CN116633231A - 电机转子的初始角度确定方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

电机转子的初始角度确定方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN116633231A CN202310593653.4A CN202310593653A CN116633231A CN 116633231 A CN116633231 A CN 116633231A CN 202310593653 A CN202310593653 A CN 202310593653A CN 116633231 A CN116633231 A CN 116633231A
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吴帅虎
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Abstract

本申请提供一种电机转子的初始角度确定方法、装置、设备及存储介质，涉及电机控制领域，方法包括：确定电机转子的第一角度参考值；其中，第一角度参考值用于表征电机转子静止时的初始位置，第一角度参考值对应有极性角度附加值，极性角度附加值为0度或者180度；向驱动器发送控制指令，对电机施加大小持续变化的交轴电流；并确定电机转子转动之后的第二角度参考值；其中，交轴电流具有固定的电流方向；根据电机转子对应的第二角度参考值和交轴电流的电流方向，确定第一角度参考值对应的极性角度附加值，得到电机转子的初始角度。在不施加大电流，电机转子转动可控的前提下，实现了对电机转子的初始角度的判定。

Description

电机转子的初始角度确定方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本申请涉及电机控制领域，尤其涉及一种电机转子的初始角度确定方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
永磁同步电机的无传感控制具有广阔的应用前景和独特的研究价值，是当前电机控制技术领域的研究热点之一。这其中，基于电机的凸极特性反解出电机转子转角，从而进行永磁同步电机的无传感控制是常见的方法。但是基于电机的凸极特性反解出电机转子初始角度可能会存在180度的误差，在电机控制时导致电机反转。
现有技术中，通过磁饱和的方法或者电磁定位法确定电机转子初始角度。
然而现有技术中，通过磁饱和的方法或者电磁定位法确定转子极性的方法，电机转子转动不可控、需要施加大电流，无法安全可控的得知电机转子初始角度。
发明内容
本申请提供一种电机转子的初始角度确定方法、装置、设备及存储介质，用以解决无法安全可控的得知电机转子初始角度的问题。
第一方面，本申请提供一种电机转子的初始角度确定方法，所述方法包括：
确定电机转子的第一角度参考值；其中，所述第一角度参考值用于表征所述电机转子静止时的初始位置，所述第一角度参考值对应有极性角度附加值，所述极性角度附加值为0度或者180度；
向驱动器发送控制指令，其中，所述控制指令用于指示所述驱动器对电机施加大小持续变化的交轴电流；并确定所述电机转子转动之后的第二角度参考值；其中，所述交轴电流具有固定的电流方向，所述交轴电流用于产生电磁转矩，所述第二角度参考值用于表征所述电机转子转动之后的位置；
根据所述电机转子对应的第二角度参考值和所述交轴电流的电流方向，确定所述第一角度参考值对应的所述极性角度附加值，并根据所述极性角度附加值对所述第一角度参考值进行数据修正处理，得到所述电机转子的初始角度。
在可选的一种实施方式中，确定电机转子的第一角度参考值，包括：
获取所述电机转子的第一角度估计值；其中，所述第一角度估计值为基于高频电压信号或者脉宽调制信号获取的；
对所述电机转子的第一角度估计值进行数据平滑处理，确定所述电机转子的第一角度参考值。
在可选的一种实施方式中，对所述电机转子的第一角度估计值进行数据平滑处理，确定所述电机转子的第一角度参考值，包括：
重复以下步骤，直至达到第一预设条件，所述第一预设条件为第一平滑值与第二平滑值两者之间第一数值差小于第一预设阈值，达到所述第一预设条件时的第二平滑值为所述第一角度参考值，达到所述第一预设条件时的预设个数为目标个数：
获取预设个数的第一角度估计值，并对所述预设个数的第一角度估计值进行算术平均计算，确定第一平滑值；
重新获取所述预设个数的第一角度估计值，并重新对所述预设个数的第一角度估计值进行算术平均计算，确定第二平滑值；
确定所述第一平滑值与所述第二平滑值之间的第一数值差；
若确定所述第一数值差大于或者等于所述第一预设阈值，则确定新的预设个数为所述预设个数与预设值的和。
在可选的一种实施方式中，向驱动器发送控制指令，其中，所述控制指令用于指示所述驱动器对所述电机施加大小持续变化的交轴电流；并确定所述电机转子转动之后的第二角度参考值，包括：
