一种获取电机转子位置、速度的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种获取电机转子位置、速度的方法及装置
本专利技术涉及永磁同步电机的控制
具体地说，涉及一种获取电机转子位置、速度的方法及装置。
技术介绍
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，PermanentMagnetSynchronousMotor)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。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θ相关的正弦sinθ和余弦conθ，在进行转子位置θ计算时，需要根据上述正弦sinθ和余弦conθ通过反正切计算获得转子位置θ；然后，再对计算出的电机转子位置θ进行微分计算才能得到电机转子转速ω。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。
技术实现思路
为此，本专利技术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、精度高，而且能够提高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。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种获取电机转子位置及速度的方法，包括：获取电机转子角加速度αcalc；获取电机转子角加速度偏差αerr；根据所述电机转子角加速度αcalc和所述电机转子角加速度偏差αerr，得到电机转子角加速度修正值αpll；根据所述电机转子角加速度修正值αpll得到电机转子速度ωpll和电机转子位置θpll。上述方法中，所述获取电机转子角加速度αcalc包括：获取电机扭矩Tqcalc；获取电机转速转动惯量J；将所述电机扭矩Tqcalc与所述电机转速转动惯量J相除，得到电机转子角加速度αcalc。上述方法中，所述获取电机扭矩Tqcalc，包括，采用如下公式计算得到电机扭矩：其中，id和iq分别为直轴实际电流和交轴实际电流，Tqcalc为电机的实际扭矩，Ld和Lq分别为直轴电感和交轴电感，p为电机的极对数，ψm为电机转子永磁磁链。上述方法中，所述获取电机转子角加速度偏差αerr包括：获取上一周期的电机转子位置θpll，并计算出cos(θPLL)和sin(θPLL)的值；获取传感器测量的sin(θmea)和cos(θmea)的值；根据cos(θPLL)、sin(θPLL)、sin(θmea)、cos(θmea)获取第一偏差θerr；对所述第一偏差θerr进行PID控制，得到电机转子角加速度偏差αerr。上述方法中，所述根据cos(θPLL)、sin(θPLL)、sin(θmea)、cos(θmea)获取第一偏差θerr包括：采用如下公式计算得到第一偏差θerr：θerr＝sin(θmea)*cos(θPLL)-cos(θmea)*sin(θPLL)。上述方法中，所述获取上一周期的电机转子位置θpll，并计算出cos(θPLL)和sin(θPLL)的值，包括通过锁相环计算出cos(θPLL)和sin(θPLL)的值。上述方法中，所述根据所述电机转子角加速度αcalc和所述电机转子角加速度偏差αerr，得到电机转子角加速度修正值αpll包括：将所述电机转子角加速度αcalc和所述电机转子角加速度偏差αerr相加；对αcalc+αerr进行低通滤波处理，得到电机转子角加速度修正值αpll。上述方法中，所述根据所述电机转子角加速度修正值αpll得到电机转子速度ωpll和电机转子位置θpll包括：对所述电机转子角加速度修正值αpll进行积分，得到电机转子速度ωpll；对所述电机转子速度ωpll进行积分，得到电机转子位置θpll。一种获取电机转子位置及速度的装置，包括：角加速度获取单元，用于获取电机转子角加速度αcalc；偏差获取单元，用于获取电机转子角加速度偏差αerr；修正值获取单元，用于根据所述电机转子角加速度αcalc和所述电机转子角加速度偏差αerr，得到电机转子角加速度修正值αpll；速度位置获取单元，用于根据所述电机转子角加速度修正值αpll得到电机转子速度ωpll和电机转子位置θpll。上述装置中，所述角加速度获取单元包括：扭矩获取子单元，用于获取电机扭矩Tqcalc；惯量获取子单元，用于获取电机转速转动惯量J；角加速度计算子单元，用于将所述电机扭矩Tqcalc与所述电机转速转动惯量J相除，得到电机转子角加速度αcalc。上述装置中，所述扭矩获取子单元，采用如下公式计算得到电机扭矩Tqcalc：其中，id和iq分别为直轴实际电流和交轴实际电流，Tqcalc为电机的实际扭矩，Ld和Lq分别为直轴电感和交轴电感，p为电机的极对数，ψm为电机转子永磁磁链。上述装置中，所述偏差获取单元包括：转子位置引入子单元，用于获取上一周期的电机转子位置θpll，并计算出cos(θPLL)和sin(θPLL)的值；传感器数值引入子单元，用于获取传感器测量的sin(θmea)和cos(θmea)的值；第一偏差获取子单元，用于根据cos(θPLL)、sin(θPLL)、sin(θmea)、cos(θmea)获取第一偏差θerr；偏差计算子单元，用于对所述第一偏差θerr进行PID控制，得到电机转子角加速度偏差αerr。