角度估算方法及裝置、電機矢量控制方法及系統(tǒng)和電機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及控制技術領域，更具體地說，特別涉及一種基于霍爾傳感器的角度估 算方法及裝置、電機矢量控制方法及系統(tǒng)和電機。
【背景技術】
[0002] 永磁同步電機因其結構簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高等優(yōu)點而得到廣泛 應用。其中，永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)能夠實現高精度、高動態(tài)性能、大范圍的調速或定 位控制，因此，永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)引起了國內外學者的廣泛關注。
[0003] 矢量控制亦稱磁場定向控制，其基本思路是：通過坐標變換實現模擬直流電機的 控制方法來對永磁同步電機進行控制，其實現步驟如下：
[0004] 根據定子磁場電角度將采集到的電機三相電流通過Clarke變換和Park變換進行 解耦，得到按轉子磁場定向的兩個直流分量，分別為d軸電流Id(勵磁電流分量）和q軸電 流Iq(轉矩電流分量）；
[0005] 對兩個直流分量進行PI調節(jié)，得到d軸電壓Vd和q軸電壓Vq;
[0006] 對d軸電壓Vd和q軸電壓Vq進行Park逆變換和Clarke逆變換，得到三相電壓；
[0007] 對三相電壓進行空間矢量脈寬調制實現矢量控制量輸出，以控制永磁同步電機運 行，達到矢量控制的目的。
[0008] 其中，實現精確矢量控制的前提是獲取轉子磁場的準確位置，轉子磁場的位置通 常通過定子磁場電角度表征。傳統(tǒng)的矢量控制方法中，較常用的一種電角度估算方法為基 于霍爾傳感器的電角度估算方法，但是該方法是根據上個電周期所需時間估算下個電周期 里每個空間矢量脈寬調制（SVPWM)控制周期轉子的電角度，該方法估算的電角度與實際電 角度存在很大的誤差，即準確性較低，因此，在霍爾信號跳變時，很容易導致繞組電流突變， 使得電機的矢量控制精度低，電機易出現抖動、反轉或失步現象。
[0009] 因此，如何對定子磁場電角度進行估算以提高矢量控制精度成為亟待解決的問 題。

【發(fā)明內容】

[0010] 本發(fā)明的目的是提供一種角度估算方法及裝置、電機矢量控制方法及系統(tǒng)和電 機，以提高矢量控制精度。
[0011] 為實現上述目的，本發(fā)明提供了如下技術方案：
[0012] -種基于霍爾傳感器的角度估算方法，包括：
[0013] 獲取轉子的角速度；
[0014] 依據所述轉子的角速度以及空間矢量脈寬調制控制周期確定第一電角度增量；
[0015] 依據當前霍爾位置下的霍爾角度、前一空間矢量脈寬調制控制周期內的電角度， 以及所述第一電角度增量確定電角度補償量；
[0016] 將所述第一電角度增量和所述電角度補償量之和確定為第二電角度增量；
[0017] 當所述前一空間矢量脈寬調制控制周期內的電角度與所述當前霍爾位置下的霍 爾角度的差值小于或等于第一預設閾值時，確定當前空間矢量脈寬調制控制周期的電角度 估算量為所述前一空間矢量脈寬調制控制周期內的電角度值與所述第二電角度增量之和。
[0018] 上述方法，優(yōu)選的，還包括：
[0019]當所述前一空間矢量脈寬調制控制周期內的電角度與所述當前霍爾位置下的霍 爾角度的差值大于所述第一預設閾值時，確定前空間矢量脈寬調制控制周期的電角度估算 量為所述前一空間矢量脈寬調制控制周期內的電角度值。
[0020] 上述方法，優(yōu)選的，還包括：
[0021] 當所述當前霍爾位置下的霍爾角度與所述前一空間矢量脈寬調制控制周期內的 電角度的差值大于第二預設閾值時，確定當前空間矢量脈寬調制控制周期的電角度為所述 霍爾角度值。
[0022] 上述方法，優(yōu)選的，所述轉子的角速度依據相鄰兩個霍爾位置變換時間間隔以及 所述兩個霍爾位置變換所經過的電角度差確定。
[0023] 上述方法，優(yōu)選的，所述依據所述轉子的角速度以及空間矢量脈寬調制控制周期 確定第一電角度增量包括：
