CN111987964B - 一种无位置传感器控制系统的管理方法、系统及相关组件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无位置传感器控制系统的管理方法，包括：获取在无位置传感器控制系统的控制下，各个电机对应的运行参数；根据运行参数判断是否存在待处理电机；若是，则向待处理电机发送封锁脉冲，以使待处理电机停止运行。在实际应用中，采用本申请的方案，根据在无位置传感器控制系统的控制下各个电机对应的运行参数，判断无位置传感器控制系统是否存在估算错误的情况，若存在，则控制估算错误的电机停止运行，以保证无位置传感器控制系统的安全性和可靠性。本申请还公开了一种无位置传感器控制系统的管理系统、装置及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。

Description

一种无位置传感器控制系统的管理方法、系统及相关组件

技术领域

本申请涉及交流电机领域，特别是涉及一种一种无位置传感器控制系统的管理方法、系统及相关组件。

背景技术

目前，交流电机的控制系统一般都需要获取位置信号或者速度信号进行闭环控制，而位置信号与速度信号一般采用物理上的传感器进行检测。在对应的控制系统上需要规划相应的检测电路，这样必然会增加控制系统的复杂度与成本。因此，人们对交流电机的无位置传感器控制系统进行了大量研究，提出了不少无位置传感器的控制算法，来对电机转速及转子位置进行估算。如果无位置传感器控制系统发散，或者存在等幅震荡，可能会出现估算错误的情况，影响无位置传感器控制系统的可靠性与安全性。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种无位置传感器控制系统的管理方法、系统、装置及计算机可读存储介质，可以判断出无位置传感器控制系统是否存在估算错误的情况，并控制估算错误的电机停止运行，以保证无位置传感器控制系统的安全性和可靠性。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种无位置传感器控制系统的管理方法，包括：

获取在无位置传感器控制系统的控制下，各个电机对应的运行参数；

根据所述运行参数判断是否存在待处理电机；

若是，则向所述待处理电机发送封锁脉冲，以使所述待处理电机停止运行。

优选的，所述运行参数为通过所述无位置传感器控制系统得到的估算转速；

相应的，所述根据所述运行参数判断是否存在待处理电机的过程具体为：

获取参考转速；

分别计算每个电机对应的估算转速和所述参考转速的差值，判断是否存在所述差值的绝对值大于预设值的电机，若是，则将该电机确定为待处理电机。

优选的，所述获取参考转速的过程具体为：

获取所有所述电机对应的估算转速；

通过快速排序算法对所有所述估算转速进行排序，选取处于预设范围的多个参考估算转速构造参考估算转速集合；

对所述参考估算转速集合中除最大参考估算转速和最小参考估算转速外的其他估算转速求平均，得到参考转速。

优选的，所述选取处于预设范围的多个参考估算转速构造参考估算转速集合的过程具体为：

选取处于预设范围、与所述电机数量对应的多个参考估算转速构造参考估算转速集合。

优选的，所述参考估算转速的数量为电机数量的1/4。

优选的，所述运行参数为实际电机电流；

则所述根据所述运行参数判断是否存在待处理电机的过程具体为：

获取根据电机模型的特性设置的电流包络线；

判断是否存在所述实际电机电流大于所述电流包络线的电机，若是，则将该电机判定为待处理电机；

或，

获取电机全功率MAP包络线的函数；

判断是否存在所述实际电机电流大于目标电流的电机，若是，则将该电机判定为所述待处理电机；

其中，所述目标电流为通过所述实际电机电流对应的力矩和所述电机全功率MAP包络线的函数得到的电流。

优选的，所述判断是否存在所述实际电机电流大于所述电流包络线的电机，若是，则将该电机判定为待处理电机的过程具体为：

判断是否存在所述实际电机电流大于所述电流包络线的持续时间超过预设时间的电机，若是，则将该电机判定为待处理电机。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种无位置传感器控制系统的管理系统，包括：

获取模块，用于获取在无位置传感器控制系统的控制下，各个电机对应的运行参数；

判断模块，用于根据所述运行参数判断是否存在待处理电机，若是，触发处理模块；

所述处理模块，用于向所述待处理电机发送封锁脉冲，以使所述待处理电机停止运行。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种无位置传感器控制系统的管理装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任意一项所述无位置传感器控制系统的管理方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一项所述无位置传感器控制系统的管理方法的步骤。

