CN111293930A

CN111293930A - 用于控制电机的方法和装置

Info

Publication number: CN111293930A
Application number: CN201811497026.6A
Authority: CN
Inventors: 王海峰; 丁宇尘
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2020-06-16
Anticipated expiration: 2038-12-07
Also published as: CN111293930B

Abstract

本公开的实施例提供了一种用于控制电机的方法，包括：确定指示第一信号的周期性的第一参数以及指示第二信号的周期性的第二参数，第一信号和第二信号接收自与电机相关联的感测装置，第一信号紧邻第二信号之前被接收，并且第一信号和第二信号各自指示电机的转子的位置；计算第一参数与第二参数的差值；以及响应于差值超过阈值量，以第一信号所指示的转子的位置作为绝对位置，并且以第二信号所指示的转子的位置作为相对位置，来确定转子的当前位置以控制电机。此外，本公开的另一实施例还提供了另一控制电机的方法。通过本公开的方法，在初始状态的转子正在旋转的情况下，不需要等待或者迫使转子静止，也不需要增加硬件和用户的额外操作，就能够确定正确的或者校正的转子初始位置，从而有效避免了电机控制出错。

Description

用于控制电机的方法和装置

技术领域

本公开涉及电机控制，更具体地涉及在控制系统不停机的情况下驱动和控制电机的方法和装置。

背景技术

在电机控制系统中，诸如编码器的感测装置可以感测电机的位置或速度，所感测的位置或速度可以作为感测信号被传送到控制装置，随后控制装置可以利用接收到的感测信号来控制电机的运转，由此实现了电机的闭环控制。

当采用诸如增量编码器的感测装置来感测电机的旋转时，通常需要获取电机的初始位置。然而，在一些情况下，由于外力、惯性或者其它因素，在开始控制电机之前往往电机转子并非处于静止状态，而是正在旋转。此时，感测到的电机转子的初始位置会发生变化而不能被确定，这导致电机的控制装置可能无法获取正确的初始位置，进而甚至导致电机控制出错。

发明内容

基于上述问题，根据本公开内容的示例实施方式，提供了用于控制电机的方法和装置。

在本公开内容的第一方面中，提供了用于控制电机的方法，方法包括：确定指示第一信号的周期性的第一参数以及指示第二信号的周期性的第二参数，第一信号和第二信号接收自与电机相关联的感测装置，第一信号紧邻第二信号之前被接收，并且第一信号和第二信号各自指示电机的转子的位置；计算第一参数与第二参数的差值；以及响应于差值超过阈值量，以第一信号所指示的转子的位置作为绝对位置，并且以第二信号所指示的转子的位置作为相对位置，来确定转子的当前位置以控制电机。

在转子处于非静止的初始状态的情况下，通过将从感测装置接收到的最后一个指示转子绝对位置的信号确定为正确的指示初始位置的信号，从而确保获取能够用于控制的正确的初始位置。这种方案在不需要转子静止的情况下，通过软件算法寻找正确的初始位置，不用增加硬件和附加的用户操作。

在本公开的某些实施例中，其中第一信号包括第一分量，并且第二信号包括第二分量，并且其中确定第一参数和第二参数包括：基于第一分量的变化频率来确定第一参数；以及基于第二分量的变化频率来确定第二参数。通过该实施例，控制装置可以从多个分量中的一个分量确定信号的变化频率。

在本公开的某些实施例中，其中以第一信号所指示的所述转子的位置作为绝对位置，并且以第二信号所指示的转子的位置作为相对位置，来确定转子的当前位置以控制电机包括：将第一信号确定为指示转子的一个或多个绝对位置的UVW信号类型的信号；将第二信号确定为指示转子的相对位置的ABZ信号类型的信号；以及以一个或多个绝对位置中的时间上最后的一个绝对位置作为初始位置，并基于转子的相对位置来确定转子的当前位置以控制电机。在该实施例中，控制装置先后从感测装置接收UVW信号和ABZ信号，利用UVW信号和ABZ信号指示转子的绝对位置和相对位置，具有控制简单、成本低和可靠性高的优点。

在本公开的某些实施例中，其中电机是永磁同步电机。永磁同步电机需要位置感测以进行闭环控制，该方法的控制对象可以是永磁同步电机。

在本公开的某些实施例中，其中感测装置是编码器，其具有多路复用的信号线。采用编码器作为感测装置，具有较高的准确性和可靠性，并且通过多路复用的信号线，控制系统的接线可以更加简洁和高效。

