本發(fā)明涉及電機領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁同步電機旋變零點校正方法以及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

已有技術(shù)主要是采用電子軟件旋變零點位置自學(xué)習(xí)方案進行旋變零點校正，其適用于轉(zhuǎn)速較低(低于9000rpm)的電機控制器領(lǐng)域，并不適用于高速(特別是高于15000rpm)永磁同步電機領(lǐng)域。

具體的，已有技術(shù)采用軟件自學(xué)習(xí)方法是將永磁同步電機低頻下保證電機空轉(zhuǎn)，判斷旋變零點的方向與零點位置。因為每臺電機都有不同的參數(shù)差異，這樣在軟件自學(xué)習(xí)過程中因為電機參數(shù)的不一致，能夠控制的精度范圍為10℃以內(nèi)，存在10℃不確定性必然影響扭矩控制的精度或者降低控制器的整體輸出效率，從而影響整體性能提升。

簡而言之，已有技術(shù)定位旋變零點的精度不夠，同時針對不同型號的電機精度不一致，即不能保證旋變零點一致性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述精度不夠、針不具備一致性的缺陷，提供一種永磁同步電機旋變零點校正方法以及系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種永磁同步電機旋變零點校正方法，包括：

S100、采樣電機在自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的線電壓的反電動勢以及旋變信號，比較反電動勢和旋變信號經(jīng)過同一個位置時的時間差；

S200、根據(jù)電機頻率以及所述時間差計算旋變的零點偏移量；

S300、基于所述零點偏移量對旋變反饋的位置信號進行補償以校正旋變零點。

在本發(fā)明所述的永磁同步電機旋變零點校正方法中，步驟S100中，所述同一個位置為代表電機的零點和/或180°的位置，所述的比較反電動勢和旋變信號經(jīng)過同一個位置時的時間差包括：

確定反電動勢的過零點和/或過180°的位置，并獲取該位置對應(yīng)的第一采樣時刻；

獲取旋變信號的零點和/或180°所對應(yīng)的第二采樣時刻；

計算第一采樣時刻和第二采樣時刻的時間差。

在本發(fā)明所述的永磁同步電機旋變零點校正方法中，步驟S100中，采樣電機的線電壓的反電動勢后進行如下預(yù)處理：將采用得到的反電動勢通過分壓、濾波與穩(wěn)壓電路變成5V的正弦波信號，將該正弦波信號通過高精度比較器后輸出方波信號，再將該方波信號通過光耦隔離同相輸出至MCU的IO口，MCU檢測到方波信號的上升沿和/下降沿，并將上升沿作為反電動勢的過零點的位置，下降沿作為反電動勢的過180°的位置。

在本發(fā)明所述的永磁同步電機旋變零點校正方法中，

步驟S100中，同時采樣兩路線電壓的反電動勢，針對每一路線電壓，分別比較得到對應(yīng)的所述時間差；

步驟S200中，根據(jù)電機頻率以及第一路線電壓所對應(yīng)的時間差計算旋變的第一零點偏移量，根據(jù)電機頻率以及第二路線電壓所對應(yīng)的時間差計算旋變的第二零點偏移量，并基于所述第一零點偏移量和第二零點偏移量通過數(shù)學(xué)處理得到最終的零點偏移量。

在本發(fā)明所述的永磁同步電機旋變零點校正方法中，步驟S200中，所述的根據(jù)電機頻率以及所述時間差計算旋變的零點偏移量包括：基于公式θ_OFFSET＝Δt*n*360°計算得到零點偏移量，式中，θ_OFFSET代表零點偏移量，Δt代表時間差，n代表電機頻率。

本發(fā)明還公開了一種永磁同步電機旋變零點校正系統(tǒng)，包括：

反電動勢采樣模塊，用于在電機自由旋轉(zhuǎn)時采樣電機的線電壓的反電動勢；

時間差獲取模塊，用于在電機自由旋轉(zhuǎn)時采樣旋變信號，比較反電動勢和旋變信號經(jīng)過同一個位置時的時間差；

零點偏移量計算模塊，用于根據(jù)電機頻率以及所述時間差計算旋變的零點偏移量；

零點校正模塊，用于基于所述零點偏移量對旋變反饋的位置信號進行補償以校正旋變零點。

在本發(fā)明所述的永磁同步電機旋變零點校正系統(tǒng)中，所述同一個位置為代表電機的零點和/或180°的位置，所述時間差獲取模塊包括：

第一采樣時刻確定單元，用于確定反電動勢的過零點和/或過180°的位置，并獲取該位置對應(yīng)的第一采樣時刻；

第二采樣時刻確定單元，用于獲取旋變信號的零點和/或180°所對應(yīng)的第二采樣時刻；

時間差計算單元，用于計算第一采樣時刻和第二采樣時刻的時間差。

在本發(fā)明所述的永磁同步電機旋變零點校正系統(tǒng)中，所述反電動勢采樣模塊包括用于采樣電機的線電壓的反電動勢的采樣電路和用戶采樣得到的線電壓的反電動勢進行預(yù)處理的預(yù)處理電路，其中，所述預(yù)處理電路包括：