本申请提供了一种无位置传感器控制系统的管理方法，包括：获取在无位置传感器控制系统的控制下，各个电机对应的运行参数；根据运行参数判断是否存在待处理电机；若是，则向待处理电机发送封锁脉冲，以使待处理电机停止运行。在实际应用中，采用本申请的方案，根据在无位置传感器控制系统的控制下各个电机对应的运行参数，判断无位置传感器控制系统是否存在估算错误的情况，若存在，则控制估算错误的电机停止运行，以保证无位置传感器控制系统的安全性和可靠性。本申请还提供了一种无位置传感器控制系统的管理系统、装置及计算机可读存储介质，具有和上述无位置传感器控制系统的管理方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的一种无位置传感器控制系统的管理方法的步骤流程图；

图2为本申请所提供的一种电流包络线示意图；

图3为本申请所提供的一种面向服务器架构的集中式控制装置的架构图；

图4为本申请所提供的一种无位置传感器控制系统的管理系统的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种无位置传感器控制系统的管理方法、系统、装置及计算机可读存储介质，可以判断出无位置传感器控制系统是否存在估算错误的情况，并控制估算错误的电机停止运行，以保证无位置传感器控制系统的安全性和可靠性。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，图1为本申请所提供的一种无位置传感器控制系统的管理方法的步骤流程图，包括：

步骤1：获取在无位置传感器控制系统的控制下，各个电机对应的运行参数；

具体的，这里的电机指交流电机，交流电机包含但不限于永磁电机、同步磁阻电机、电励磁同步电机。无位置传感器控制系统可以控制多个电机，每个电机在无位置传感器控制系统的控制下，均具有其对应的运行参数，运行参数的个数可以为多个。可以理解的是，当无位置传感器控制系统出现系统发散或等幅振荡时，可能会导致无位置传感器系统对电机转速和/或转子位置等运行参数估算错误，如果通过错误的电机转速和/或转子位置对电机进行控制，那么该电机的实际运行参数也会出现异常，因此，本申请中的运行参数既可以为无位置传感器控制系统的估算运行参数，也可以为电机的实际运行参数。

步骤2：根据运行参数判断是否存在待处理电机，若是，进入步骤3；

步骤3：向待处理电机发送封锁脉冲，以使待处理电机停止运行。

可以理解的是，待处理电机为所有电机中运行参数存在异常的电机，判断异常过程可以包括：首先确定每类运行参数对应的参考范围，分别判断每一电机的运行参数是否在该类运行参数对应的参考范围内，若是，则说明无位置传感器控制系统对该电机的控制是正常的，若否，则判定无位置传感器控制系统对该电机的控制存在异常，可能存在估算错误的情况，那么该电机即为待处理电机，为降低由于估算错误对待处理电机所在系统的影响，向待处理电机发送封锁脉冲，使待处理电机停止运行，从而提高无位置传感器控制系统的安全性和可靠性。

本申请提供了一种无位置传感器控制系统的管理方法，包括：获取在无位置传感器控制系统的控制下，各个电机对应的运行参数；根据运行参数判断是否存在待处理电机；若是，则向待处理电机发送封锁脉冲，以使待处理电机停止运行。在实际应用中，采用本申请的方案，根据在无位置传感器控制系统的控制下各个电机对应的运行参数，判断无位置传感器控制系统是否存在估算错误的情况，若存在，则控制估算错误的电机停止运行，以保证无位置传感器控制系统的安全性和可靠性。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，运行参数为通过无位置传感器控制系统得到的估算转速；

相应的，根据运行参数判断是否存在待处理电机的过程具体为：

获取参考转速；

分别计算每个电机对应的估算转速和参考转速的差值，判断是否存在差值的绝对值大于预设值的电机，若是，则将该电机确定为待处理电机。

具体的，无位置传感器控制系统可以估算出每个电机的估算转速，考虑到容错率，可以为估算转速设置一个参考范围，如果电机的估算转速在这个范围内，则说明无位置传感器控制系统对该电机的控制是正常的，如果电机的估算转速不再这个范围内，则说明无位置传感器控制系统对该电机的转速估算错误，那么将该电机作为待处理电机，向其发送封锁脉冲，以使该电机停止运行，从而避免故障扩大化。