确定电流增长率；其中，所述电流增长率为每获取两倍所述目标个数的第二角度估计值所述交轴电流增长预设阈值；
向驱动器发送控制指令，其中，所述控制指令用于指示所述驱动器根据所述电流增长率对所述电机转子对应的电机施加大小持续变化的交轴电流，并获取所述电机转子转动之后的第二角度估计值；其中，所述第二角度估计值为基于高频电压信号或者脉宽调制信号获取的所述电机转子转动之后的位置估计值；
对所述电机转子对应的第二角度估计值，进行数据平滑处理，确定第二角度参考值。
在可选的一种实施方式中，对所述电机转子对应的第二角度估计值，进行数据平滑处理，确定第二角度参考值，包括：
重复以下步骤，直至达到第二预设条件；其中，所述第二预设条件为角度平滑值与所述第一角度参考值两者之间的第二数值差的绝对值大于所述第二预设阈值，达到所述第二预设条件时的所述角度平滑值为所述第二角度参考值，所述第二预设阈值与所述第一预设阈值具有数值关系：
获取所述目标个数的所述电机转子的第二角度估计值，并对所述目标个数的第二角度估计值进行算术平均计算，确定角度平滑值；
确定所述角度平滑值与所述第一角度参考值两者之间的第二数值差的绝对值。
在可选的一种实施方式中，所述交轴电流的方向为预设方向，所述预设方向的交轴电流所产生的电磁转矩用于控制所述电机转子发生转动，在所述第一角度参考值对应的极性角度附加值为0度时，所述预设方向的交轴电流用于控制所述电机转子顺时针转动；根据所述电机转子对应的第二角度参考值和所述交轴电流的电流方向，确定所述第一角度参考值对应的所述极性角度附加值，并根据所述极性角度附加值对所述第一角度参考值进行数据修正处理，得到所述电机转子的初始角度，包括：
若确定所述第二角度参考值与所述第一角度参考值两者之间的第三数值差为正数，则确定所述第一角度参考值对应的极性角度附加值为0度；
若确定所述第二角度参考值与所述第一角度参考值两者之间的第三数值差为负数，则所述第一角度参考值对应的极性角度附加值180度；
确定所述第一角度参考值和所述极性角度附加值的数值和为所述电机转子的初始角度。
在可选的一种实施方式中，在得到所述电机转子的初始角度之后，所述方法还包括：
基于所述初始角度，对所述电机进行闭环控制。
第二方面，本申请提供一种电机转子的初始角度确定装置，所述装置包括：
确定单元，用于确定电机转子的第一角度参考值；其中，所述第一角度参考值用于表征所述电机转子静止时的初始位置，所述第一角度参考值对应有极性角度附加值，所述极性角度附加值为0度或者180度；
第一处理单元，用于向驱动器发送控制指令，其中，所述控制指令用于指示所述驱动器对电机施加大小持续变化的交轴电流；并确定所述电机转子转动之后的第二角度参考值；其中，所述交轴电流具有固定的电流方向，所述交轴电流用于产生电磁转矩，所述第二角度参考值用于表征所述电机转子转动之后的位置；
第二处理单元，用于根据所述电机转子对应的第二角度参考值和所述交轴电流的电流方向，确定所述第一角度参考值对应的所述极性角度附加值，并根据所述极性角度附加值对所述第一角度参考值进行数据修正处理，得到所述电机转子的初始角度。
第三方面，本申请提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储计算机程序；
所述处理器，用于读取所述存储器存储的计算机程序，并根据所述存储器中的计算机程序执行如第一方面所述的电机转子的初始角度确定方法。
第四方面，本申请提供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执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如第一方面所述的电机转子的初始角度确定方法。
本申请提供的电机转子的初始角度确定方法、装置、设备及存储介质，通过以下步骤：确定电机转子的第一角度参考值；其中，第一角度参考值用于表征电机转子静止时的初始位置，第一角度参考值对应有极性角度附加值，极性角度附加值为0度或者180度；向驱动器发送控制指令，其中，控制指令用于指示驱动器对电机施加大小持续变化的交轴电流；并确定电机转子转动之后的第二角度参考值；其中，交轴电流具有固定的电流方向，交轴电流用于产生电磁转矩，第二角度参考值用于表征电机转子转动之后的位置；根据电机转子对应的第二角度参考值和交轴电流的电流方向，确定第一角度参考值对应的极性角度附加值，并根据极性角度附加值对第一角度参考值进行数据修正处理，得到电机转子的初始角度。该方法在不施加大电流，电机转子转动可控的前提下，实现了对电机转子初始角度的判定。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1a为本申请提供的一种极性混淆示意图；
图1b为本申请提供的一种磁饱和效应示意图；
图2为本申请实施例提供的一种电机转子的初始角度确定方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的另一种电机转子的初始角度确定方法的流程图；
