CN112366990B - 一种霍尔自定位方法、装置、设备及系统 - Google Patents

一种霍尔自定位方法、装置、设备及系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种霍尔自定位方法、装置、设备及系统。该方法中，在启动电机后，首先检测霍尔信号是否存在异常，若无异常，则计算霍尔电角度，根据计算得到的霍尔电角度对霍尔位置参数进行修正，并根据修正后的霍尔位置参数重新启动电机，检测电机运转是否正常，若正常，则将修正后的霍尔位置参数作为正确的霍尔位置参数，如此，便实现了霍尔自定位，自行矫正霍尔位置参数，得到了正确的霍尔位置参数，使得电机能够正常运转，也便于推算出霍尔在定子上的实际位置，也可以使电机运行在效率最优的工况下，提升电机效率性能。且避免了复杂的人工调试、定位等，减轻了开发者的工作量，缩短了项目的开发周期。

Description

一种霍尔自定位方法、装置、设备及系统
技术领域
本申请涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种霍尔自定位方法、装置、设备及系统。
背景技术
在变频电机的控制方案中，可以使用霍尔来实时监测转子的位置，霍尔可以分为元件和IC，根据永磁转子的磁极极性的变化，实时输出相应的电平信号(例如面对S极时输出高电平)，根据三相霍尔信号的变化与组合，来实时判断转子的位置，以便进行后续的算法运算与电机控制驱动。
但在实际开发中，有时候我们需要调试软件中的霍尔位置参数，并根据霍尔位置参数，得出当前的霍尔(例如U相霍尔)位置超前了或者滞后了相应相(例如对应以上的U相)定子绕组的电角度，以此电角度值作为超前或者滞后参数，才能让电机控制程序正确的驱动转子运转，实现电机正常运转。若位置参数不正确，电机无法正常运转。同时，也可以方便程序推算出霍尔在定子上的实际定位位置。开发者要开发不同的电机时，实际霍尔位置是不一样的，这种情况，也是要人工进行调试和定位。
然而，确定霍尔位置参数的过程比较繁琐，影响项目的开发周期。
发明内容
本申请实施例提供一种霍尔自定位方法、装置、设备及系统，用于解决霍尔位置参数确定过程复杂、繁琐的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种霍尔自定位方法，包括：
启动电机后，检测霍尔信号是否存在异常；
若无异常，则计算霍尔电角度；
根据所述霍尔电角度对霍尔位置参数进行修正；
根据所述修正后的霍尔位置参数重新启动电机，检测电机运转是否正常；
若正常，则确定所述修正后的霍尔位置参数为正确的霍尔位置参数。
在一种可能的实现方式中，所述计算霍尔电角度，包括：
根据下述公式计算霍尔电角度：
θ＝360*(T2-T1)/T
其中，θ表示霍尔电角度，T1表示所述第一相霍尔信号电平跳变的时间，T2表示T1后第一次出现第二相正弦波电流值由正变负的时间，所述第一相为U、V、W中任一相，所述第二相为顺相序中所述第一相的下一相，T表示所述正弦波电流的周期，或者任一相霍尔信号的脉冲周期。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
若检测电机运转不正常，则重新计算每相霍尔电角度，并根据所述重新计算后的霍尔电角度对霍尔位置参数进行修正；
根据再次修正后的霍尔位置参数重新启动电机，检测电机运转是否正常。
在一种可能的实现方式中，所述检测电机运转是否正常，包括：
检测电机运转时是否出现以下情况：失速、抖动、反转、停转或转速波动大；
若未出现上述任一种情况，则判断所述电机运转正常。
在一种可能的实现方式中，若霍尔信号不存在异常，在所述计算霍尔电角度之前，还包括：
重新启动所述电机。
在一种可能的实现方式中，所述重新启动所述电机，包括：
有感开环或无感开环启动所述电机。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述修正后的霍尔位置参数重新启动电机，包括：
根据所述修正后的霍尔位置参数，有感开环或有感闭环启动电机。
