CN109905058A - 电机控制方法 - Google Patents

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CN109905058A CN201810883856.6A CN201810883856A CN109905058A CN 109905058 A CN109905058 A CN 109905058A CN 201810883856 A CN201810883856 A CN 201810883856A CN 109905058 A CN109905058 A CN 109905058A
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Abstract

本发明提供一种电机控制方法，其包括：基于霍尔传感器信号来计算电机转子的理想位置的步骤；基于电机转子的旋转速度来计算电机转子的当前位置的步骤；和将电机转子的理想位置与电机转子的当前位置之差作为霍尔传感器偏斜角算出的步骤。

Description

电机控制方法
技术领域
本发明涉及电机控制方法，更具体而言涉及校正安装在电机的霍尔传感器的偏斜角来准确控制电机转子的位置和速度的技术。
背景技术
通常，为了控制电动助力转向的3相无刷电机，需要准确计算电机转子的位置。
电机的定子使用在3相线圈中流通电流而形成的磁子，转子使用交替形成N极和S极的永磁体。为了使电机连续旋转，需要形成电机的连续转子系统，为了形成连续转子系统，需要在适当的时间点对电枢的各相线圈中流通的电流进行整流，为了适当的整流，需要准确识别转子的位置。
其中，整流是指以转子能够旋转的方式改变电机定子线圈的电流方向。
为了这种电机的顺利运行，需要精密地使转子位置和相电流的转换时间点一致，为此，要求用于检测转子位置的装置，通常为了检测转子位置，利用根据磁通量的变化电位差发生变化的霍尔传感器或者在定子的各相设置CT(电流互感器，Current Transformer)。
特别是，用于燃料电池的空气供给体系的鼓风构件中利用以永磁体为转子的永磁体电机，为了控制这种永磁体电机，需要感测转子的当前位置，考虑封装和成本，利用大小比较小且廉价的霍尔传感器来感测转子的当前位置。霍尔传感器中将位置传感器粘贴在转子和定子来判断转子位置，由于粘贴位置传感器的制作偏差，霍尔传感器的转子位置感测时存在偏斜角。
另外，根据电机的使用期间，发生霍尔传感器的位置偏离的问题。这导致转子位置感测存在误差，因而引起逆变器电流控制的精密度下降，从而降低逆变器效率。因此，需要在电流控制前测定霍尔传感器的偏斜角并进行校正。
作为上述背景技术说明的事项仅用于增进对本发明背景的理解，而不应被认为承认其属于本领域技术人员已知的公知常识。
现有技术文献
专利文献
(专利文献1)KR 10-1749522 B
(专利文献2)KR 10-2008-0097732 A
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明为了解决这种问题而提出，目的在于提供一种对霍尔传感器各相(U相、V相、W相)信号的上升、下降沿计算共6个偏斜角来进行补偿控制的电机控制方法。
用于解决技术问题的技术方案
用于实现上述目的的本发明涉及的电机控制方法包括：基于霍尔传感器信号来计算电机转子的理想位置的步骤；基于电机转子的旋转速度来计算电机转子的当前位置的步骤；和将电机转子的理想位置与电机转子的当前位置之差作为霍尔传感器偏斜角算出的步骤。
可以在计算电机转子的理想位置的步骤之前，还包括计算电机的旋转速度的步骤。
计算电机的旋转速度的步骤中，可以利用下述数学式计算电机的旋转速度。
THall_update＝THall-THall_old
ωr：电机的电旋转速度[rad/s]，THall_update：霍尔传感器的值发生变化所需的时间，THall：霍尔传感器的值发生变化的时间点，THall_old：之前霍尔传感器的值发生变化的时间点，N：电机的极数
可以在计算电机的旋转速度的步骤之后，还包括判断电机旋转速度的变化量是否小于规定基准变化量的步骤，在电机旋转速度的变化量小于规定基准变化量时，计算电机转子的理想位置和电机转子的当前位置。
计算电机转子的理想位置的步骤中，可以基于霍尔传感器的信号发生变化的时间点来计算电机转子的理想位置。
计算电机转子的理想位置的步骤中，可以利用下述数学式计算电机转子的理想位置。