图4为本申请实施例提供的一种电机转子的初始角度确定装置的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
工业应用中，往往要求电机驱动控制器体积小，结构简单可靠，尽可能少的维护。永磁同步电机(Permanent Magnetic Synchronous Machin，简称PMSM)也称直流无刷电机(BLDC)，具有能量转换效率高、易于维护、质量小、体积小、更易于控制转速和更高的寿命等优点，因此，永磁同步电机在工业，汽车，航空航天等诸多行业得以越来越广泛的应用。同时，成本的问题、空间受限以及角度传感器的可靠性问题，推动了永磁同步电机无传感器控制的研究。无传感器控制技术的应用可以减少电气连接的数量，消除机械对准问题并减小电机的尺寸和重量，有助于节省成本。永磁同步电机的无传感控制(Sensorless Controlof PMSM)是指在不改造电机本体的机械结构、不增加硬件设备的基础上，利用电机数学模型、已知参数、先进算法和无需角度传感器即可获得的电压电流数据，对电机的转角和转速进行估算，进而依靠估算值实现永磁同步电机系统精密闭环控制的一种先进技术。因此永磁同步电机无传感测量与控制技术具有广阔的应用前景和独特的研究价值，是当前电机控制技术领域的研究热点之一。
永磁同步电机的无传感控制主要分为两类：一类基于反电动势或磁链进行永磁同步电机的无传感控制，另一类基于电机的凸极特性进行永磁同步电机的无传感控制。
一个示例中，基于永磁体磁链(λpm)的方法的原理是：当电机转子转角θ发生变化时，永磁体磁链λpm也发生变化，三相线圈的磁链λpm之间均有120度的相位差。变化的磁链在定子绕组上会产生感应电动势，也叫反电动势。通过测量反电动势，即可得知当前角度下的三相磁链，进而反解电机转子转角θ。但是，当电机处于长期静止状态或运行速度很低时，磁链的变化率微小，感应电动势信号很弱，此时基于磁链的方法效果变差甚至失效。
一个示例中，基于凸极特性的方法的原理是：对于存在凸极效应的电机，其定子三相绕组的电感值不是常数，而是各自与θ有关的值。通过测量三相电感，可以反解出电机转角θ，由于电感的大小并不依赖于电机速度，所以这类方法可以在电机静止或低速运行时使用。为了测量电感，通常需要注入高频电压信号，并测量对应的电流响应，所以这类方法又称为高频注入法。目前也有另一种基于凸极特性的方法：基波PWM激励法，以驱动电机的脉冲宽度调制(Pulse width modulation，简称PWM)信号本身作为电压激励，不再注入信号，直接测量电流对PWM电压的响应，也可以达到测量电感并计算角度的目标。尽管电感Ls随转角θ变化的函数是周期函数，但周期不是360度，而是180度。这导致高频注入法和基波PWM激励法求解出来的转角无法区分θ与θ+180度，例如：θ＝30度和θ＝210度对应的三相绕组电感完全相等。尽管后续可以根据“转子角度不可能突然变化”的原则，把角度从0-180度扩展到0-360度，但是，电机转子的初始极性必须准确判别，否则之后所有角度求解都有180度的误差。这种0度或180度的误差就称为“极性混淆”。极性混淆使计算出来的转子角度和真实转角相差180度，其危害是导致电机反转。图1a为本申请提供的一种极性混淆示意图，极性混淆的一种情况如图1a所示,其中，电机转子的角度定义为N极的朝向与水平向右方向之间的夹角，左图电机转子为90度，右图电机转子为270度；按照电机电感模型，两种情况下的三相定子电感完全相同，故基于凸极特性无法区分这两种情况。如果电机转子的真实角度为90度(如图1a左图)，为了使电机转子顺时针方向转动，可以对对应的电机施加如图1a左图所示的电流，使左下定子为N极，顺时针方向吸引电机转子；右下定子为S极，顺时针方向排斥电机转子。但是，如果发生了极性混淆，控制器以为电机转子的角度为270度(如图1a右图)，当使用相同的定子电流时，会发现，左下的定子逆时针排斥电机转子，右下的定子逆时针吸引电机转子，电机转子反转了。其他角度下的极性混淆情况同理，都会导致反转。
一个示例中，采用电磁定位法直接确定电机转子的初始角度：直接向三相绕组中通入较大电流，使三相定子相当于三个电磁铁。这样，由于电机转子也是永磁体，可以自由转动的电机转子就被吸引到了所需位置，完成定位。但是，也存在定位失败的风险，如果电机的初始位置使得三个线圈电磁铁都排斥电机转子永磁体，但是三个排斥力的合力正好为零，这种情况下，如果没有其他扰动的话，转子受到的合力矩为零，不会产生任何运动，所以无法自动旋转，导致定位失败。为了避免定位失败，需要定位两次，这样无论第一次定位是否成功，第二次定位均会成功。然而(1)电磁定位法必须在电机转子不受外部扭矩且可自由转动的情况下才能正确使用，如果电机转子受到外部扭矩，则定位结果有偏差。因为外部扭矩会使电机转子角度偏离自然平衡点；(2)电磁定位法的定位过程进行期间，电机转子的转动是不可预测和不可控的，这不适用于一些需要始终保证电机角度可控的领域，如电动汽车等；(3)电磁定位法会产生较大且不可控的电流，导致电机温度上升，可能会造成永磁体退磁和电阻电感等参数改变甚至线圈烧毁等危害。