根据本公开内容的第二方面，提供了用于控制电机的方法，包括：从与电机相关联的感测装置接收第一信号和多个第二信号，第一信号指示预定时间点处的电机的转子的绝对位置，多个第二信号指示在多个不同时间点处的电机的转子的相对位置，第一信号先于多个第二信号被接收；基于多个第二信号，计算电机的转子的速度和加速度；基于第一信号和所计算的转子的速度和加速度，来计算转子的当前位置；以及以所计算的转子的当前位置作为转子的初始位置来控制电机。

在转子处于非静止的初始状态的情况下，从多个表示相对位置的信号中计算出转子的速度和加速度，然后再结合某一预定时间点处的转子的绝对位置，可以计算出当前的转子绝对位置，并将其作为初始位置以用于电机控制。在该方案中，仅通过软件算法就可以获得计算校正后的初始位置以用于电机控制，不用增加另外的硬件和操作，具有低成本、控制简单的优点。

在本公开的某些实施例中，其中多个不同时间点至少包括第一时间点、第二时间点和第三时间点。在该实施例中，仅需要最少三个时间点的相位位置就可以计算出转子的加速度。

在本公开的某些实施例中，其中计算转子的速度和加速度包括：基于多个第二信号中与第一时间点相对应的第二信号和与第二时间点相对应的第二信号，计算转子的第一速度；基于多个第二信号中与第二时间点相对应的第二信号和与第三时间点相对应的第二信号，计算转子的第二速度；以及基于所计算的第一速度和第二速度，计算转子的加速度。通过这种方式，可以利用三个时间点的转子相对位置计算转子的速度和加速度，计算方法简单、计算结果可靠并且易于实现。

在本公开的某些实施例中，其中接收第一信号和多个第二信号包括：从感测装置依次接收UVW信号类型的信号和ABZ信号类型的信号；基于UVW信号类型的信号确定第一信号；以及基于ABZ信号类型的信号来确定多个第二信号。在该实施例中，第一信号可以是UVW信号，以及多个第二信号可以是ABZ信号，利用UVW信号和ABZ信号指示转子的绝对位置和相对位置，具有控制简单、成本低和可靠性高的优点。

根据本公开的第三方面，提供了用于控制电机的控制装置，控制装置包括：处理器；以及与处理器耦合的存储器，存储器具有存储于其中的指令，指令在被处理器执行时使控制装置执行动作，动作包括：确定指示第一信号的周期性的第一参数以及指示第二信号的周期性的第二参数，第一信号和第二信号接收自与电机相关联的感测装置，第一信号紧邻第二信号之前被接收，并且第一信号和第二信号各自指示电机的转子的位置；计算第一参数与第二参数的差值；以及响应于差值超过阈值量，以第一信号所指示的转子的位置作为初始位置，并且以第二信号所指示的转子的位置作为相对位置，来确定转子的当前位置以控制电机。

根据本公开的第四方面，提供了用于控制电机的控制装置，控制装置包括：处理器；以及与处理器耦合的存储器，存储器具有存储于其中的指令，指令在被处理器执行时使控制装置执行动作，动作包括：从与电机相关联的感测装置接收第一信号和多个第二信号，第一信号指示预定时间点处的电机的转子的绝对位置，多个第二信号指示在多个不同时间点处的电机的转子的相对位置，第一信号先于多个第二信号被接收；基于多个第二信号，计算电机的转子的速度和加速度；基于第一信号和所计算的转子的速度和加速度，来计算转子的当前位置；以及以所计算的转子的当前位置作为转子的初始位置来控制电机。

根据本公开的第五方面，提供了电机控制系统，该系统包括：电机；用于感测电机的转子位置的感测装置；以及用于控制电机的根据本公开的第三方面或第四方面的控制装置。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开内容的实施方式的关键或重要特征，亦非用于限制本公开内容的范围。本公开内容的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开内容的各实施方式的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了本公开的实施例可以在其中被实现的电机控制系统100的示意图。

图2示出了根据本公开一个实施例的控制电机的方法200的框图。

图3示出了由具有UVW信号和ABZ信号的增量编码器输出的感测信号的示波器图。

图4示出了根据本公开另一实施例的控制电机的方法400的框图。

图5示出了可以用来实施本公开的实施例的示例设备500的示意性框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开内容的实施方式。虽然附图中显示了本公开内容的某些实施方式，然而应当理解的是，本公开内容可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施方式，相反提供这些实施方式是为了更加透彻和完整地理解本公开内容。应当理解的是，本公开内容的附图及实施方式仅用于示例性作用，并非用于限制本公开内容的保护范围。

在本公开内容的实施方式的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例/实施方式”或“该实施例/实施方式”应当理解为“至少一个实施例/实施方式”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

