磁阻电机绕组阻值和换相位置的检测方法及装置与流程

本发明涉及电机领域，具体而言，涉及一种磁阻电机绕组阻值和换相位置的检测方法及装置。

背景技术：
开关磁阻电机的运行依赖于对转子位置的检测。传统的位置检测方法是通过安装位置传感器来获取转子位置信息。位置传感器的存在不仅增加了系统成本，而且还降低了系统的可靠性。典型无位置传感器技术方案有电流磁链法，电流波形监测法，信号调制法，附加电元件法和观测器法等。其中传统的磁链法和简化磁链法原理最为简单，且较易于实现。但是由于现有技术中对磁阻电机工作过程中定子绕组阻值无法进行准确检测，以致此种简化磁链法未考虑绕组阻值随温度的变化情况，进而造成影响磁链估算的精度，使转子位置估算得不到满意的结果；因此，如何准确获得磁阻电机工作过程中定子绕组的实际阻值成为亟待解决的问题。针对相关技术中无法在磁阻电机工作过程中准确检测定子绕组阻值的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种磁阻电机绕组阻值和换相位置的检测方法及装置，以解决现有技术中无法在磁阻电机工作过程中准确检测定子绕组阻值的问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种磁阻电机绕组阻值的检测方法，包括：获取绕组的初始电阻值；对绕组两端的电压和通过绕组的电流进行采样，得到采样电压和采样电流；根据采样电压、采样电流和初始电阻值计算绕组的绕组磁链；计算绕组磁链对应的电阻误差值；以及计算绕组的实际电阻值，其中，实际电阻值等于初始电阻值减去电阻误差值。进一步地，获取绕组的初始电阻值包括：获取绕组在绕组开始通电时刻的初始电阻值。进一步地，获取绕组的初始电阻值包括：在第一时间段的起始时刻获取绕组的第一初始电阻值；以及然后，在第二时间段的起始时刻获取绕组的第二初始电阻值，其中，第二时间段与第一时间段为相邻的时间段，在第二时间段的起始时刻获取绕组的第二初始电阻值包括：在第一时间段内对绕组两端的电压和通过绕组的电流分别进行采样，得到第一采样电压和第一采样电流；根据第一采样电压、第一采样电流和第一初始电阻值计算绕组在第一时间段结束时刻的绕组磁链；计算第一时间段结束时刻的绕组磁链对应的电阻误差值，作为第一电阻误差值；计算绕组在第一时间段结束时刻的实际电阻值，其中，实际电阻值等于第一初始电阻值减去第一电阻误差值；以及确定绕组在第一时间段结束时刻的实际电阻值为第二初始电阻值。进一步地，通过以下公式计算绕组磁链对应的电阻误差值Rerror：其中，ψ(t2)为采样时间结束时刻的绕组磁链，i为绕组中的相电流，t1为采样时间起始时刻，t2为采样时间结束时刻，采样时间为对绕组两端的电压和通过绕组的电流进行采样的时间。为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种磁阻电机换相位置的检测方法，包括：通过本发明上述内容所提供的磁阻电机绕组阻值的检测方法获取绕组的实际电阻值，其中，绕组为磁阻电机定子绕组；对绕组两端的电压和通过绕组的电流进行采样，得到采样电压和采样电流；查找与采样电流相对应的绕组磁链，作为参考磁链，其中，在电机中存储有不同采样电流对应的绕组磁链；根据采样电压、采样电流和实际电阻值计算绕组的估算磁链；判断参考磁链是否大于估算磁链；在判定参考磁链大于估算磁链时，确定磁阻电机转子未达到换相位置；以及在判定参考磁链小于或等于估算磁链时，确定磁阻电机转子达到换相位置。为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种磁阻电机绕组阻值的检测装置，该磁阻电机绕组阻值的检测装置用于执行本发明上述内容所提供的任一种磁阻电机绕组阻值的检测方法。为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种磁阻电机绕组阻值的检测装置，包括：获取单元，用于获取绕组的初始电阻值；采样单元，用于对绕组两端的电压和通过绕组的电流进行采样，得到采样电压和采样电流；第一计算单元，与获取单元和采样单元分别相连接，用于根据采样电压、采样电流和初始电阻值计算绕组的绕组磁链；第二计算单元，与第一计算单元相连接，用于计算绕组磁链对应的电阻误差值；以及第三计算单元，与获取单元和第二计算单元分别相连接，用于计算绕组的实际电阻值，其中，实际电阻值等于初始电阻值减去电阻误差值。