一种永磁同步电机转子初始位置的检测方法及系统与流程

本发明属于永磁同步电机领域，尤其涉及一种永磁同步电机转子初始位置的检测方法及系统。

背景技术：

传统技术的初始位置检测方法中霍尔元件的安装顺序需严格与电机电枢相序一致，初始位置检测是需要依赖霍尔元件的安装顺序，但是这样会出现不同人员的安装顺序不同，导致需要反复检测，造成时间的浪费并且还会出现检测顺序错误。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中霍尔元件的安装顺序需严格与电机电枢相序一致，导致需要反复检测，造成时间的浪费并且还会出现检测顺序错误。

为解决上面的技术问题，本发明提供了一种永磁同步电机转子初始位置的检测方法，该检测方法包括如下步骤：

s1，给交流驱动器加低压，所述交流驱动器记录霍尔信号；

s2，当所述霍尔信号的编码发生变化时，所述交流驱动器根据其初始化时得到的多个绝对位置信息中任意相邻的两个绝对位置信息和预存的偏差值，确定电机转子的估计位置信息；

s3，所述交流驱动器根据所述估计位置信息输出电压以驱动所述电机转子旋转；

s4，当所述电机转子旋转时，所述霍尔信号的编码发生变化，所述交流驱动器根据所述多个绝对位置信息中任意相邻的两个绝对位置信息和所述偏差值，确定所述电机转子的当前位置信息。

本发明的有益效果：通过上述的方法，使得在检测初始位置的时候不需要依赖霍尔元件的安装顺序，通过直接检测霍尔信号的编码变化、编码变化的顺序以及增量式编码器的绝对位置信息，从而判断在电机转子的当前绝对位置信息，另外，将初始化的增量式编码器的绝对位置信息预存，在以后再次使用的时候不需要再次对增量式编码器进行初始化，大大节约了时间以及提高了检测的准确率。

进一步地，该检测方法在所述s1中之前包括：

a1，旋转电机转子一周，当增量式编码器转过过零脉冲位置，完成所述增量式编码器的初始化；

a2，再旋转所述电机转子一周，所述交流驱动器记录霍尔信号对应的多个编码，当所述霍尔信号的编码发生变化时，所述交流驱动器记录初始化后的所述增量式编码器的多个绝对位置信息以完成其初始化，其中，所述多个编码与所述多个绝对位置信息相对应；

a3，加电使所述电机转子指向0°电角度方向，初始化后的所述交流驱动器记录所述增量式编码器的当前绝对位置信息，同时根据所述当前绝对位置信息得到所述电机转子与所述增量式编码器的偏差值。

上述进一步地有益效果：通过上述的方法，完成增量式编码器的初始化以及交流驱动器的初始化，减少增量式编码器和交流驱动器自身的误差，同时将电机转子指向0°电角度方向，准确地计算出电机转子与所述增量式编码器的偏差值，将偏差值固存在交流驱动器内，使得之后再次使用的时候，不需要再进行初始化，能够直接使用存储的偏差值和绝对位置信息，大大节约了时间，同时也提高了效率和准确率。

进一步地，所述a2包括：

手动再旋转所述电机转子一周，所述交流驱动器记录霍尔信号对应的多个编码，当所述霍尔信号的编码发生变化时，判断所述霍尔信号的编码的变化顺序，若是顺时针，则所述交流驱动器记录顺时针时初始化后的所述增量式编码器的多个绝对位置信息以完成其初始化，若是逆时针，则所述交流驱动器记录逆时针时初始化后的所述增量式编码器的多个绝对位置信息以完成其初始化。

上述进一步地有益效果：判断出霍尔信号的编码的变化顺序，这样不需要依赖霍尔元件的安装顺序，就可以直接能够得出增量式编码器的多个绝对位置信息。

进一步地，所述a3包括：

给所述交流驱动器加高压和使能，使初始化后的所述交流驱动器输出电压以驱动所述电机转子指向0°电角度方向，初始化后的所述交流驱动器记录所述增量式编码器的当前绝对位置信息，同时根据所述当前绝对位置信息得到所述电机转子与所述增量式编码器的偏差值。

上述进一步地有益效果：使电机转子指向0°电角度方向，检测出电机转子在0°电角度方向时，记录此时增量式编码器的电角度，通过计算增量式编码器与电机转子两者之间本身的偏差，可以使得后续得到的电机转子的初始位置的绝对位置信息更加准确。