图1示出了本公开的实施例可以在其中被实现的电机控制系统100的示意图。电机控制系统100可以包括电机110、控制装置120和感测装置130。例如，电机110可以是永磁同步电机，以及控制装置120可以是变频器，或者电机110可以是伺服电机，以及控制装置120可以是伺服驱动器。然而，电机110也可以是其它类型的电机，以及控制装置120也可以是与电机相配合其它类型的驱动控制装置。

感测装置130例如可以是具有UVW信号和ABZ信号多路复用的增量编码器。也就是说，这种增量编码器可以在同一组信号线上输出UVW信号(UVW信号可以定位转子的绝对位置作为初始位置)和ABZ信号(ABZ信号可以是一组脉冲信号，根据脉冲的数目可以获知转子的相对位置或位置增量)。在这种增量编码器中，编码器被上电后将在初始的一小段时间内输出UVW信号以确定转子的初始位置，此后，编码器将一直输出ABZ信号。然而，可以理解的是，该示例并非是限制性的，感测装置130也可以是能够感测转子初始位置的其它位置感测器件。此外，感测装置130可以是电磁式、光电式或者任何其它类型的感测器件。

如图1所示，感测装置130(诸如编码器)可以被安装在电机110上。例如，感测装置130的旋转部分可以被安装在电机110的转子侧上，而静止部分安装在定子侧。利用光电感测、电磁感测或者基于其它原理的感测，感测装置130可以感测电机110的转子或转轴的位置或速度，并输出感测信号。然后，感测装置130可以将感测信号发送给控制装置120，这使得控制装置120可以获取电机转子的实时位置或速度。根据感测装置130发送的感测信号，控制装置120可以生成控制信号以对控制装置120中的诸如变频器的电机驱动器件(图1未示出)进行控制。电机驱动器件可以产生针对电机绕组的电压和电流以控制电机110的运转，由此，实现了对电机110的闭环控制。

通常，感测装置130可以是增量感测器件，诸如增量编码器。增量感测器件(诸如增量编码器)的优点在于构造简单、寿命长、抗干扰并且可靠性高，但是其无法检测转子或转轴的绝对位置。因此，当使用增量感测器件(诸如增量编码器)时，需要在开始控制电机之前获取电机的转子或转轴的初始位置。为此，在图1所示的这种系统中，广泛使用了能够检测转子初始位置的增量感测器件。作为示例，这种能够检测转子初始位置的增量感测器件可以是具有UVW信号和ABZ信号的增量编码器。例如，在这种增量编码器中，UVW信号和ABZ信号共用同一组信号线被输出到控制装置，并且编码器在被上电后将在初始时间段输出UVW信号，此后，编码器将一直输出ABZ信号。这种共用同一组导线输出两种信号的方式能够有效减少不必要的多余接线，简化电机控制系统的结构。控制装置根据从这种增量编码器接收到的UVW信号可以确定电机转子的初始位置，随后可以按照ABZ信号所表示的相对位置或增量位置来确定转子的实时位置，进而有效控制电机的运行。

但是，在一些情况下，上述的控制方式可能会存在问题。在对电机进行控制之前，控制装置需要在短时间内从感测装置接收诸如UVW信号的表示转子绝对位置的感测信号，以确定转子的初始位置。然而，电机的转子或转轴在初始状态下并不一定静止，相反，电机的转子或转轴由于惯性或者外力的作用，经常仍然处于旋转状态。在这种情况下，控制装置所接收到的表示转子绝对位置的感测信号(诸如UVW信号)将会不断变化，因此控制装置可能无法识别转子或转轴的正确的初始位置，进而可能导致电机的控制出错。

在常规方案中，为了避免无法获得转子或转轴的正确的初始位置，在开始控制电机之前，控制装置会首先检测电机的转子或转轴或者感测装置是否静止，如果它们处于非静止状态，则控制装置将报告错误，由此避免了控制出错。这种方案需要用户的参与，并且仍然需要确保转子或感测装置在初始状态中处于静止之后才能进行电机的控制操作。在另一种常规方案中，使用了另外的硬件(例如开关和断路器)迫使初始状态下旋转的转子或感测装置停止旋转。这种方案会增加系统的成本，并且在一些情况下，该方案仍然难以使转子静止。

根据本公开的实施例，提供了用于控制电机的方案。本公开的方案中，在开始对电机进行控制之前，针对电机的转子仍然正在旋转而非处于静止，可以使用基于软件算法的方法来确定电机的转子的正确的初始位置，从而解决上述问题。本公开的方案不需要电机的转子的在初始状态下处于静止，也不需要用户参与操作，并且不会增加额外的费用。