一个示例中，还可以基于磁饱和的方法确定磁极。按照理论公式，电机转子角度不变的时候电感是不变的，与电压电流无关。但实际上，由于磁饱和效应的存在，当d轴电流大到一定程度时，电感会减小。而且磁饱和与极性有关，当电流产生的磁场(电磁铁磁场)与永磁体的磁场方向相同时，通入的电流为励磁电流，更容易产生磁饱和现象，使线圈的电感减小；当电流磁场与永磁体磁场方向相反时，通入的电流为退磁电流，不会产生磁饱和现象，线圈电感不变。依靠这一原理，通过施加两个相反方向的大电压，比较电流能达到的最大值，就可以判断出磁极极性。图1b为本申请提供的一种磁饱和效应示意图，如图1b所示，图中波形为定子电流波形，图1b左图：通正向电压，电流为退磁电流，没有磁饱和效应，电感不变，电流峰值A正常；图1b右图：通反向电压，电流为励磁电流，有饱和效应，电感变小，电流峰值B相比电流峰值A变大；因此判断电机转子的初始角度为270度。然而，(1)基于磁饱和的方法确定磁极需要用较大的电流使电机线圈进入磁饱和状态，有可能导致电机温度上升，可能会造成永磁体退磁和电阻电感等参数改变甚至线圈烧毁等危害；(2)对于不同的电机，达到磁饱和所需的电流大小不同，如果电流太小没有进入饱和区，则无法判别极性；电流太大则容易对电机造成损害，预先不知道电机参数的情况下使用有风险；(3)如果电机转子转角估计不准，则d轴的方向不准确。当通入较大d轴电流时，实际上有可能一部分电流处于q轴方向上。此时通入的电流除了励磁或退磁分量外，还能激励出垂直于永磁体磁场的磁场分量，即转矩分量。这样导致电机转子受到转矩，会发生不可控的转动，最坏情况下会快速转动180度，易发生危险。
因此，本申请提出一种电机转子的初始角度确定方法，用以解决以上技术问题。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
图2为本申请实施例提供的一种电机转子的初始角度确定方法的流程图，如图2所示，该方法包括：
101、确定电机转子的第一角度参考值；其中，第一角度参考值用于表征电机转子静止时的初始位置，第一角度参考值对应有极性角度附加值，极性角度附加值为0度或者180度。
示例性地，本实施例的执行主体可以为电子设备、移动终端或者云端服务器、或者终端设备、或者其他可以执行本实施例的装置或设备，对此不做限制。本实施例以执行主体为电子设备进行介绍。
基于电机转子的凸极效应对电机转子静止时的初始位置进行估计，确定电机转子的第一角度参考值，电子设备获取确定的电机转子的第一角度参考值，由于基于电机转子的凸极特性确定的电机转子的第一角度参考值可能存在180度的误差，因此第一角度参考值对应有极性角度附加值，极性角度附加值为0度或者180度。
102、向驱动器发送控制指令，其中，控制指令用于指示驱动器对电机施加大小持续变化的交轴电流；并确定电机转子转动之后的第二角度参考值；其中，交轴电流具有固定的电流方向，交轴电流用于产生电磁转矩，第二角度参考值用于表征电机转子转动之后的位置。
示例性地，电子设备向驱动器发送控制指令，指示驱动器对该电机转子对应的电机施加大小持续变化、电流方向固定的交轴电流，该交轴电流作用于电机转子产生电磁转矩，以使得电机转子产生转动，此时，再次基于电机转子的凸极效应确定电机转子在转动过程中的各个第二角度参考值，每一第二角度参考值用于表征电机转子转动之后的位置。
103、根据电机转子对应的第二角度参考值和交轴电流的电流方向，确定第一角度参考值对应的极性角度附加值，并根据极性角度附加值对第一角度参考值进行数据修正处理，得到电机转子的初始角度。
示例性地，根据电机转子对应的各个第二角度参考值，可以确定电机转子在该交轴电流的作用下的转动方向，再根据所施加的该交轴电流的电流方向，即可以确定电机转子的永磁体磁场方向，进而确定第一角度参考值对应的极性角度附加值，并根据极性角度附加值对第一角度参考值进行数据修正处理，得到电机转子的初始角度。
综上，本实施例提供的电机转子的初始角度确定方法，通过以下步骤：确定电机转子的第一角度参考值；其中，第一角度参考值用于表征电机转子静止时的初始位置，第一角度参考值对应有极性角度附加值，极性角度附加值为0度或者180度；向驱动器发送控制指令，其中，控制指令用于指示驱动器对电机施加大小持续变化的交轴电流；并确定电机转子转动之后的第二角度参考值；其中，交轴电流具有固定的电流方向，交轴电流用于产生电磁转矩，第二角度参考值用于表征电机转子转动之后的位置；根据电机转子对应的第二角度参考值和交轴电流的电流方向，确定第一角度参考值对应的极性角度附加值，并根据极性角度附加值对第一角度参考值进行数据修正处理，得到电机转子的初始角度。该方法在不施加大电流，电机转子转动可控的前提下，实现了对电机转子初始角度的判定。