本发明还涉及一种永磁同步电机转子初始位置的检测系统，该系统包括：交流驱动器、霍尔传感器；所述交流驱动器包括：初始位置检测器和驱动器；

所述初始位置检测器，用于当所述交流驱动器被加低压后，记录所述霍尔传感器发送的霍尔信号，且当所述霍尔信号的编码发生变化时，根据其初始化时得到的多个绝对位置信息中任意相邻的两个绝对位置信息和预存的偏差值，确定电机转子的估计位置信息；

所述驱动器，用于根据所述估计位置信息输出电压以驱动所述电机转子旋转；

所述初始位置检测器，还用于当所述电机转子旋转且所述霍尔信号的编码发生变化时，根据所述多个绝对位置信息中任意相邻的两个绝对位置信息和所述偏差值，确定所述电机转子的当前位置信息。

本发明的有益效果：通过上述的系统，使得在检测初始位置的时候不需要依赖霍尔元件的安装顺序，通过直接检测霍尔信号的编码变化、编码变化的顺序以及增量式编码器的绝对位置信息，从而判断在电机转子的当前绝对位置信息，另外，将初始化的增量式编码器的绝对位置信息预存，在以后再次使用的时候不需要再次对增量式编码器进行初始化，大大节约了时间以及提高了检测的准确率。

进一步地，该系统还包括：增量式编码器，用于当所述霍尔信号的编码发生变化时，向所述初始位置检测器发送多个绝对位置信息。

进一步地，当旋转所述电机转子一周时，所述初始位置检测器，还用于记录所述霍尔信号对应的多个编码，以及当所述霍尔信号的编码发生变化时，记录初始化后的所述增量式编码器的多个绝对位置信息以完成其初始化，其中，所述多个编码与所述多个绝对位置信息相对应。

进一步地，当手动再旋转所述电机转子一周时，所述初始位置检测器，还用于记录霍尔信号对应的多个编码，当所述霍尔信号的编码发生变化时，判断所述霍尔信号的编码的变化顺序，若是顺时针，则所述交流驱动器记录顺时针时初始化后的所述增量式编码器的多个绝对位置信息以完成其初始化，若是逆时针，则所述交流驱动器记录逆时针时初始化后的所述增量式编码器的多个绝对位置信息以完成其初始化。

上述进一步地有益效果：判断出霍尔信号的编码的变化顺序，这样不需要依赖霍尔元件的安装顺序，就可以直接能够得出增量式编码器的多个绝对位置信息。

进一步地，当加电使所述电机转子指向0°电角度方向时，所述初始位置检测器还用于记录所述增量式编码器的当前绝对位置信息，同时根据所述当前绝对位置信息得到所述电机转子与所述增量式编码器的偏差值。

上述进一步地有益效果：使电机转子指向0°电角度方向，检测出电机转子在0°电角度方向时，记录此时增量式编码器的电角度，通过计算增量式编码器与电机转子两者之间本身的偏差，可以使得后续得到的电机转子的初始位置的绝对位置信息更加准确。

进一步地，当给所述交流驱动器加高压和使能时，所述驱动器还用于输出电压以驱动所述电机转子指向0°电角度方向。

附图说明

图1为本发明的一种永磁同步电机转子初始位置的检测方法的流程图；

图2为本发明的一种永磁同步电机转子初始位置的检测系统的结构示意图；

图3为本发明的霍尔信号的编码变化示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例1涉及一种永磁同步电机转子初始位置的检测方法，该检测方法包括如下步骤：

s1，给交流驱动器加低压，所述交流驱动器记录霍尔信号；

s2，当所述霍尔信号的编码发生变化时，所述交流驱动器根据其初始化时得到的多个绝对位置信息中任意相邻的两个绝对位置信息和预存的偏差值，确定电机转子的估计位置信息；

s3，所述交流驱动器根据所述估计位置信息输出电压以驱动所述电机转子旋转；

s4，当所述电机转子旋转时，所述霍尔信号的编码发生变化，所述交流驱动器根据所述多个绝对位置信息中任意相邻的两个绝对位置信息和所述偏差值，确定所述电机转子的当前位置信息。

需要说明的是，在本实施例1中是给交流驱动器加低压电，此时的低压电只可以使得霍尔传感器传送霍尔信号给交流驱动器，而电机转子并没有发生转动，如图3所示，另外由于霍尔元件u、v、w信号按照二进制编码，共有六个数据，即101、100、110、010、011、001，每个编码宽度为60度电角度，当所述霍尔信号的编码发生变化时，比如：顺序1：101→100→110→010→011→001→101→100→110→010→011→001→101；顺序2：001→011→010→110→100→101→001→011→010→110→100→101→001。