以下参考附图来详细描述本公开的实施例。图2示出了根据本公开一个实施例的控制电机的方法200的框图。方法200可以在图1中的电机控制系统100中被实现，并且由控制装置120的处理器来执行。为了便于讨论，将参考图1来描述方法200。

在框201中，控制装置120确定指示第一信号的周期性的第一参数以及指示第二信号的周期性的第二参数，第一信号和第二信号接收自与电机110相关联的感测装置130，第一信号紧邻第二信号之前被接收，并且第一信号和第二信号各自指示电机110的转子的位置。

具体地，在开始对电机110进行控制之前，感测装置130被上电并将先后输出表示转子绝对位置的信号(诸如UVW信号)和表示转子相对位置的信号(诸如ABZ信号)。然而，在诸如编码器的感测装置130通过同一组信号线输出两种信号时，控制装置120需要对两种信号进行区分，以确定所接收的信号是表示转子绝对位置的信号(诸如UVW信号)还是表示转子相对位置的信号(诸如ABZ信号)。一般而言，诸如UVW信号的表示转子绝对位置的信号与诸如ABZ信号的表示转子相对位置的信号具有明显不同的变化频率。

以下通过具有UVW信号和ABZ信号的增量编码器作为示例来进行说明。图3示出了转子初始状态非静止的情况下，由具有UVW信号和ABZ信号的增量编码器输出的感测信号的示波器图。增量编码器的UVW信号和ABZ信号共用同一组信号线，并且增量编码器的信号线在T1时段输出UVW信号，在T2时段(以及T2之后的时段)输出ABZ信号。UVW信号包括U信号、V信号和W信号，这三个信号是相位彼此延迟一定电角度(例如120度的电角度，也可以是其它任何的电角度)的方波信号。作为示例，U信号、V信号和W信号的延迟可以通过以一定的角度间隔布置感测装置130中的光接收传感器或电磁传感器(或者是基于其它原理的传感器)来实现。如图3所示，U信号、V信号和W信号均包括指示“0”的低电平和指示“1”的高电平。彼此错开的三个信号根据它们的高低电平将360度的电角度分成了多个扇区(例如六个扇区，分别对应于001、011、010、110、100、101)。由此，根据U信号、V信号和W信号的信号状态可以确定转子处于哪个扇区，进而确定转子的绝对位置。ABZ信号包括A信号、B信号和Z信号，A信号和B信号是彼此正交的方波脉冲信号以用于测得转子位置的增量，Z信号是每转一圈触发一次的脉冲信号以用于基准校准。

如图3中所示出的，T1时段的UVW信号的变化频率和T2时段的ABZ信号的变化频率存在明显差异。ABZ信号的变化频率可能是UVW信号的变化频率的数千倍。基于此，通过检测感测装置130的信号线上的感测信号的变化频率可以区分出这两种信号。

具体而言，控制装置120可以从感测装置130接收第一信号，并且紧接着接收第二信号。控制装置120可以确定指示第一信号的周期性的第一参数，并且确定指示第二信号的周期性的第二参数。作为示例，第一信号可以是控制装置120在一个单位时间段期间从感测装置130接收到的感测信号；相应地，第二信号可以是控制装置120在随后相邻的另一单位时间段期间从感测装置130接收到的感测信号。

在本公开的某些实施例中，第一信号包括第一分量，第二信号包括第二分量，并且其中确定第一参数和第二参数包括：基于第一分量的变化频率来确定第一参数；以及基于第二分量的变化频率来确定第二参数。

具体地，第一信号和第二信号可以均包括从感测装置130的一组信号线上获取的多个信号分量(例如来自输出U信号/A信号的信号线的信号分量、来自输出V信号/B信号的信号线的信号分量、以及来自输出W信号/Z信号的信号线的信号分量)。可以确定第一信号中的多个信号分量中的第一分量(例如来自输出U信号/A信号的信号线的信号分量、或者来自输出V信号/B信号的信号线的信号分量)的变化频率，并将该第一分量的变化频率作为指示第一信号的周期性的第一参数；以及，可以确定第二信号中的多个信号分量中的第二分量(例如来自输出U信号/A信号的信号线的信号分量、或者来自输出V信号/B信号的信号线的信号分量)的变化频率，并将该第二分量的变化频率作为指示第二信号的周期性的第二参数。

在确定了第一信号的第一参数和第二信号的第二参数之后，方法200可以进行到框202。

在框202中，计算第一参数与第二参数的差值。

具体而言，如果感测装置130输出到控制装置120的信号由表示转子绝对位置的信号(诸如UVW信号)变为输出表示转子相对位置的信号(诸如ABZ信号)，则指示第一信号的周期性的第一参数和指示第二信号的周期性的第二参数将会出现明显差异。因此，可以计算第一参数和第二参数的差值。随后，方法200可以进行到框203。