图3为本申请实施例提供的另一种电机转子的初始角度确定方法的流程图，如图3所示，该方法包括：
201、获取电机转子的第一角度估计值；其中，第一角度估计值为基于高频电压信号或者脉宽调制信号获取的。
示例性地，基于高频注入法或者基波PWM激励法反解出电机转子在静止时的第一角度参考值，例如：对于存在凸极效应的电机转子，对三相绕组的每一相，注入高频电压信号，并测量每一相对应的电流响应，获取三相电感，进而反解出电机转子在静止时的第一角度参考值；或者，对于存在凸极效应的电机转子，以驱动电机转子的PWM信号本身作为电压激励，直接测量电流对PWM电压的响应，获取三相电感，进而反解出电机转子在静止时的第一角度参考值。电子设备获取确定的电机转子的第一角度参考值，并且，由于基于高频注入法和基波PWM激励法确定的电机转子的第一角度参考值可能存在180度的误差，因此第一角度参考值对应有极性角度附加值，极性角度附加值为0度或者180度。
202、对电机转子的第一角度估计值进行数据平滑处理，确定电机转子的第一角度参考值。
一个示例中，步骤202包括以下步骤：
重复以下步骤，直至达到第一预设条件，第一预设条件为第一平滑值与第二平滑值两者之间第一数值差小于第一预设阈值，达到第一预设条件时的第二平滑值为第一角度参考值，达到第一预设条件时的预设个数为目标个数：
获取预设个数的第一角度估计值，并对预设个数的第一角度估计值进行算术平均计算，确定第一平滑值；
重新获取预设个数的第一角度估计值，并重新对预设个数的第一角度估计值进行算术平均计算，确定第二平滑值；
确定第一平滑值与第二平滑值之间的第一数值差；
若确定第一数值差大于或者等于第一预设阈值，则确定新的预设个数为预设个数与预设值的和。
示例性地，由于目前高频注入法和基波pwm激励法都不能非常精确地估计转角值，可能导致获取的电机转子静止时的第一角度估计值可能存在较大误差，因此需要多次获取第一角度估计值，并对多次获取的第一角度估计值进行数据处理，以减小数据误差，例如，重复以下步骤，直至达到第一预设条件，第一预设条件为第一平滑值与第二平滑值两者之间第一数值差小于第一预设阈值，达到第一预设条件时的第二平滑值为第一角度参考值，达到第一预设条件时的预设个数为目标个数：获取预设个数的第一角度估计值，并对预设个数的第一角度估计值进行算术平均计算，确定第一平滑值；重新获取预设个数的第一角度估计值，并重新对预设个数的第一角度估计值进行算术平均计算，确定第二平滑值；确定第一平滑值与第二平滑值之间的第一数值差；若确定第一数值差大于或者等于第一预设阈值，则确定新的预设个数为预设个数与预设值的和。
一个示例中，利用滑动平均算法对多次获取的第一角度估计值进行数据平滑处理，并且不断增加平滑窗的长度，直到连续两个平滑窗长度n内，以任意起点开始平滑出的两个平滑值之间的偏差都小于第一预设阈值：
式中，k表征从任意起点处开始计算平滑值，k取1到n，为第i次获取的第一角度估计值；n为平滑窗的长度；/>为第一预设阈值。
203、确定电流增长率；其中，电流增长率为每获取两倍目标个数的第二角度估计值交轴电流增长预设阈值。
示例性地，为控制所施加的交轴电流的电流大小，根据步骤202中确定的平滑窗的长度，即目标个数，确定交轴电流对应的电流增长率为每获取两倍目标个数的第二角度估计值交轴电流增长预设阈值，该预设阈值可以设置为较小的电流阈值，例如0.01安培。
204、向驱动器发送控制指令，其中，控制指令用于指示驱动器根据电流增长率对电机转子对应的电机施加大小持续变化的交轴电流，并获取电机转子转动之后的第二角度估计值；其中，第二角度估计值为基于高频电压信号或者pwm信号获取的电机转子转动之后的位置估计值，交轴电流具有固定的电流方向，交轴电流的方向为预设方向，预设方向的交轴电流所产生的电磁转矩用于控制电机转子发生转动，在第一角度参考值对应的极性角度附加值为0度时，预设方向的交轴电流用于控制电机转子顺时针转动。
示例性地，电子设备向驱动器发送控制指令，指示驱动器根据确定的电流增长率施加大小持续变化、电流方向固定的交轴电流，该交轴电流产生电磁转矩，以使得电机转子产生转动，交轴电流的方向为预设方向，电机转子第一角度参考值对应的极性角度附加值为0度时，该预设方向的交轴电流可以使电机转子发生顺时针转动；电机转子第一角度参考值对应的极性角度附加值为180度时，该预设方向的交轴电流可以使电机转子发生逆时针转动。再次基于高频注入法或者基波pwm激励法获取电机转子转动之后的第二角度估计值，其中，第二角度估计值为基于高频电压信号或者脉宽调制信号获取的电机转子转动之后的位置估计值。
205、对电机转子对应的第二角度估计值，进行数据平滑处理，确定第二角度参考值。
一个示例中，步骤205包括以下步骤：
重复以下步骤，直至达到第二预设条件；其中，第二预设条件为角度平滑值与第一角度参考值两者之间的第二数值差的绝对值大于第二预设阈值，达到第二预设条件时的角度平滑值为第二角度参考值，第二预设阈值与第一预设阈值具有数值关系：
