CN113300646A - 转子位置的确定方法、装置、存储介质及电子装置 - Google Patents

转子位置的确定方法、装置、存储介质及电子装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113300646A
CN113300646A CN202110579396.XA CN202110579396A CN113300646A CN 113300646 A CN113300646 A CN 113300646A CN 202110579396 A CN202110579396 A CN 202110579396A CN 113300646 A CN113300646 A CN 113300646A
Authority
CN
China
Prior art keywords
target
determining
current
pulse signal
electrical angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110579396.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113300646B (zh
Inventor
杨增启
隋小波
王科富
陈明珠
郑伟峰
惠森林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Original Assignee
Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Dahua Technology Co Ltd filed Critical Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Priority to CN202110579396.XA priority Critical patent/CN113300646B/zh
Publication of CN113300646A publication Critical patent/CN113300646A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113300646B publication Critical patent/CN113300646B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明实施例提供了一种转子位置的确定方法、装置、存储介质及电子装置，其中，该方法包括：利用多个矢量脉冲信号依次执行以下目标操作，以得到多个第二电流：确定目标矢量脉冲信号对应的电角度以及目标矢量脉冲信号的幅值；基于电角度以及目标矢量脉冲信号的幅值确定目标矢量脉冲信号对应的第一脉冲信号；在目标电机产生的第一电流满足预定条件的情况下，将第一脉冲信号输入给目标电机，以使目标电机产生第二电流；基于多个第二电流确定目标电机中转子的目标位置。通过本发明，解决了存在的无法在电机静止时确定转子的位置，且确定转子位置的成本高的问题，实现了在电机静止时确定转子的位置，降低了确定转子位置的成本。

Description

转子位置的确定方法、装置、存储介质及电子装置
技术领域
本发明实施例涉及通信领域，具体而言，涉及一种转子位置的确定方法、装置、存储介质及电子装置。
背景技术
在相关技术中，监控摄像机主要分为两类：IPC和球形摄像机(球机)，球机和IPC的主要区别是多了个云台，通过云台的水平垂直等方向的运动带动云台上摄像机的运动来达到灵活监控感兴趣场景的目的；而云台的运动是通过搭载电机和传动系统来实现的。例如，在搭载交流永磁同步电机PMSM的摄像机系统中，根据电机或者云台末端是否带有位置速度等传感器可以分为有传感和无传感控制系统；考虑到有传感系统方案云台性能的好坏非常依赖于位置传感器，并且传感器增加系统成本，还占用了设备内部有限的结构空间，在高温高压以及磁干扰大等恶劣环境下传感器会受到影响,导致系统可靠性降低又增加维护成本，因此，在对成本敏感以及精度要求没那么高的应用场合开始考虑无传感系统方案。然而无传感系统中的一个关键点就是启动时需先确定电机或云台的初始位置，因为PMSM转子初始位置的准确性直接影响着电机是否能顺利启动以及启动力矩的大小(比如重载摄像机云台需要启动力矩大)。
在相关技术中，关于电机初始位置检测，通常以开环调压调频即V/F方式启动电机，控制电机加速运动到某一个较大的速度后观测电机的反电动势(因为静止或者低速时反电动势过小无法准确获取到)，通过反电动势和电机的模型来估测出电机转子当前的位置，并在满足一定控制条件后再由之前的开环切换到闭环控制。因此，仍然没有实现电机静止时初始位置的检测，需先运动起来导致检测时间有可能太长，并且需要额外添加霍尔元器件来辅助运动过程中的电机转子位置检测，增加了系统成本。
由此可知，相关技术中存在无法在电机静止时确定转子的位置，且确定转子位置的成本高的问题。
针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种转子位置的确定方法、装置、存储介质及电子装置，以至少解决相关技术中存在无法在电机静止时确定转子的位置，且确定转子位置的成本高的问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种转子位置的确定方法，包括：利用多个矢量脉冲信号依次执行以下目标操作，以得到多个第二电流：确定目标矢量脉冲信号对应的电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值，其中，多个所述矢量脉冲信号中包括所述目标矢量脉冲信号；基于所述电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值确定所述目标矢量脉冲信号对应的第一脉冲信号；在目标电机产生的第一电流满足预定条件的情况下，将所述第一脉冲信号输入给所述目标电机，以使所述目标电机产生第二电流；基于多个所述第二电流确定所述目标电机中转子的目标位置。