在框203中，控制装置120判断所计算的差值是否超过阈值量。

具体地，控制装置120可以对框202中所计算出的差值与预定的阈值量进行比较。预定的阈值量至少能够体现出两种类型信号的周期性差异。如果第一信号的第一参数和第二信号的第二参数之间的差值低于预定的阈值量，则表示感测装置130输出的第一信号和第二信号仍然是同一种信号类型，即感测装置130一直保持输出表示转子绝对位置的信号(诸如UVW信号)。在一些情况下，即使感测装置130输出的信号的类型没有变化，但是由于转子速度的变化(例如以一定加速度减速转动)而可能导致第一信号的第一参数和第二信号的第二参数之间存在一定差异。在这种情况下，第一参数和第二参数之间的差值通常较小，至少远远小于信号类型变化所导致的差值，从而此时的差值并不会超过预定的阈值量。因此，控制装置120仍然能够正确判断出表示转子绝对位置的信号(诸如UVW信号)并没有变为输出表示转子相对位置的信号(诸如ABZ信号)。

如果控制装置120判断出所计算出的差值没有超过阈值量，则可以确定第一信号和第二信号仍然是表示转子绝对位置的信号(诸如UVW信号)。此时，控制装置120会继续接收信号并重复上文所述的框201和框202。然而，如果控制装置120判断出所计算出的差值超过阈值量，则方法200可以进行到框204。

在框204中，控制装置120以第一信号所指示的转子的位置作为绝对位置，并且以第二信号所指示的转子的位置作为相对位置，来确定转子的当前位置以控制电机110。

具体地，如果控制装置120判断出所计算出的差值超过阈值量，则表明感测装置130所输出的信号已经由表示转子绝对位置的信号(诸如UVW信号)变为输出表示转子相对位置的信号(诸如ABZ信号)。也就是说，第一信号是最后输出的表示转子绝对位置的信号(诸如UVW信号)。此时，可以将第一信号所指示的转子的绝对位置作为电机的转子的初始位置，以用于控制电机110。由此，即使初始状态下的转子正在旋转，控制装置120也能够自动地确定出正确的转子初始位置，并将该初始位置以及第二信号指示的转子相对位置用于电机控制，从而避免了电机控制出错。

在本公开的某些实施例中，控制装置120以第一信号所指示的转子的位置作为绝对位置，并且以第二信号所指示的转子的位置作为相对位置，来确定转子的当前位置以控制电机110包括：将第一信号确定为指示转子的一个或多个绝对位置的UVW信号类型的信号；将第二信号确定为指示转子的相对位置的ABZ信号类型的信号；以及以一个或多个绝对位置中的时间上最后的一个绝对位置作为初始位置，并基于转子的相对位置来确定所述转子的当前位置以控制电机110。

具体而言，控制装置120从感测装置130接收的表示转子绝对位置的信号可以是UVW信号类型的信号，以及控制装置120从感测装置130接收的表示转子相对位置的信号可以是ABZ信号类型的信号。如果所计算的差值超过了阈值量，则表明第一信号是指示转子的绝对位置的UVW信号类型的信号，并且而紧随第一信号的第二信号已经变为指示转子的相对位置的ABZ信号类型的信号。这时，可以将第一信号所指示的绝对位置作为用于控制的转子的初始位置，再结合第二信号所指示的转子的相对位置，可以确定转子的当前位置，并基于转子的当前位置开始控制电机的运行。

此外，如关于图3所讨论的，UVW信号通过高低电平的组合可以指示转子的绝对位置。然而，在第一信号是单位时间段期间所接收的感测信号的情况下，第一信号可能指示一个绝对位置，也有可能指示了多个绝对位置。在第一信号指示了多个绝对位置的情况下，可以将多个绝对位置中的时间上最后的一个绝对位置作为初始位置，从而确保了作为初始位置的绝对位置是最后获取的UVW信号所指示的位置。

在控制装置120确定了转子的初始位置之后，还将根据第二信号所指示的转子的相对位置来确定转子的当前位置。根据所确定的转子当前位置和随后接收到的ABZ信号所指示的转子相对位置，控制装置120可以准确地导出转子的实时位置，从而利用上文所述的闭环控制驱动电机110运行。