θHall：当前霍尔传感器的位置角度[deg]，θEdge：霍尔传感器的信号发生变化的时间点的理想位置角度，ωr：电机的电旋转速度[rad/s]，ΔT：从霍尔传感器的信号发生变化的时间点所经过的时间
计算电机转子的当前位置的步骤中，可以以电机转子从之前PWM开关占空比运算时的电机转子的位置旋转的角度来计算。
计算电机转子的当前位置的步骤中，可以利用下述数学式计算电机转子的当前位置。
θSpd：当前PWM开关占空比运算时电机转子的位置角度[deg]，θOld：之前PWM开关占空比运算时电机转子的位置角度[deg]，ωr：电机的电旋转速度[rad/s]，TPWM：PWM开关占空比运算周期
可以在计算电机的旋转速度的步骤之后，还包括判断电机旋转速度是否为规定基准旋转速度以上的步骤，在电机旋转速度为规定基准旋转速度以上时，计算电机转子的理想位置和电机转子的当前位置。
计算电机转子的理想位置和电机转子的当前位置的步骤中，可以以霍尔传感器的U相、W相或V相的信号变化时间点为基准时间点，计算电机转子的理想位置和电机转子的当前位置。
计算电机转子的理想位置和电机转子的当前位置的步骤中，可以在每当作为基准时间点的霍尔传感器的信号变化时间点重复时，将电机转子的理想位置和电机转子的当前位置同步到以作为基准时间点的霍尔传感器的信号变化时间点为基准的电机转子的理想位置。
作为霍尔传感器偏斜角算出的步骤中，可以计算除作为基准时间点的霍尔传感器的信号变化时间点以外的剩余霍尔传感器信号变化时间点的霍尔传感器偏斜角。
可以在作为霍尔传感器偏斜角算出的步骤之前，还包括计算作为基准时间点的霍尔传感器的信号变化时间点的霍尔传感器偏斜角的步骤，计算作为基准时间点的霍尔传感器的信号变化时间点的霍尔传感器偏斜角的步骤中，阻断对电机施加的电流来进行惯性制动，基于惯性制动时的同步坐标系d轴电压和q轴电压进行计算。
可以在作为霍尔传感器偏斜角算出的步骤之后，还包括基于补偿所计算出的霍尔传感器偏斜角而计算出的实际电机转子位置来控制电机的步骤。
发明的效果
根据本发明的电机控制方法，具有能够通过计算霍尔传感器偏斜角来准确计算电机转子的位置的效果。
并且，具有能够利用成本相对低的霍尔传感器来确保电机控制的精密度的效果。
并且，通过对向电机供给驱动电流的逆变器进行精密控制，从而具有提高逆变效率的效果。
附图说明
图1是本发明的一实施例的电机控制系统的构成图。
图2是图示产生了电机霍尔传感器的偏斜角的状态的图。
图3图示本发明的一实施例的电机控制方法的流程图。
图4是图示霍尔传感器信号发生变化的状态的图。
图5A和图5B是图示应用本发明的一实施例涉及的电机控制方法之前和之后向电机施加的3相电流的波形的图。
附图标记说明
10：电机 20：霍尔传感器
30：逆变器 40：燃料电池控制器(FCU)
50：逆变器控制器
具体实施方式
对于在本说明书或申请中公开的本发明实施例的特定的结构上或功能性的说明，仅仅是为了说明本发明实施例而例示的，本发明实施例可以通过多种多样的方式实施，不应解释为限定于本说明书或申请中所说明的实施例。
本发明涉及的实施例可以进行各种变更且可以具有各种形态，因此将特定实施例例示在附图中并在本说明书或申请中进行详细说明。然而，这并不是为了将根据本发明概念的实施例限定在特定的公开形态，应当理解为包括本发明的思想和技术范围所包括的所有变更、等同物以及替代物。
第一和/或第二等的用语用于说明各种构成要素，但是上述构成要素不受上述用语的限定。关于上述用语，仅用于将一个构成要素从其他构成要素区别开，例如在不脱离根据本发明概念的权利范围的条件下，第一构成要素可以命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以命名为第一构成要素。
记载某一构成要素与另一构成要素“连接”或“连结”时，可以是与该另一构成要素直接连接或连结，但应当理解为也可以在之间存在有其他构成要素。然而，当记载某一构成要素与另一构成要素“直接连接”或“直接连结”时，应当理解为之间不存在其他构成要素。说明构成要素之间的关系的其他表述，即“在～之间”和“紧接在～之间”或“与～相邻”和“与～直接相邻”等也应同样解释。
本说明书所使用的用语仅用于说明特定实施例，并不用来限定本发明。单数的表述在根据文脉不明显表示不同含义的情况下，包括复数的表述。本说明书中，“包括”或“具有”等用语应当理解成是指所设施的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部品或它们的组合存在，而并不是预先排除一个或一个以上的特征以及数字、步骤、动作、构成要素、部品或它们的组合的存在或附加可能性。
