，具体而言，涉及一种相位检测方法和装置、计算机设备、计算机可读存储介质。
背景技术
在三相电机与驱动器装配过程中，需要把驱动器的U、V、W三相电源线与三相电机的A、B、C三相电源对接。如果不知道驱动器与三相电机如何接线，或者三相电机相序标志模糊不清或相序标志丢失情况下，随意接线启动三相电机可能会造成驱动器或者三相电机损坏，严重时可能会引发事故，产生严重后果。
目前，针对无刷直流三相电机的相位检测方法诸多，有通过软件实现的，但是增加了软件的复杂性；有采用通电试验的方法检测相位的，但是在给三相电机的绕组通电过程要注意绕组电流大小，试验要求较高。此外，现在的三相电机上都配有霍尔传感器，利用霍尔传感器进行相位检测则极为方便。但是目前，结合霍尔传感器进行霍尔相位的检测方法采用的是开环的方法，其中，电角度值是人为给定，进而得到霍尔相位，但是该相位检测方法，在实施过程中，三相电机存在负载时，电角度的定位误差很大，检测结果误差大，并且会降低三相电机的功率因子，对三相电机造成损伤。
针对相关技术中相位检测方法检测结果误差大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种相位检测方法和装置、计算机设备、计算机可读存储介质，以解决相关技术中相位检测方法检测结果误差大的问题。
为了实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种相位检测方法，该方法应用于包含有霍尔传感器的三相电动机，该方法包括：
获取三相电动机中霍尔传感器感应的霍尔信号值，以及获取当前霍尔信号值每次跳变到相邻的霍尔信号值时三相电动机中设定A相相对于设定B相的反电动势值，其中，反电动势值由三相电动机在外力驱动下处于转动状态时检测得到；
根据当前霍尔信号值每次跳变到相邻霍尔信号值时对应的反电动势值，计算出每个反电动势值对应的电角度值，从而得到设定ABC三相、每次跳变的霍尔信号值以及每个电角度值之间的对应关系。
可选地，该方法还包括：
获取三相电动机中设定A相分别相对于设定B相的最大反电动势；
计算出每个反电动势值对应的电角度值，包括：
根据最大反电动势计算出获取的每个反电动势值对应的电角度值。
可选地，反电动势值由三相电动机在外力驱动下处于匀速转动状态时检测得到。
可选地，该方法还包括：
在三相电动机包括的三相中随机指定一相为设定C相；
检测在外力驱动下处于转动状态的三相电动机中另两相分别相对于设定C相的反电动势波形图；
基于两个反电动势波形图指定三相电动机中的设定A相和设定B相。
可选地，基于两个反电动势波形图指定三相电动机中的设定A相和设定B相，包括：
比较两个反电动势波形图包括的波形，确定三相电动机中的设定A相和设定B相，其中，设定A相对应的反电动势波形图中波形位于设定B相对应的反电动势波形图中波形之前。
第二方面，本申请实施例还提供了一种相位检测装置，该装置应用于包含有霍尔传感器的三相电动机，该装置包括：
第一获取模块，用于获取三相电动机中霍尔传感器感应的霍尔信号值，以及获取当前霍尔信号值每次跳变到相邻的霍尔信号值时三相电动机中设定A相相对于设定B相的反电动势值，其中，反电动势值由三相电动机在外力驱动下处于转动状态时检测得到；
计算模块，用于根据当前霍尔信号值每次跳变到相邻霍尔信号值时对应的反电动势值，计算出每个反电动势值对应的电角度值，从而得到设定ABC三相、每次跳变的霍尔信号值以及每个电角度值之间的对应关系。
可选地，该装置还包括第二获取模块；
第二获取模块，用于获取三相电动机中设定A相分别相对于设定B相的最大反电动势；
计算模块，用于根据最大反电动势计算出获取的每个反电动势值对应的电角度值。
可选地，反电动势值由三相电动机在外力驱动下处于匀速转动状态时检测得到。
第三方面，本申请实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个计算机程序；
当一个或多个计算机程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现如上述的相位检测方法。
第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机代码，当计算机代码被执行时，上述的相位检测方法被执行。
在本申请提供的相位检测方法中，通过获取三相电动机中霍尔传感器感应的霍尔信号值，以及获取当前霍尔信号值每次跳变到相邻的霍尔信号值时三相电动机中设定A相相对于设定B相的反电动势值，其中，反电动势值由三相电动机在外力驱动下处于转动状态时检测得到；根据当前霍尔信号值每次跳变到相邻霍尔信号值时对应的反电动势值，计算出每个反电动势值对应的电角度值，从而得到设定ABC三相、每次跳变的霍尔信号值以及每个电角度值之间的对应关系。这样，本申请中将在外力驱动下处于转动状态的三相电动机相当于一个旋转变压器，反电动势与电机转子的位置存在一一对应的关系，而霍尔传感器则可以感应电机转子的绝对位置，从而，霍尔信号值变化结合电动势变化计算出的电角度值，电角度值准确率高，可以得到设定ABC三相、每次跳变的霍尔信号值以及每个电角度值之间的准确的对应关系，进而解决了相关技术中相位检测方法检测结果误差大的技术问题。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本申请实施例提供的一种相位检测方法的流程示意图；