可以理解的是，方法200中所涉及的第一信号和第二信号也可以是其它的信号形态，而不是单位时间段期间接收的感测信号。作为示例，第一信号也可以是维持一种信号状态(例如感测装置的所有信号线呈现高电平“1”和低电平“0”的某种组合，即001、011、010、110、100或101)的一段时间期间的感测信号；相应地，第二信号可以是维持另一种信号状态的另一段时间的感测信号，第二信号与第一信号在时间上彼此紧邻。由此，指示第一信号的周期性的第一参数和指示第二信号的周期性的第二参数可以是维持信号状态不变的持续时间。随后，通过判断第一信号的持续时间和第二信号的持续时间之间的差值是否超过阈值量，也可以判断出感测装置120所输出的信号类型是否发生变化(诸如ABZ信号的相对位置信号的状态变化频率远大于诸如UVW信号的绝对位置信号的状态变化频率，这使得前者的信号状态的持续时间远小于后者)。由此，如果第一信号的持续时间和第二信号的持续时间存在明显差异，则表明第一信号的指示转子绝对位置的最后一个状态信号。可以将第一信号所指示的转子的绝对位置作为转子的初始位置，并且利用第二信号指示的转子相对位置来确定转子当前位置，以用于后面的电机控制。

在本公开的某些实施例中，电机110可以是永磁同步电机。永磁同步电机110与控制装置120和感测装置130形成闭环控制，能够准确控制永磁同步电机110运行。

在本公开的某些实施例中，感测装置130是编码器，其具有多路复用的信号线。这种编码器能够在同一组信号线先后输出两种类型的信号，并利用在初始时段输出的指示转子绝对位置的信号(诸如UVW信号)帮助控制装置110确定转子的初始位置。这能够有效减少不必要的多余接线，简化电机控制系统的结构，并且具有很高的可靠性。

本公开的一个实施例的方案在转子处于非静止的初始状态的情况下，通过控制装置120中的软件算法，将从感测装置130接收到的最后一个指示转子绝对位置的信号确定为正确的指示初始位置的信号，从而确保获取了能够用于控制的初始位置。该方案不需要添加任何硬件，工作过程中也不需要用户的参与。

图4示出了根据本公开另一实施例的控制电机的方法400的框图。方法400同样是为了解决电机转子在初始时处于非静止状态的情况下控制装置120无法从感测装置130获得准确的初始位置的问题。方法400可以在图1中的电机控制系统100中被实现，并且由控制装置120的处理器来执行。为了便于讨论，将参考图1来描述方法400。

在框401中，控制装置120从与电机相关联的感测装置130接收第一信号和多个第二信号，第一信号指示预定时间点处的电机的转子的绝对位置，多个第二信号指示在多个不同时间点处的电机的转子的相对位置，第一信号先于多个第二信号被获取。

在输出两种信号(指示绝对位置的信号和指示相对位置的信号)的感测装置130被上电后，感测装置130开始在初始时段(在这一实施例中设定能够获知初始时段的长度)期间输出指示绝对位置的信号。控制装置120可以在初始时段内的预定时间点(可以是初始时段内的任一时间点)接收指示某一绝对位置的信号。在初始时段之后，感测装置130将输出指示相对位置的信号。控制装置120可以在初始时段之后的多个不同时间点接收指示多个不同的相对位置的信号。

在本公开的某些实施例中，控制装置120获取第一信号和多个第二信号包括：控制装置120从感测装置130依次接收UVW信号类型的信号和ABZ信号类型的信号；基于UVW信号类型的信号确定第一信号；以及基于ABZ信号类型的信号来确定多个第二信号。

具体而言，感测装置130输出的两种信号分别可以是指示转子绝对位置的UVW信号和指示转子相对位置的ABZ信号。由此，第一信号可以是UVW信号类型的信号，多个第二信号可以是ABZ信号类型的信号。

然后，方法400进行到框402。

在框402中，控制装置120基于多个第二信号，计算电机110的转子的速度和加速度。

在仅有转子的多个相对位置(或称为位置增量)的情况下，虽然控制装置120无法完全确定转子的实时位置，但是由于自由旋转(即，电机没有被控制的情况下的旋转)的转子通常以固定的加速度转动，从而可以根据相对位置的变化计算出转子转动的速度，进而计算出转子转动的加速度。因此，控制装置120可以根据多个第二信号所指示的多个相对位置和获取多个第二信号的时间，来计算出转子旋转的速度和加速度。

在本公开的某些实施例中，初始时段之后的接收多个第二信号的多个不同时间点至少包括第一时间点、第二时间点和第三时间点。具体而言，计算出转子的加速度至少需要前后两个速度，并且每个速度至少需要两个不同时间点处的相对位置。因此，为了计算出转子的加速度，多个不同的时间点至少需要包括三个不同的时间点。

在本公开的某些实施例中，控制装置120计算转子的速度和加速度包括：基于多个第二信号中与第一时间点相对应的第二信号和与第二时间点相对应的第二信号，计算转子的第一速度；基于多个第二信号中与第二时间点相对应的第二信号和与第三时间点相对应的第二信号，计算转子的第二速度；以及基于所计算的第一速度和第二速度，计算转子的加速度。

