基于霍爾傳感器的永磁同步電機(jī)的矢量控制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于霍爾傳感器的永磁同步電機(jī)的 矢量控制方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在永磁同步電機(jī)矢量控制的低端應(yīng)用中，一般采用霍爾位置傳感器來識(shí)別轉(zhuǎn)子位 置，根據(jù)霍爾傳感器的安裝差異，可將電機(jī)分為60度電機(jī)和120度電機(jī)。在以前的應(yīng)用中， 需要根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場來通過交換HALL信號(hào)線的方法尋找適應(yīng)控制器的HALL相序，這樣會(huì)為 應(yīng)用調(diào)試造成不少麻煩，同時(shí)對(duì)于60度電機(jī)和120度電機(jī)需要分別進(jìn)行處理，使控制器需 要額外的信息，如果同時(shí)開發(fā)兩款軟件分別適應(yīng)60度和120度的電機(jī)，則會(huì)增加維護(hù)的難 度。另外，在低端應(yīng)用中，所用永磁同步電機(jī)的質(zhì)量普遍較差，由于安裝工藝等問題容易造 成HALL信號(hào)出現(xiàn)誤差，嚴(yán)重的誤差將會(huì)造成矢量定向不準(zhǔn)、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、電機(jī)噪音大、電流諧 波大以及開關(guān)管溫升高等問題，綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在對(duì)霍爾信號(hào)檢測的過程中出現(xiàn) 誤差導(dǎo)致獲取的矢量定向角不準(zhǔn)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于霍爾傳感器的永磁同步電機(jī)的矢量控制方法及 裝置，旨在解決針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在對(duì)霍爾信號(hào)檢測的過程中出現(xiàn)誤差導(dǎo)致獲取的矢量定 向角不準(zhǔn)的問題。
[0004] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，第一方面提供一種基于霍爾傳感器的永磁同步電機(jī)的矢量 控制方法，所述矢量控制方法包括以下步驟：
[0005] A.在電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)的過程中，檢測所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電壓矢量角；
[0006] B.當(dāng)檢測到所述旋轉(zhuǎn)電壓矢量角為預(yù)設(shè)的開始記錄角度左右時(shí)，監(jiān)控霍爾傳感器 的霍爾信號(hào)；
[0007] C.當(dāng)監(jiān)控到所述霍爾信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，獲取所述霍爾信號(hào)發(fā)生變化時(shí)的旋轉(zhuǎn)電壓 矢量角，并將所述旋轉(zhuǎn)電壓矢量角記錄在當(dāng)前霍爾信號(hào)所對(duì)應(yīng)的霍爾序號(hào)下；
[0008] D.根據(jù)所保存的旋轉(zhuǎn)電壓矢量角獲取矢量定向控制角，并根據(jù)所述矢量定向控制 角對(duì)電機(jī)進(jìn)行矢量控制。
[0009] 結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種實(shí)施方式中，所述步驟C中所述獲取并保存 所述霍爾信號(hào)發(fā)生變化時(shí)的旋轉(zhuǎn)電壓矢量角的步驟具體為：
[0010] 獲取并保存所述霍爾信號(hào)發(fā)生變化時(shí)當(dāng)前霍爾信號(hào)所對(duì)應(yīng)角度區(qū)間的起始角度 和結(jié)束角度；
[0011] 所述步驟C中將所述旋轉(zhuǎn)電壓矢量角記錄在當(dāng)前霍爾信號(hào)所對(duì)應(yīng)的霍爾序號(hào)下 的步驟具體為：
[0012] 將所述起始角度和所述結(jié)束角度記錄在當(dāng)前霍爾信號(hào)所對(duì)應(yīng)的霍爾序號(hào)下。
[0013] 結(jié)合第一方面的第一種實(shí)施方式，在第一方面的第二種實(shí)施方式中，所述步驟D 中所述根據(jù)所保存的旋轉(zhuǎn)電壓矢量角獲取矢量定向控制角的步驟具體為：
[0014] 根據(jù)以下計(jì)算公式獲取矢量定向控制角：
[0016] 其中，X為霍爾序號(hào)，f為電機(jī)角速度，At為離散化時(shí)間，0s{x}為霍爾序號(hào)下記 錄的起始角，θε{Χ}為霍爾序號(hào)下記錄的結(jié)束角。
[0017] 結(jié)合第一方面的第一種實(shí)施方式，在第一方面的第三種實(shí)施方式中，所述步驟C 之后還包括：
[0018] 根據(jù)所述起始角度或所述結(jié)束角度按照從小到大的順序進(jìn)行排列，以獲取所述起 始角度或所述結(jié)束角度所對(duì)應(yīng)的霍爾序號(hào)的排序關(guān)系，并予以保存。