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种转子位置的确定装置，包括：输入模块，用于利用多个矢量脉冲信号依次执行以下目标操作，以得到多个第二电流：确定目标矢量脉冲信号对应的电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值，其中，多个所述矢量脉冲信号中包括所述目标矢量脉冲信号；基于所述电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值确定所述目标矢量脉冲信号对应的第一脉冲信号；在目标电机产生的第一电流满足预定条件的情况下，将所述第一脉冲信号输入给所述目标电机，以使所述目标电机产生第二电流；确定模块，用于基于多个所述第二电流确定所述目标电机中转子的目标位置。
根据本发明的又一个实施例，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中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项中所述的方法的步骤。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
通过本发明，利用多个矢量脉冲信号依次执行以下操作，以得到多个第二电流：确定多个矢量脉冲信号中包括的目标矢量脉冲信号对应的电角度以及目标矢量脉冲信号的幅值，根据电角度和目标矢量脉冲信号的复制确定目标矢量脉冲信号对应的第一脉冲信号，在目标电机产生的第一电流满足预定条件的情况下，将第一脉冲信号输入给目标电机，以使目标电机产生第二电流，根据多个第二电流确定目标电机中转子的目标位置。由于只需利用多个矢量脉冲信号在电机产生的第一电流满足预定条件的情况输入至目标电机，从而可以确定出目标电机中转子的目标位置，无需增加额外的元器件，因此，可以解决相关技术中存在的无法在电机静止时确定转子的位置，且确定转子位置的成本高的问题，实现了在电机静止时确定转子的位置，降低了确定转子位置的成本。
附图说明
图1是本发明实施例的一种转子位置的确定方法的移动终端的硬件结构框图；
图2是根据本发明实施例的转子位置的确定方法的流程图；
图3是根据本发明示例性实施例的矢量脉冲空间分布图；
图4是根据本发明示例性实施例的利用多矢量脉冲信号实现静止无传感初始位置检测框图；
图5是根据本发明具体实施方式的转子位置的确定方法流程图；
图6是根据本发明实施例的转子位置的确定装置的结构框图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的实施例。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本申请实施例中所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图1是本发明实施例的一种转子位置的确定方法的移动终端的硬件结构框图。如图1所示，移动终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，其中，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的转子位置的确定方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
在本实施例中提供了一种转子位置的确定方法，图2是根据本发明实施例的转子位置的确定方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：
步骤S202，利用多个矢量脉冲信号依次执行以下目标操作，以得到多个第二电流：确定目标矢量脉冲信号对应的电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值，其中，多个所述矢量脉冲信号中包括所述目标矢量脉冲信号；基于所述电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值确定所述目标矢量脉冲信号对应的第一脉冲信号；在目标电机产生的第一电流满足预定条件的情况下，将所述第一脉冲信号输入给所述目标电机，以使所述目标电机产生第二电流；
步骤S204，基于多个所述第二电流确定所述目标电机中转子的目标位置。
在上述实施例中，目标电机可以是安装在云台中的电机，目标电机的末端无传感器，即目标电机为无传感系统中的电机。目标位置可以为目标电机的转子的初始位置。
在上述实施例中，多个矢量脉冲信号的数量以及幅值可以是预先确定，多个矢量脉冲信号的数量对应着每个脉冲信号对应的电角度。可以利用电机的非线性磁化特性，在电机360°电角度周期内给电机绕组施加N个方向不同、电压幅值相同的矢量电压脉冲。其中，矢量脉冲空间分布图可参见附图3。矢量电压脉冲可以通过SVPWM等技术进行转换，得到第一脉冲信号，方便实现对脉冲幅值大小和作用时间调节。将第一脉冲信号输入给目标电机后，可以依次检测每个脉冲下对应的直轴电流并比较其大小，找出最大直轴电流id所对应的电角度，该角度即作为估算出的转子初始位置角度。