图2是120度直流无刷电机霍尔信号值从001跳变到011的临界状态示意图；
图3是120度直流无刷电机霍尔信号值从011跳变到010的临界状态示意图；
图4是三相电机中AB相的反电动势的波形示意图；
图5是120度直流无刷电机转子顺时针旋转时电角度在6个区域的计算示意图；
图6是120度直流无刷电机转子逆时针旋转时电角度在6个区域的计算示意图；
图7是本申请实施例提供的一种相位检测装置的结构示意图。
具体实施方式
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、产品或设定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、产品或设定固有的其它步骤或单元。
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申请。
根据本申请的一个方面，本申请实施例提供了一种相位检测方法，该方法应用于包含有霍尔传感器的三相电动机，图1是本申请实施例提供的一种相位检测方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括如下的步骤100和步骤200：
100，获取三相电动机中霍尔传感器感应的霍尔信号值，以及获取当前霍尔信号值每次跳变到相邻的霍尔信号值时三相电动机中设定A相相对于设定B相的反电动势值，其中，反电动势值由三相电动机在外力驱动下处于转动状态时检测得到。
具体地，在外力驱动下处于转动状态的三相电动机中，霍尔传感器感应的霍尔信号值会随着电机转子的转动而改变，而在外力驱动下处于转动状态的三相电动机此时相当于一个旋转变压器，可以通过检测设备(例如，示波器)可以检测出三相电动机中设定A相相对于设定B相的反电动势值；当霍尔传感器感应的霍尔信号值发生跳变时，记录三相电动机中设定A相相对于设定B相的反电动势值，将该反电动势值与跳变后的霍尔信号值相对应。
其中，可以连续记录霍尔传感器感应霍尔信号值的跳变，可以得到霍尔信号值的变化序列。
举例说明，以三相电机为120度直流无刷电机为例，依次按照图2到图3所示，霍尔传感器分别检测到霍尔信号值从001跳变到011，再从011跳变到010，再从010跳变到110，再从110跳变到100，再从100跳变到101，以及从101跳变到001，进而可以获得霍尔信号值从001跳变到011、从011跳变到010、从010跳变到110、从110跳变到100、从100跳变到101和从101跳变到001时的AB相反电动势ui(i＝1，2，3，4，5，6)。
可选地，为提高检测反电动势值的稳定性，反电动势值由三相电动机在外力驱动下处于匀速转动状态时检测得到。
200，根据当前霍尔信号值每次跳变到相邻霍尔信号值时对应的反电动势值，计算出每个反电动势值对应的电角度值，从而得到设定ABC三相、每次跳变的霍尔信号值以及每个电角度值之间的对应关系。
具体地，反电动势值对应的电角度值存在对应关系，该对应关系具体为：
假设A相位的电动势为uA，B相位的电动势为uB，C相位的电动势为uC，根据电路分析的相关知识可以得到AB两相的相对电动势uAB，可以表示为
式中Umax是反电动势的极大值(即最大反电动势值)，γ是一个常量，可以通过严格的计算得到，θi(i＝1，2，3，4，5，6)表示实际的电角度值，
表示霍尔信号值跳变时刻对应的电角度值，ui(i＝1，2，3，4，5，6)表示霍尔信号值跳变时刻对应的AB相反电动势值，具体的对应关系可以参见图4所示；
从而根据上述的公式(1)和公式(2)，可以得到电角度值与反电动势值的对应关系：
对于上述的所有电角度值中，由于三相电机中电机转子旋转一圈，即从0°变化到360°，从而，θi的取值范围是0～360°，
的取值范围则是γ～(γ+360°)。
其中，本实施例中将在外力驱动下处于转动状态的三相电动机相当于一个旋转变压器，反电动势值与电机转子的位置存在一一对应的关系，通过公式(3)可以计算出反电动势值对应的电角度值，而霍尔传感器则可以感应电机转子的绝对位置，因此，可以得到设定ABC三相、每次跳变的霍尔信号值以及每个电角度值之间的准确的对应关系，完成三相电机的霍尔相位检测，其中，根据霍尔信号值变化结合电动势变化计算出的电角度值，因此电角度值准确率高，三相电机的霍尔相位检测结果更加准确。
可选地，该方法还包括如下的步骤：
获取三相电动机中设定A相分别相对于设定B相的最大反电动势值；
步骤200，计算出每个反电动势值对应的电角度值，包括：
根据最大反电动势值计算出获取的每个反电动势值对应的电角度值。
具体地，在获得获取三相电动机中设定A相分别相对于设定B相的最大反电动势值(即Umax)后，可以计算出每个反电动势值对应的电角度值。
可选地，该相位检测方法还包括步骤：
在三相电动机包括的三相中随机指定一相为设定C相；