具体的，待处理电机的估算转速n应满足|n-n₀|＜m，其中，n₀为参考转速，m为预设值，预设值需要根据实际工程需要设置，本申请在此不做具体限定。

作为一种优选的实施例，获取参考转速的过程具体为：

获取所有电机对应的估算转速；

通过快速排序算法对所有估算转速进行排序，选取处于预设范围的多个参考估算转速构造参考估算转速集合；

对参考估算转速集合中除最大参考估算转速和最小参考估算转速外的其他估算转速求平均，得到参考转速。

可以理解的是，无位置传感器控制系统对每个电机均可以估算出一个估算转速，将所有估算转速通过快速排序算法排序，可以是从小到大排序，也可以是从大到小排序，对此本申请不做限定。在排序完成后的估算转速中选取处于预设范围的多个参考估算转速构造参考估算转速集合，可以理解的是，本实施例的目的是为了计算与估算转速对应的参考转速，为降低计算参考转速时异常数据的影响，可以参照以下方案设置预设范围，若共有N个估算转速，N为奇数，在排序完成后，则可以将第

个估算转速作为中心位置，来设置预设范围，相应的，若共有M个估算转速，M为偶数，在排序完成后，则可以将第

个估算转速及第

个估算转速作为中心位置，来设置预设范围。在预设范围中，选取多个参考估算转速来构造参考估算转速集合，为进一步降低计算参考转速时异常数据的影响，在通过参考估算转速集合中的参考估算转速计算参考转速时，首先将参考估算转速集合中的最大参考估算转速和最小参考估算转速排除，然后对剩余的估算转速求平均值，将该平均值作为参考转速。

其中，快速排序算法的基本思想是：通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。快速排序算法可以实现原地排序，其内循环比大多数排序算法都要短小，这意味着它无论是在理论上还是在实际中都要更快，再一定程度上提高了判断是否存在待处理电机的速度。

作为一种优选的实施例，选取处于预设范围的多个参考估算转速构造参考估算转速集合的过程具体为：

选取处于预设范围、与电机数量对应的多个参考估算转速构造参考估算转速集合。

具体的，在选取参考估算转速时，其选取数量和电机数量相对应，在多次试验中，可以得到选取1/4电机数量的参考估算转速计算得到的参考转速，更为准确，且降低了计算量。

作为一种优选的实施例，运行参数为实际电机电流；

则根据运行参数判断是否存在待处理电机的过程具体为：

获取根据电机模型的特性设置的电流包络线；

判断是否存在实际电机电流大于电流包络线的电机，若是，则将该电机判定为待处理电机；

或，

获取电机全功率MAP包络线的函数；

判断是否存在实际电机电流大于目标电流的电机，若是，则将该电机判定为待处理电机；

其中，目标电流为通过实际电机电流对应的力矩和电机全功率MAP包络线的函数得到的电流。

作为一种优选的实施例，判断是否存在实际电机电流大于电流包络线的电机，若是，则将该电机判定为待处理电机的过程具体为：

判断是否存在实际电机电流大于电流包络线的持续时间超过预设时间的电机，若是，则将该电机判定为待处理电机。

具体的，从每个电机的角度出发，一旦无位置传感器控制系统发散，必然会导致力矩与电流对应关系存在偏差，基于此，本申请根据电机模型的特性，预先构造了一条保护曲线，这条保护曲线即为电流包络线，具体可以参照图2所示，其中，横坐标为转速，单位为r/min，纵坐标为电流值A，如果获取到的某一电机的实际电机电流大于电机的包络线电流，且持续预设时间，就认为无位置传感器控制系统发散，对该电机出现估算错误，此时，将该电机作为待处理电机，向其发送封锁脉冲，使该电机停止运行，从而避免故障扩大化。可以理解的是，如果该无位置传感器控制系统控制的电机均相同，那么仅设置一条电流包络线即可。

进一步的，本申请根据电机的特性，构造了电机的全功率MAP包络线的函数f(T，I)，对同一给定力矩下的电机的实际电机电流和全功率MAP包络线中对应的目标电流进行比较，如果某一电机的实际电机电流大于同一力矩下的目标电流，且持续预设时间，就认为无位置传感器控制系统发散，对该电机出现估算错误，此时，将该电机作为待处理电机，向其发送封锁脉冲，使该电机停止运行，从而避免故障扩大化。