在上述实施例中，利用多矢量脉冲信号实现静止无传感初始位置检测框图可参见附图4，如图4所示，SVPWM(空间矢量脉冲调制)模块用于根据所施加的α-β定子静止坐标系的电压脉冲Uα和Uβ的大小来生成驱动电机的多路PWM信号，从而驱动逆变器产生对应的相电流给电机的定子绕组通电来产生对应的定子磁场。Clark变换模块是将电机定子相电流转换到静止坐标系α-β上的两相电流，Park变换则是再将定子坐标系中对应的电流转换到dq转子坐标系上的交直轴电流。α-β定子静止坐标系和dq转子坐标系以及脉冲矢量Uα和Uβ的关系可参见附图3。如图3所示，α-β为定子静止坐标系，dq轴坐标系的d轴为转子磁极NS方向，即附图3中OA方向，q轴与d轴垂直(O5矢量方向)。正六边形即为SVPWM六个基本电压矢量所构成的最大幅值电压矢量边界。Uref为输入电压脉冲大小。并将Uref分解成两相静止坐标α轴和β轴上两个值作为SVPWM模块的输入，θ是转子与直轴d轴的夹角(即电角度大小)。以N＝12为例，附图3中1～12标示了转子在空间圆周内12个不同方向的电压矢量；这12组信号可合成出十二个方向各相差30°电角度的磁场，初始位置判断依据输入信号的响应电流峰值决定。如果测试信号合成磁场和转子永磁体磁场同向时，d轴会有最大电流峰值。假如当转子N极初始位置就位于电压脉冲2方向上，即电角度为30°的方向，则该方向上线圈相对其它方向磁通更趋于饱和，当施加30°方向上的电压矢量2后根据图4控制链路最终得到的d轴电流值id值就会比圆周上其它方向脉冲矢量施加后所产生的id值更大。
在上述实施例中，可以预先初始化系统，获取目标电机的参数，例如，直流母线驱动电压Udc以及额定电流，电机极对数P等参数。确定多组矢量脉冲信号，包括确定矢量脉冲的幅值大小Uref，以及完成整个检测过程中需要施加的脉冲矢量数量N；从而计算出每次脉冲矢量更新时的电角度增量，以及对应的电角度θ。其中，施加的矢量脉冲Uref需满足不超过最大的直流母线电压Udc，施加后产生的电机电流不超过额定电流，过大则电机发热严重，过小则使得最终检测到的直轴电流id过小容易受到干扰而影响检测精度。在确定了多个矢量脉冲信号之后，可以根据目标脉冲信号对应的电角度以及幅值确定出第一脉冲信号，并在目标电机产生的第一电流满足预定条件的情况下，将第一脉冲信号输入给目标电机，以使目标电机产生第二电流，并根据第二电流确定目标电机中转子的目标位置。
可选地，上述步骤的执行主体可以是后台处理器，或者其他的具备类似处理能力的设备，还可以是至少集成有数据处理设备的机器，其中，数据处理设备可以包括计算机、手机等终端，但不限于此。
通过本发明，利用多个矢量脉冲信号依次执行以下操作，以得到多个第二电流：确定多个矢量脉冲信号中包括的目标矢量脉冲信号对应的电角度以及目标矢量脉冲信号的幅值，根据电角度和目标矢量脉冲信号的复制确定目标矢量脉冲信号对应的第一脉冲信号，在目标电机产生的第一电流满足预定条件的情况下，将第一脉冲信号输入给目标电机，以使目标电机产生第二电流，根据多个第二电流确定目标电机中转子的目标位置。由于只需利用多个矢量脉冲信号在电机产生的第一电流满足预定条件的情况输入至目标电机，从而可以确定出目标电机中转子的目标位置，无需增加额外的元器件，因此，可以解决相关技术中存在的无法在电机静止时确定转子的位置，且确定转子位置的成本高的问题，实现了在电机静止时确定转子的位置，降低了确定转子位置的成本。
在一个示例性实施例中，基于所述电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值确定所述目标矢量脉冲信号对应的第一脉冲信号包括：基于所述电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值确定第二脉冲信号；对所述第二脉冲信号进行调制，以得到第三脉冲信号；对所述第三脉冲信号进行逆变以得到所述第一脉冲信号。在本实施例中，可以通过目标矢量脉冲信号的幅值以及电角度确定第一脉冲信号，其中，第一脉冲信号可以为对应α-β定子静止坐标系的信号，将第一脉冲信号输入至SVPWM(空间矢量脉冲调制)模块进行调制，以得到多个PWM信号(即第二脉冲信号)，再将多个PWM信号经过逆变器进行调制，以得到第三脉冲信号。将第三脉冲信号输入给目标电机，以使目标电机产生第二电流。
在一个示例性实施例中，基于所述电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值确定所述第二脉冲信号包括：确定所述目标矢量脉冲信号的幅值与所述电角度的余弦值的第一乘积；确定所述目标矢量脉冲信号的幅值与所述电角度的正弦值的第二乘积；将所述第一乘积以及所述第二乘积确定为所述第二脉冲信号。在本实施例中，在确定出目标矢量脉冲信号的幅值后，可以通过Uα＝Uref*cosθ，Uβ＝Uref*sinθ确定第二脉冲信号。即将Uα＝Uref*cosθ确定为第一脉冲信号中包括的α轴的信号，Uβ＝Uref*sinθ确定为第一脉冲信号中包括的β轴的信号。
在一个示例性实施例中，确定目标矢量脉冲信号对应的电角度包括：确定多个所述矢量脉冲信号的第一数量；确定所述目标矢量脉冲信号在多个所述矢量脉冲信号中的目标编号，其中，多个所述矢量脉冲信号中包括的各个矢量脉冲信号均对应有唯一编号；确定所述目标编号与目标常数的差值；确定所述差值与所述第一数量的比值；将所述比值与目标角度的乘积确定为所述电角度。在本实施例中，电角度可以通过θ＝(M-1)/N*360°来确定，其中，M代表第M个矢量脉冲，即目标矢量脉冲的目标编号，N为第一数量，360°为目标角度，1为目标常数。其中，N为预先确定的数量。
在一个示例性实施例中，在目标电机产生的第一电流满足预定条件的情况下，将所述第一脉冲信号输入给所述目标电机包括：在所述第一电流小于第一阈值的情况下，将所述第一脉冲信号输入给所述目标电机；或者，将所述第一电流进行变换，以得到第三电流，在所述第三电流小于第二阈值的情况下，将所述第一脉冲信号输入给所述目标电机。在本实施例中，当目标电机产生的第一电流，即相电流小于第一阈值的情况下，将第一脉冲信号输入给目标电机。其中，第一阈值为趋近于0的值。当目标矢量脉冲的目标编号为1，即第一个输入给目标电机的脉冲时，预定条件还可以为电机静止，此时，电机不产生相电流，也即产生的相电流为0。当目标矢量脉冲信号之前存在其他脉冲信号时，在前一个矢量电压施加完关闭PWM输出后，电机的相电流和对应的直轴id电流(对应于上述第三电流)都会慢慢衰减，当ADC检测到相电流趋于0或者经过坐标变换后的id电流值趋于0后才开启下一个方向矢量脉冲的施加，以避免前一个电压矢量脉冲对下一次施加所产生的电流影响而影响最终位置检测的精度。电压矢量脉冲施加的时间和切换时间可以合理选取，即在两个相邻矢量电压脉冲切换时通过实时检测前一个电压脉冲PWM关闭后电流的衰减情况来确定下一个电压矢量脉冲的施加时刻，避免了对电流检测的干扰，提高了检测准确性及缩短检测时间。