正弦波信號預(yù)處理單元，用于將采用得到的反電動勢通過分壓、濾波與穩(wěn)壓電路變成5V的正弦波信號；

方波信號產(chǎn)生單元，用于將該正弦波信號通過高精度比較器后輸出方波信號；

隔離輸出單元，用于將該方波信號通過光耦隔離同相輸出至MCU的IO口；其中，MCU檢測到方波信號的上升沿和/下降沿，并將上升沿作為反電動勢的過零點的位置，下降沿作為反電動勢的過180°的位置。

在本發(fā)明所述的永磁同步電機旋變零點校正系統(tǒng)中，所述反電動勢采樣模塊的數(shù)量為兩個，兩個反電動勢采樣模塊同時采樣兩路線電壓的反電動勢；所述時間差獲取模塊的數(shù)量為兩個，兩個時間差獲取模塊分別針對一路線電壓比較得到對應(yīng)的所述時間差；

其中，所述零點偏移量計算模塊包括：

第一零點偏移量計算單元，用于根據(jù)電機頻率以及第一路線電壓所對應(yīng)的時間差計算旋變的第一零點偏移量；

第二零點偏移量計算單元，用于根據(jù)電機頻率以及第二路線電壓所對應(yīng)的時間差計算旋變的第二零點偏移量；

零點偏移量確定單元，用于基于所述第一零點偏移量和第二零點偏移量通過數(shù)學(xué)處理得到最終的零點偏移量。

在本發(fā)明所述的永磁同步電機旋變零點校正系統(tǒng)中，所述的根據(jù)電機頻率以及所述時間差計算旋變的零點偏移量包括：基于公式θ_OFFSET＝Δt*n*360°計算得到零點偏移量，式中，θ_OFFSET代表零點偏移量，Δt代表時間差，n代表電機頻率。

實施本發(fā)明的永磁同步電機旋變零點校正方法以及系統(tǒng)，具有以下有益效果：本發(fā)明由于使用電機的線電壓的反電動勢進行零點捕獲，且零點偏移量是與電機頻率相關(guān)的，所以本發(fā)明不僅精度高而且可以適應(yīng)不同種類不同型號的電機，且采樣計算的過程簡單，延遲小，計算得到的零點偏移量精度更高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖：

圖1是本發(fā)明永磁同步電機旋變零點校正方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明永磁同步電機旋變零點校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的典型實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。

需要說明的是，本發(fā)明中出現(xiàn)的詞語“相連”或“連接”，不僅僅包括將兩個實體直接相連，也包括通過具有有益改善效果的其他實體間接相連。詞語“相等”、“相同”“同時”或者其他類似的用語，不限于數(shù)學(xué)術(shù)語中的絕對相等或相同，在實施本專利所述權(quán)利時，可以是工程意義上的相近或者在可接受的誤差范圍內(nèi)，例如5V的正弦波，并不限于完全為5V，而是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的5V左右的數(shù)值，可以有一定的偏差。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。比如本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

本發(fā)明總的思路是：驅(qū)動電機自由旋轉(zhuǎn)，然后采樣電機的線電壓的反電動勢以及采樣旋變信號，比較反電動勢和旋變信號經(jīng)過同一個位置時的時間差，再根據(jù)電機頻率以及所述時間差計算旋變的零點偏移量，基于所述零點偏移量對旋變反饋的位置信號進行補償以校正旋變零點。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術(shù)方案進行詳細的說明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明實施例以及實施例中的具體特征是對本申請技術(shù)方案的詳細的說明，而不是對本申請技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本發(fā)明實施例以及實施例中的技術(shù)特征可以相互組合。

實施例一

參考圖1，是本發(fā)明永磁同步電機旋變零點校正方法的流程圖。

本實施例的永磁同步電機旋變零點校正方法包括：

S100、采樣電機在自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的線電壓的反電動勢以及旋變信號，比較反電動勢和旋變信號經(jīng)過同一個位置時的時間差；

