角度估算方法及裝置、電機(jī)矢量控制方法及系統(tǒng)和電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，特別涉及一種基于霍爾傳感器的角度估 算方法及裝置、電機(jī)矢量控制方法及系統(tǒng)和電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁同步電機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛 應(yīng)用。其中，永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高動態(tài)性能、大范圍的調(diào)速或定 位控制，因此，永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。
[0003] 矢量控制亦稱磁場定向控制，其基本思路是：通過坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)模擬直流電機(jī)的 控制方法來對永磁同步電機(jī)進(jìn)行控制，其實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0004] 根據(jù)定子磁場電角度將采集到的電機(jī)三相電流通過Clarke變換和Park變換進(jìn)行 解耦，得到按轉(zhuǎn)子磁場定向的兩個直流分量，分別為d軸電流Id(勵磁電流分量）和q軸電 流Iq(轉(zhuǎn)矩電流分量）；
[0005] 對兩個直流分量進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，得到d軸電壓Vd和q軸電壓Vq;
[0006] 對d軸電壓Vd和q軸電壓Vq進(jìn)行Park逆變換和Clarke逆變換，得到三相電壓；
[0007] 對三相電壓進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制實(shí)現(xiàn)矢量控制量輸出，以控制永磁同步電機(jī)運(yùn) 行，達(dá)到矢量控制的目的。
[0008] 其中，實(shí)現(xiàn)精確矢量控制的前提是獲取轉(zhuǎn)子磁場的準(zhǔn)確位置，轉(zhuǎn)子磁場的位置通 常通過定子磁場電角度表征。傳統(tǒng)的矢量控制方法中，較常用的一種電角度估算方法為基 于霍爾傳感器的電角度估算方法，但是該方法是根據(jù)上個電周期所需時間估算下個電周期 里每個空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM)控制周期轉(zhuǎn)子的電角度，該方法估算的電角度與實(shí)際電 角度存在很大的誤差，即準(zhǔn)確性較低，因此，在霍爾信號跳變時，很容易導(dǎo)致繞組電流突變， 使得電機(jī)的矢量控制精度低，電機(jī)易出現(xiàn)抖動、反轉(zhuǎn)或失步現(xiàn)象。
[0009] 因此，如何對定子磁場電角度進(jìn)行估算以提高矢量控制精度成為亟待解決的問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是提供一種角度估算方法及裝置、電機(jī)矢量控制方法及系統(tǒng)和電 機(jī)，以提高矢量控制精度。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
[0012] -種基于霍爾傳感器的角度估算方法，包括：
[0013] 獲取轉(zhuǎn)子的角速度；
[0014] 依據(jù)所述轉(zhuǎn)子的角速度以及空間矢量脈寬調(diào)制控制周期確定第一電角度增量；
[0015] 依據(jù)當(dāng)前霍爾位置下的霍爾角度、前一空間矢量脈寬調(diào)制控制周期內(nèi)的電角度， 以及所述第一電角度增量確定電角度補(bǔ)償量；
[0016] 將所述第一電角度增量和所述電角度補(bǔ)償量之和確定為第二電角度增量；
[0017] 當(dāng)所述前一空間矢量脈寬調(diào)制控制周期內(nèi)的電角度與所述當(dāng)前霍爾位置下的霍 爾角度的差值小于或等于第一預(yù)設(shè)閾值時，確定當(dāng)前空間矢量脈寬調(diào)制控制周期的電角度 估算量為所述前一空間矢量脈寬調(diào)制控制周期內(nèi)的電角度值與所述第二電角度增量之和。
[0018] 上述方法，優(yōu)選的，還包括：
[0019]當(dāng)所述前一空間矢量脈寬調(diào)制控制周期內(nèi)的電角度與所述當(dāng)前霍爾位置下的霍 爾角度的差值大于所述第一預(yù)設(shè)閾值時，確定前空間矢量脈寬調(diào)制控制周期的電角度估算 量為所述前一空間矢量脈寬調(diào)制控制周期內(nèi)的電角度值。
[0020] 上述方法，優(yōu)選的，還包括：
[0021] 當(dāng)所述當(dāng)前霍爾位置下的霍爾角度與所述前一空間矢量脈寬調(diào)制控制周期內(nèi)的 電角度的差值大于第二預(yù)設(shè)閾值時，確定當(dāng)前空間矢量脈寬調(diào)制控制周期的電角度為所述 霍爾角度值。
[0022] 上述方法，優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子的角速度依據(jù)相鄰兩個霍爾位置變換時間間隔以及 所述兩個霍爾位置變換所經(jīng)過的電角度差確定。
[0023] 上述方法，優(yōu)選的，所述依據(jù)所述轉(zhuǎn)子的角速度以及空間矢量脈寬調(diào)制控制周期 確定第一電角度增量包括：
[0024] 將所述轉(zhuǎn)子的角速度與所述空間矢量脈寬調(diào)制的控制周期的乘積確定為所述第 一電角度增量。
[0025] 上述方法，優(yōu)選的，所述依據(jù)當(dāng)前霍爾位置下的霍爾角度、前一空間矢量脈寬調(diào)制 控制周期內(nèi)的電角度，以及所述第一電角度增量確定電角度補(bǔ)償量包括：