在一个示例性实施例中，将所述第一电流进行变换，以得到第三电流包括：基于所述第一电流确定第一矩阵；将第一预设矩阵与所述第一矩阵的乘积确定为第二矩阵；基于产生所述第一电流时输入的脉冲信号对应的电角度确定第三矩阵；将所述第三矩阵与所述第二矩阵的乘积确定为第四电流；基于所述第四电流中包括的第五电流确定为所述第三电流。在本实施例中，可以通过
Figure BDA0003085486400000091
以及
Figure BDA0003085486400000092
确定第三电流。其中，
Figure BDA0003085486400000093
为第一矩阵，
Figure BDA0003085486400000094
为第一预设矩阵，
Figure BDA0003085486400000095
为第二矩阵，
Figure BDA0003085486400000096
为第三矩阵，id为第五电流。ia，ib，ic都是电机的相电流，可以通过ADC电流采样获取到。
在一个示例性实施例中，基于所述第二电流确定所述目标电机中转子的目标位置包括：将所述第二电流进行变换，以得到第六电流；记录所述第六电流以及所述电角度；基于所述第六电流以及所述电角度确定所述目标位置。在本实施例中，可以利用ADC采集目标电机产生的第二电流，即相电流，将相电流进行变换得到第六电流，如CLARK和PARK变换。并记录第六电流及电角度，根据第六电流和电角度确定目标位置。
在一个示例性实施例中，基于所述第六电流以及所述电角度确定所述目标位置包括：获取在依次执行所述目标操作过程中所分别记录的多个所述第六电流以及多个所述电角度；确定多个所述第六电流中包括的电流值最大的第七电流；将所述第七电流对应的电角度确定为目标电角度；基于所述目标电角度确定所述目标位置。在本实施例中，将生成的N个电压矢量脉冲中的第1个脉冲中的Uα和Uβ施加给SVPWM模块，并使能PWM输出，使得电机绕组上开始有相电流输出。通过ADC采样实时采集电机各相绕组上的电流，并经过CLARK和PARK变换后得到直轴id电流(即第六电流)的大小，待电流稳定后将该电流值存储记为id1。此时第一个电压矢量对应的参考电角度为0，将当前直轴电流和电机电角度之间的一一映射关系记为(θ1,id1)。并根据映射关系(θ1,id1)确定目标位置。处理完成后关断PWM的输出，开启PWM输出和关闭PWM输出两个时刻间的间隔记为脉冲矢量施加时间T0，该值在满足检测要求的情况下需尽可能短，以便提升整个检测效率。完成当前方向矢量脉冲的施加及相关处理，准备下一个方向矢量脉冲的施加。等待下一个矢量电压脉冲注入条件满足，合理确定相邻两个矢量脉冲之间施加间隔时间T1，在前一个矢量电压施加完关闭PWM输出后，电机的相电流和对应的直轴id电流都会慢慢衰减，当ADC检测到相电流趋于0或者经过坐标变换后的id电流值趋于0后才开启下一个方向矢量脉冲的施加，以避免前一个电压矢量脉冲对下一次施加所产生的电流影响而影响最终位置检测的精度。之后重复按照上述操作思想依次进行其余所有方向电压矢量脉冲的施加。并记录好1～N个脉冲施加完成后直轴电流和电角度之间的映射关系为(θ1,id1)，(θ2,id2)，…(θM,idM)……(θN,idN)。将存储好的各个电压脉冲方向产生的id值进行比较，得到id1至idN这N个电流值中的最大值。并将最大值处对应的电角度作为电机初始位置处对应的电角度。比如最终如果得到在第M个电压矢量施加时是最大值，则电机的初始位置对应的目标电角度即为θM＝(M-1)/N*360。根据目标电角度确定出电机转子的初始位置。
在一个示例性实施例中，基于所述电角度确定所述目标位置包括：确定所述目标电机的电机极对数；将所述电机极对数与所述目标电角度的乘积确定为目标角度；将所述目标角度对应的位置确定为所述目标位置。在本实施例中，根据电机电角度和机械角度之间的关系得到电机的机械角度(即目标角度)θ机械＝P*θM，目标角度对应的位置即为电机转子的初始位置。在确定了电机位置值后就可以做后续相关的控制。
在一个示例性实施例中，将所述第二电流进行变换，以得到第六电流包括：基于所述第二电流确定第四矩阵；将第二预设矩阵与所述第四矩阵的乘积确定为第五矩阵；基于产生所述第二电流时输入的脉冲信号对应的电角度确定第六矩阵；将所述第六矩阵与所述第五矩阵的乘积确定为第七电流；将所述第七电流中包括的第八电流确定为所述第六电流。在本实施例中，可以通过
Figure BDA0003085486400000111
以及
Figure BDA0003085486400000112
对第二电流进行转化得到第六电流。其中，
Figure BDA0003085486400000113
为第四矩阵，
Figure BDA0003085486400000114
为第二预设矩阵，
Figure BDA0003085486400000115
为第五矩阵，
Figure BDA0003085486400000116
为第六矩阵，将第六矩阵与第五矩阵的乘积所得到的电流中包括的id确定为第六电流。ia，ib，ic都是电机的相电流，可以通过ADC电流采样获取到。
下面结合具体实施方式对转子位置的确定方法进行说明：
图5是根据本发明具体实施方式的转子位置的确定方法流程图，如图5所示，该流程包括：
步骤S502，系统初始化，获取电机参数，比如直流母线驱动电压Udc以及额定电流，电机极对数P等参数；
步骤S504，多组矢量脉冲的生成，包括确定矢量脉冲的幅值大小Uref，以及完成整个检测过程中需要施加的脉冲矢量数量N；从而计算出每次脉冲矢量更新时的电角度增量，以及对应的电角度，并作为附图4中park变换模块的输入；其中，M代表第M个矢量脉冲。施加的矢量脉冲Uref需满足不超过最大的直流母线电压Udc，施加后产生的电机电流不超过额定电流，过大则电机发热严重，过小则使得最终检测到的直轴电流id过小容易受到干扰而影响检测精度。确定Uref后得到：