在没有相反定义的情况下，包括技术或科学用语在内在此所使用的所有用语，与本发明所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。如在通常使用的词典中定义的用语，应当解释成与根据相关技术的文脉考虑时具有的含义相一致的含义，在本说明书没有明确定义的情况下，不应解释为理想的或过度形式的含义。
下面，参考附图说明本发明的优选实施例，对本发明进行详细说明。各附图中所示出的相同参考符号表示相同部件。
本发明的电机是内部具有永磁体的电机，能够通过逆变器控制电机的速度或扭矩等。具体而言，本发明的电机可以是在向燃料电池系统供给空气的空气鼓风器中使用的电机。
永磁体电机中可以为了测定内部安装有永磁体而旋转的转子的位置和速度而包括霍尔传感器。昂贵的驱动系电机中能够使用精密度优异的旋转变压器传感器，但在用于通常的泵、压缩机或鼓风器的电机中则安装价格低廉的霍尔传感器。
霍尔传感器信号的变化时间点可以有从0变化至1的上升沿和从1变化至0的下降沿。用于接收这种霍尔传感器信号的数字信号接收部可以在霍尔传感器信号变化时间点产生用于准确地通知CPU该时间点的中断。CPU通过时钟接收绝对时间信息(运算时间)。
在最近的高性能微型计算机(MCU)中，执行各种逻辑运算的CPU和信号处理部、时钟等可以物理上构成为一体。
一般而言，在通常的电机中，霍尔传感器信号由电气上以120度间隔布置的U相、V相、W相的3相构成，但根据情况可以是单相、2相、4相等各式各样的构成。
图1是本发明的一实施例涉及的电机控制系统的构成图。
参考图1，本发明的一实施例涉及的电机控制系统中，通过逆变器(30)控制电机(10)，通过逆变器控制器(50)控制逆变器(30)。
逆变器控制器(50)从作为上级控制器的燃料电池控制器(FCU，40)接收速度指令并向逆变器(30)下达3相电流的指令，逆变器(30)根据3相电流指令向电机(10)提供3相电流。
电机(10)上安装有霍尔传感器(20)，霍尔传感器(20)测定电机转子的位置和速度等。所测得的霍尔传感器(20)信号可以用于在逆变器控制器(50)内部的速度控制器(51)进行反馈控制。
具体而言，逆变器控制器(50)内部的电流控制器(52)从速度控制器(51)接收同步坐标系的电流目标值(Id*、Iq*)，向坐标变换器(53)传达同步坐标系的电压目标值(Vd*、Vq*)，坐标变换器(53)可以将同步坐标系的电压目标值换算为3相电压目标值(a相、b相、c相)并向逆变器(30)提供。逆变器(30)可以基于接收的3相电压目标值(a相、b相、c相)，通过3相开关电路的PWM输出占空比向电机(10)提供3相的电流。
特别是，在表面粘贴型永磁体同步电机的情况下，从逆变器(30)向电机(10)提供的驱动电流是3相电流，这可以与同步坐标系q轴电流(Iq)成比例。其中，同步坐标系d轴电流(Id)可以是0[A]。
能够以使逆变器(30)向电机(10)供给的驱动电流的测定值跟随目标值的方式，由电流控制器(52)向逆变器(30)施加控制值。在逆变器(30)与电机(10)之间，可以配置测定从逆变器(30)向电机(10)供给的驱动电流的电流传感器(未图示)。传感器(未图示)可以测定3相的驱动电流中的2个电流，再经坐标变换器(53)向电流控制器(52)进行反馈。电流控制器(52)能够以使实测的驱动电流的测定值(Id、Iq)跟随由速度控制器(51)输入的电流目标值(Id*、Iq*)的方式进行反馈控制。
用于感测提供至电机(10)的3相电流的电流传感器(未图示)通常感测3相电流中2个相的电流，但根据情况也会在1个相或3个相全部安装电流传感器(未图示)。
图2是图示产生了电机霍尔传感器的偏斜角的状态的图。
参考图2，可以在永磁体电机安装有3相霍尔传感器，在理想且准确地制作永磁体电机、霍尔传感器和霍尔传感器的安装位置等的情况下，3相的霍尔传感器信号(U相、V相和W相)以120[deg](度)的间隔变化，各霍尔传感器信号从0变化至1的上升沿和从1变化至0的下降沿会成为180[deg]间隔。
然而，实际制作的永磁体电机中，永磁体本身难以准确地形成180[deg]，3相的霍尔传感器之间的间隔也难以组装成120[deg]。因此，霍尔传感器信号也因制作上的误差而不以180[deg]间隔变化。因此，如附图中的虚线所示，产生表示理想的霍尔传感器信号变化与实际霍尔传感器信号变化之间的误差的霍尔传感器偏斜角。