进一步地，第二计算单元通过以下公式计算绕组磁链对应的电阻误差值Rerror：其中，ψ(t2)为采样时间结束时刻的绕组磁链，i为绕组中的相电流，t1为采样时间起始时刻，t2为采样时间结束时刻，采样时间为对绕组两端的电压和通过绕组的电流进行采样的时间。进一步地，为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种磁阻电机换相位置的检测装置，该磁阻电机换相位置的检测装置用于执行本发明上述内容所提供的任一种磁阻电机换相位置的检测方法。进一步地，为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种磁阻电机换相位置的检测装置，包括：本发明上述内容所提供的磁阻电机绕组阻值的检测装置，用于获取绕组的实际电阻值，其中，绕组为磁阻电机定子绕组；采样单元，用于对绕组两端的电压和通过绕组的电流进行采样，得到采样电压和采样电流；查找单元，与采样单元相连接，用于查找与采样电流相对应的绕组磁链，作为参考磁链，其中，在电机中存储有不同采样电流对应的绕组磁链；计算单元，与采样单元和磁阻电机绕组阻值的检测装置分别相连接，用于根据采样电压、采样电流和实际电阻值计算绕组的估算磁链；判断单元，与查找单元和计算单元分别相连接，用于判断参考磁链是否大于估算磁链；第一确定单元，与判断单元相连接，用于在判定参考磁链大于估算磁链时，确定磁阻电机转子未达到换相位置；以及第二确定单元，与判断单元相连接，用于在判定参考磁链小于或等于估算磁链时，确定磁阻电机转子达到换相位置。通过本发明，采用获取绕组的初始电阻值；对绕组两端的电压和通过绕组的电流进行采样，分别得到采样电压和采样电流；根据采样电压、采样电流和初始电阻值计算绕组的绕组磁链；计算绕组磁链对应的电阻误差值；以及计算绕组的实际电阻值，其中，实际电阻值等于初始电阻值减去电阻误差值，通过对磁阻电机工作过程中绕组的工作电压和工作电流进行采样，以计算出电机工作过程中的绕组磁链，进而得到绕组磁链对应的电阻误差值，并采用电阻误差值修正绕组的初始电阻，实现了对绕组因温度变化而导致的阻值改变进行实时补偿，解决了现有技术中无法在磁阻电机工作过程中准确检测定子绕组阻值的问题，进而达到了准确确定磁阻电机工作过程中绕组阻值的效果。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是根据本发明实施例的磁阻电机绕组阻值的检测装置的示意图；图2是根据本发明实施例的磁阻电机换相位置的检测装置的示意图；图3是根据本发明第一实施例的磁阻电机绕组阻值的检测方法的流程图；图4是根据本发明第二实施例的磁阻电机绕组阻值的检测方法的流程图；以及图5是根据本发明实施例的磁阻电机换相位置的检测方法的流程图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。本发明实施例提供了一种磁阻电机绕组阻值的检测装置，图1是根据本发明实施例的检测装置的示意图，如图1所示，该实施例的磁阻电机绕组阻值的检测装置10包括：获取单元11，采样单元12、第一计算单元13、第二计算单元14和第三计算单元15。其中，获取单元11用于获取绕组的初始电阻值；采样单元12用于对绕组两端的电压和通过绕组的电流进行采样，得到采样电压和采样电流，具体地，采样单元12可以分别通过电流采样模块和电压采样模块来实现对通过绕组的电流和绕组两端的电压进行采样；第一计算单元13与获取单元11和采样单元12均相连接，以根据采样单元得到的采样电压和采样电流及获取单元获取到的初始电阻值来计算绕组的绕组磁链，具体地，可以通过下式(1-1)计算绕组的绕组磁链：其中，U为绕组两端电压；i为相电流；R为获取到的绕组的初始电阻值；t1为对绕组进行采样的起始时间，t为对绕组进行采样的采样时间。第二计算单元14与第一计算单元13相连接，用于计算绕组磁链对应的电阻误差值，具体地，可以通过下式(1-8)计算绕组磁链对应的电阻误差值Rerror：其中，ψ(t2)为采用式(1-1)计算出的绕组磁链，i为绕组中的相电流，t1为采样时间起始时刻，t2为采样时间结束时刻。第三计算单元15，与获取单元11和第二计算单元14分别相连接，用于计算绕组的实际电阻值，其中，实际电阻值等于初始电阻值减去电阻误差值。