Uα＝Uref*cosθ，Uβ＝Uref*sinθ(对应于上述第二脉冲信号)
步骤S506，将前述生成的N个电压矢量脉冲中的第1个脉冲按图4控制框图中的Uα和Uβ施加给SVPWM模块，并使能PWM输出，使得电机绕组上开始有相电流输出。通过ADC采样实时采集电机各相绕组上的电流，并经过CLARK和PARK变换后得到直轴id电流的大小(坐标变换后直轴id电流的计算公式见式二)，待电流稳定后将该电流值存储记为id1。此时第一个电压矢量对应的参考电角度为0，将当前直轴电流和电机电角度之间的一一映射关系记为(θ1,id1)；处理完成后关断PWM的输出，开启PWM输出和关闭PWM输出两个时刻间的间隔记为脉冲矢量施加时间T0，该值在满足检测要求的情况下需尽可能短，以便提升整个检测效率。完成当前方向矢量脉冲的施加及相关处理，准备下一个方向矢量脉冲的施加。
Figure BDA0003085486400000121
Figure BDA0003085486400000122
上式中，ia，ib，ic都是电机的相电流，可以通过ADC电流采样获取到。
步骤S508，等待下一个矢量电压脉冲注入条件满足，合理确定相邻两个矢量脉冲之间施加间隔时间T1，在前一个矢量电压施加完关闭PWM输出后，电机的相电流和对应的直轴id电流都会慢慢衰减，当ADC检测到相电流趋于0或者经过坐标变换后的id电流值趋于0后才开启下一个方向矢量脉冲的施加，以避免前一个电压矢量脉冲对下一次施加所产生的电流影响而影响最终位置检测的精度。之后重复按步骤S506的操作思想依次进行其余所有方向电压矢量脉冲的施加。并记录好1～N个脉冲施加完成后直轴电流和电角度之间的映射关系为(θ1,id1)，(θ2,id2)，…(θM,idM)……(θN,idN)。
步骤S510，将前述存储好的各个电压脉冲方向产生的id值进行比较，得到id1至idN这N个电流值中的最大值。并将最大值处对应的电角度作为电机初始位置处对应的电角度。比如最终如果得到在第M个电压矢量施加时是最大值，则电机的初始位置即为θM＝(M-1)/N*360，根据电机电角度和机械角度之间的关系得到电机的机械角度θ机械＝P*θM，即初始位置值。有了该位置值后就可以做后续相关的控制了。
在前述实施例中，基于SVPWM技术使电压脉冲实施更简单，且容易实现对脉冲幅值大小和作用时间调节。在不借助外界编码器或者霍尔等传感器的情况下，就可以实现电机初始位置检测，整个过程简单方便。能实现静止时的初始位置检测，并且只需比较判断一个直轴电流id的大小即可。无论电机静止在哪个位置，通过在360°电角度周期内等间隔细分施加N个方向幅值恒定的矢量电压脉冲使得直轴id电流稳定，并比较各个方向产生的最大直轴电流得到与之对应的电机转子位置，方法简便有效。在不借助外界传感器的情况下，解决了交流永磁电机难以实现静止时的电机转子位置的快速检测的问题，使得电机/云台能以大力矩启动来克服云台某些位置因为电机初始位置不准而导致启动力矩过小而发生摄像机云台掉头等问题，并且不会出现在确定初始位置过程中容易出现打边界的问题。整个方法简单有效并且成本低。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
在本实施例中还提供了一种转子位置的确定装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图6是根据本发明实施例的转子位置的确定装置的结构框图，如图6所示，该装置包括：
输入模块62，用于利用多个矢量脉冲信号依次执行以下目标操作，以得到多个第二电流：确定目标矢量脉冲信号对应的电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值，其中，多个所述矢量脉冲信号中包括所述目标矢量脉冲信号；基于所述电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值确定所述目标矢量脉冲信号对应的第一脉冲信号；在目标电机产生的第一电流满足预定条件的情况下，将所述第一脉冲信号输入给所述目标电机，以使所述目标电机产生第二电流；
确定模块64，用于基于多个所述第二电流确定所述目标电机中转子的目标位置。
其中，输入模块62对应于上述SVPWM(空间矢量脉冲调制)模块以及逆变器，确定模块64对应于上述Clark变换模块和PARK变换模块。
在一个示例性实施例中，所述输入模块62可以通过如下方式实现基于所述电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值确定所述目标矢量脉冲信号对应的第一脉冲信号：基于所述电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值确定第二脉冲信号；对所述第二脉冲信号进行调制，以得到第三脉冲信号；对所述第三脉冲信号进行逆变以得到所述第一脉冲信号。
在一个示例性实施例中，所述输入模块62可以通过如下方式实现基于所述电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值确定所述第二脉冲信号：确定所述目标矢量脉冲信号的幅值与所述电角度的余弦值的第一乘积；确定所述目标矢量脉冲信号的幅值与所述电角度的正弦值的第二乘积；将所述第一乘积以及所述第二乘积确定为所述第二脉冲信号。
在一个示例性实施例中，所述输入模块62可以通过如下方式实现确定目标矢量脉冲信号对应的电角度：确定多个所述矢量脉冲信号的第一数量；确定所述目标矢量脉冲信号在多个所述矢量脉冲信号中的目标编号，其中，多个所述矢量脉冲信号中包括的各个矢量脉冲信号均对应有唯一编号；确定所述目标编号与目标常数的差值；确定所述差值与所述第一数量的比值；将所述比值与目标角度的乘积确定为所述电角度。
在一个示例性实施例中，所述输入模块62可以通过如下方式实现在目标电机产生的第一电流满足预定条件的情况下，将所述第一脉冲信号输入给所述目标电机：在所述第一电流小于第一阈值的情况下，将所述第一脉冲信号输入给所述目标电机；或者，将所述第一电流进行变换，以得到第三电流，在所述第三电流小于第二阈值的情况下，将所述第一脉冲信号输入给所述目标电机。
