CN110380654B - 永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰方法及装置，其中方法包括：对霍尔信号进行滤波；将滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态进行比较；若滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态不同，则将滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态进行比较；若滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态不同，则获取滤波计数；当滤波计数大于预设值时，执行强制换相。滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态以及换相前的霍尔状态均不同，在经过多次滤波之后，霍尔状态依旧没有恢复到期望霍尔状态，说明永磁同步电机发生抖动并且不能自行恢复，此时执行强制换相使永磁同步电机正常运转，有效地解决永磁同步电机低速时来回抖动的问题。
Description
技术领域
本发明涉及永磁同步电机控制技术领域，具体地说，是一种永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰方法及装置。
背景技术
永磁同步电机具有结构简单、功率密度高、控制简单等诸多优点。近年来，永磁同步电机在高性能调速系统和伺服控制系统等工业领域中得到了日益广泛的应用。
目前永磁同步电机大都依靠霍尔传感器获得转子位置，但是霍尔传感器精度低，而且现有技术都依靠提取霍尔传感器的边沿信息来实现永磁同步电机的换相，所以在低速运行或者堵转状态下无法获得有效的霍尔状态，导致永磁同步电机出现来回抖动的现象。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰方法及装置，以解决现有技术中在低速运行或者堵转状态下无法获得有效的霍尔状态，导致永磁同步电机出现来回抖动或者停转的问题。
本发明采用的具体技术方案如下：
一种永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰方法，包括：
对霍尔信号进行滤波；
将滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态进行比较；
若滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态不同，则将滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态进行比较；
若滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态不同，则获取滤波计数；
当滤波计数大于预设值时，执行强制换相。
可选地，在对霍尔信号进行滤波之前，还包括：
获取霍尔传感器的边沿信号；
清除由边沿信号触发的中断标志位；
将霍尔信号的当前状态与期望霍尔状态进行比较；
若当前状态与期望霍尔状态相同，则执行正常换相。
可选地，在将滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态进行比较之后，还包括：
若滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态相同，则执行正常换相。
可选地，在执行强制换相前，还包括：
重置滤波计数。
可选地，永磁同步电机的驱动频率为16kHz，每隔
采集一次霍尔信号。
可选地，对霍尔信号进行滤波，包括：
对霍尔信号进行延时滤波，延时时间为1ms。
可选地，滤波计数预设值范围为4-8。
本发明还提供了一种永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰装置，包括：
滤波模块，用于对霍尔信号进行滤波；
第一比较模块，用于将滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态进行比较；
第二比较模块，用于将滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态进行比较；
获取模块，用于获取滤波计数；
换相模块，用于执行强制换相。
本发明实施例的有益效果：
1.对霍尔传感器采集到的信号进行滤波，筛出所需带宽频率，将有用的信号与噪声分离，提高信号的抗干扰性及信噪比。霍尔信号经过滤波后发生变化，滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态不同，且滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态以及换相前的霍尔状态均不同，则确定发生抖动，在经过多次滤波之后，霍尔状态依旧没有恢复到期望霍尔状态，说明永磁同步电机发生抖动并且不能自行恢复，执行强制换相使之正常运转，有效地解决永磁同步电机低速时来回抖动的问题。
2.在霍尔传感器出现边沿信号或没有边沿信号时，都进行霍尔状态的判断，提高霍尔状态采集的准确性。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是实施例中一种期望霍尔状态和抖动状态的霍尔信号对比图。
图3是实施例中一种永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰装置框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如图一所示，一种永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰方法，包括：
步骤S10，对霍尔信号进行滤波。
在本实施例中，永磁同步电机在低转速起动过程中，对霍尔传感器采集到的信号进行滤波，筛出所需带宽频率，将有用的信号与噪声分离，提高信号的抗干扰性及信噪比。
步骤S20，将滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态进行比较。
在本实施例中，观察滤波前后霍尔状态是否发生变化。
步骤S30，若滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态不同，则将滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态进行比较。
在本实施例中，如图2所示，若滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态不同，则可以判断出可能发生了抖动，此时再将滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态进行比较，以确定是否发生抖动。
步骤S40，若滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态不同，则获取滤波计数。
在本实施例中，判断滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态以及换相前的霍尔状态均不同，则确定发生抖动。在下一次换相之前，循环步骤S10-S40。
步骤S50，当滤波计数大于预设值时，执行强制换相。