在实际应用中，本申请所提供的管理方案可以应用于轨道交通车辆中的交流电机的无位置传感器控制系统，具体的管理方案可以采用面向服务器架构的集中式控制装置来实现，参照图3所示，假设该轨道交通车辆共用5个车厢，每个车厢设有4个电机，且每个车厢具有各自的无位置传感器控制系统，每个车厢中的无位置传感器控制系统可以分别估算出其所在车厢中的4个电机的转速，5个车厢中的无位置传感器控制系统将其估算的4个电机转速通过高速光纤总线传递到面向服务器架构的集中式控制装置。

该集中式控制装置可以执行以下步骤：获取该轨道交通车辆中所有电机的估算转速，可以理解的是，估算转速共有20个，对20个估算转速通过快速排序算法进行排序，排序完成后，假设第一个估算转速为n₁，第二个估算转速为n₂，以此类推，第20个估算转速为n₂₀，那么可以选取n₈、n₉、n₁₀、n₁₁、n₁₂或n₉、n₁₀、n₁₁、n₁₂、n₁₃构造参考估算转速集合，在计算参考转速n₀时具体可以根据

或

来计算。然后将每个电机的估算转速n与参考转速n₀进行比较，如果二者差值超过预设值，则表示无位置传感器控制系统对该电机估算错误，为避免故障错误扩大化，向该电机发送封锁脉冲，以使该电机停止运行。

相应的，该集中式控制装置还可以执行以下步骤：获取每个车厢中各个电机的实际电机电流，如果某一电机的实际电机电流大于电机的包络线电流，并持续预设时间，则认为无位置传感器控制系统发散，出现估算错误，为避免故障错误扩大化，向该电机发送封锁脉冲，以使该电机停止运行。

相应的，该集中式控制装置还可以执行以下步骤：在每个不同力矩给定Tset情况下，根据电机的全功率MAP包络线的函数f(T，I)，对实际电机电流进行比较，如果大于阈值并持续相应的时间，则认为无位置传感器控制系统发散，出现估算错误，为避免故障错误扩大化，向该电机发送封锁脉冲，以使该电机停止运行。

请参照图4，图4为本申请所提供的一种无位置传感器控制系统的管理系统的结构示意图，包括：

获取模块1，用于获取在无位置传感器控制系统的控制下，各个电机对应的运行参数；

判断模块2，用于根据运行参数判断是否存在待处理电机，若是，触发处理模块3；

处理模块3，用于向待处理电机发送封锁脉冲，以使待处理电机停止运行。

作为一种优选的实施例，运行参数为通过无位置传感器控制系统得到的估算转速；

相应的，判断模块2包括：

第一获取模块，用于获取参考转速；

第一判定模块，用于分别计算每个电机对应的估算转速和参考转速的差值，判断是否存在差值的绝对值大于预设值的电机，若是，则将该电机确定为待处理电机。

作为一种优选的实施例，第一获取模块包括：

获取单元，用于获取所有电机对应的估算转速；

集合确定单元，用于通过快速排序算法对所有估算转速进行排序，选取处于预设范围的多个参考估算转速构造参考估算转速集合；

计算单元，用于对参考估算转速集合中除最大参考估算转速和最小参考估算转速外的其他估算转速求平均，得到参考转速。

作为一种优选的实施例，集合确定单元具体用于：

选取处于预设范围、与电机数量对应的多个参考估算转速构造参考估算转速集合。

作为一种优选的实施例，参考估算转速的数量为电机数量的1/4。

作为一种优选的实施例，运行参数为实际电机电流；

则判断模块2还包括：

第二获取模块，用于获取根据电机模型的特性设置的电流包络线；

第二判定模块，用于判断是否存在实际电机电流大于电流包络线的电机，若是，则将该电机判定为待处理电机；

或，

第三获取模块，用于获取电机全功率MAP包络线的函数；

第三判定模块，用于判断是否存在实际电机电流大于目标电流的电机，若是，则将该电机判定为待处理电机；

其中，目标电流为通过实际电机电流对应的力矩和电机全功率MAP包络线的函数得到的电流。

作为一种优选的实施例，第二判定模块具体用于：

判断是否存在实际电机电流大于电流包络线的持续时间超过预设时间的电机，若是，则将该电机判定为待处理电机。

本申请所提供的一种无位置传感器控制系统的管理系统，具有和上述无位置传感器控制系统的管理方法相同的有益效果。

对于本申请所提供的一种无位置传感器控制系统的管理系统的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

相应的，本申请还提供了一种无位置传感器控制系统的管理装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现如上文任意一项无位置传感器控制系统的管理方法的步骤。