[0019] 結(jié)合第一方面的第一種實(shí)施方式，在第一方面的第四種實(shí)施方式中，所述步驟Β 之后還包括：
[0020] 當(dāng)在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)檢測到霍爾信號(hào)沒有發(fā)生變化時(shí)，判定霍爾傳感器異常。
[0021] 本發(fā)明第二方面提供一種基于霍爾傳感器的永磁同步電機(jī)的矢量控制裝置，所述 矢量控制裝置包括矢量角檢測單元、監(jiān)控單元以及計(jì)算單元；
[0022] 所述矢量角檢測單元用于在電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)的過程中，檢測所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電壓矢 量角；
[0023] 當(dāng)所述矢量角檢測單元檢測到所述旋轉(zhuǎn)電壓矢量角為預(yù)設(shè)的開始記錄角度左右 時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述監(jiān)控單元監(jiān)控霍爾傳感器的霍爾信號(hào)；
[0024] 當(dāng)所述監(jiān)控單元用于監(jiān)控到所述霍爾信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，所述矢量角檢測單元獲取 所述霍爾信號(hào)發(fā)生變化時(shí)的旋轉(zhuǎn)電壓矢量角，并將所述旋轉(zhuǎn)電壓矢量角記錄在當(dāng)前霍爾信 號(hào)所對(duì)應(yīng)的霍爾序號(hào)下；
[0025] 所述計(jì)算單元用于根據(jù)所保存的旋轉(zhuǎn)電壓矢量角獲取矢量定向控制角，并根據(jù)所 述矢量定向控制角對(duì)電機(jī)進(jìn)行矢量控制。
[0026] 結(jié)合第二方面，在第二方面的第一種實(shí)施方式中，所述矢量角檢測單元獲取并保 存所述霍爾信號(hào)發(fā)生變化時(shí)的旋轉(zhuǎn)電壓矢量角的過程為：
[0027] 獲取并保存所述霍爾信號(hào)發(fā)生變化時(shí)當(dāng)前霍爾信號(hào)所對(duì)應(yīng)角度區(qū)間的起始角度 和結(jié)束角度；
[0028] 所述矢量角檢測單元將所述旋轉(zhuǎn)電壓矢量角記錄在當(dāng)前霍爾信號(hào)所對(duì)應(yīng)的霍爾 序號(hào)下的過程為：
[0029] 將所述起始角度和所述結(jié)束角度記錄在當(dāng)前霍爾信號(hào)所對(duì)應(yīng)的霍爾序號(hào)下。
[0030] 結(jié)合第二方面的第一種實(shí)施方式，在第二方面的第二種實(shí)施方式中，所述計(jì)算單 元根據(jù)所保存的旋轉(zhuǎn)電壓矢量角獲取矢量定向控制角的步驟具體為：
[0031] 根據(jù)以下計(jì)算公式獲取矢量定向控制角：
[0033] 其中，x為霍爾序號(hào)，f為電機(jī)角速度，At為離散化時(shí)間，0s{x}為霍爾序號(hào)下記 錄的起始角，為霍爾序號(hào)下記錄的結(jié)束角。
[0034] 結(jié)合第二方面的第一種實(shí)施方式，在第二方面的第三種實(shí)施方式中，所述矢量角 檢測單元還用于根據(jù)所述起始角度或所述結(jié)束角度按照從小到大的順序進(jìn)行排列，以獲取 所述起始角度或所述結(jié)束角度所對(duì)應(yīng)的霍爾序號(hào)的排序關(guān)系，并予以保存。
[0035] 結(jié)合第二方面的第一種實(shí)施方式，在第二方面的第四種實(shí)施方式中，所述矢量控 制裝置還包括判斷單元；
[0036] 所述判斷單元還用于當(dāng)所述矢量角檢測單元在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)檢測到霍爾信號(hào)沒有 發(fā)生變化時(shí)，判定霍爾傳感器異常。
[0037] 本發(fā)明一種基于霍爾傳感器的永磁同步電機(jī)的矢量控制方法及裝置，能夠根據(jù)實(shí) 時(shí)檢測電機(jī)的電壓矢量角，并根據(jù)所檢測的電壓矢量角計(jì)算電機(jī)的矢量定向角，與現(xiàn)有技 術(shù)中的根據(jù)理論電壓矢量角計(jì)算電機(jī)的矢量定向角相比，修正了計(jì)算電機(jī)的矢量定向角過 程中的誤差，能夠保證矢量定向的準(zhǔn)確性，提高矢量控制性能。
【附圖說明】
[0038] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些 附圖獲得其他的附圖。
[0039] 圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例提供的一種基于霍爾傳感器的永磁同步電機(jī)的矢量控 制方法的流程圖；
[0040] 圖2是本發(fā)明另一種實(shí)施例提供的一種基于霍爾傳感器的永磁同步電機(jī)的矢量 控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0042] 為了說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例來進(jìn)行說明。