第二方面，本申请实施例还提供一种霍尔自定位装置，包括：
检测模块，用于在电机启动后，检测霍尔信号是否存在异常；
计算模块，用于在无异常时，计算霍尔电角度；
修正模块，用于根据所述霍尔电角度对霍尔位置参数进行修正；
启动模块，用于根据所述修正后的霍尔位置参数重新启动电机；
所述检测模块，还用于在重新启动电机后检测电机运转是否正常；
确定模块，用于在电机运转正常时，确定所述修正后的霍尔位置参数为正确的霍尔位置参数。
第三方面，本申请实施例还提供一种霍尔自定位设备，包括处理器和与所述处理器连接的存储器，所述存储器用于存储程序，所述处理器调用存储器存储的程序，执行如第一方面任一项实现繁琐所述的霍尔自定位方法。
第四方面，本申请实施例还提供一种霍尔自定位系统，包括电机和如第三方面所述的霍尔自定位设备。
第五方面，本申请实施例还提供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指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行第一方面任一实现方式所述的霍尔自定位方法。
在本申请上述实施例，在启动电机后，首先检测霍尔信号是否存在异常，若无异常，则计算霍尔电角度，根据计算得到的霍尔电角度对霍尔位置参数进行修正，并根据修正后的霍尔位置参数重新启动电机，检测电机运转是否正常，若正常，则将修正后的霍尔位置参数作为正确的霍尔位置参数，如此，便实现了霍尔自定位，自行矫正霍尔位置参数，得到了正确的霍尔位置参数，使得电机能够正常运转，也便于推算出霍尔在定子上的实际位置，也可以使电机运行在效率最优的工况下，提升电机效率性能。且避免了复杂的人工调试、定位等，减轻了开发者的工作量，缩短了项目的开发周期。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为本申请实施例提供的一种霍尔自定位方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种霍尔自定位方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的霍尔自定位装置的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的霍尔自定位设备的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的霍尔自定位系统的示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
本申请实施例提供一种霍尔自定位方法、装置、设备及系统，可用于实现霍尔自定位，解决了霍尔位置参数确定过程复杂、繁琐的问题。
参见图1，为本申请实施例提供的霍尔自定位方法的流程示意图，如图所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤101、启动电机后，检测霍尔信号是否存在异常。
检测霍尔信息是否异常，可以通过检测霍尔信号相序是否异常来实现。例如，可以将霍尔信号高电平定义为1，将霍尔信号低电平定位为0；三相霍尔信号，即U相、V相、W相霍尔信号，在正常情况下，其信号组成可以包括以下多种情况：011、001、101、100、110、010。而在异常情况下，例如霍尔器件失效、转子磁场N与S极排列异常、霍尔物理位置放置异常等，则三相霍尔信号可能会出现同时高电平(111)或同时低电平(000)，若检测到三相霍尔信号为111或000，则判断霍尔信号存在异常。
若检测结果表示不存在异常，则进入步骤102。若检测结果表示存在异常，可以对异常进行上报，例如通知工作人员以使工作人员对电机进行检测，并重新启动电机进行霍尔信号的异常检测。
步骤102、计算霍尔电角度。
计算出的霍尔电角度可以用于判断霍尔位置是超前还是滞后，即，每一相霍尔的位置超前或者滞后该相定子绕组的电角度，例如，U相霍尔的位置超前或滞后U相定子绕组的电角度。
在一种可能的实现方式中，可以根据下述公式计算霍尔电角度：