[0024] 將所述轉子的角速度與所述空間矢量脈寬調制的控制周期的乘積確定為所述第 一電角度增量。
[0025] 上述方法，優(yōu)選的，所述依據當前霍爾位置下的霍爾角度、前一空間矢量脈寬調制 控制周期內的電角度，以及所述第一電角度增量確定電角度補償量包括：
[0026] 依據補償量公式確定電角度補償量，所述補償量公式為：
[0027]
[0028] 其中，Λ Θ '為電角度補償量；為當前霍爾位置下的霍爾角度；Θ為前一空間 矢量脈寬調制控制周期內的電角度值；△ω為第一電角度增量；α為預設的電角度值。
[0029] -種基于霍爾傳感器的矢量控制方法，包括：根據定子磁場電角度將采集到的電 機三相電流進行解耦，得到d軸電流和q軸電流；對兩個直流分量進行ΡΙ調節(jié)，得到d軸電 壓和q軸電壓；對d軸電壓和q軸電壓進行Park逆變換和Clarke逆變換，得到三相電壓； 對三相電壓進行空間矢量脈寬調制實現矢量控制量輸出，以控制永磁同步電機運行；其中， 所述定子磁場電角度通過如權利要求1-5任意一項所述的基于霍爾傳感器的角度估算方 法得到。
[0030] 上述方法，優(yōu)選的，還包括：
[0031] 判斷所述轉子角速度與所述q軸電流的乘積是否超出第三預設閾值；
[0032] 當判斷出所述轉子角速度與所述q軸電流的乘積超出第三預設閾值時，降低外部 輸入的參考量。
[0033] 上述方法，優(yōu)選的，還包括：
[0034] 當所述電機處于非轉速模式時，判斷轉子轉速時是否大于預設的轉速限值；
[0035] 當判斷出所述轉子轉速時大于所述預設的轉速限值時，將所述電機切換到轉速模 式。
[0036] 上述方法，優(yōu)選的，還包括：
[0037] 當所述電機處于電壓模式時，判斷轉子轉速時是否大于預設的轉速限值；
[0038] 當判斷出所述轉子轉速時大于所述預設的轉速限值時，降低外部輸入的目標電壓 值。
[0039] 上述方法，優(yōu)選的，當所述電機處于電壓模式時，電壓閉環(huán)的負反饋端的輸入值依 據d軸電壓和q軸電壓確定；
[0040] 其中，電壓閉環(huán)的負反饋端的輸入值為d軸電壓和q軸電壓的平方和的平方根。
[0041] 一種基于霍爾傳感器的角度估算裝置，包括：
[0042] 獲取模塊，用于獲取轉子的角速度；
[0043] 第一確定模塊，用于依據所述轉子的角速度以及空間矢量脈寬調制控制周期確定 第一電角度增量；
[0044] 第二確定模塊，用于依據當前霍爾位置下的霍爾角度、前一空間矢量脈寬調制控 制周期內的電角度，以及所述第一電角度增量確定電角度補償量；
[0045] 第三確定模塊，用于將所述第一電角度增量和所述電角度補償量之和確定為第二 電角度增量；
[0046] 第一估算模塊，用于當當所述前一空間矢量脈寬調制控制周期內的電角度與所述 當前霍爾位置下的霍爾角度的差值小于或等于第一預設閾值時，確定當前空間矢量脈寬調 制控制周期的電角度估算量為所述前一空間矢量脈寬調制控制周期內的電角度值與所述 第二電角度增量之和。
[0047] 上述裝置，優(yōu)選的，還包括：
[0048] 第二估算模塊，用于當所述前一空間矢量脈寬調制控制周期內的電角度與所述當 前霍爾位置下的霍爾角度的差值大于所述第一預設閾值時，確定前空間矢量脈寬調制控制 周期的電角度估算量為所述前一空間矢量脈寬調制控制周期內的電角度值。
[0049] 上述裝置，優(yōu)選的，還包括：
[0050] 第三估算模塊，用于當所述當前霍爾位置下的霍爾角度與所述前一空間矢量脈寬 調制控制周期內的電角度的差值大于第二預設閾值時，確定當前空間矢量脈寬調制控制周 期的電角度為所述霍爾角度值。
[0051] 上述裝置，優(yōu)選的，所述獲取模塊包括：
[0052] 獲取單元,用于依據相鄰兩個霍爾位置變換時間間隔以及所述兩個霍爾位置變換 所經過的電角度差獲取所述轉子的角速度。
[0053] 上述裝置，優(yōu)選的，所述第一確定模塊包括：
[0054] 第一確定單元，用于將所述轉子的角速度與所述空間矢量脈寬調制的控制周期的 乘積確定為所述第一電角度增量。
[0055] 上述裝置，優(yōu)選的，所述第二確定模塊包括：
[0056] 第二確定單元，用于依據補償量公式確定電角度補償量，所述補償量公式為：
[0057]
[0058] 其中，Λ