获取目标个数的电机转子的第二角度估计值，并对目标个数的第二角度估计值进行算术平均计算，确定角度平滑值；
确定角度平滑值与第一角度参考值两者之间的第二数值差的绝对值。
示例性地，对多次获取的第二角度估计值进行数据平滑处理，以减小数据误差，并且保证该电机转子发生了误差之外的转动。例如，重复以下步骤，直至达到第二预设条件，第二预设条件为角度平滑值与第一角度参考值两者之间的第二数值差的绝对值大于第二预设阈值，达到第二预设条件时的角度平滑值为第二角度参考值，第二预设阈值与第一预设阈值具有数值关系，例如，第二预设阈值在数值上为第一预设阈值的两倍：获取目标个数的电机转子的第二角度估计值，并对目标个数的第二角度估计值进行算术平均计算，确定角度平滑值；确定角度平滑值与第一角度参考值两者之间的第二数值差的绝对值，目标个数为步骤202中确定的目标个数。
一个示例中，基于滑动平均算法，使用不断使用长度为n的平滑窗，对最近n次第二角度估计值进行滑动平均算法，直到平滑结果大于或平滑结果小于/>其中，平滑窗的长度n为确定第一角度参考值时的滑动窗长度，/>为第一角度参考值，由此整个确定电机转子初始角度的过程中电机转子的转角可以控制在事先设定的转动容限δ之内，该转动容限可以设置为1度或者其他值。
206、若确定第二角度参考值与第一角度参考值两者之间的第三数值差为正数，则确定第一角度参考值对应的极性角度附加值为0度。
示例性地，在步骤205之后，若确定第二角度参考值与第一角度参考值两者之间的第三数值差为正数，即，确定第二角度参考值大于第一角度参考值，则确定电机转子发生了顺时针转动，说明交轴电流的电流方向使电机转子发生了顺时针转动，则确定第一角度参考值对应的极性角度附加值为0度。
207、若确定第二角度参考值与第一角度参考值两者之间的第三数值差为负数，则第一角度参考值对应的极性角度附加值180度。
示例性地，在步骤205之后，若确定第二角度参考值与第一角度参考值两者之间的第三数值差为负数，即，确定第二角度参考值小于第一角度参考值，则确定电机转子发生了逆时针转动，说明交轴电流的电流方向使电机转子发生了逆时针转动，则确定第一角度参考值对应的极性角度附加值为180度。
208、确定第一角度参考值和极性角度附加值的数值和为电机转子的初始角度。
示例性地，对确定的极性角度附加值的数值和步骤202中确定的第一角度参考值进行数值相加处理，将所得的数值和确定为电机转子的初始角度。
209、基于初始角度，对电机进行闭环控制。
示例性地，基于初始角度，对电机转子进行闭环控制，例如，基于得到的电机转子的初始角度，确定线圈电流的方向，以控制电机转子定向转动以实现闭环控制。
综上，本实施例提供的电机转子的初始角度确定方法，利用滑动平均算法，对获取的第一角度估计值进行数据平滑处理，减小了数据误差，使得电机转子的初始位置更加准确；利用第一角度参考值对应的滑动平均窗的长度以及预设阈值，确定电流增长率，实现了电流大小以及电机转子转动范围的可控；利用滑动平均算法对第二角度估计值进行数据平滑处理，直至第二角度估计值与第一角度参考值之间的差值大于第二预设阈值，既减小了数据误差又保证了电机转子发生了误差之外的转动，进一步提高了电机转子的初始角度判断的准确性。
图4为本申请实施例提供的一种电机转子的初始角度确定装置的结构示意图，如图4所示，该装置包括：
确定单元31，用于确定电机转子的第一角度参考值；其中，第一角度参考值用于表征电机转子静止时的初始位置，第一角度参考值对应有极性角度附加值，极性角度附加值为0度或者180度；
第一处理单元32，用于向驱动器发送控制指令，其中，控制指令用于指示驱动器对电机施加大小持续变化的交轴电流；并确定电机转子转动之后的第二角度参考值；其中，交轴电流具有固定的电流方向，交轴电流用于产生电磁转矩，第二角度参考值用于表征电机转子转动之后的位置；
第二处理单元33，用于根据电机转子对应的第二角度参考值和交轴电流的电流方向，确定第一角度参考值对应的极性角度附加值，并根据极性角度附加值对第一角度参考值进行数据修正处理，得到电机转子的初始角度。
一个示例中，确定单元31包括：
获取子单元，用于获取电机转子的第一角度估计值；其中，第一角度估计值为基于高频电压信号或者脉宽调制信号获取的；
第一处理子单元，用于对电机转子的第一角度估计值进行数据平滑处理，确定电机转子的第一角度参考值。
一个示例中，第一处理子单元具体用于：
重复以下步骤，直至达到第一预设条件，第一预设条件为第一平滑值与第二平滑值两者之间第一数值差小于第一预设阈值，达到第一预设条件时的第二平滑值为第一角度参考值，达到第一预设条件时的预设个数为目标个数：
获取预设个数的第一角度估计值，并对预设个数的第一角度估计值进行算术平均计算，确定第一平滑值；
重新获取预设个数的第一角度估计值，并重新对预设个数的第一角度估计值进行算术平均计算，确定第二平滑值；
确定第一平滑值与第二平滑值之间的第一数值差；