θ＝360*(T2-T1)/T
上述公式中的θ表示霍尔电角度；T1表示第一相霍尔信号电平的跳变时间，T2表示T1之后第一次出现第二相正弦波电流值由正变负的时间，其中，第一相为U、V、W中任一相，第二相为顺相序(即U相、V相、W相)中第一相的下一相；T表示正弦波电流的周期，或者任一相霍尔信号的脉冲周期。例如，可以确定W相霍尔信号从高电平跳变到低电平的时间T2，在T2时刻之后第一次出现U相正弦波电流由正变负的时间为T1；或者，也可以将U相霍尔信号从高电平跳变到低电平的时间作为T2，将T2之后第一次出现V相正弦波电流由正变负的时间作为T1；或者，还可以将V相霍尔信号从高电平跳变到低电平的时间作为T2，将T2之后第一次出现W相正弦波电流由正变负的时间作为T1。
由于U相、V相、W相的正弦波电流周期相同，因此，本申请实施例并不限定获取哪一相的电流周期，获取到的任一相的电流周期，均可以将其代入上述公式。各相的正弦波电流周期，与霍尔信号的脉冲周期也相同，因此，也可以根据霍尔信号的脉冲周期求取电角度θ；类似的，各相霍尔信号的脉冲周期相同，因此，本申请实施例也不限定获取哪一相的霍尔信号脉冲周期，可以将获取到的任一相霍尔信号脉冲周期代入上述公式。
步骤103、根据霍尔电角度对霍尔位置参数进行修正。
例如，可以根据步骤102中得到的霍尔电角度以及修正算法，获得修正后的霍尔位置参数，或者，也可以将霍尔电角度输入到修正软件中得到修正后的霍尔位置参数。
步骤104、根据修正后的霍尔位置参数重新启动电机，并检测电机运转是否正常。
重新启动电机时，可以根据修正后的霍尔位置参数采用有感开环或有感闭环的方式重新启动电机。
在重新启动电机后，检测电机是否运转正常。例如，可以检测电机运转时是否出现以下情况：失速、抖动、反转、停转或转速波动大等；若出现上述任一种情况，则判断电机运转异常，若未出现上述任一种情况，则可以判断电机运转正常。
若电机运转正常，则进入步骤105。若电机运转异常，可以返回步骤102，重新计算霍尔电角度，并根据重新获得的霍尔电角度对霍尔位置参数进行修正，再次根据修正后的霍尔位置参数重新启动电机，检测电机运转是否正常，直至电机正常运转为止。
步骤105、确定修正后的霍尔位置参数为正确的霍尔位置参数。
确定出正确的霍尔位置参数，则能够实现电机的正常运转，便于推算出霍尔在定子上的实际位置等。
可选的，在上述步骤101中，可以采用有感开环或无感开环的方式启动电机。若采用有感方式启动电机，可以采用预设的初始霍尔位置参数进行启动。
在一种可能的实现方式中，若霍尔信号不存在异常，在执行上述步骤102时，可以先重新启动电机，再计算霍尔电角度。因为在执行步骤102时，还没有获得正确的霍尔位置参数，在没有获取到正确的霍尔位置参数时启动电机，电机运转短暂时间后，容易出现异常。因为，为了保证能够获取到准确的电角度，可以重新启动电机，在未出现异常之前计算得到霍尔电角度，从而得到较为准确的霍尔电角度。
进一步地，在步骤102中重启电机，也可以采用有感开环或无感开环的方式启动电机。若采用有感开环的方式启动电机，可以采用预设的初始霍尔位置参数进行启动。
在上述步骤101、步骤102中，均可以采用有感方式启动电机，虽然还没有确定出正确的霍尔位置参数，但可以先采用预设的初始霍尔位置参数进行启动。虽然初始霍尔位置参数未必准确，但不会影响霍尔信号的异常，因此，采用有感的方式启动电机并不会影响对霍尔信号的异常检测。
为了便于理解本申请上述实施例，下面结合具体实施例进行举例说明。该具体实施例可以如图2所示，包括以下步骤：
步骤201、有感或无感开环启动电机。
步骤202、检测霍尔信号是否存在异常。即，检测三相霍尔信号的电平是否存在异常。
若无异常，则进入步骤203；若存在异常，则上报霍尔信号异常，并返回步骤201。
步骤203、有感或无感开环启动电机。
步骤204、计算霍尔电角度。
步骤205、根据霍尔电角度对霍尔位置参数进行修正。
步骤206、根据修正后的霍尔位置参数，有感闭环或开环启动电机。
步骤207、检测电机运转是否正常。
若电机运转正常，则进入步骤208；若电机运转存在异常，则返回步骤203，重新启动并计算霍尔电角度。