具体地，多个第二信号均为指示相对位置的信号，控制装置120可以将与第一时间点相对应的第二信号的相对位置值读取为Value1，将获取第二信号的第一时间点读取为t1；可以将与第二时间点相对应的第二信号的相对位置值读取为Value2，将获取第二信号的第二时间点读取为t2；以及可以将与第三时间点相对应的第二信号的相对位置值读取为Value3，将获取第二信号的第三时间点读取为t3。此外，t1、t2和t3是按时间顺序依次排列的三个时间点。然后，控制装置120可以利用等式(1)至等式(2)得到转子的两个速度值。

V_R1＝(Value2-Value1)/(t2-t1) (1)

V_R2＝(Value3-Value2)/(t3-t2) (2)

其中，V_R1表示转子旋转的第一速度，V_R2表示转子旋转的第二速度。在计算出第一速度和第二速度之后，可以利用等式(3)计算出转子旋转的加速度。

a_R＝(V_R2–V_R1)/(t3-t2) (3)

其中a_R表示转子旋转的加速度。在计算出转子的速度和加速度之后，方法400进行到框403。

在框403中，控制装置120基于在框401中接收的第一信号和在框402中所计算的转子的速度和加速度，来计算转子的当前位置。

具体而言，在框401中接收的第一信号是指示转子绝对位置的信号。基于所接收的第一信号，控制装置120可以读取初始时段的预定时间点处的绝对位置和时间。然后，控制装置120通过预定时间点处的绝对位置和时间、以及通过计算出的速度和加速度，利用位移、速度和加速度的公式进行简单计算，就可以导出当前时间点的转子的绝对位置。随后，方法400可以进行到框404。

在框404中，控制装置120以所计算的转子的当前位置作为转子的初始位置来控制电机。控制装置120在确定初始位置后，还将继续接收表示转子的相对位置(或位置增量)的信号。由于已确定初始位置，控制装置120可以仅靠接收的表示相对位置的信号，来获取随后的转子的实时位置，并基于实时位置控制电机110的运行。

本公开的另一实施例的方案在转子处于非静止的初始状态的情况下，仅通过控制装置120中的软件算法，在从感测装置130接收到的多个表示相对位置的信号中计算出转子的速度和加速度，然后再结合某一预定时间点处的转子的绝对位置，可以计算出当前的转子绝对位置，并将其作为初始位置以用于电机控制。在该方案中，不需要添加附加硬件和附加操作，通过简单的速度和加速度的计算即可自动获得准确的、能够用于电机控制的转子的当前位置作为初始位置。

图5示出了可以用来实施本公开的实施例的示例设备500的示意性框图。设备500可以被实现为图1的控制装置120。设备500可以用于实现图2或图4的方法200或400。

如图所示，设备500包括中央处理单元(CPU)501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的计算机程序指令或者从存储单元508加载到随机访问存储器(RAM)503中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 503中，还可存储设备500操作所需的各种程序和数据。CPU 501、ROM 502以及RAM 503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。

设备500中的多个部件连接至I/O接口505，包括：输入单元506，例如键盘、鼠标等；输出单元507，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元508，例如磁盘、光盘等；以及通信单元509，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元509允许设备500通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理单元501执行上文所描述的方法或处理，方法200或400。例如，在一些实施例中，方法200或400可被实现为计算机软件程序或计算机程序产品，其被有形地包含于机器可读介质，诸如非瞬态计算机可读介质，诸如存储单元508。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 502和/或通信单元509而被载入和/或安装到设备500上。当计算机程序加载到RAM 503并由CPU 501执行时，可以执行上文描述的方法200或400的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，CPU 501可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法200或400。

本领域的技术人员应当理解，上述本公开的方法的各个步骤可以通过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，本公开不限制于任何特定的硬件和软件结合。

应当理解，尽管在上文的详细描述中提及了设备的若干装置或子装置，但是这种划分仅仅是示例性而非强制性的。实际上，根据本公开的实施例，上文描述的两个或更多装置的特征和功能可以在一个装置中具体化。反之，上文描述的一个装置的特征和功能可以进一步划分为由多个装置来具体化。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims

1.一种用于控制电机的方法，包括：

确定指示第一信号的周期性的第一参数以及指示第二信号的周期性的第二参数，所述第一信号和所述第二信号接收自与所述电机相关联的感测装置，所述第一信号紧邻所述第二信号之前被接收，并且所述第一信号和所述第二信号各自指示所述电机的转子的位置；