上述装置中，所述第一偏差获取子单元，采用如下公式计算得到第一偏差θerr：θerr＝sin(θmea)*cos(θPLL)-cos(θmea)*sin(θPLL)。上述装置中，所述修正值获取单元包括：叠加子单元，用于将所述电机转子角加速度αcalc和所述电机转子角加速度偏差αerr相加；滤波子单元，用于对αcalc+αerr进行低通滤波处理，得到电机转子角加速度修正值αpll。上述装置中，所述速度位置获取单元包括：第一积分子单元，用于对所述电机转子角加速度修正值αpll进行积分，得到电机转子速度ωpll；第二积分子单元，用于对所述电机转子速度ωpll进行积分，得到电机转子位置θpll。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：(1)本专利技术的获取电机转子位置、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。(2)本专利技术的获取电机转子位置、速度的方法及装置，对αcalc+αerr采用低通滤波处理，降低了噪声影响，因此sine、consine信号的输入没有必要再直接进行低通滤处理，这进一步降低了执行算法消耗的时间。(3)本专利技术的获取电机转子位置、速度的方法及装置，由于速度的计算与位置信号采用了相同的采样速率，因此速度计算时的相位移动将被减小，使得电机速度和位置的同步性更好，整个系统的控制效果也更好。(4)本专利技术的获取电机转子位置、速度的方法及装置，不涉及到微分运算，因此尽管使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
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αcalc；获取电机转子角加速度偏差αerr；根据所述电机转子角加速度αcalc和所述电机转子角加速度偏差αerr，得到电机转子角加速度修正值αpll；根据所述电机转子角加速度修正值αpll得到电机转子速度ωpll和电机转子位置θpll。

【技术特征摘要】
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αcalc；获取电机转子角加速度偏差αerr；根据所述电机转子角加速度αcalc和所述电机转子角加速度偏差αerr，得到电机转子角加速度修正值αpll；根据所述电机转子角加速度修正值αpll得到电机转子速度ωpll和电机转子位置θpll。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αcalc包括：获取电机扭矩Tqcalc；获取电机转速转动惯量J；将所述电机扭矩Tqcalc与所述电机转速转动惯量J相除，得到电机转子角加速度αcalc。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Tqcalc，包括，采用如下公式计算得到电机扭矩：其中，id和iq分别为直轴实际电流和交轴实际电流，Tqcalc为电机的实际扭矩，Ld和Lq分别为直轴电感和交轴电感，p为电机的极对数，ψm为电机转子永磁磁链。4.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偏差αerr包括：获取上一周期的电机转子位置θpll，并计算出cos(θPLL)和sin(θPLL)的值；获取传感器测量的sin(θmea)和cos(θmea)的值；根据cos(θPLL)、sin(θPLL)、sin(θmea)、cos(θmea)获取第一偏差θerr；对所述第一偏差θerr进行PID控制，得到电机转子角加速度偏差αerr。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(θPLL)、sin(θPLL)、sin(θmea)、cos(θmea)获取第一偏差θerr包括：采用如下公式计算得到第一偏差θerr：θerr＝sin(θmea)*cos(θPLL)-cos(θmea)*sin(θPLL)。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θpll，并计算出cos(θPLL)和sin(θPLL)的值，包括通过锁相环计算出cos(θPLL)和sin(θPLL)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αcalc和所述电机转子角加速度偏差αerr，得到电机转子角加速度修正值αpll包括：将所述电机转子角加速度αcalc和所述电机转子角加速度偏差αerr相加；对αcalc+αerr进行低通滤波处理，得到电机转子角加速度修正值αpll。8.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修正值αpll得到电机转子速度ωpll和电机转子位置θpll包括：对所述电机转子角加速度修正值αpll进行积分，得到电机转子速度ωpll；对所述电机转子速度ωpll进行积分，得到电机转子位置θpll。9.根据权利要求7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αpll得到电机转子速度ωpl...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙四军，
申请(专利权)人：北汽福田汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11