一种获取电机转子位置、速度的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及永磁同步电机的控制技术领域。具体地说，涉及一种获取电机转子位 置、速度的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着现代电力电子技术、微电子技术、电机加工技术的提高以及现代控制理论的 飞速发展，高功率密度、高可靠性的永磁同步电机（PMSM，PermanentMagnetSynchronous Motor)被越来越多地应用于军事、工业及日常生活等各个领域。在永磁同步电机的控制系 统中，需要实时获取电机转子的位置及转速，以实现磁场的定向控制。
[0003] 现有技术中，通常是利用霍尔传感器或旋转变压器来对电机转子位置进行实时检 测，如图1所示，但是因为霍尔传感器或旋转变压器输出的信号都是与转子位置0相关 的正弦sin0和余弦con9，在进行转子位置0计算时，需要根据上述正弦sin0和余弦 con0通过反正切计算获得转子位置0;然后，再对计算出的电机转子位置0进行微分计 算才能得到电机转子转速但是，由于反正切和微分计算具有速度慢、精度差的缺陷，导 致目前永磁同步电机的控制性能和工作稳定性都比较差。
【发明内容】
[0004] 为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中需要通过反正切和微分计算才 能获取电机转子位置，计算速度慢、精度差，导致电机的控制性能和工作稳定性都比较差， 从而提供一种速度快、精度尚，而且能够提尚电机控制性能和工作稳定性的获取电机转子 位置及速度的方法。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
[0006] -种获取电机转子位置及速度的方法，包括：
[0007]获取电机转子角加速度aeal。；
[0008] 获取电机转子角加速度偏差ae";
[0009] 根据所述电机转子角加速度a。和所述电机转子角加速度偏差a，得到电机 转子角加速度修正值apll;
[0010] 根据所述电机转子角加速度修正值apll得到电机转子速度《pljP电机转子位置 ?pii°
[0011] 上述方法中，所述获取电机转子角加速度a。包括：
[0012] 获取电机扭矩Tqcalc;
[0013] 获取电机转速转动惯量J;
[0014] 将所述电机扭矩Tqc;al。与所述电机转速转动惯量J相除，得到电机转子角加速度 Q calc °
[0015] 上述方法中，所述获取电机扭矩TqMl。，包括，
[0016]采用如下公式计算得到电机扭矩：
[0017]
【主权项】
1. 一种获取电机转子位置及速度的方法，其特征在于，包括： 获取电机转子角加速度αΜ?。； 获取电机转子角加速度偏差aOT; 根据所述电机转子角加速度a 。和所述电机转子角加速度偏差a ，得到电机转子 角加速度修正值apll; 根据所述电机转子角加速度修正值apll得到电机转子速度ω pn和电机转子位置 ? pll°
2. 根据权利要求1所述的获取电机转子位置及速度的方法，其特征在于，所述获取电 机转子角加速度a 。包括： 获取电机扭矩Tqral。； 获取电机转速转动惯量J ; 将所述电机扭矩TqMl。与所述电机转速转动惯量J相除，得到电机转子角加速度a Ml。。
3. 根据权利要求2所述的获取电机转子位置及速度的方法，其特征在于，所述获取电 机扭矩TqMl。，包括， 采用如下公式计算得到电机扭矩：
其中，id和i q分别为直轴实际电流和交轴实际电流，Tq 。为电机的实际扭矩，L d和L q 分别为直轴电感和交轴电感，P为电机的极对数，！^为电机转子永磁磁链。
4. 根据权利要求1-3任一所述的获取电机转子位置及速度的方法，其特征在于，所述 获取电机转子角加速度偏差a m包括： 获取上一周期的电机转子位置θ pn，并计算出cos( Θ 和sin( Θ 的值； 获取传感器测量的sin ( θ _n)和cos ( θ _n)的值； 根据 COS ( Θ PLL)、sin ( Θ PLL)、sin ( Θ mean)、cos ( Θ megn)获取第一偏差 Θ err; 对所述第一偏差进行PID控制，得到电机转子角加速度偏差a
5. 根据权利要求4所述的获取电机转子位置及速度的方法，其特征在于，所述根据 cos ( Θ PLL)、sin ( Θ PLL)、sin ( Θ mean)、cos ( Θ me J 获取第一偏差 Θ err包括： 采用如下公式计算得到第一偏差θ Θ err= sin ( Θ 隱n) *cos ( Θ PLL) -cos ( Θ 隱n) *sin ( Θ PLL)。