计算所述第一参数与所述第二参数的差值；以及

响应于所述差值超过阈值量，以所述第一信号所指示的所述转子的位置作为绝对位置，并且以所述第二信号所指示的所述转子的位置作为相对位置，来确定所述转子的当前位置以控制所述电机。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一信号包括第一分量，并且所述第二信号包括第二分量，并且其中确定所述第一参数和所述第二参数包括：

基于所述第一分量的变化频率来确定所述第一参数；以及

基于所述第二分量的变化频率来确定所述第二参数。

3.根据权利要求1所述的方法，其中以所述第一信号所指示的所述转子的位置作为绝对位置，并且以所述第二信号所指示的所述转子的位置作为相对位置，来确定所述转子的当前位置以控制所述电机包括：

将所述第一信号确定为指示所述转子的一个或多个绝对位置的UVW信号类型的信号；

将所述第二信号确定为指示所述转子的相对位置的ABZ信号类型的信号；以及

以所述一个或多个绝对位置中的时间上最后的一个绝对位置作为初始位置，并基于所述转子的相对位置来确定所述转子的当前位置以控制所述电机。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述电机是永磁同步电机。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述感测装置是编码器，其具有多路复用的信号线。

6.一种用于控制电机的方法，包括：

从与所述电机相关联的感测装置接收第一信号和多个第二信号，所述第一信号指示预定时间点处的所述电机的转子的绝对位置，所述多个第二信号指示在多个不同时间点处的所述电机的转子的相对位置，所述第一信号先于所述多个第二信号被接收；

基于所述多个第二信号，计算所述电机的转子的速度和加速度；

基于所述第一信号和所计算的转子的速度和加速度，来计算所述转子的当前位置；以及

以所计算的转子的当前位置作为所述转子的初始位置来控制所述电机。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述多个不同时间点至少包括第一时间点、第二时间点和第三时间点。

8.根据权利要求7所述的方法，其中计算所述转子的速度和加速度包括：

基于所述多个第二信号中与所述第一时间点相对应的第二信号和与所述第二时间点相对应的第二信号，计算所述转子的第一速度；

基于所述多个第二信号中与所述第二时间点相对应的第二信号和与所述第三时间点相对应的第二信号，计算所述转子的第二速度；以及

基于所计算的第一速度和第二速度，计算所述转子的加速度。

9.根据权利要求6所述的方法，其中接收所述第一信号和所述多个第二信号包括：

从所述感测装置依次接收UVW信号类型的信号和ABZ信号类型的信号；

基于所述UVW信号类型的信号确定所述第一信号；以及

基于所述ABZ信号类型的信号来确定所述多个第二信号。

10.根据权利要求6所述的方法，其中所述电机是永磁同步电机。

11.根据权利要求6所述的方法，其中所述感测装置是编码器，其具有多路复用的信号线。

12.一种用于控制电机的控制装置，包括：

处理器；以及

与所述处理器耦合的存储器，所述存储器具有存储于其中的指令，所述指令在被处理器执行时使所述控制装置执行动作，所述动作包括：

计算所述第一参数与所述第二参数的差值；以及

13.根据权利要求12所述的控制装置，其中所述第一信号包括第一分量，并且所述第二信号包括第二分量，并且其中确定所述第一参数和所述第二参数包括：

基于所述第一分量的变化频率来确定所述第一参数；以及

基于所述第二分量的变化频率来确定所述第二参数。

14.根据权利要求12所述的控制装置，其中以所述第一信号所指示的所述转子的位置作为绝对位置，并且以所述第二信号所指示的所述转子的位置作为相对位置，来确定所述转子的当前位置以控制所述电机包括：

15.根据权利要求12所述的控制装置，其中所述电机是永磁同步电机。

16.根据权利要求12所述的控制装置，其中所述感测装置是编码器，其具有多路复用的信号线。

17.一种用于控制电机的控制装置，包括：

处理器；以及

18.根据权利要求17所述的控制装置，其中所述多个不同时间点至少包括第一时间点、第二时间点和第三时间点。

19.根据权利要求18所述的控制装置，其中计算所述转子的速度和加速度包括：

20.根据权利要求17所述的控制装置，其中接收所述第一信号和所述多个第二信号包括：

基于所述UVW信号类型的信号确定所述第一信号；以及

基于所述ABZ信号类型的信号来确定所述多个第二信号。

21.根据权利要求17所述的控制装置，其中所述电机是永磁同步电机。

22.根据权利要求17所述的控制装置，其中所述感测装置是编码器，其具有多路复用的信号线。

23.一种电机控制系统，包括：

电机；

用于感测所述电机的转子位置的感测装置；以及

用于控制所述电机的根据权利要求12-22中任一项所述的控制装置。