因此，如图所示，对于3相的霍尔传感器信号各自的上升沿和下降沿存在霍尔传感器偏斜角，因此共存在6个霍尔传感器偏斜角。
为了求出各霍尔传感器偏斜角，首先可以将某一个理想的霍尔传感器信号变化时间点作为基准时间点。在此，将U相霍尔传感器信号的上升沿定义为0[deg]，作为基准时间点。由此，可以如W相上升沿60[deg]、V相上升沿120[deg]、U相下降沿180[deg]、W相下降沿240[deg]、V相下降沿300[deg]这样以60度间隔定义。关于基准时间点，6个霍尔传感器信号变化中的任一个均可以作为基准时间点。
可以将霍尔传感器的U相、W相或V相的信号变化时间点作为基准时间点来计算电机转子的理想位置和电机转子的当前位置。因此，下面说明以U相霍尔传感器信号的上升沿为基准时间点来计算剩余5个霍尔传感器偏斜角的方法。
图3图示本发明的一实施例涉及的电机控制方法的流程图。
参考图3，霍尔传感器U、V、W的3相上升沿、下降沿的偏斜角中，仅将U相霍尔传感器信号的下降沿的偏斜角计算方法图示在流程图。如果将对于剩余霍尔传感器信号的偏斜角计算方式都包括在流程图中，则流程图会变得过于复杂，因而省略。对剩余偏斜角也能够通过相同方式计算，可以与U相霍尔传感器信号下降沿的偏斜角计算的进行并行进行计算。
本发明的一实施例涉及的电机控制方法包括：基于霍尔传感器信号计算电机转子的理想位置的步骤(S400)；基于电机转子的旋转速度来计算电机转子的当前位置的步骤(S500)；和将电机转子的理想位置与电机转子的当前位置之差作为霍尔传感器偏斜角算出的步骤(S600)。
可以在计算电机转子的理想位置的步骤(S400)之前，还包括计算电机的旋转速度的步骤(S110)。
可以利用下述数学式计算电机的旋转速度。
THall_update＝THall-THall_old
ωr：电机的电旋转速度[rad/s]，THall_update：霍尔传感器的值发生变化所需的时间，THall：霍尔传感器的值发生变化的时间点，THall_old：之前霍尔传感器的值发生变化的时间点
实际电机的旋转速度可以根据电机的极数而成为电机的电旋转速度的N倍。
图4是图示霍尔传感器信号发生变化的状态的图。
参考图4，如图所示，THall_update可以作为霍尔传感器的值发生变化的时间点与之前霍尔传感器的值发生变化的时间点之间所经过的时间算出。
其中，关于THall_update，虽然U相、V相或W相均可以采用，但以作为基准时间点的U相计算会更准确。更具体而言，图示为从上升沿至下降沿之间的时间，但是，测定从上升沿至下一上升沿之间的时间后除以2的方式由于不受霍尔传感器偏斜角的影响，因而更准确。
再参考图3，计算电机转子的理想位置的步骤(S400)中，可以基于霍尔传感器的信号发生变化的时间点来计算电机转子的理想位置。具体而言，可以利用下述数学式计算电机转子的理想位置。
θHall：当前霍尔传感器的位置角度[deg]，θEdge：霍尔传感器的信号发生变化的时间点的理想位置角度，ωr：电机的电旋转速度[rad/s]，ΔT：从霍尔传感器的信号发生变化的时间点所经过的时间
在以U相的上升沿为基准时间点时，θEdge可以是剩余5个信号变化时间点的位置角度。
由于电机控制器使用数kHz至数十kHz的开关频率，需要在100us左右的时间内执行与电机控制相关的复杂的运算来确定PWM占空比(duty)，因此运算负载非常高。于是，由于电机控制器的运算负载的限制，不可能无限制地缩短霍尔传感器的信号确认周期。
逆变器控制器具有用于控制3相输出的3相开关电路，对这3相开关电路内的6个开关以数kHz至数十kHz的频率进行PWM占空比控制，由此实施用于控制电机输出的电流控制。在根据3相开关电路的开关频率确定的每个PWM占空比的升级周期(TPWM)，逆变器控制器执行确定PWM占空比所需的各种运算(计算电机位置和速度、3相电流感测、电流控制、确定下一3相电压输出值、确定下一PWM占空比等)。
此时，为了包括在逆变器控制器的电流控制器的准确的电流控制，在每个PWM占空比周期，需要知道准确的电机的位置和速度信息。因此，能够在每个PWM开关占空比运算周期(TPWM)测定霍尔传感器的信号来计算电机转子的位置角度。即，PWM开关占空比运算周期(TPWM)可以与电机转子的位置角度测定周期相同。