[0043] 本發(fā)明一種實(shí)施例提供一種基于霍爾傳感器的永磁同步電機(jī)的矢量控制方法，如 圖1所示，矢量控制方法包括以下步驟：
[0044] 步驟S101.在電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)的過程中，檢測電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電壓矢量角。
[0045] 具體的，在本步驟中，向永磁同步電機(jī)中注入旋轉(zhuǎn)電壓，以控制電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下運(yùn) 轉(zhuǎn)，并檢測電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電壓矢量角。
[0046] 步驟S102.當(dāng)檢測到旋轉(zhuǎn)電壓矢量角為預(yù)設(shè)的開始記錄角度左右時(shí)，監(jiān)控霍爾傳 感器的霍爾信號(hào)。
[0047] 具體的，在本步驟中，預(yù)設(shè)的開始記錄角度左右優(yōu)選為0度左右，并且當(dāng)在預(yù)設(shè)時(shí) 間內(nèi)沒有檢測到霍爾信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，判定霍爾傳感器異常。
[0048] 步驟S103.當(dāng)監(jiān)控到霍爾信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，獲取霍爾信號(hào)發(fā)生變化時(shí)的旋轉(zhuǎn)電壓 矢量角，并將旋轉(zhuǎn)電壓矢量角記錄在當(dāng)前霍爾信號(hào)所對(duì)應(yīng)的霍爾序號(hào)下。
[0049] 具體的，在本步驟中，獲取并保存霍爾信號(hào)發(fā)生變化時(shí)的旋轉(zhuǎn)電壓矢量角的步驟 具體為：
[0050] 獲取并保存霍爾信號(hào)發(fā)生變化時(shí)當(dāng)前霍爾信號(hào)所對(duì)應(yīng)角度區(qū)間的起始角度和結(jié) 束角度。
[0051] 其中，三相霍爾位置傳感器提供的三相位置信號(hào)，當(dāng)轉(zhuǎn)子勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)霍爾位置傳 感器提供三路占空比為50%，相位互差120°的方波信號(hào)。三路方波信號(hào)的上升和下降沿 將一個(gè)360°的電周期平均分成了 6個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間為60°電角度。因此霍爾位置傳感 器的分辨率只有60°的電角度，在每一個(gè)角度區(qū)間內(nèi)均有一個(gè)起始角和一個(gè)結(jié)束角，并且 前一個(gè)霍爾信號(hào)的角度區(qū)間的結(jié)束角也是當(dāng)前霍爾信號(hào)的角度區(qū)間的起始角。
[0052] 具體的，在本步驟中，將旋轉(zhuǎn)電壓矢量角記錄在當(dāng)前霍爾信號(hào)所對(duì)應(yīng)的霍爾序號(hào) 下的步驟具體為：
[0053] 將起始角度和結(jié)束角度記錄在當(dāng)前霍爾信號(hào)所對(duì)應(yīng)的霍爾序號(hào)下。
[0054] 其中，設(shè)置多于6個(gè)霍爾序號(hào)，每個(gè)霍爾序號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)起始角和結(jié)束角，通?；魻?傳感器在一個(gè)周期中檢測的旋轉(zhuǎn)電壓矢量角為6個(gè)，為了同時(shí)測量60度電機(jī)和120度電機(jī) 的旋轉(zhuǎn)電壓矢量角，將霍爾序號(hào)設(shè)置為對(duì)于6個(gè)，可以分別得到60度電機(jī)和120度電機(jī)的 旋轉(zhuǎn)電壓矢量角，優(yōu)選的，將霍爾序號(hào)設(shè)置為8個(gè)，如表1所示：
[0055] 表1 120度電機(jī)的霍爾序號(hào)及其電壓矢量值
[0057] 步驟S104.根據(jù)所保存的旋轉(zhuǎn)電壓矢量角獲取矢量定向控制角，并根據(jù)矢量定向 控制角對(duì)電機(jī)進(jìn)行矢量控制。
[0058] 具體的，根據(jù)所保存的旋轉(zhuǎn)電壓矢量角獲取矢量定向控制角的步驟具體為：
[0059] 根據(jù)以下計(jì)算公式獲取矢量定向控制角：
[0061] 其中，X為霍爾序號(hào)，f為電機(jī)速度，At為離散化時(shí)間，0S{X}為霍爾序號(hào)下記錄 的起始角，θε{Χ}為霍爾序號(hào)下記錄的結(jié)束角。
[0062] 本發(fā)明通過檢測電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中同一個(gè)周期中霍爾序號(hào)下的電壓旋轉(zhuǎn)矢量角，根 據(jù)測量出的結(jié)果進(jìn)行霍爾矢量控制角的計(jì)算，而在現(xiàn)有技術(shù)中，由于霍爾傳感器安裝