其中需要说明的是，本实施例1中的绝对位置信息是指电角度，多个绝对位置信息与霍尔信号的多个编码一一对应的，比如：初始化时霍尔信号的编码为000，由000变化到101对应的是θ1；从101变化到100对应的是θ2；从100变化到110对应的是θ3；从110变化到010对应的是θ4；从010变化到011对应的是θ5；从011变化到001对应的是θ6；将霍尔信号的多个编码与多个编码对应多个绝对位置信息存储在所述交流驱动器中，还需要说明的是交流驱动器根据其初始化时得到的多个绝对位置信息中任意相邻的两个绝对位置信息和预存的偏差值，确定电机转子的估计位置信息；比如：当霍尔信号的编码变化为101→100，则此时取的估计值为(θ2+θ3)/2为电机转子的估计位置信息。

上述步骤s3中所述交流驱动器根据所述估计位置信息输出电压以驱动所述电机转子旋转，需要说明的是，交流驱动器会根据(θ2+θ3)/2输出一个适合的电压给电机转子，电机转子会根据这个电压开始转动。

上述步骤s4中当电机转子旋转时，此时的增量式编码器和霍尔传感器都会跟着电机转子转动，在电机转子转动的时，霍尔信号的编码会发生变化，当霍尔信号的编码发生变化时，每个编码会对应上述中提及到的绝对位置信息，交流驱动器会根据之前存储的θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6的这些绝对位置信息和偏差值，确定所述电机转子的当前位置信息。

在本实施例1中通过上述的方法，使得在检测初始位置的时候不需要依赖霍尔元件的安装顺序，通过直接检测霍尔信号的编码变化、编码变化的顺序以及增量式编码器的绝对位置信息，从而判断在电机转子的当前绝对位置信息，另外，将初始化的增量式编码器的绝对位置信息预存，在以后再次使用的时候不需要再次对增量式编码器进行初始化，大大节约了时间以及提高了检测的准确率。

可选地，该检测方法在所述s1中之前包括：

a1，旋转电机转子一周，当增量式编码器转过过零脉冲位置，完成所述增量式编码器的初始化；

a2，再旋转所述电机转子一周，所述交流驱动器记录霍尔信号对应的多个编码，当所述霍尔信号的编码发生变化时，所述交流驱动器记录初始化后的所述增量式编码器的多个绝对位置信息以完成其初始化，其中，所述多个编码与所述多个绝对位置信息相对应；

需要说明的是，多个绝对位置信息与霍尔信号的多个编码一一对应的，比如：初始化时霍尔信号的编码为000，变化到101对应的是θ1；从101变化到100对应的是θ2；从100变化到110对应的是θ3；从110变化到010对应的是θ4；从010变化到011对应的是θ5；从011变化到001对应的是θ6

a3，加电使所述电机转子指向0°电角度方向，初始化后的所述交流驱动器记录所述增量式编码器的当前绝对位置信息，同时根据所述当前绝对位置信息得到所述电机转子与所述增量式编码器的偏差值。

需要说明的是，在本实施例1中开始是先手动旋转电机转子一周，这样可以带动增量式编码器转动，让增量式编码器转过过零脉冲位置，完成了增量式编码器的初始化。再次旋转电机转子一周，霍尔传感器跟着电机转子转动，交流驱动器记录霍尔信号对应的多个编码，当记录的霍尔信号的编码发生变化时，比如：当霍尔信号的编码变化为100→110，交流驱动器记录增量式编码器对应的绝对位置信息是θ2，以完成交流驱动器初始化。

在本实施例1中通过上述的方法，完成增量式编码器的初始化以及交流驱动器的初始化，减少增量式编码器和交流驱动器自身的误差，同时将电机转子指向0°电角度方向，准确地计算出电机转子与所述增量式编码器的偏差值，将偏差值固存在交流驱动器内，使得之后再次使用的时候，不需要再进行初始化，能够直接使用存储的偏差值和绝对位置信息，大大节约了时间，同时也提高了效率和准确率。

可选地，所述a2包括：

手动再旋转所述电机转子一周，所述交流驱动器记录霍尔信号对应的多个编码，当所述霍尔信号的编码发生变化时，判断所述霍尔信号的编码的变化顺序，若是顺时针，则所述交流驱动器记录顺时针时初始化后的所述增量式编码器的多个绝对位置信息，若是逆时针，则所述交流驱动器记录逆时针时初始化后的所述增量式编码器的多个绝对位置信息。需要说明的是，霍尔信号的编码变化会有顺时针或者逆时针，比如：顺序1：101→100→110→010→011→001→101→100→110→010→011→001→101；顺序2：001→011→010→110→100→101→001→011→010→110→100→101→001。