计算电机转子的当前位置的步骤(S500)中，能够以电机转子从之前PWM开关占空比运算时的电机转子的位置旋转的角度来计算电机转子的当前位置。具体而言，可以利用下述数学式计算电机转子的当前位置。
θSpd：当前PWM开关占空比运算时电机转子的位置角度[deg]，θOld：之前PWM开关占空比运算时电机转子的位置角度[deg]，ωr：电机的电旋转速度[rad/s]，TPWM：PWM开关占空比运算周期
可以在计算电机的旋转速度的步骤(S110)之后，还包括判断电机旋转速度的变化量是否小于规定基准变化量的步骤(S120)，在电机旋转速度的变化量小于规定基准变化量时，计算电机转子的理想位置和电机转子的当前位置。如果是在电机旋转速度的变化量为规定基准变化量以上的情况下，则可以将进行测定的时间(T1)和霍尔传感器偏斜角计算次数(COUNT1)重设为0(S130)。
即，在电机旋转速度的变化量小于基准变化量时，可以假设电机以定速驱动。除此之外，可以还追加电机旋转速度的变化量小于基准变化量的时间维持一定时间以上的条件。
这是因为计算霍尔传感器偏斜角时使用的基于速度的转子位置计算值的准确度在电机定速驱动时上升。只有计算出的速度准确时，才能够确保基于速度的转子位置计算值的准确度，在加速减速区间，计测的速度与实际速度之间存在误差，因此精密度有可能降低，而在定速区间测量的速度与实际速度之间的误差几乎接近于0。
虽然未图示，其它实施例涉及的本发明的电机控制方法中，可以在计算电机的旋转速度的步骤(S110)之后，还包括判断电机旋转速度是否为规定基准旋转速度以上的步骤(未图示)，在电机旋转速度为规定基准旋转速度以上时，计算电机转子的理想位置和电机转子的当前位置。
代替确认是否为定速驱动状态的步骤(S120)，可以在确认电机的旋转速度是否为规定基准旋转速度以上之后，以与定速状态相同的方式执行霍尔传感器偏斜角计算。
关于确认是否为基准旋转速度的理由，是因为在低速下霍尔传感器信号的变化较慢而无法进行速度升级，由此实际速度与计算速度之间的误差增加的缘故。满足基准速度以上的条件时，在可变速度条件下，也能够进行霍尔传感器偏斜角的计算。若由反复计算数次且取平均的值导出霍尔传感器偏斜角，则能够减小在速度可变的区间产生的误差。
计算电机转子的理想位置和电机转子的当前位置的步骤(S400、S500)中，可以以霍尔传感器的U相、W相或V相的信号变化时间点为基准时间点来计算电机转子的理想位置和电机转子的当前位置。即，基准时间点可以是霍尔传感器的U相、W相或V相各自的上升沿和下降沿共6个时间点中的一个。本说明书中以U相的上升沿为基准时间点进行说明。
作为霍尔传感器偏斜角算出的步骤(S600)中，能够计算除作为基准时间点的霍尔传感器的信号变化时间点以外的剩余霍尔传感器信号变化时间点的霍尔传感器偏斜角。在此代表性地说明了计算U相的下降沿的霍尔传感器偏斜角的方法。V相和W相各自的上升沿和下降沿的霍尔传感器偏斜角度也能够同样地计算。
计算电机转子的理想位置和电机转子的当前位置的步骤(S400、S500)中，可以在每当作为基准时间点的霍尔传感器的信号变化时间点重复时，将电机转子的理想位置和电机转子的当前位置同步到以作为基准时间点的霍尔传感器的信号变化时间点为基准的电机转子的理想位置(S400'、S500')。
在将U相的上升沿设为基准时间点时，可以在每当U相的上升沿反复时，同步到以反复的U相的上升沿作为基准利用下述相同数学式计算的电机转子的理想位置。
θHall：当前霍尔传感器的位置角度[deg]，θSpd：当前PWM开关占空比运算时电机转子的位置角度[deg]，ωr：电机的电旋转速度[rad/s]，ΔT：从霍尔传感器的信号发生变化的时间点所经过的时间。
关于θSpd，基于速度来计算运算时间内的旋转角并将其积分来计算位置角度，因此运算次数越增加，则起因于速度误差的位置角度的误差越增加。
因此，以作为基准时间点的U相霍尔传感器信号的上升沿(电机转子的理想位置基准)为起点，同步θHall和θSpd的计算值，能够消除随着转速增加而由基于速度的位置值的积分误差而引起的θSpd的各误差。可以在每一次旋转时，以0[deg]的U相霍尔传感器信号的上升沿为起点同时实施初始化和同步。
为了更加提高准确度，对霍尔传感器偏斜角的计算次数进行计数(S610)，判断所计数的计算次数是否为基准次数以上(S620)，达到基准次数以上时，可以将所测定和计算的多个霍尔传感器偏斜角平均来计算最终霍尔传感器偏斜角(S630)。