检测在外力驱动下处于转动状态的三相电动机中另两相分别相对于设定C相的反电动势波形图；
基于两个反电动势波形图指定三相电动机中的设定A相和设定B相。
具体地，先随机指定三相电动机包括的三相中一相为设定C相，在根据另外两相相对于设定C相的反电动势波形图确定出三相电动机中的设定A相和设定B相。其中，三相电动机中包括的设定A相、设定B相和设定C相均为该三相电动机假设的ABC三相。
可选地，基于两个反电动势波形图指定三相电动机中的设定A相和设定B相，包括：
比较两个反电动势波形图包括的波形，确定三相电动机中的设定A相和设定B相，其中，设定A相对应的反电动势波形图中波形位于设定B相对应的反电动势波形图中波形之前。
其中，可以通过用示波器测得三相电机中除设定C相的另外两相相对于三相电机中设定C相的波形图，取波形在前的为设定A相，另一条线为设定B相，从而得到假设的三相电机ABC三相。
应用本相位检测方法，对三相电机中转子转动的任意时刻电角度可以通过电角度与角速度之间的对应关系得到，相对于相关技术中相位检测方法直接设定电角度不同，本相位检测方法中6个电角度θi是通过计算得到的实际电角度值。其中，三相电机中转子转动的任意时刻电角度与角速度的关系为θ＝θedge+ωt，以三相电机为120度无刷直流电机为例，三相电机中转子转动，120度无刷直流电机包括的霍尔传感器可以感应的霍尔信号值按照001-011-010-110-100-101的序列跳动，图5是120度直流无刷电机转子顺时针旋转时电角度在6个区域的计算示意图图6是120度直流无刷电机转子逆时针旋转时电角度在6个区域的计算示意图，根据图5和图6所示，120度直流无刷电机转子顺时针旋转和逆时针旋转对电角度值θ计算的方法稍微有点区别，在不同的区域中θedge采用对应的θi，即θ＝θi+ωt(式中，θ为任意时刻的实际电角度值，ω为电机转动的角速度，t是此时与上一个跳变时刻的时间间隔)，这在确定实际电角度过程中始终有一个闭环修正过程，可以将误差降低到极小。
本相位检测方法可以利用示波器检测的反电动势和霍尔传感器感应的霍尔信号值，完成三相电机的霍尔相位检测。且通过本相位检测方法可以快速有效确定霍尔传感器与三相电机各相绕组之间的相位关系，简单实用，成本低廉。
在本申请提供的相位检测方法中，获取三相电动机中霍尔传感器感应的霍尔信号值，以及获取当前霍尔信号值每次跳变到相邻的霍尔信号值时三相电动机中设定A相相对于设定B相的反电动势值，其中，反电动势值由三相电动机在外力驱动下处于转动状态时检测得到；根据当前霍尔信号值每次跳变到相邻霍尔信号值时对应的反电动势值，计算出每个反电动势值对应的电角度值，从而得到设定ABC三相、每次跳变的霍尔信号值以及每个电角度值之间的对应关系。这样，本申请中将在外力驱动下处于转动状态的三相电动机相当于一个旋转变压器，反电动势与电机转子的位置存在一一对应的关系，而霍尔传感器则可以感应电机转子的绝对位置，从而，霍尔信号值变化结合电动势变化计算出的电角度值，电角度值准确率高，可以得到设定ABC三相、每次跳变的霍尔信号值以及每个电角度值之间的准确的对应关系，进而解决了相关技术中相位检测方法检测结果误差大的技术问题。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种相位检测装置，图7是本申请实施例提供的一种相位检测装置的结构示意图，如图7所示，该装置应用于包含有霍尔传感器的三相电动机，该装置包括：
第一获取模块10，用于获取三相电动机中霍尔传感器感应的霍尔信号值，以及获取当前霍尔信号值每次跳变到相邻的霍尔信号值时三相电动机中设定A相相对于设定B相的反电动势值，其中，反电动势值由三相电动机在外力驱动下处于转动状态时检测得到；
计算模块20，用于根据当前霍尔信号值每次跳变到相邻霍尔信号值时对应的反电动势值，计算出每个反电动势值对应的电角度值，从而得到设定ABC三相、每次跳变的霍尔信号值以及每个电角度值之间的对应关系。
可选地，该装置还包括第二获取模块；
第二获取模块，用于获取三相电动机中设定A相分别相对于设定B相的最大反电动势值；
计算模块20，用于根据最大反电动势值计算出获取的每个反电动势值对应的电角度值。
可选地，反电动势值由三相电动机在外力驱动下处于匀速转动状态时检测得到。
在本申请提供的相位检测装置中，包括第一获取模块10，用于获取三相电动机中霍尔传感器感应的霍尔信号值，以及获取当前霍尔信号值每次跳变到相邻的霍尔信号值时三相电动机中设定A相相对于设定B相的反电动势值，其中，反电动势值由三相电动机在外力驱动下处于转动状态时检测得到；计算模块20，用于根据当前霍尔信号值每次跳变到相邻霍尔信号值时对应的反电动势值，计算出每个反电动势值对应的电角度值，从而得到设定ABC三相、每次跳变的霍尔信号值以及每个电角度值之间的对应关系；通过本申请提供的相位检测装置可以解决了相关技术中相位检测方法检测结果误差大的技术问题。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个计算机程序；