步骤208、确定修正后的霍尔位置参数为正确的霍尔位置参数。
在本申请上述实施例，在启动电机后，首先检测霍尔信号是否存在异常，若无异常，则计算霍尔电角度，根据计算得到的霍尔电角度对霍尔位置参数进行修正，并根据修正后的霍尔位置参数重新启动电机，检测电机运转是否正常，若正常，则将修正后的霍尔位置参数作为正确的霍尔位置参数，如此，便实现了霍尔自定位，自行矫正霍尔位置参数，得到了正确的霍尔位置参数，使得电机能够正常运转，也便于推算出霍尔在定子上的实际位置，也可以使电机运行在效率最优的工况下，提升电机效率性能。且避免了复杂的人工调试、定位等，减轻了开发者的工作量，缩短了项目的开发周期。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供一种霍尔自定位装置，用于实现上述方法实施例。
参见图3，为本申请实施例提供的霍尔自定位装置的结构示意图，如图所示，该装置可以包括：。
检测模块301，用于在电机启动后，检测霍尔信号是否存在异常；
计算模块302，用于在无异常时，计算霍尔电角度；
修正模块303，用于根据所述霍尔电角度对霍尔位置参数进行修正；
启动模块304，用于根据所述修正后的霍尔位置参数重新启动电机；
所述检测模块301，还用于在重新启动电机后检测电机运转是否正常；
确定模块305，用于在电机运转正常时，确定所述修正后的霍尔位置参数为正确的霍尔位置参数。
在一种可能的实现方式中，所述计算模块302具体用于：
根据下述公式计算霍尔电角度：
θ＝360*(T2-T1)/T
其中，θ表示霍尔电角度，T1表示所述第一相霍尔信号电平跳变的时间，T2表示T1后第一次出现第二相正弦波电流值由正变负的时间，所述第一相为U、V、W中任一相，所述第二相为顺相序中所述第一相的下一相，T表示所述正弦波电流的周期，或者任一相霍尔信号的脉冲周期。
在一种可能的实现方式中，若检测电机运转不正常，所述计算模块302还用于：重新计算霍尔电角度；修正模块303还用于根据所述重新计算后的霍尔电角度对霍尔位置参数进行修正；启动模块304还用于根据再次修正后的霍尔位置参数重新启动电机；检测模块301还用于检测电机运转是否正常。
在一种可能的实现方式中，所述检测模块301具体用于：
检测电机运转时是否出现以下情况：失速、抖动、反转、停转或转速波动大；
若未出现上述任一种情况，则判断所述电机运转正常。
在一种可能的实现方式中，若霍尔信号不存在异常，在所述计算模块302计算霍尔电角度之前，启动模块304还用于：重新启动所述电机。
在一种可能的实现方式中，所述启动模块304在重新启动所述电机时，具体用于：
有感开环或无感开环启动所述电机。
在一种可能的实现方式中，所述启动模块304在根据所述修正后的霍尔位置参数重新启动电机时，具体用于：
根据所述修正后的霍尔位置参数，有感开环或有感闭环启动电机。
在本申请上述实施例，在启动电机后，首先检测霍尔信号是否存在异常，若无异常，则计算霍尔电角度，根据计算得到的霍尔电角度对霍尔位置参数进行修正，并根据修正后的霍尔位置参数重新启动电机，检测电机运转是否正常，若正常，则将修正后的霍尔位置参数作为正确的霍尔位置参数，如此，便实现了霍尔自定位，自行矫正霍尔位置参数，得到了正确的霍尔位置参数，使得电机能够正常运转，也便于推算出霍尔在定子上的实际位置，也可以使电机运行在效率最优的工况下，提升电机效率性能。且避免了复杂的人工调试、定位等，减轻了开发者的工作量，缩短了项目的开发周期。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供一种霍尔自定位设备，用于实现上述方法实施例。如图4所述，该霍尔自定位设备400可以包括处理器401和与所述处理器401连接的存储器402，所述存储器402用于存储程序，所述处理器401调用存储器402存储的程序，执行如前述实施例中任一实现方式所述的霍尔自定位方法。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供一种霍尔自定位系统，如图5所示，包括电机501，以及如前所述的霍尔自定位设备400。