因為在電機過零點時，反電動勢出現(xiàn)一個正弦波，如果旋變零點沒有偏差，則會同時反饋零度的位置信號，如果旋變零點出現(xiàn)偏差，則其反饋的零度的位置信號的時刻會較之反電動勢出現(xiàn)一個時間差，本發(fā)明即是要獲取該時間差以計算所對應(yīng)的角度偏差。

此步驟中，可以僅采樣UV、UW、VW中的一路線電壓的反電動勢，比較反電動勢和旋變信號經(jīng)過同一個位置時的時間差。也可以同時采樣兩路線電壓的反電動勢以互相參考，針對每一路線電壓，分別比較得到對應(yīng)的所述時間差。例如，采樣UV、UW兩路線電壓的反電動勢。

具體的，所述同一個位置可以為代表電機的零點和/或180°的位置，此時所述的比較反電動勢和旋變信號經(jīng)過同一個位置時的時間差包括：確定反電動勢的過零點和/或過180°的位置，并獲取該位置對應(yīng)的第一采樣時刻t₁；獲取旋變信號的零點和/或180°所對應(yīng)的第二采樣時刻t₂；計算第一采樣時刻和第二采樣時刻的時間差Δt＝t₁-t₂。

優(yōu)選的，可以獲取零點和180°位置的時間差，然后將零點和180°位置所對應(yīng)計算的角度偏差進行綜合考量，比如取平均Δt＝(Δt₀+Δt₁₈₀)/2，Δt₀表示同一個位置為零點時，反電動勢和旋變信號經(jīng)過零點位置的時間差，Δt₁₈₀表示同一個位置為180°時，反電動勢和旋變信號經(jīng)過180°位置的時間差。

因為考慮到實際實施時，反電動勢的信號一般是發(fā)給MCU進行軟件算法處理，而MCU的IO口只能直接承受5V電壓,所以在采樣得到高壓的反電動勢后需要進行如下預(yù)處理：將采用得到的反電動勢通過分壓、濾波與穩(wěn)壓電路變成5V的正弦波信號，將該正弦波信號通過高精度比較器后輸出方波信號，再將該方波信號通過光耦隔離同相輸出至MCU的IO口，其中，方波信號的上升沿代表反電動勢的過零點的位置，下降沿代表反電動勢的過180°的位置。這樣，MCU一方面可以直接獲取旋變反饋的位置信號，另一方面可以捕獲反電動勢預(yù)處理后的方波信號的上升沿和下降沿，從而判斷反電動勢的過零點和/或過180°的位置。

而關(guān)于旋變信號的零點和/或180°的采樣時刻確定，是本領(lǐng)域常識，旋變信號為一個正弦波，其一般經(jīng)過一個比較器后變?yōu)榉讲ㄖ苯虞斔徒oMCU，MCU根據(jù)方波信號即可判斷零點和/或180°的時刻。

S200、根據(jù)電機頻率以及所述時間差計算旋變的零點偏移量；

具體的，基于公式θ_OFFSET＝Δt*n*360°計算得到零點偏移量，式中，θ_OFFSET代表零點偏移量，n代表電機頻率，單位為轉(zhuǎn)/分鐘，Δt代表時間差，因為Δt一般是微秒級別，所以如果Δt的單位取微秒，則需要將公式修正為θ_OFFSET＝p*Δt*(n*360°)/(60*10⁶)，p表示電機的極對數(shù)。

如果步驟S100中計算得到了兩路線電壓的反電動勢，則步驟S200具體包括：基于上述公式，根據(jù)電機頻率以及第一路線電壓所對應(yīng)的時間差Δt₁計算旋變的第一零點偏移量θ_OFFSET1；基于上述公式，根據(jù)電機頻率以及第二路線電壓所對應(yīng)的時間差Δt₂計算旋變的第二零點偏移量θ_OFFSET2；最后，基于所述第一零點偏移量θ_OFFSET1和第二零點偏移量θ_OFFSET2通過數(shù)學(xué)處理得到最終的零點偏移量。其中，數(shù)學(xué)處理可以是求平均等處理方法，例如θ_OFFSET＝(θ_OFFSET1+θ_OFFSET2)/2。

S300、基于所述零點偏移量對旋變反饋的位置信號進行補償以校正旋變零點。此部分可以直接在現(xiàn)有的軟件中通過設(shè)置偏移量進行補償，通過這種方法可以將旋變零點精度控制在+/_1.5℃以內(nèi)。

