一种电机转子位置检测系统及其方法与流程

本发明属于电机检测领域，尤其涉及一种电机转子位置检测系统及其方法。
背景技术：
：电机控制系统对转子位置检测在运行的速度范围内要满足检测的准确度、电路结构简单、工作可靠以及抗干扰能力强的基本要求。常见的位置传感器有光敏式、磁敏式及接近开关等，其输出为数字信号，转子每转过一个步进脚，位置检测器的输出信号发生相应变化，电机控制系统据此发出控制指令，控制相对应绕组通电或者断电。现有技术中采用霍尔位置传感器来检测电机转子位置，其存在的缺陷是：位置检测分辨率不高，无法实现电机顺时针和逆时针两个方向的快速启动。技术实现要素：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种电机转子位置检测系统，其具有占用主控制器的io资源少，且成本低，能实现电机顺时针和逆时针两个方向的快速启动的效果；本发明的一种电机转子位置检测系统，包括：三组霍尔位置传感器，分别用于检测电机顺时针启动位置、电机逆时针启动位置检测和电机正常运行位置；每组霍尔位置传感器包括三个霍尔位置传感器，每组霍尔位置传感器安装在电机壳体的内部；及磁环，其固定于转子轴端部，其用于与转子同时旋转且产生变化的磁场信号来为霍尔位置传感器提供磁场激励；及多路复用器，其输入端与所述霍尔位置传感器相连，控制端分别与微处理器的电机转速输出端和电机旋转方向输出端相连，所述微处理器分别与电机转速传感器和电流传感器相连，所述电机转速传感器和电流传感器均安装在电机上，分别用于实时检测电机的转速以及电机旋转方向；所述多路复用器的输出端与主控制器相连，所述主控制器与显示模块相连。进一步的，每组霍尔位置传感器中的三个霍尔位置传感器彼此之间相差120度安装在电机上。进一步的，所述电流传感器为电流互感器。进一步的，所述主控制器还与pc端服务器相连，所述pc端服务器与pc机相连。进一步的，所述主控制器通过光纤与pc端服务器相连。进一步的，所述pc端服务器还与云端服务器相连，所述远端服务器与移动监控终端。进一步的，所述pc端服务器通过无线模块与云端服务器相连。本发明还提供了一种电机转子位置检测系统的检测方法。该方法包括：三组霍尔位置传感器检测电机顺时针启动位置、电机逆时针启动位置检测和电机正常运行位置；同时磁环与转子同时旋转且产生变化的磁场信号来为霍尔位置传感器提供磁场激励；及多路复用器接收霍尔位置传感器传送来的信号，多路复用器还根据控制端接收到的电机转速和电机旋转方向信息来输出相应组霍尔位置传感器传送来的信号至主控制器并进行实时显示。该方法还包括：主控制器将接收到的信号经pc端服务器传送至云端服务器进行存储。该方法还包括：移动监控终端从云端服务器调取相应信号并进行远端实时监控。与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明的三组霍尔位置传感器所检测的信号通过多路复用器进行切换，进行控制切换，通过多路复用器的两个控制端口就可以实现三组信号的转换，占用主控制器的io资源极少，且成本低。(2)本发明的电机转子检测系统，通过设置三组霍尔位置传感器，可以实现电机顺时针和逆时针两个方向的快速启动，相对于采用旋转变压器作为位置检测装置的转子位置检测系统成本更低，实现起来更为简单。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是本发明的本发明的电机转子位置检测系统结构示意图；图2是本发明的电机转子位置检测系统结电路原理图；图3顺时针启动状态霍尔信号时序图与正常运行霍尔信号时序图的对照；图4逆时针启动状态霍尔信号时序图与正常运行霍尔信号时序图的对照。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
技术领域：
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。图1是本发明的本发明的一种电机转子位置检测系统结构示意图。如图1所示，本发明的一种电机转子位置检测系统，包括：三组霍尔位置传感器，分别用于检测电机顺时针启动位置、电机逆时针启动位置检测和电机正常运行位置；每组霍尔位置传感器包括三个霍尔位置传感器，每组霍尔位置传感器安装在电机壳体的内部；及磁环，其固定于转子轴端部，其用于与转子同时旋转且产生变化的磁场信号来为霍尔位置传感器提供磁场激励；及多路复用器，其输入端与所述霍尔位置传感器相连，控制端分别与微处理器的电机转速输出端和电机旋转方向输出端相连，所述微处理器分别与电机转速传感器和电流传感器相连，所述电机转速传感器和电流传感器均安装在电机上，分别用于实时检测电机的转速以及电机旋转方向；所述多路复用器的输出端与主控制器相连，所述主控制器与显示模块相连。