本发明实施例的磁阻电机绕组阻值的检测装置通过对磁阻电机工作过程中绕组的工作电压和工作电流进行采样，以计算出电机工作过程中的绕组磁链，进而得到绕组磁链对应的电阻误差值，并采用电阻误差值修正绕组的初始电阻，实现了对绕组因温度变化而导致的阻值改变进行实时补偿，解决了现有技术中无法在磁阻电机工作过程中准确检测定子绕组阻值的问题，进而达到了准确确定磁阻电机工作过程中绕组阻值的效果。本发明实施例还提供了一种磁阻电机换相位置的检测装置，图2是根据本发明实施例的磁阻电机换相位置的检测装置的示意图，如图2所示，该实施例的磁阻电机换相位置的检测装置20包括：磁阻电机绕组阻值的检测装置10、采样单元21、查找单元22、计算单元23、判断单元24、第一确定单元25和第二确定单元26。其中，磁阻电机绕组阻值的检测装置10，用于获取磁阻电机定子绕组的实际电阻值；采样单元21用于对绕组两端的电压和通过绕组的电流进行采样，得到采样电压和采样电流；查找单元22与采样单元21相连接，用于查找与采样电流相对应的绕组磁链，作为参考磁链，其中，通过利用SRM在不同的转子位置对应着不同的电流-磁链曲线这一特性，事先测量并在电机中存储定转子对齐位置的电流-磁链曲线，根据绕组实时电流查到对应的磁链值后乘以一个系数，得到相应换相位置的参考磁链；计算单元23与查找采样单元21和磁阻电机绕组阻值的检测装置10分别相连接，用于根据采样电压、采样电流和实际电阻值计算绕组的估算磁链，具体地，可以通过下式(1-1)计算绕组的绕组磁链：其中，U为绕组两端电压；i为相电流；R为获取到的绕组的实际电阻值；t1为对绕组进行采样的起始时间，t为对绕组进行采样的采样时间。判断单元24和计算单元23和查找单元22分别相连接，以判断比较计算单元23计算出的估算磁链和查找单元22查找出的参考磁链的大小，其中，如果判断出参考磁链大于估算磁链，则第一确定单元25可以确定磁阻电机转子未达到换相位置，此时继续导通当前相，如果判断出参考磁链不大于估算磁链，则第二确定单元25可以确定磁阻电机转子达到换相位置，此时关断当前相，导通下一相。由于在电机单相轮流导通时，并不需要转子每一位置的信息，只要能够判断是否已达到换相位置，因此转子位置检测就可以简化为换相位置检测，本发明实施例的磁阻电机换相位置的检测装置，通过磁阻电机绕组阻值的检测装置获取电机工作过程中绕组的实际电阻值，并根据获取到的实际电阻值计算绕组磁链，使磁链估算时，绕组阻值接近于实际阻值，提高了磁链估算的精度，从而提高了磁阻电机换相位置检测的准确性，即，提高了转子位置估算结果的准确性。本发明实施例还提供了一种磁阻电机绕组阻值的检测方法，图3是根据本发明第一实施例的磁阻电机绕组阻值的检测方法的流程图，如图3所示，该第一实施例的检测方法包括以下步骤S302步骤S310：S302：获取绕组的初始电阻值；S304：对绕组两端的电压和通过绕组的电流进行采样，得到采样电压和采样电流，具体地，可以通过电流采样模块和电压采样模块来实现对通过绕组的电流和绕组两端的电压进行采样；S306：根据采样得到的采样电压和采样电流及获取单元获取到的初始电阻值来计算绕组的绕组磁链，具体地，可以通过下式(1-1)计算绕组的绕组磁链：其中，U为绕组两端电压；i为相电流；R为获取到的绕组的初始电阻值；t1为对绕组进行采样的起始时间，t为对绕组进行采样的采样时间。S308：计算绕组磁链对应的电阻误差值，具体地，可以通过下式(1-8)计算绕组磁链对应的电阻误差值Rerror：其中，ψ(t2)为采用式(1-1)计算出的绕组磁链，i为绕组中的相电流，t1为采样时间起始时刻，t2为采样时间结束时刻。S310：计算绕组的实际电阻值，其中，实际电阻值等于初始电阻值减去电阻误差值。其中，关于式(1-8)的推导过程如下：由于绕组磁链公式为式(1-1)：式中，U为绕组两端电压；i为相电流；R为绕组电阻；t1对绕组开始采样的时间。由于电机工作过程中绕组电阻值R是绕组实际的电阻值Ractual及因温度变化而产生的电阻误差Rerror之和。故有R＝Ractual+Rerror(1-2)根据磁链与电流的关系可知，当绕组电阻R不随温度变化，即Rerror＝0，在绕组电流变为0时，绕组的磁链也减小到0，即ψt(i＝0)＝0(1-3)当绕组电阻R随温度变化时，在时间t时，绕组的磁链为设绕组电流在t2时刻减小到零，由1-3可知ψt2＝0(1-5)故在t2时刻绕组磁链为由于电机的一个换向周期较小，可以认为在电机的一个换向周期内，电机绕组的阻值基本不变，故式1-6可化为由此，可得绕组电阻误差为本发明实施例的磁阻电机绕组阻值的检测方法通过对磁阻电机工作过程中绕组的工作电压和工作电流进行采样，以计算出电机工作过程中的绕组磁链，进而得到绕组磁链对应的电阻误差值，并采用电阻误差值修正绕组的初始电阻，实现了对绕组因温度变化而导致的阻值改变进行实时补偿，解决了现有技术中无法在磁阻电机工作过程中准确检测定子绕组阻值的问题，进而达到了准确确定磁阻电机工作过程中绕组阻值的效果。