在一个示例性实施例中，所述输入模块62可以通过如下方式实现将所述第一电流进行变换，以得到第三电流：基于所述第一电流确定第一矩阵；将第一预设矩阵与所述第一矩阵的乘积确定为第二矩阵；基于产生所述第一电流时输入的脉冲信号对应的电角度确定第三矩阵；将所述第三矩阵与所述第二矩阵的乘积确定为第四电流；基于所述第四电流中包括的第五电流确定为所述第三电流。
在一个示例性实施例中，所述确定模块64可以通过如下方式实现基于所述第二电流确定所述目标电机中转子的目标位置：将所述第二电流进行变换，以得到第六电流；记录所述第六电流以及所述电角度；基于所述第六电流以及所述电角度确定所述目标位置。
在一个示例性实施例中，所述确定模块64可以通过如下方式实现基于所述第六电流以及所述电角度确定所述目标位置：获取在依次执行所述目标操作过程中所分别记录的多个所述第六电流以及多个所述电角度；确定多个所述第六电流中包括的电流值最大的第七电流；将所述第七电流对应的电角度确定为目标电角度；基于所述目标电角度确定所述目标位置。
在一个示例性实施例中，所述确定模块64可以通过如下方式实现基于所述电角度确定所述目标位置：确定所述目标电机的电机极对数；将所述电机极对数与所述目标电角度的乘积确定为目标角度；将所述目标角度对应的位置确定为所述目标位置。
在一个示例性实施例中，所述确定模块64可以通过如下方式实现将所述第二电流进行变换，以得到第六电流：基于所述第二电流确定第四矩阵；将第二预设矩阵与所述第四矩阵的乘积确定为第五矩阵；基于产生所述第二电流时输入的脉冲信号对应的电角度确定第六矩阵；将所述第六矩阵与所述第五矩阵的乘积确定为第七电流；将所述第七电流中包括的第八电流确定为所述第六电流。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
本发明的实施例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中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项中所述的方法的步骤。
在一个示例性实施例中，上述计算机可读存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
在一个示例性实施例中，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及示例性实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用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，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，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，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，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种转子位置的确定方法，其特征在于，包括：
利用多个矢量脉冲信号依次执行以下目标操作，以得到多个第二电流：确定目标矢量脉冲信号对应的电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值，其中，多个所述矢量脉冲信号中包括所述目标矢量脉冲信号；基于所述电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值确定所述目标矢量脉冲信号对应的第一脉冲信号；在目标电机产生的第一电流满足预定条件的情况下，将所述第一脉冲信号输入给所述目标电机，以使所述目标电机产生第二电流；
基于多个所述第二电流确定所述目标电机中转子的目标位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值确定所述目标矢量脉冲信号对应的第一脉冲信号包括：
基于所述电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值确定第二脉冲信号；
对所述第二脉冲信号进行调制，以得到第三脉冲信号；
对所述第三脉冲信号进行逆变以得到所述第一脉冲信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值确定所述第二脉冲信号包括：
确定所述目标矢量脉冲信号的幅值与所述电角度的余弦值的第一乘积；
确定所述目标矢量脉冲信号的幅值与所述电角度的正弦值的第二乘积；
将所述第一乘积以及所述第二乘积确定为所述第二脉冲信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定目标矢量脉冲信号对应的电角度包括：
确定多个所述矢量脉冲信号的第一数量；
确定所述目标矢量脉冲信号在多个所述矢量脉冲信号中的目标编号，其中，多个所述矢量脉冲信号中包括的各个矢量脉冲信号均对应有唯一编号；
确定所述目标编号与目标常数的差值；
确定所述差值与所述第一数量的比值；
将所述比值与目标角度的乘积确定为所述电角度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在目标电机产生的第一电流满足预定条件的情况下，将所述第一脉冲信号输入给所述目标电机包括：
在所述第一电流小于第一阈值的情况下，将所述第一脉冲信号输入给所述目标电机；或者，
将所述第一电流进行变换，以得到第三电流，在所述第三电流小于第二阈值的情况下，将所述第一脉冲信号输入给所述目标电机。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述第一电流进行变换，以得到第三电流包括：