当一个或多个计算机程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现上述的相位检测方法。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机代码，当计算机代码被执行时，上述的相位检测方法被执行。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
本申请所涉及的计算机程序可以存储于计算机可读存储介质中，所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体装置、虚拟装置、优盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读计算机存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取计算机存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及其他软件分发介质等。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种相位检测方法，其特征在于，该方法应用于包含有霍尔传感器的三相电动机，该方法包括：
获取所述三相电动机中所述霍尔传感器感应的霍尔信号值，以及获取当前所述霍尔信号值每次跳变到相邻的所述霍尔信号值时所述三相电动机中设定A相相对于设定B相的反电动势值，其中，所述反电动势值由所述三相电动机在外力驱动下处于转动状态时检测得到；
根据所述当前霍尔信号值每次跳变到相邻霍尔信号值时对应的所述反电动势值，计算出每个所述反电动势值对应的电角度值，从而得到设定ABC三相、每次跳变的所述霍尔信号值以及每个所述电角度值之间的对应关系；
该方法还包括：
获取所述三相电动机中设定A相分别相对于设定B相的最大反电动势；
所述计算出每个所述反电动势值对应的电角度值，包括：
根据所述最大反电动势计算出获取的每个所述反电动势值对应的电角度值。
2.根据权利要求1所述的相位检测方法，其特征在于，所述反电动势值由所述三相电动机在外力驱动下处于匀速转动状态时检测得到。
3.根据权利要求1所述的相位检测方法，其特征在于，该方法还包括：
在所述三相电动机包括的三相中随机指定一相为设定C相；
检测在外力驱动下处于转动状态的所述三相电动机中另两相分别相对于所述设定C相的反电动势波形图；
基于两个所述反电动势波形图指定所述三相电动机中的设定A相和设定B相。
4.根据权利要求3所述的相位检测方法，其特征在于，所述基于两个所述反电动势波形图指定所述三相电动机中的设定A相和设定B相，包括：
比较所述两个反电动势波形图包括的波形，确定所述三相电动机中的所述设定A相和所述设定B相，其中，所述设定A相对应的反电动势波形图中波形位于所述设定B相对应的反电动势波形图中波形之前。
5.一种相位检测装置，其特征在于，该装置应用于包含有霍尔传感器的三相电动机，该装置包括：
第一获取模块，用于获取所述三相电动机中所述霍尔传感器感应的霍尔信号值，以及获取当前所述霍尔信号值每次跳变到相邻的所述霍尔信号值时所述三相电动机中设定A相相对于设定B相的反电动势值，其中，所述反电动势值由所述三相电动机在外力驱动下处于转动状态时检测得到；
计算模块，用于根据所述当前霍尔信号值每次跳变到相邻霍尔信号值时对应的所述反电动势值，计算出每个所述反电动势值对应的电角度值，从而得到设定ABC三相、每次跳变的所述霍尔信号值以及每个所述电角度值之间的对应关系。
该装置还包括第二获取模块；
所述第二获取模块，用于获取所述三相电动机中设定A相分别相对于设定B相的最大反电动势；
所述计算模块，用于根据所述最大反电动势计算出获取的每个所述反电动势值对应的电角度值。
6.根据权利要求5所述的相位检测装置，其特征在于，所述反电动势值由所述三相电动机在外力驱动下处于匀速转动状态时检测得到。
7.一种计算机设备，所述计算机设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个计算机程序；
当一个或多个计算机程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现如权利要求1-4任一项所述的相位检测方法。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机代码，当所述计算机代码被执行时，如权利要求1-4任一项所述的相位检测方法被执行。
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2019
- 2019-01-28 CN CN201910081992.8A patent/CN109828164B/zh active Active
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| CN109828164A (zh) | 2019-05-31 |
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