在本实施例1中判断出霍尔信号的编码的变化顺序，这样不需要依赖霍尔元件的安装顺序，就可以直接能够得出增量式编码器的多个绝对位置信息。

可选地，所述a3包括：

给所述交流驱动器加高压和使能，使所述交流驱动器输出电压以驱动所述电机转子指向0°电角度方向，所述交流驱动器记录所述增量式编码器的当前绝对位置信息，并根据所述当前绝对位置信息得到所述电机转子与所述增量式编码器的偏差值。

需要说明的是，在本实施例1中给交流驱动器加高压和使能，使交流驱动器输出电压以驱动电机转子指向0°电角度方向，当电机转子指向0°电角度，交流驱动器记录此时增量式编码器的当前绝对位置信息，比如：当前的绝对位置信息是10°，说明增量式编码器与电机转子是偏差值为10°，所以不能够完全将增量式编码器的绝对位置信息代替电机转子的绝对位置信息，还需要减去他们之间的偏差，这样得到的才是准确的电机转子的绝对位置信息。

实施例2

如图2所示，本实施例2是一种永磁同步电机转子初始位置的检测系统，

该系统包括：交流驱动器、霍尔传感器；所述交流驱动器包括：初始位置检测器和驱动器；

所述初始位置检测器，用于当所述交流驱动器被加低压后，记录所述霍尔传感器发送的霍尔信号，且当所述霍尔信号的编码发生变化时，根据其初始化时得到的多个绝对位置信息中任意相邻的两个绝对位置信息和预存的偏差值，确定电机转子的估计位置信息；

所述驱动器，用于根据所述估计位置信息输出电压以驱动所述电机转子旋转；

所述初始位置检测器，还用于当所述电机转子旋转且所述霍尔信号的编码发生变化时，根据所述多个绝对位置信息中任意相邻的两个绝对位置信息和所述偏差值，确定所述电机转子的当前位置信息。

在本实施例2中通过上述的系统，使得在检测初始位置的时候不需要依赖霍尔元件的安装顺序，直接通过检测霍尔信号的编码变化、编码变化的顺序以及增量式编码器的绝对位置信息，从而判断在电机转子的当前绝对位置信息，另外，将初始化的增量式编码器的绝对位置信息预存，在以后再次使用的时候不需要再次对增量式编码器进行初始化，大大节约了时间以及提高了检测的准确率。

可选地，该系统还包括：增量式编码器，用于当所述霍尔信号的编码发生变化时，向所述初始位置检测器发送多个绝对位置信息。

可选地，当旋转所述电机转子一周时，所述初始位置检测器，还用于记录所述霍尔信号对应的多个编码，以及当所述霍尔信号的编码发生变化时，记录初始化后的所述增量式编码器的多个绝对位置信息以完成其初始化，其中，所述多个编码与所述多个绝对位置信息相对应。

可选地，当手动再旋转所述电机转子一周时，所述初始位置检测器，还用于记录霍尔信号对应的多个编码，当所述霍尔信号的编码发生变化时，判断所述霍尔信号的编码的变化顺序，若是顺时针，则所述交流驱动器记录顺时针时初始化后的所述增量式编码器的多个绝对位置信息以完成其初始化，若是逆时针，则所述交流驱动器记录逆时针时初始化后的所述增量式编码器的多个绝对位置信息以完成其初始化。

在本实施例2中判断出霍尔信号的编码的变化顺序，这样不需要依赖霍尔元件的安装顺序，就可以直接能够得出增量式编码器的多个绝对位置信息。

可选地，当加电使所述电机转子指向0°电角度方向时，所述初始位置检测器还用于记录所述增量式编码器的当前绝对位置信息，同时根据所述当前绝对位置信息得到所述电机转子与所述增量式编码器的偏差值。

在本实施例2中使电机转子指向0°电角度方向，检测出电机转子在0°电角度方向时，此时增量式编码器的电角度，通过计算增量式编码器与电机转子两者之间本身存在的误差，可以使得后续得到的电机转子的初始位置的绝对位置信息更加准确。

可选地，当给所述交流驱动器加高压和使能时，所述驱动器还用于输出电压以驱动所述电机转子指向0°电角度方向。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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。