可以在作为霍尔传感器偏斜角算出的步骤(S600)之前，还包括计算作为基准时间点的霍尔传感器的信号变化时间点的霍尔传感器偏斜角的步骤(未图示)，计算作为基准时间点的霍尔传感器的信号变化时间点的霍尔传感器偏斜角的步骤中，可以阻断施加在电机的电流来进行惯性制动，基于惯性制动时的同步坐标系d轴电压和q轴电压进行计算。
在此，可以计算作为基准时间点的霍尔传感器的U相上升沿的霍尔传感器偏斜角。首先，确认电机是否惯性制动，在判断电机进入惯性制动时，开始霍尔传感器偏斜角的计算。具体而言，可以利用下述数学式计算惯性制动时的同步坐标系d轴电压和q轴电压，由此计算霍尔传感器偏斜角。
角度计算步骤中，假设id＝0、iq＝0来计算偏斜角度。
在不产生霍尔传感器偏斜角的情况下，根据上述电压方程，Vd成为0且θ也成为0。霍尔传感器偏斜角可以作为利用上述数学式计算的θ算出。
由此，作为成为基准的信号变化的U相上升沿的霍尔传感器偏斜角和剩余5个信号变化的霍尔传感器偏斜角均能够算出。
可以在作为霍尔传感器偏斜角算出的步骤(S600)之后，还包括基于补偿所计算出的霍尔传感器偏斜角而计算出的实际电机转子位置来控制电机的步骤(S700)。
通过U相、V相和W相各自的上升沿和下降沿出现的位置角度加上霍尔传感器偏斜角，能够计算实际发生霍尔传感器的信号变化的角度。具体而言可以如下进行补偿。
实际U相霍尔传感器下降沿位置角度＝U相霍尔传感器下降沿的理想位置角度+霍尔传感器偏斜角
不仅是U相下降沿，所有霍尔传感器信号变化时间点能够通过相同方式进行补偿。
通过校正霍尔传感器信号变化时间点的霍尔传感器偏斜角，能够准确计算实际电机转子位置角度。能够基于与实际值相近地计算出的实际电机转子位置来控制电机。
图5A和图5B是图示应用本发明的一实施例涉及的电机控制方法之前和之后向电机施加的3相电流的波形的图。
参考图5A和图5B，示出补偿霍尔传感器偏斜角之前的3相电流和补偿本发明的霍尔传感器偏斜角之后的3相电流。如图所示，可见3相电流的纹波电流大幅度减小。
即，在补偿霍尔传感器偏斜角前，由于产生位置角度的误差，引起电流控制不稳定，导致3相电流振荡的问题。然而，在补偿霍尔传感器偏斜角之后，产生电流控制稳定的效果。
随着3相电流的控制稳定化，电机的旋转速度精密度和电机的驱动扭矩精密度提高，随着振荡被抑制，噪声和振动减小，电机的消耗动力减小，从而具有驱动效率提高、电机的耐久性提高的效果。
特别是在控制电机的旋转速度、位置等或控制电机的扭矩时，能够确保旋转变压器水准的电机转子的位置计算精密度，具有在如驱动系电机这样需要实施精密扭矩控制的电机中，也能够应用比旋转变压器相对廉价的霍尔传感器确保同等水准的扭矩控制精密度的效果。
关于本发明的特定实施例进行了图示和说明，但在不超出请求保护的范围所提供的本发明的技术构思的限度内，本发明能够进行各种改良和变更，这对于本领域技术人员来说是不言而喻的。

Claims (14)

1.一种电机控制方法，其特征在于，包括：
基于霍尔传感器信号来计算电机转子的理想位置的步骤；
基于电机转子的旋转速度来计算电机转子的当前位置的步骤；和
将电机转子的理想位置与电机转子的当前位置之差作为霍尔传感器偏斜角算出的步骤。
2.如权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于：
在计算电机转子的理想位置的步骤之前，还包括计算电机的旋转速度的步骤。
3.如权利要求2所述的电机控制方法，其特征在于：
计算电机的旋转速度的步骤中，利用下述数学式计算电机的电旋转速度，
THall_update＝THall-THall_old
ωr：电机的电旋转速度[rad/s]，THall_update：霍尔传感器的值发生变化所需的时间，THall：霍尔传感器的值发生变化的时间点，THall_old：之前霍尔传感器的值发生变化的时间点。
4.如权利要求2所述的电机控制方法，其特征在于：
在计算电机的旋转速度的步骤之后，还包括判断电机旋转速度的变化量是否小于规定基准变化量的步骤，
在电机旋转速度的变化量小于规定基准变化量时，计算电机转子的理想位置和电机转子的当前位置。
5.如权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于：
计算电机转子的理想位置的步骤中，基于霍尔传感器的信号发生变化的时间点来计算电机转子的理想位置。
6.如权利要求5所述的电机控制方法，其特征在于：
计算电机转子的理想位置的步骤中，利用下述数学式计算电机转子的理想位置，