若确定第一数值差大于或者等于第一预设阈值，则确定新的预设个数为预设个数与预设值的和。
一个示例中，第一处理单元31包括：
第一确定子单元，用于确定电流增长率；其中，电流增长率为每获取两倍目标个数的第二角度估计值交轴电流增长预设阈值；
第二处理子单元，用于向驱动器发送控制指令，其中，控制指令用于指示驱动器根据电流增长率对电机转子对应的电机施加大小持续变化的交轴电流，并获取电机转子转动之后的第二角度估计值；其中，第二角度估计值为基于高频电压信号或者脉宽调制信号获取的电机转子转动之后的位置估计值；
第三处理子单元，用于对电机转子对应的第二角度估计值，进行数据平滑处理，确定第二角度参考值。
一个示例中，第三处理子单元具体用于：
重复以下步骤，直至达到第二预设条件；其中，第二预设条件为角度平滑值与第一角度参考值两者之间的第二数值差的绝对值大于第二预设阈值，达到第二预设条件时的角度平滑值为第二角度参考值，第二预设阈值与第一预设阈值具有数值关系：
获取目标个数的电机转子的第二角度估计值，并对目标个数的第二角度估计值进行算术平均计算，确定角度平滑值；
确定角度平滑值与第一角度参考值两者之间的第二数值差的绝对值。
一个示例中，交轴电流的方向为预设方向，预设方向的交轴电流所产生的电磁转矩用于控制电机转子发生转动，在第一角度参考值对应的极性角度附加值为0度时，预设方向的交轴电流用于控制电机转子顺时针转动；第二处理单元33包括：
第二确定子单元，用于若确定第二角度参考值与第一角度参考值两者之间的第三数值差为正数，则确定第一角度参考值对应的极性角度附加值为0度；
第三确定子单元，用于若确定第二角度参考值与第一角度参考值两者之间的第三数值差为负数，则第一角度参考值对应的极性角度附加值180度；
第四确定子单元，用于确定第一角度参考值和极性角度附加值的数值和为电机转子的初始角度。
一个示例中，在第二处理单元33之后，装置还包括：
控制单元，用于基于初始角度，对电机进行闭环控制。
图5为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图5所示，电子设备包括：存储器41，处理器42。
存储器41，用于存储计算机程序。
处理器42，用于读取存储器存储的计算机程序，并根据存储器中的计算机程序执行上述任一实施例的方法，其中，处理器42可以为单片机、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)或现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable GateArray，简称FPGA)等微型处理单元。
本申请实施例还提供了一种非临时性计算机可读存储介质，当该存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行上述实施例提供的方法。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括：计算机程序，计算机程序存储在可读存储介质中，电子设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取计算机程序，至少一个处理器执行计算机程序使得电子设备执行上述任一实施例提供的方案。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种电机转子的初始角度确定方法，其特征在于，所述方法包括：
确定电机转子的第一角度参考值；其中，所述第一角度参考值用于表征所述电机转子静止时的初始位置，所述第一角度参考值对应有极性角度附加值，所述极性角度附加值为0度或者180度；
向驱动器发送控制指令，其中，所述控制指令用于指示所述驱动器对电机施加大小持续变化的交轴电流；并确定所述电机转子转动之后的第二角度参考值；其中，所述交轴电流具有固定的电流方向，所述交轴电流用于产生电磁转矩，所述第二角度参考值用于表征所述电机转子转动之后的位置；
根据所述电机转子对应的第二角度参考值和所述交轴电流的电流方向，确定所述第一角度参考值对应的所述极性角度附加值，并根据所述极性角度附加值对所述第一角度参考值进行数据修正处理，得到所述电机转子的初始角度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定电机转子的第一角度参考值，包括：
获取所述电机转子的第一角度估计值；其中，所述第一角度估计值为基于高频电压信号或者脉宽调制信号获取的；
对所述电机转子的第一角度估计值进行数据平滑处理，确定所述电机转子的第一角度参考值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述电机转子的第一角度估计值进行数据平滑处理，确定所述电机转子的第一角度参考值，包括：
重复以下步骤，直至达到第一预设条件，所述第一预设条件为第一平滑值与第二平滑值两者之间第一数值差小于第一预设阈值，达到所述第一预设条件时的第二平滑值为所述第一角度参考值，达到所述第一预设条件时的预设个数为目标个数：