具体的，管理装置具体可以为面向服务器架构的集中式控制装置。

本申请所提供的一种无位置传感器控制系统的管理装置，具有和上述无位置传感器控制系统的管理方法相同的有益效果。

对于本申请所提供的一种无位置传感器控制系统的管理装置的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

相应的，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一项无位置传感器控制系统的管理方法的步骤。

本申请所提供的一种计算机可读存储介质，具有和上述无位置传感器控制系统的管理方法相同的有益效果。

对于本申请所提供的一种计算机可读存储介质的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种无位置传感器控制系统的管理方法，其特征在于，包括：

获取在无位置传感器控制系统的控制下，各个电机对应的运行参数，所述运行参数为通过所述无位置传感器控制系统得到的估算转速；

根据所述运行参数判断是否存在待处理电机；

若是，则向所述待处理电机发送封锁脉冲，以使所述待处理电机停止运行；

其中，所述根据所述运行参数判断是否存在待处理电机的过程具体为：

通过快速排序算法对所有所述估算转速进行排序，选取处于预设范围的多个参考估算转速构造参考估算转速集合；

对所述参考估算转速集合中除最大参考估算转速和最小参考估算转速外的其他估算转速求平均，得到参考转速；

分别计算每个电机对应的估算转速和所述参考转速的差值，判断是否存在所述差值的绝对值大于预设值的电机，若是，则将该电机确定为待处理电机。

2.根据权利要求1所述的无位置传感器控制系统的管理方法，其特征在于，所述选取处于预设范围的多个参考估算转速构造参考估算转速集合的过程具体为：

选取处于预设范围、与所述电机数量对应的多个参考估算转速构造参考估算转速集合。

3.根据权利要求2所述的无位置传感器控制系统的管理方法，其特征在于，所述参考估算转速的数量为电机数量的1/4。

4.根据权利要求1所述的无位置传感器控制系统的管理方法，其特征在于，所述运行参数为实际电机电流；

则所述根据所述运行参数判断是否存在待处理电机的过程具体为：

获取根据电机模型的特性设置的电流包络线；

判断是否存在所述实际电机电流大于所述电流包络线的电机，若是，则将该电机判定为待处理电机；

或，

获取电机全功率MAP包络线的函数；

判断是否存在所述实际电机电流大于目标电流的电机，若是，则将该电机判定为所述待处理电机；

其中，所述目标电流为通过所述实际电机电流对应的力矩和所述电机全功率MAP包络线的函数得到的电流。

5.根据权利要求4所述的无位置传感器控制系统的管理方法，其特征在于，所述判断是否存在所述实际电机电流大于所述电流包络线的电机，若是，则将该电机判定为待处理电机的过程具体为：

判断是否存在所述实际电机电流大于所述电流包络线的持续时间超过预设时间的电机，若是，则将该电机判定为待处理电机。

6.一种无位置传感器控制系统的管理系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取在无位置传感器控制系统的控制下，各个电机对应的运行参数，所述运行参数为通过所述无位置传感器控制系统得到的估算转速；

判断模块，用于根据所述运行参数判断是否存在待处理电机，若是，触发处理模块；

所述处理模块，用于向所述待处理电机发送封锁脉冲，以使所述待处理电机停止运行；

其中，所述根据所述运行参数判断是否存在待处理电机的过程具体为：

通过快速排序算法对所有所述估算转速进行排序，选取处于预设范围的多个参考估算转速构造参考估算转速集合；

对所述参考估算转速集合中除最大参考估算转速和最小参考估算转速外的其他估算转速求平均，得到参考转速；

分别计算每个电机对应的估算转速和所述参考转速的差值，判断是否存在所述差值的绝对值大于预设值的电机，若是，则将该电机确定为待处理电机。

7.一种无位置传感器控制系统的管理装置，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5任意一项所述无位置传感器控制系统的管理方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任意一项所述无位置传感器控制系统的管理方法的步骤。

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