同时，由于对绕组阻值的进行温度补偿的步骤通过软件实时进行，不需要额外增加元器件，达到了避免提高电机生产成本的效果。图4是根据本发明第二实施例的磁阻电机绕组阻值的检测方法的流程图，如图4所示，该第二实施例的检测方法包括以下步骤S402步骤S412：S402：设定绕组的电阻值，该设定电阻值可以为绕组开始通电时刻对应的绕组的初始电阻值；S404：对一段时间(起始时间为t1，结束时间为t2)内绕组两端的电压和通过绕组的电流进行采样，得到采样电压和采样电流，具体地，可以通过电流采样模块和电压采样模块来实现对通过绕组的电流和绕组两端的电压进行采样；S406：根据采样得到的采样电压和采样电流及获取单元获取到的初始电阻值来计算绕组的绕组磁链，具体地，可以通过下式(1-1)计算绕组的绕组磁链：其中，U为绕组两端电压；i为相电流；R为设定的绕组的初始电阻值；t1为对绕组进行采样的起始时间，t为对绕组进行采样的采样时间。S408：计算绕组磁链对应的电阻误差值，具体地，可以通过式(1-8)计算绕组磁链对应的电阻误差值Rerror。S410：计算绕组的实际电阻值，其中，实际电阻值等于初始电阻值减去电阻误差值，此时，结束一个循环，检测到的磁阻电机工作到t2时刻时的实际电阻值。S412：设定绕组的实际电阻值为t2时刻计算出的实际电阻值，并返回步骤S404，即进行下一次循环，设置绕组阻值为实际阻值，即然后按照上面的步骤，一直循环下去。本发明实施例的磁阻电机绕组阻值的检测方法通过对磁阻电机工作过程中绕组的工作电压和工作电流进行采样，以计算出电机工作过程中的绕组磁链，进而得到绕组磁链对应的电阻误差值，并采用电阻误差值修正绕组的初始电阻，实现了对绕组因温度变化而导致的阻值改变进行实时补偿，解决了现有技术中无法在磁阻电机工作过程中准确检测定子绕组阻值的问题，进而达到了准确确定磁阻电机工作过程中绕组阻值的效果。同时，由于对绕组阻值的进行温度补偿的步骤通过软件实时进行，不需要额外增加元器件，达到了避免提高电机生产成本的效果。本发明实施例还提供了一种磁阻电机换相位置的检测方法，图5是根据本发明实施例的磁阻电机换相位置的检测方法的流程图，如图5所示，该实施例的磁阻电机换相位置的检测方法包括以下步骤S502至步骤S514：S502：获取磁阻电机定子绕组的实际电阻值，具体地，可以通过本发明实施例所提供的磁阻电机绕组阻值的检测方法；S504：对绕组两端的电压和通过绕组的电流进行采样，得到采样电压和采样电流；S506：查找与采样电流相对应的绕组磁链，作为参考磁链，其中，通过利用SRM在不同的转子位置对应着不同的电流-磁链曲线这一特性，事先测量并在电机中存储定转子对齐位置的电流-磁链曲线，根据绕组实时电流查到对应的磁链值后乘以一个系数，得到相应换相位置的参考磁链；S508：根据采样电压、采样电流和实际电阻值计算绕组的估算磁链，具体地，可以通过式(1-1)计算绕组的绕组磁链：其中，U为绕组两端电压；i为相电流；R为获取到的绕组的实际电阻值；t1为对绕组进行采样的起始时间，t为对绕组进行采样的采样时间。S510：判断比较S508计算出的估算磁链和S506查找出的参考磁链的大小，其中，如果判断出参考磁链大于估算磁链，则执行步骤S512，如果判断出参考磁链不大于估算磁链，则执行步骤S514；S512：确定磁阻电机转子未达到换相位置，此时继续导通当前相；S514：确定磁阻电机转子达到换相位置，此时关断当前相，导通下一相。由于在电机单相轮流导通时，并不需要转子每一位置的信息，只要能够判断是否已达到换相位置，因此转子位置检测就可以简化为换相位置检测，本发明实施例的磁阻电机换相位置的检测装置，通过磁阻电机绕组阻值的检测装置获取电机工作过程中绕组的实际电阻值，并根据获取到的实际电阻值计算绕组磁链，使磁链估算时，绕组阻值接近于实际阻值，提高了磁链估算的精度，从而提高了磁阻电机换相位置检测的准确性，即，提高了转子位置估算结果的准确性。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。