获取预设个数的第一角度估计值，并对所述预设个数的第一角度估计值进行算术平均计算，确定第一平滑值；
重新获取所述预设个数的第一角度估计值，并重新对所述预设个数的第一角度估计值进行算术平均计算，确定第二平滑值；
确定所述第一平滑值与所述第二平滑值之间的第一数值差；
若确定所述第一数值差大于或者等于所述第一预设阈值，则确定新的预设个数为所述预设个数与预设值的和。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，向驱动器发送控制指令，其中，所述控制指令用于指示所述驱动器对电机施加大小持续变化的交轴电流；并确定所述电机转子转动之后的第二角度参考值，包括：
确定电流增长率；其中，所述电流增长率为每获取两倍所述目标个数的第二角度估计值所述交轴电流增长预设阈值；
向驱动器发送控制指令，其中，所述控制指令用于指示所述驱动器根据所述电流增长率对所述电机转子对应的电机施加大小持续变化的交轴电流，并获取所述电机转子转动之后的第二角度估计值；其中，所述第二角度估计值为基于高频电压信号或者脉宽调制信号获取的所述电机转子转动之后的位置估计值；
对所述电机转子对应的第二角度估计值，进行数据平滑处理，确定第二角度参考值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述电机转子对应的第二角度估计值，进行数据平滑处理，确定第二角度参考值，包括：
重复以下步骤，直至达到第二预设条件；其中，所述第二预设条件为角度平滑值与所述第一角度参考值两者之间的第二数值差的绝对值大于所述第二预设阈值，达到所述第二预设条件时的所述角度平滑值为所述第二角度参考值，所述第二预设阈值与所述第一预设阈值具有数值关系：
获取所述目标个数的所述电机转子的第二角度估计值，并对所述目标个数的第二角度估计值进行算术平均计算，确定角度平滑值；
确定所述角度平滑值与所述第一角度参考值两者之间的第二数值差的绝对值。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述交轴电流的方向为预设方向，所述预设方向的交轴电流所产生的电磁转矩用于控制所述电机转子发生转动，在所述第一角度参考值对应的极性角度附加值为0度时，所述预设方向的交轴电流用于控制所述电机转子顺时针转动；根据所述电机转子对应的第二角度参考值和所述交轴电流的电流方向，确定所述第一角度参考值对应的所述极性角度附加值，并根据所述极性角度附加值对所述第一角度参考值进行数据修正处理，得到所述电机转子的初始角度，包括：
若确定所述第二角度参考值与所述第一角度参考值两者之间的第三数值差为正数，则确定所述第一角度参考值对应的极性角度附加值为0度；
若确定所述第二角度参考值与所述第一角度参考值两者之间的第三数值差为负数，则所述第一角度参考值对应的极性角度附加值180度；
确定所述第一角度参考值和所述极性角度附加值的数值和为所述电机转子的初始角度。
7.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，在得到所述电机转子的初始角度之后，所述方法还包括：
基于所述初始角度，对所述电机进行闭环控制。
8.一种电机转子的初始角度确定装置，其特征在于，所述装置包括：
确定单元，用于确定电机转子的第一角度参考值；其中，所述第一角度参考值用于表征所述电机转子静止时的初始位置，所述第一角度参考值对应有极性角度附加值，所述极性角度附加值为0度或者180度；
第一处理单元，用于向驱动器发送控制指令，其中，所述控制指令用于指示所述驱动器对电机施加大小持续变化的交轴电流；并确定所述电机转子转动之后的第二角度参考值；其中，所述交轴电流具有固定的电流方向，所述交轴电流用于产生电磁转矩，所述第二角度参考值用于表征所述电机转子转动之后的位置；
第二处理单元，用于根据所述电机转子对应的第二角度参考值和所述交轴电流的电流方向，确定所述第一角度参考值对应的所述极性角度附加值，并根据所述极性角度附加值对所述第一角度参考值进行数据修正处理，得到所述电机转子的初始角度。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储计算机程序；
所述处理器，用于读取所述存储器存储的计算机程序，并根据所述存储器中的计算机程序执行上述权利要求1-7任一项所述的电机转子的初始角度确定方法。
10.一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执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如权利要求1-7任一项所述的电机转子的初始角度确定方法。
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