其中，微处理器可以采用51单片机或arm单片机来实现。主控制器可采用arm单片机或fpga芯片来实现。每组霍尔位置传感器中的三个霍尔位置传感器彼此之间相差120度安装在电机上。所述电流传感器为电流互感器。显示模块为液晶屏或led显示屏。具体地，本发明的电机转子位置检测系统采用霍尔位置传感器，分为3组，每组采用3个，一共9个霍尔传感器。采用8对ns磁极的磁环固定于转子轴端部，在转子旋转时，磁环同时旋转产生变化的磁场信号，以便为霍尔位置传感器提供磁场激励。采用两片74hc153作为三组霍尔位置信号的多路复用器。分别在电机分别处于顺时针启动、逆时针启动和正常运行三种状态时，通过多路复用器的切换信号，实现三种位置信号的切换。如图2所示，u1～u2为双路4输入多路复用器；u3～u9为双极霍尔开关；c1～c2为芯片电源滤波电容；p1为转子位置检测系统输出接口。u3、u4、u5为电机正常运行转子位置检测开关，用于电机正常运行时，提供转子位子洗好；u6、u7、u8为电机顺时针启动转子位置检测开关，用于电机顺时针启动时，提供转子位子信号；u9、u10、u11为电机逆时针启动转子位置检测开关，用于电机顺时针启动时，提供转子位子信号。u3～u9的输出信号，传送到u1、u2的输入管脚，通过s1、s2两个多通道选择信号，进行输出信号的切换，具体切换如表所示。表1霍尔位置信号输出选择真值表s0s1hall_ahall_bhall_c100abc210a1b1c1301a2b2c2411×××当s0＝0,s1＝0时，转子位置检测系统输出的信号为电机正常运行位置检测信号；当s0＝1,s1＝0时，转子位置检测系统输出的信号为电机顺时针启动位置检测信号；当s0＝0,s1＝1时，转子位置检测系统输出的信号为电机逆时针启动位置检测信号；当s0＝1,s1＝1时，输出信号为无效信号。a、b、c代表转子位置检测开关u3、u4、u5的机械位置，它们彼此之间相差120度机械角度，代表开关磁阻电机三相绕组定子和转子对其的位置。a1、b1、c1代表转子位置检测开关u6、u7、u8的机械位置；它们彼此之间相差120度机械角度。另外，为了实现电机的顺时针快速启动，它们比开关磁阻电机三相绕组定子和转子对齐的位置，顺时针提前了一个角度。顺时针启动的霍尔位置信号时序如图3所示。a2、b2、c2代表转子位置检测开关u9、u10、u11的机械位置；它们彼此之间相差120度机械角度。另外，为了实现电机的逆时针快速启动，它们比开关磁阻电机三相绕组定子和转子对齐的位置，逆时针提前了一个角度。顺时针启动的霍尔位置信号时序如图4所示。相对于正常运行的转子位置检测开关，顺时针启动和逆时针启动的转子位置检测开关分别相对于各自转向提前了一个角度。本发明可以使电机启动状态下，各相绕组在相电感最小时更快速的注入电流，产生更大的启动转矩，提高电机启动的加速度，实现电机快速启动的目的。本发明的三组霍尔位置传感器所检测的信号通过多路复用器进行切换，进行控制切换，通过多路复用器的两个控制端口就可以实现三组信号的转换，占用主控制器的io资源极少，且成本低。本发明的电机转子检测系统，通过设置三组霍尔位置传感器，可以实现电机顺时针和逆时针两个方向的快速启动，相对于采用旋转变压器作为位置检测装置的转子位置检测系统成本更低，实现起来更为简单。在其他实施例中，本发明的主控制器还与pc端服务器相连，所述pc端服务器与pc机相连。在其他实施例中，主控制器通过光纤与pc端服务器相连。在其他实施例中，pc端服务器还与云端服务器相连，所述远端服务器与移动监控终端。在其他实施例中，pc端服务器通过无线模块与云端服务器相连。在其他实施例中，移动监控终端为手机或笔记本电脑。本发明还提供了一种电机转子位置检测系统的检测方法。该方法包括：三组霍尔位置传感器检测电机顺时针启动位置、电机逆时针启动位置检测和电机正常运行位置；同时磁环与转子同时旋转且产生变化的磁场信号来为霍尔位置传感器提供磁场激励；及多路复用器接收霍尔位置传感器传送来的信号，多路复用器还根据控制端接收到的电机转速和电机旋转方向信息来输出相应组霍尔位置传感器传送来的信号至主控制器并进行实时显示。该方法还包括：主控制器将接收到的信号经pc端服务器传送至云端服务器进行存储。该方法还包括：移动监控终端从云端服务器调取相应信号并进行远端实时监控。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。当前第1页12