6. 根据权利要求5所述的获取电机转子位置及速度的方法，其特征在于，所述获取上 一周期的电机转子位置θ pll，并计算出cos( Θ 和sin( Θ 的值，包括通过锁相环计算 出 cos ( θ pii)和 sin ( θ pii)的值。
7. 根据权利要求1-6任一所述的获取电机转子位置及速度的方法，其特征在于，所述 根据所述电机转子角加速度αΜ?。和所述电机转子角加速度偏差a ，得到电机转子角加 速度修正值α pll包括： 将所述电机转子角加速度αΜ?。和所述电机转子角加速度偏差α ατ相加； 对进行低通滤波处理，得到电机转子角加速度修正值α ρ11。
8. 根据权利要求1-7任一所述的获取电机转子位置及速度的方法，其特征在于，所述 根据所述电机转子角加速度修正值αρ11得到电机转子速度ω ρ11和电机转子位置θ ρ11包 括： 对所述电机转子角加速度修正值αρ11进行积分，得到电机转子速度ω pll; 对所述电机转子速度ωρ11进行积分，得到电机转子位置θ pn。
9. 一种获取电机转子位置及速度的装置，其特征在于，包括： 角加速度获取单元（1)，用于获取电机转子角加速度αΜ?。； 偏差获取单元（2)，用于获取电机转子角加速度偏差am; 修正值获取单元（3)，用于根据所述电机转子角加速度a 。和所述电机转子角加速度 偏差a m，得到电机转子角加速度修正值a pn; 速度位置获取单元（4)，用于根据所述电机转子角加速度修正值a pll得到电机转子速 度ωρ1#Ρ电机转子位置θ pll。
10. 根据权利要求9所述的获取电机转子位置及速度的装置，其特征在于，所述角加速 度获取单元（1)包括： 扭矩获取子单元（11)，用于获取电机扭矩TqMl。； 惯量获取子单元（12)，用于获取电机转速转动惯量J ; 角加速度计算子单元（13)，用于将所述电机扭矩TqMl。与所述电机转速转动惯量J相 除，得到电机转子角加速度a Ml。。
11. 根据权利要求10所述的获取电机转子位置及速度的装置，其特征在于，所述扭矩 获取子单元（11)，采用如下公式计算得到电机扭矩Tq Ml。：
其中，id和i q分别为直轴实际电流和交轴实际电流，Tq 。为电机的实际扭矩，L d和L q 分别为直轴电感和交轴电感，P为电机的极对数，！^为电机转子永磁磁链。
12. 根据权利要求9所述的获取电机转子位置及速度的的装置，其特征在于，所述偏差 获取单元（2)包括： 转子位置引入子单元（21)，用于获取上一周期的电机转子位置θρ11，并计算出 cos ( θ ριχ)和 sin ( θ ριχ)的值； 传感器数值引入子单元（22)，用于获取传感器测量的sin( Θ m_)和cos( θ _η)的值； 第一偏差获取子单元（23)，用于根据 cos( Θ pii)、sin( θ PIX)、sin( Θ m_)、cos( θ _η)获 取第一偏差θ 偏差计算子单元（24)，用于对所述第一偏差进行PID控制，得到电机转子角加速 度偏差a elT。
13. 根据权利要求12所述的获取电机转子位置及速度的装置，其特征在于，所述第一 偏差获取子单元（23)，采用如下公式计算得到第一偏差θ_: Θ err= sin ( Θ 隱n) *cos ( Θ PLL) -cos ( Θ 隱n) *sin ( Θ PLL)。
14. 根据权利要求9所述的获取电机转子位置及速度的装置，其特征在于，所述修正值 获取单元（3)包括： 叠加子单元（31)，用于将所述电机转子角加速度a。31。和所述电机转子角加速度偏差 a 相加； 滤波子单元（32)，用于对a Ml。+a 进行低通滤波处理，得到电机转子角加速度修正 值 aPll。
15.根据权利要求9所述的获取电机转子位置及速度的装置，其特征在于，所述速度位 置获取单元（4)包括： 第一积分子单元（41)，用于对所述电机转子角加速度修正值a pll进行积分，得到电机 转子速度ωρ11; 第二积分子单元（42)，用于对所述电机转子速度ωρ11进行积分，得到电机转子位置 ? pll°
【专利摘要】本发明提供了一种获取电机转子位置、速度的方法及装置，通过获取电机转子角加速度、获取电机转子角加速度偏差，之后根据电机转子角加速度和电机转子角加速度偏差，就可以得到电机转子角加速度修正值，根据电机转子角加速度修正值就可以得到电机转子速度和电机转子位置。无需通过反正切和微分计算来获取电机转子位置，计算速度快，精度高，使电机的控制性能更加稳定。
【IPC分类】H02P6-00, H02P6-16
【公开号】CN104868799
【申请号】CN201410743461
【发明人】孙四军
【申请人】北汽福田汽车股份有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2014年12月8日