θHall：当前霍尔传感器的位置角度[deg]，θEdge：霍尔传感器的信号发生变化的时间点的理想位置角度，ωr：电机的电旋转速度[rad/s]，ΔT：从霍尔传感器的信号发生变化的时间点所经过的时间。
7.如权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于：
计算电机转子的当前位置的步骤中，以电机转子从之前PWM开关占空比运算时的电机转子的位置旋转的角度来计算。
8.如权利要求7所述的电机控制方法，其特征在于：
计算电机转子的当前位置的步骤中，利用下述数学式计算电机转子的当前位置，
θSpd：当前PWM开关占空比运算时电机转子的位置角度[deg]，θOld：之前PWM开关占空比运算时电机转子的位置角度[deg]，ωr：电机的电旋转速度[rad/s]，TPWM：PWM开关占空比运算周期。
9.如权利要求2所述的电机控制方法，其特征在于：
在计算电机的旋转速度的步骤之后，还包括判断电机旋转速度是否为规定基准旋转速度以上的步骤，
在电机旋转速度为规定基准旋转速度以上时，计算电机转子的理想位置和电机转子的当前位置。
10.如权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于：
计算电机转子的理想位置和电机转子的当前位置的步骤中，以霍尔传感器的U相、W相或V相的信号变化时间点中的任一时间点为基准时间点，来计算电机转子的理想位置和电机转子的当前位置。
11.如权利要求10所述的电机控制方法，其特征在于：
计算电机转子的理想位置和电机转子的当前位置的步骤中，在每当作为基准时间点的霍尔传感器的信号变化时间点重复时，将电机转子的理想位置和电机转子的当前位置同步到以作为基准时间点的霍尔传感器的信号变化时间点为基准的电机转子的理想位置。
12.如权利要求10所述的电机控制方法，其特征在于：
作为霍尔传感器偏斜角算出的步骤中，计算除作为基准时间点的霍尔传感器的信号变化时间点以外的剩余霍尔传感器信号变化时间点的霍尔传感器偏斜角。
13.如权利要求10所述的电机控制方法，其特征在于：
在作为霍尔传感器偏斜角算出的步骤之前，还包括计算作为基准时间点的霍尔传感器的信号变化时间点的霍尔传感器偏斜角的步骤，
计算作为基准时间点的霍尔传感器的信号变化时间点的霍尔传感器偏斜角的步骤中，阻断对电机施加的电流来进行惯性制动，基于惯性制动时的同步坐标系d轴电压和q轴电压进行计算。
14.如权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于：
在作为霍尔传感器偏斜角算出的步骤之后，还包括基于补偿所计算出的霍尔传感器偏斜角而计算出的实际电机转子位置来控制电机的步骤。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022142232A1 (zh) * 2020-12-30 2022-07-07 华润微集成电路(无锡)有限公司 实现无刷直流电机霍尔位置传感器故障处理的方法
CN114954623A (zh) * 2022-06-30 2022-08-30 北京汽车研究总院有限公司 电动调节转向管柱的控制方法、装置和存储介质及车辆
WO2024065568A1 (zh) * 2022-09-27 2024-04-04 江苏科技大学 针对机器人关节的霍尔位置传感器偏差信号的滤波方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102440689B1 (ko) * 2017-11-28 2022-09-05 현대자동차주식회사 홀 센서를 이용한 모터 위치 계산 방법
KR102362137B1 (ko) * 2019-10-30 2022-02-11 주식회사다스 Bldc 모터 시스템 및 구동 장치
CN111245307A (zh) * 2020-03-19 2020-06-05 深圳市微秒控制技术有限公司 一种无刷电机的霍尔线序自适应学习方法
EP4287493A1 (de) * 2022-06-02 2023-12-06 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur korrektur einer fehlpositionierung eines hall-sensors bei einer bürstenlosen gleichstrommaschine