本實施例由于使用電機的線電壓的反電動勢進行零點捕獲，且零點偏移量是與電機頻率相關(guān)的，所以本發(fā)明不僅精度高而且可以適應(yīng)不同種類不同型號的電機，且采樣計算的過程簡單，延遲小，計算得到的零點偏移量精度更高。

實施例二

參考圖2，是本發(fā)明永磁同步電機旋變零點校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本實施例公開了一種永磁同步電機旋變零點校正系統(tǒng)，包括：用于在電機自由旋轉(zhuǎn)時采樣電機的線電壓的反電動勢的反電動勢采樣模塊；用于在電機自由旋轉(zhuǎn)時采樣旋變信號，比較反電動勢和旋變信號經(jīng)過同一個位置時的時間差的時間差獲取模塊；用于根據(jù)電機頻率以及所述時間差計算旋變的零點偏移量的零點偏移量計算模塊；用于基于所述零點偏移量對旋變反饋的位置信號進行補償以校正旋變零點的零點校正模塊。

本實施例中采用的是軟硬件結(jié)合的方式，反電動勢采樣模塊為硬件電路，時間差獲取模塊、零點偏移量計算模塊、零點校正模塊為設(shè)置在MCU中的軟件模塊。當(dāng)然，本發(fā)明并不限于此，本實施例僅為舉例說明。

其中，反電動勢采樣模塊，可以僅采樣一路線電壓的反電動勢，也可以同時采樣兩路線電壓的反電動勢以互相參考。

具體的，所述反電動勢采樣模塊包括用于采樣電機的線電壓的反電動勢的采樣電路和用戶采樣得到的線電壓的反電動勢進行預(yù)處理的預(yù)處理電路，其中，所述預(yù)處理電路包括：正弦波信號預(yù)處理單元，用于將采用得到的反電動勢通過分壓、濾波與穩(wěn)壓電路變成5V的正弦波信號；方波信號產(chǎn)生單元，用于將該正弦波信號通過高精度比較器后輸出方波信號；隔離輸出單元，用于將該方波信號通過光耦隔離同相輸出至MCU的IO口；其中，MCU檢測到方波信號的上升沿和/下降沿，并將上升沿作為反電動勢的過零點的位置，下降沿作為反電動勢的過180°的位置。

其中，時間差獲取模塊中，所述同一個位置為代表電機的零點和/或180°的位置。具體的，所述時間差獲取模塊包括：第一采樣時刻確定單元，用于確定反電動勢的過零點和/或過180°的位置，并獲取該位置對應(yīng)的第一采樣時刻；第二采樣時刻確定單元，用于獲取旋變信號的零點和/或180°所對應(yīng)的第二采樣時刻；時間差計算單元，用于計算第一采樣時刻和第二采樣時刻的時間差。

其中，零點偏移量計算模塊中，基于公式θ_OFFSET＝Δt*n*360°計算得到零點偏移量，式中，θ_OFFSET代表零點偏移量，n代表電機頻率，單位為轉(zhuǎn)/分鐘，Δt代表時間差，因為Δt一般是微秒級別，所以如果Δt的單位取微秒，則需要將公式修正為θ_OFFSET＝p*Δt*(n*360°)/(60*10⁶)，p表示電機的極對數(shù)。

本實施例中采樣的UV、UW兩路線電壓的反電動勢，因此所述反電動勢采樣模塊的數(shù)量為兩個，兩個反電動勢采樣模塊同時采樣UV、UW兩路線電壓的反電動勢；所述時間差獲取模塊的數(shù)量為兩個，兩個時間差獲取模塊分別針對UV、UW中的一路線電壓比較得到對應(yīng)的所述時間差；相應(yīng)的，所述零點偏移量計算模塊包括：

第一零點偏移量計算單元，用于根據(jù)電機頻率以及UV線電壓所對應(yīng)的時間差計算旋變的第一零點偏移量；

第二零點偏移量計算單元，用于根據(jù)電機頻率以及UW線電壓所對應(yīng)的時間差計算旋變的第二零點偏移量；

零點偏移量確定單元，用于基于所述第一零點偏移量和第二零點偏移量通過數(shù)學(xué)處理得到最終的零點偏移量。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學(xué)存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。

綜上所述，實施本發(fā)明的永磁同步電機旋變零點校正方法以及系統(tǒng)，具有以下有益效果：本發(fā)明由于使用電機的線電壓的反電動勢進行零點捕獲，且零點偏移量是與電機頻率相關(guān)的，所以本發(fā)明不僅精度高而且可以適應(yīng)不同種類不同型號的電機，且采樣計算的過程簡單，延遲小，計算得到的零點偏移量精度更高。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。