在本实施例中，在经过多次滤波之后，霍尔状态依旧没有恢复到期望霍尔状态，说明永磁同步电机发生抖动并且不能自行恢复，此时执行强制换相使之正常运转，有效地解决永磁同步电机低速时来回抖动的问题。
作为可选的实施方式，在步骤S10之前，还包括：
步骤S01，获取霍尔传感器的边沿信号。
步骤S02，清除由边沿信号触发的中断标志位。
步骤S03，将霍尔信号的当前状态与期望霍尔状态进行比较。
步骤S04，若当前状态与期望霍尔状态相同，则执行正常换相。
在本实施例中，永磁同步电机在正常运转的情况下，霍尔状态出现的顺序应该是固定的，即，进入中断后的期望霍尔状态是已知的。若进入中断后的霍尔状态与期望霍尔状态不一致，则执行步骤S10；若进入中断后的霍尔状态与期望霍尔状态一致，则说明永磁同步电机正常运转，执行正常换相。在霍尔传感器出现边沿信号或没有边沿信号时，都进行霍尔状态的判断，提高霍尔状态采集的准确性。
作为可选的实施方式，在将滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态进行比较之后，还包括：
若滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态相同，则执行正常换相。
在本实施例中，滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态相同，则说明未发生抖动，永磁同步电机运转正常。
作为可选的实施方式，在执行强制换相前，还包括：重置滤波计数。
在本实施例中，不对滤波计数进行另外储存，以减小系统负荷。
作为可选的实施方式，永磁同步电机的驱动频率为16kHz，每隔
采集一次霍尔信号。
在本实施例中，采集霍尔信号的频率与永磁同步电机的驱动频率一致，实现对每个霍尔信号都进行采集。
作为可选的实施方式，对霍尔信号进行滤波，包括：对霍尔信号进行延时滤波，延时时间为1ms。延时1ms滤波，有助于过滤掉非正常波形和低速抖动时的重复波形，最终得到有效的霍尔信号。
在本实施例中，霍尔传感器产生的是离散信号，通过延时滤波对霍尔信号进行采集，得到近似逼近结果，提高采样精度。
作为可选的实施方式，预设值范围为4-8。
在本实施例中，预设值根据实际需要设置。如图2所示，预设值设为5，控制抖动时间持续在2次换相的间隔内，能够快速调整永磁同步电机的运转状态，减小抖动给永磁同步电机带来的负荷。在具体实施例中，如果永磁同步电机处于持续抖动的情况，历经5次滤波会触发强制换相；如果永磁同步电机处于短时间抖动的情况，不在5次滤波范围内，就不会触发强制换相；所以，预设值设为5可以准确判断永磁同步电机是处于持续抖动状态还是短时间抖动状态，有助于现实准确控制。
如图3所示，本发明实施例还提供了一种永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰装置，包括滤波模块1，第一比较模块2，第二比较模块3，获取模块4和换相模块5，其中：滤波模块用于对霍尔信号进行滤波；第一比较模块用于将滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态进行比较；第二比较模块用于将滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态进行比较；获取模块用于获取滤波计数；换相模块用于执行强制换相。
在本实施例中，延时滤波器输入端接在霍尔传感器的输出端，延时滤波器的输出端与单片机的一组串口连接；单片机的另一组串口接在霍尔传感器的输出端。由单片机对滤波前的霍尔状态、滤波后的霍尔状态和换相前的霍尔状态进行比较运算，同时对滤波次数进行计数。单片机的第三组串口连接永磁同步电机的驱动电路，控制其输出以实现强制换相。
上述永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰装置具体细节可以对应参阅图1至图2所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (8)
1.一种永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对霍尔信号进行滤波；
步骤二：将滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态进行比较；
步骤三：对步骤二的比较结果进行判断，若所述滤波前的霍尔状态与所述滤波后的霍尔状态不同，则将所述滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态进行比较；
步骤四：对步骤三的比较结果进行判断，若所述滤波前的霍尔状态与所述换相前的霍尔状态不同，则获取滤波计数；
步骤五：当步骤四中所述滤波计数大于预设值时，执行强制换相。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰方法，其特征在于，在所述步骤一之前，还进行以下操作：
1)获取霍尔传感器的边沿信号；
2)清除由所述边沿信号触发的中断标志位；
3)将霍尔信号的当前状态与期望霍尔状态进行比较；
4)若所述当前状态与所述期望霍尔状态相同，则执行正常换相。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰方法，其特征在于，在所述步骤三中若所述滤波前的霍尔状态与所述换相前的霍尔状态相同，则执行正常换相。
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰方法，其特征在于，所述步骤五中所述滤波计数大于预设值时，则重置所述滤波计数后再执行强制换相。
5.根据权利要求1所述的永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰方法，其特征在于，该永磁同步电机的驱动频率为16kHz，每隔
采集一次所述霍尔信号。
6.根据权利要求1所述的永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰方法，其特征在于，在所述步骤一中，对所述霍尔信号进行延时滤波，延时时间为1ms。
7.根据权利要求1所述的永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰方法，其特征在于，所述步骤五中滤波计数的预设值设定为4-8。
8.一种永磁同步电机霍尔传感器信号采集的抖动抗扰装置，其特征在于，包括：
滤波模块，用于对霍尔信号进行滤波；
第一比较模块，用于将滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态进行比较；
第二比较模块，用于将所述滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态进行比较；
获取模块，用于获取滤波计数；
换相模块，用于执行强制换相；
上述模块中，滤波模块先对霍尔信号进行滤波；接着，第一比较模块将滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态进行比较；然后，若滤波前的霍尔状态与滤波后的霍尔状态不同，则第二比较模块将滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态进行比较，若滤波前的霍尔状态与换相前的霍尔状态不同，则获取模块获取滤波计数；当滤波计数大于预设值时，换相模块执行强制换相。
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