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5362222A (en) * 1993-08-31 1994-11-08 Cincinnati Milacron Inc. Injection molding machine having a vector controlled AC drive system
JP2002311040A (ja) * 2001-04-16 2002-10-23 Yaskawa Electric Corp 速度検出装置
JP3688673B2 (ja) * 2002-10-01 2005-08-31 本田技研工業株式会社 永久磁石式回転電機の制御装置
US7607437B2 (en) * 2003-08-04 2009-10-27 Cardinal Health 203, Inc. Compressor control system and method for a portable ventilator
US7002318B1 (en) * 2004-09-23 2006-02-21 General Motors Corporation Position sensor fault tolerant control for automotive propulsion system
JP2007110779A (ja) * 2005-10-11 2007-04-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ駆動装置および駆動方法
KR100905937B1 (ko) 2007-05-03 2009-07-06 국방과학연구소 선형 홀 센서를 이용한 브러시리스 ｄｃ 모터 및 이 모터속도 신호 구현 방법
US8278853B2 (en) * 2009-04-16 2012-10-02 Asmo Co., Ltd. Brushless motor control apparatus, brushless motor and control method of brushless motor
KR101508815B1 (ko) 2012-08-31 2015-04-07 한라비스테온공조 주식회사 영구자석 동기 모터의 회전자 위치 검출 방법
KR102166814B1 (ko) * 2013-11-18 2020-10-16 현대모비스 주식회사 모터 위치 센서 오차 보상 장치 및 방법
KR101655537B1 (ko) 2014-09-25 2016-09-07 현대자동차주식회사 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법
KR101655297B1 (ko) * 2015-02-13 2016-09-08 주식회사 만도 리니어 홀 센서 위치보정장치 및 그 위치보정방법
KR101694047B1 (ko) * 2015-08-12 2017-01-09 현대자동차주식회사 모터 제어 방법
JP6563809B2 (ja) 2015-12-28 2019-08-21 株式会社ミツバ モータ制御装置及びモータ制御装置の制御方法
JP2017135950A (ja) * 2016-01-29 2017-08-03 株式会社マキタ 電動作業機
KR101749522B1 (ko) 2016-04-29 2017-06-22 주식회사 와이즈웍스 선형 홀 센서를 갖는 bldc모터의 홀 센서 장착 위치 오차 보정 장치 및 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022142232A1 (zh) * 2020-12-30 2022-07-07 华润微集成电路(无锡)有限公司 实现无刷直流电机霍尔位置传感器故障处理的方法
CN114954623A (zh) * 2022-06-30 2022-08-30 北京汽车研究总院有限公司 电动调节转向管柱的控制方法、装置和存储介质及车辆
WO2024065568A1 (zh) * 2022-09-27 2024-04-04 江苏科技大学 针对机器人关节的霍尔位置传感器偏差信号的滤波方法

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