[0026] 依據(jù)補(bǔ)償量公式確定電角度補(bǔ)償量，所述補(bǔ)償量公式為：
[0027]
[0028] 其中，Λ Θ '為電角度補(bǔ)償量；為當(dāng)前霍爾位置下的霍爾角度；Θ為前一空間 矢量脈寬調(diào)制控制周期內(nèi)的電角度值；△ω為第一電角度增量；α為預(yù)設(shè)的電角度值。
[0029] -種基于霍爾傳感器的矢量控制方法，包括：根據(jù)定子磁場電角度將采集到的電 機(jī)三相電流進(jìn)行解耦，得到d軸電流和q軸電流；對兩個直流分量進(jìn)行ΡΙ調(diào)節(jié)，得到d軸電 壓和q軸電壓；對d軸電壓和q軸電壓進(jìn)行Park逆變換和Clarke逆變換，得到三相電壓； 對三相電壓進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制實(shí)現(xiàn)矢量控制量輸出，以控制永磁同步電機(jī)運(yùn)行；其中， 所述定子磁場電角度通過如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的基于霍爾傳感器的角度估算方 法得到。
[0030] 上述方法，優(yōu)選的，還包括：
[0031] 判斷所述轉(zhuǎn)子角速度與所述q軸電流的乘積是否超出第三預(yù)設(shè)閾值；
[0032] 當(dāng)判斷出所述轉(zhuǎn)子角速度與所述q軸電流的乘積超出第三預(yù)設(shè)閾值時，降低外部 輸入的參考量。
[0033] 上述方法，優(yōu)選的，還包括：
[0034] 當(dāng)所述電機(jī)處于非轉(zhuǎn)速模式時，判斷轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時是否大于預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速限值；
[0035] 當(dāng)判斷出所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時大于所述預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速限值時，將所述電機(jī)切換到轉(zhuǎn)速模 式。
[0036] 上述方法，優(yōu)選的，還包括：
[0037] 當(dāng)所述電機(jī)處于電壓模式時，判斷轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時是否大于預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速限值；
[0038] 當(dāng)判斷出所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時大于所述預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速限值時，降低外部輸入的目標(biāo)電壓 值。
[0039] 上述方法，優(yōu)選的，當(dāng)所述電機(jī)處于電壓模式時，電壓閉環(huán)的負(fù)反饋端的輸入值依 據(jù)d軸電壓和q軸電壓確定；
[0040] 其中，電壓閉環(huán)的負(fù)反饋端的輸入值為d軸電壓和q軸電壓的平方和的平方根。
[0041] 一種基于霍爾傳感器的角度估算裝置，包括：
[0042] 獲取模塊，用于獲取轉(zhuǎn)子的角速度；
[0043] 第一確定模塊，用于依據(jù)所述轉(zhuǎn)子的角速度以及空間矢量脈寬調(diào)制控制周期確定 第一電角度增量；
[0044] 第二確定模塊，用于依據(jù)當(dāng)前霍爾位置下的霍爾角度、前一空間矢量脈寬調(diào)制控 制周期內(nèi)的電角度，以及所述第一電角度增量確定電角度補(bǔ)償量；
[0045] 第三確定模塊，用于將所述第一電角度增量和所述電角度補(bǔ)償量之和確定為第二 電角度增量；
[0046] 第一估算模塊，用于當(dāng)當(dāng)所述前一空間矢量脈寬調(diào)制控制周期內(nèi)的電角度與所述 當(dāng)前霍爾位置下的霍爾角度的差值小于或等于第一預(yù)設(shè)閾值時，確定當(dāng)前空間矢量脈寬調(diào) 制控制周期的電角度估算量為所述前一空間矢量脈寬調(diào)制控制周期內(nèi)的電角度值與所述 第二電角度增量之和。
[0047] 上述裝置，優(yōu)選的，還包括：
[0048] 第二估算模塊，用于當(dāng)所述前一空間矢量脈寬調(diào)制控制周期內(nèi)的電角度與所述當(dāng) 前霍爾位置下的霍爾角度的差值大于所述第一預(yù)設(shè)閾值時，確定前空間矢量脈寬調(diào)制控制 周期的電角度估算量為所述前一空間矢量脈寬調(diào)制控制周期內(nèi)的電角度值。
[0049] 上述裝置，優(yōu)選的，還包括：
[0050] 第三估算模塊，用于當(dāng)所述當(dāng)前霍爾位置下的霍爾角度與所述前一空間矢量脈寬 調(diào)制控制周期內(nèi)的電角度的差值大于第二預(yù)設(shè)閾值時，確定當(dāng)前空間矢量脈寬調(diào)制控制周 期的電角度為所述霍爾角度值。
[0051] 上述裝置，優(yōu)選的，所述獲取模塊包括：
[0052] 獲取單元,用于依據(jù)相鄰兩個霍爾位置變換時間間隔以及所述兩個霍爾位置變換 所經(jīng)過的電角度差獲取所述轉(zhuǎn)子的角速度。
[0053] 上述裝置，優(yōu)選的，所述第一確定模塊包括：
[0054] 第一確定單元，用于將所述轉(zhuǎn)子的角速度與所述空間矢量脈寬調(diào)制的控制周期的 乘積確定為所述第一電角度增量。
[0055] 上述裝置，優(yōu)選的，所述第二確定模塊包括：
[0056] 第二確定單元，用于依據(jù)補(bǔ)償量公式確定電角度補(bǔ)償量，所述補(bǔ)償量公式為：
[0057]
[0058] 其中，Λ