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指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述自霍尔自定位方法。
需要说明的是，在本申请实施例的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于进行区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性或先后顺序。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种霍尔自定位方法，其特征在于，包括：
启动电机后，检测霍尔信号是否存在异常；
若无异常，则计算霍尔电角度；
根据所述霍尔电角度对霍尔位置参数进行修正；
根据所述修正后的霍尔位置参数重新启动电机，检测电机运转是否正常；
若正常，则确定所述修正后的霍尔位置参数为正确的霍尔位置参数；
所述检测电机运转是否正常，包括：
检测电机运转时是否出现以下情况：失速、抖动、反转、停转或转速波动大；
若未出现上述任一种情况，则判断所述电机运转正常；
其中，所述计算霍尔电角度，包括：
根据下述公式计算霍尔电角度：
θ＝360*(T2-T1)/T
其中，θ表示霍尔电角度，T1表示第一相霍尔信号电平跳变的时间，T2表示T1后第一次出现第二相正弦波电流值由正变负的时间，所述第一相为U、V、W中任一相，所述第二相为顺相序中所述第一相的下一相，T表示所述正弦波电流的周期，或者任一相霍尔信号的脉冲周期。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
若检测电机运转不正常，则重新计算霍尔电角度，并根据所述重新计算后的霍尔电角度对霍尔位置参数进行修正；
根据再次修正后的霍尔位置参数重新启动电机，检测电机运转是否正常。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若霍尔信号不存在异常，在所述计算霍尔电角度之前，还包括：
重新启动所述电机。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述重新启动所述电机，包括：
有感开环或无感开环启动所述电机。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述修正后的霍尔位置参数重新启动电机，包括：
根据所述修正后的霍尔位置参数，有感开环或有感闭环启动电机。
6.一种霍尔自定位装置，其特征在于，包括：
检测模块，用于在电机启动后，检测霍尔信号是否存在异常；
计算模块，用于在无异常时，计算霍尔电角度，包括：根据下述公式计算霍尔电角度：θ＝360*(T2-T1)/T，其中，θ表示霍尔电角度，T1表示第一相霍尔信号电平跳变的时间，T2表示T1后第一次出现第二相正弦波电流值由正变负的时间，所述第一相为U、V、W中任一相，所述第二相为顺相序中所述第一相的下一相，T表示所述正弦波电流的周期，或者任一相霍尔信号的脉冲周期；
修正模块，用于根据所述霍尔电角度对霍尔位置参数进行修正；
启动模块，用于根据所述修正后的霍尔位置参数重新启动电机；
所述检测模块，还用于在重新启动电机后检测电机运转是否正常；
确定模块，用于在电机运转正常时，确定所述修正后的霍尔位置参数为正确的霍尔位置参数；
所述检测模块，具体用于检测电机运转时是否出现以下情况：失速、抖动、反转、停转或转速波动大；若未出现上述任一种情况，则判断所述电机运转正常。
7.一种霍尔自定位设备，其特征在于，包括处理器和与所述处理器连接的存储器，所述存储器用于存储程序，所述处理器调用存储器存储的程序，执行如权利要求1-5中任一项所述的霍尔自定位方法。
8.一种霍尔自定位系统，其特征在于，包括电机和如权利要求7所述的霍尔自定位设备。
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