基于所述第一电流确定第一矩阵；
将第一预设矩阵与所述第一矩阵的乘积确定为第二矩阵；
基于产生所述第一电流时输入的脉冲信号对应的电角度确定第三矩阵；
将所述第三矩阵与所述第二矩阵的乘积确定为第四电流；
基于所述第四电流中包括的第五电流确定为所述第三电流。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述第二电流确定所述目标电机中转子的目标位置包括：
将所述第二电流进行变换，以得到第六电流；
记录所述第六电流以及所述电角度；
基于所述第六电流以及所述电角度确定所述目标位置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，基于所述第六电流以及所述电角度确定所述目标位置包括：
获取在依次执行所述目标操作过程中所分别记录的多个所述第六电流以及多个所述电角度；
确定多个所述第六电流中包括的电流值最大的第七电流；
将所述第七电流对应的电角度确定为目标电角度；
基于所述目标电角度确定所述目标位置。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，基于所述电角度确定所述目标位置包括：
确定所述目标电机的电机极对数；
将所述电机极对数与所述目标电角度的乘积确定为目标角度；
将所述目标角度对应的位置确定为所述目标位置。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述第二电流进行变换，以得到第六电流包括：
基于所述第二电流确定第四矩阵；
将第二预设矩阵与所述第四矩阵的乘积确定为第五矩阵；
基于产生所述第二电流时输入的脉冲信号对应的电角度确定第六矩阵；
将所述第六矩阵与所述第五矩阵的乘积确定为第七电流；
将所述第七电流中包括的第八电流确定为所述第六电流。
11.一种转子位置的确定装置，其特征在于，包括：
输入模块，用于利用多个矢量脉冲信号依次执行以下目标操作，以得到多个第二电流：确定目标矢量脉冲信号对应的电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值，其中，多个所述矢量脉冲信号中包括所述目标矢量脉冲信号；基于所述电角度以及所述目标矢量脉冲信号的幅值确定所述目标矢量脉冲信号对应的第一脉冲信号；在目标电机产生的第一电流满足预定条件的情况下，将所述第一脉冲信号输入给所述目标电机，以使所述目标电机产生第二电流；
确定模块，用于基于多个所述第二电流确定所述目标电机中转子的目标位置。
12.一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中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现所述权利要求1至10任一项中所述的方法的步骤。
13.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至10任一项中所述的方法。
CN202110579396.XA 2021-05-26 2021-05-26 转子位置的确定方法、装置、存储介质及电子装置 Active CN113300646B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110579396.XA CN113300646B (zh) 2021-05-26 2021-05-26 转子位置的确定方法、装置、存储介质及电子装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110579396.XA CN113300646B (zh) 2021-05-26 2021-05-26 转子位置的确定方法、装置、存储介质及电子装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113300646A true CN113300646A (zh) 2021-08-24
CN113300646B CN113300646B (zh) 2022-10-18

Family

ID=77325266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110579396.XA Active CN113300646B (zh) 2021-05-26 2021-05-26 转子位置的确定方法、装置、存储介质及电子装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113300646B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008005632A (ja) * 2006-06-22 2008-01-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ駆動装置及びモータ駆動方法並びにディスク駆動装置
CN101369796A (zh) * 2007-08-17 2009-02-18 深圳市汇川技术股份有限公司 检测永磁同步电机转子磁极初始位置的方法和系统
CN103780192A (zh) * 2014-02-25 2014-05-07 东南大学 电力机器人转子初始位置检测方法
US20190036469A1 (en) * 2017-07-25 2019-01-31 Wenzhou University Initial Rotor Position Detection Device and Method Based on Permanent-Magnet Synchronous Motor
CN109391189A (zh) * 2018-10-17 2019-02-26 浙江大华技术股份有限公司 一种步进电机转动角度补偿方法及装置
CN111478638A (zh) * 2020-05-27 2020-07-31 常州节卡智能装备有限公司 识别永磁同步电机转子初始位置的方法和装置
