基于霍尔传感器的永磁同步电机的矢量控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机控制技术领域,尤其涉及一种基于霍尔传感器的永磁同步电机的 矢量控制方法及装置。
【背景技术】
[0002] 在永磁同步电机矢量控制的低端应用中,一般采用霍尔位置传感器来识别转子位 置,根据霍尔传感器的安装差异,可将电机分为60度电机和120度电机。在以前的应用中, 需要根据应用现场来通过交换HALL信号线的方法寻找适应控制器的HALL相序,这样会为 应用调试造成不少麻烦,同时对于60度电机和120度电机需要分别进行处理,使控制器需 要额外的信息,如果同时开发两款软件分别适应60度和120度的电机,则会增加维护的难 度。另外,在低端应用中,所用永磁同步电机的质量普遍较差,由于安装工艺等问题容易造 成HALL信号出现误差,严重的误差将会造成矢量定向不准、转矩脉动、电机噪音大、电流谐 波大以及开关管温升高等问题,综上所述,现有技术中存在对霍尔信号检测的过程中出现 误差导致获取的矢量定向角不准的问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种基于霍尔传感器的永磁同步电机的矢量控制方法及 装置,旨在解决针对现有技术中存在对霍尔信号检测的过程中出现误差导致获取的矢量定 向角不准的问题。
[0004] 本发明是这样实现的,第一方面提供一种基于霍尔传感器的永磁同步电机的矢量 控制方法,所述矢量控制方法包括以下步骤:
[0005] A.在电机低速旋转的过程中,检测所述电机的旋转电压矢量角;
[0006] B.当检测到所述旋转电压矢量角为预设的开始记录角度左右时,监控霍尔传感器 的霍尔信号;
[0007] C.当监控到所述霍尔信号发生变化时,获取所述霍尔信号发生变化时的旋转电压 矢量角,并将所述旋转电压矢量角记录在当前霍尔信号所对应的霍尔序号下;
[0008] D.根据所保存的旋转电压矢量角获取矢量定向控制角,并根据所述矢量定向控制 角对电机进行矢量控制。
[0009] 结合第一方面,在第一方面的第一种实施方式中,所述步骤C中所述获取并保存 所述霍尔信号发生变化时的旋转电压矢量角的步骤具体为:
[0010] 获取并保存所述霍尔信号发生变化时当前霍尔信号所对应角度区间的起始角度 和结束角度;
[0011] 所述步骤C中将所述旋转电压矢量角记录在当前霍尔信号所对应的霍尔序号下 的步骤具体为:
[0012] 将所述起始角度和所述结束角度记录在当前霍尔信号所对应的霍尔序号下。
[0013] 结合第一方面的第一种实施方式,在第一方面的第二种实施方式中,所述步骤D 中所述根据所保存的旋转电压矢量角获取矢量定向控制角的步骤具体为:
[0014] 根据以下计算公式获取矢量定向控制角:
[0016] 其中,X为霍尔序号,f为电机角速度,At为离散化时间,0s{x}为霍尔序号下记 录的起始角,θε{Χ}为霍尔序号下记录的结束角。
[0017] 结合第一方面的第一种实施方式,在第一方面的第三种实施方式中,所述步骤C 之后还包括:
[0018] 根据所述起始角度或所述结束角度按照从小到大的顺序进行排列,以获取所述起 始角度或所述结束角度所对应的霍尔序号的排序关系,并予以保存。
[0019] 结合第一方面的第一种实施方式,在第一方面的第四种实施方式中,所述步骤Β 之后还包括:
[0020] 当在预设时间内检测到霍尔信号没有发生变化时,判定霍尔传感器异常。
[0021] 本发明第二方面提供一种基于霍尔传感器的永磁同步电机的矢量控制装置,所述 矢量控制装置包括矢量角检测单元、监控单元以及计算单元;
[0022] 所述矢量角检测单元用于在电机低速旋转的过程中,检测所述电机的旋转电压矢 量角;
[0023] 当所述矢量角检测单元检测到所述旋转电压矢量角为预设的开始记录角度左右 时,驱动所述监控单元监控霍尔传感器的霍尔信号;
[0024] 当所述监控单元用于监控到所述霍尔信号发生变化时,所述矢量角检测单元获取 所述霍尔信号发生变化时的旋转电压矢量角,并将所述旋转电压矢量角记录在当前霍尔信 号所对应的霍尔序号下;
[0025] 所述计算单元用于根据所保存的旋转电压矢量角获取矢量定向控制角,并根据所 述矢量定向控制角对电机进行矢量控制。
[0026] 结合第二方面,在第二方面的第一种实施方式中,所述矢量角检测单元获取并保 存所述霍尔信号发生变化时的旋转电压矢量角的过程为:
[0027] 获取并保存所述霍尔信号发生变化时当前霍尔信号所对应角度区间的起始角度 和结束角度;
[0028] 所述矢量角检测单元将所述旋转电压矢量角记录在当前霍尔信号所对应的霍尔 序号下的过程为:
[0029] 将所述起始角度和所述结束角度记录在当前霍尔信号所对应的霍尔序号下。
[0030] 结合第二方面的第一种实施方式,在第二方面的第二种实施方式中,所述计算单 元根据所保存的旋转电压矢量角获取矢量定向控制角的步骤具体为:
[0031] 根据以下计算公式获取矢量定向控制角:
[0033] 其中,x为霍尔序号,f为电机角速度,At为离散化时间,0s{x}为霍尔序号下记 录的起始角,为霍尔序号下记录的结束角。
[0034] 结合第二方面的第一种实施方式,在第二方面的第三种实施方式中,所述矢量角 检测单元还用于根据所述起始角度或所述结束角度按照从小到大的顺序进行排列,以获取 所述起始角度或所述结束角度所对应的霍尔序号的排序关系,并予以保存。
[0035] 结合第二方面的第一种实施方式,在第二方面的第四种实施方式中,所述矢量控 制装置还包括判断单元;
[0036] 所述判断单元还用于当所述矢量角检测单元在预设时间内检测到霍尔信号没有 发生变化时,判定霍尔传感器异常。
[0037] 本发明一种基于霍尔传感器的永磁同步电机的矢量控制方法及装置,能够根据实 时检测电机的电压矢量角,并根据所检测的电压矢量角计算电机的矢量定向角,与现有技 术中的根据理论电压矢量角计算电机的矢量定向角相比,修正了计算电机的矢量定向角过 程中的误差,能够保证矢量定向的准确性,提高矢量控制性能。
【附图说明】
[0038] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述 中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些 附图获得其他的附图。
[0039] 图1是本发明一种实施例提供的一种基于霍尔传感器的永磁同步电机的矢量控 制方法的流程图;
[0040] 图2是本发明另一种实施例提供的一种基于霍尔传感器的永磁同步电机的矢量 控制装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0041] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对 本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并 不用于限定本发明。
[0042] 为了说明本发明的技术方案,下面通过具体实施例来进行说明。
[0043] 本发明一种实施例提供一种基于霍尔传感器的永磁同步电机的矢量控制方法,如 图1所示,矢量控制方法包括以下步骤:
[0044] 步骤S101.在电机低速旋转的过程中,检测电机的旋转电压矢量角。
[0045] 具体的,在本步骤中,向永磁同步电机中注入旋转电压,以控制电机在低转速下运 转,并检测电机的旋转电压矢量角。
[0046] 步骤S102.当检测到旋转电压矢量角为预设的开始记录角度左右时,监控霍尔传 感器的霍尔信号。
[0047] 具体的,在本步骤中,预设的开始记录角度左右优选为0度左右,并且当在预设时 间内没有检测到霍尔信号发生变化时,判定霍尔传感器异常。
[0048] 步骤S103.当监控到霍尔信号发生变化时,获取霍尔信号发生变化时的旋转电压 矢量角,并将旋转电压矢量角记录在当前霍尔信号所对应的霍尔序号下。
[0049] 具体的,在本步骤中,获取并保存霍尔信号发生变化时的旋转电压矢量角的步骤 具体为:
[0050] 获取并保存霍尔信号发生变化时当前霍尔信号所对应角度区间的起始角度和结 束角度。
[0051] 其中,三相霍尔位置传感器提供的三相位置信号,当转子匀速旋转时霍尔位置传 感器提供三路占空比为50%,相位互差120°的方波信号。三路方波信号的上升和下降沿 将一个360°的电周期平均分成了 6个区间,每个区间为60°电角度。因此霍尔位置传感 器的分辨率只有60°的电角度,在每一个角度区间内均有一个起始角和一个结束角,并且 前一个霍尔信号的角度区间的结束角也是当前霍尔信号的角度区间的起始角。
[0052] 具体的,在本步骤中,将旋转电压矢量角记录在当前霍尔信号所对应的霍尔序号 下的步骤具体为:
[0053] 将起始角度和结束角度记录在当前霍尔信号所对应的霍尔序号下。
[0054] 其中,设置多于6个霍尔序号,每个霍尔序号对应一个起始角和结束角,通常霍尔 传感器在一个周期中检测的旋转电压矢量角为6个,为了同时测量60度电机和120度电机 的旋转电压矢量角,将霍尔序号设置为对于6个,可以分别得到60度电机和120度电机的 旋转电压矢量角,优选的,将霍尔序号设置为8个,如表1所示:
[0055] 表1 120度电机的霍尔序号及其电压矢量值
[0057] 步骤S104.根据所保存的旋转电压矢量角获取矢量定向控制角,并根据矢量定向 控制角对电机进行矢量控制。
[0058] 具体的,根据所保存的旋转电压矢量角获取矢量定向控制角的步骤具体为:
[0059] 根据以下计算公式获取矢量定向控制角:
[0061] 其中,X为霍尔序号,f为电机速度,At为离散化时间,0S{X}为霍尔序号下记录 的起始角,θε{Χ}为霍尔序号下记录的结束角。
[0062] 本发明通过检测电机旋转过程中同一个周期中霍尔序号下的电压旋转矢量角,根 据测量出的结果进行霍尔矢量控制角的计算,而在现有技术中,由于霍尔传感器安装