CN112737428A (zh) * 2020-12-28 2021-04-30 珠海格力电器股份有限公司 电机转速脉冲反馈控制方法、装置、控制器及空调系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008005632A (ja) * 2006-06-22 2008-01-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ駆動装置及びモータ駆動方法並びにディスク駆動装置
CN101369796A (zh) * 2007-08-17 2009-02-18 深圳市汇川技术股份有限公司 检测永磁同步电机转子磁极初始位置的方法和系统
CN103780192A (zh) * 2014-02-25 2014-05-07 东南大学 电力机器人转子初始位置检测方法
US20190036469A1 (en) * 2017-07-25 2019-01-31 Wenzhou University Initial Rotor Position Detection Device and Method Based on Permanent-Magnet Synchronous Motor
CN109391189A (zh) * 2018-10-17 2019-02-26 浙江大华技术股份有限公司 一种步进电机转动角度补偿方法及装置
CN111478638A (zh) * 2020-05-27 2020-07-31 常州节卡智能装备有限公司 识别永磁同步电机转子初始位置的方法和装置
CN112737428A (zh) * 2020-12-28 2021-04-30 珠海格力电器股份有限公司 电机转速脉冲反馈控制方法、装置、控制器及空调系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN113300646B (zh) 2022-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106679710B (zh) 一种磁编码器校准方法及系统
US5903128A (en) Sensorless control system and method of permanent magnet synchronous motor
Carey et al. Hybrid field oriented and direct torque control for sensorless BLDC motors used in aerial drones
US6738718B2 (en) Method and apparatus for measuring torque and flux current in a synchronous motor
CN109150029B (zh) 基于平滑非奇异终端滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方法
DE102014106667A1 (de) Optimierte steuerung für synchronmotoren
CN108448992B (zh) 一种永磁直线电机动子初始位置估算方法及系统
CN107769633B (zh) 确定无铁pmsm电机的转子的取向的方法和电机系统
CN114123879B (zh) 相位检测方法、装置、电子设备及存储介质
US6885970B2 (en) Saliency-based position estimation in permanent magnet synchronous motors
US11264870B2 (en) Method and device for acquiring mechanical position of electric motor
CN109450326B (zh) 转子初始位置检测方法、设备及计算机可读存储介质
CN211429147U (zh) 一种用于永磁同步电机的旋变调零系统
RU2560090C1 (ru) Устройство управления электродвигателем с постоянными магнитами без использования датчиков положения
CN115118191A (zh) 一种电机驱动控制方法、系统、装置及可读存储介质
CN113300646B (zh) 转子位置的确定方法、装置、存储介质及电子装置
CN111478638A (zh) 识别永磁同步电机转子初始位置的方法和装置
CN110690838B (zh) 一种电机磁偏角的在线自整定方法及系统
CN112953320B (zh) 主电机转子位置估算方法、装置、计算机设备和存储介质
Brandstetter et al. Application of BEMF-MRAS with Kalman filter in sensorless control of induction motor drive
US20210013818A1 (en) Dq0 and inverse dq0 transformation for three-phase inverter, motor and drive design
CN113708673A (zh) 高速开关电机驱动控制方法
CN113472244A (zh) 步进电机的控制方法、装置、设备及存储介质
US20210135613A1 (en) Motor control system and method
Chiasson et al. A library of SIMULINK blocks for real-time control of HEV traction drives

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant