基于转子电流的绕线式电机转速测量方法技术

本发明专利技术提供了基于转子电流的绕线式电机转速测量方法,包括电机系统、电流采集模块、滤波模块和处理器模块，所述电流采集模块的采集端与电机系统的转子绕组外部端子连接，所述电流采集模块的输出端经滤波模块与处理器模块连接。本发明专利技术通过使用电流采集模块对电机系统的转子绕组外部端子进行电流采集，从而使得不需要在电机内部安装感应器，从而使得测速非常可靠，同时采用预测滤波法对采集的电流进行滤波，从而使得采集的信号更加准确，误差更加小，并且对采集的信号进行零点和极点的检测，从而使得检测周期更加准确，测量的速度更加准。

【技术实现步骤摘要】
基于转子电流的绕线式电机转速测量方法
本专利技术涉及电机测速领域，特别地，涉及基于转子电流的绕线式电机转速测量方法。
技术介绍
通常对电机进行转速测量，需要在电机内部安装某些传感器，但会降低电机运行可靠性，甚至某些电机无法在内部加装传感器。目前国内外常用的测速方法有光电码盘测速法、霍尔元件测速法、离心式转速表测速法、测速发电机测速法、漏磁测速法、闪光测速法、振动测速法。典型的方法有测频率(M法)和测周期(T法)。M法是测量单位时间内的脉数换算成频率，因存在测量时间内首尾的半个脉冲问题，可能会有2个脉的误差。在速度较低时，该方法因测量时间内的脉冲数变少，误差所占的比例会变大，所以M法宜测量高速。如要降低测量的速度下限，可以提高编码器线数或加大测量的单位时间，使一次采集的脉冲数尽可能多。T法是测量两个脉冲之间的时间换算成周期，从而得到频率。因存在半个时间单位的问题，可能会有1个时间单位的误差。在速度较高时，该方法测得的周期较小，误差所占的比例变大，所以T法宜测量低速。如要增加速度测量的上限，可以减小编码器的脉冲数，或使用更小更精确的计时单位，使一次测量的时间值尽可能大。由此可知，M法、T法各有优劣和适应范围，但由于编码器线数不能无限增加、测量时间也不能太长(需考虑实时性)、计时单位也不能无限小，两种测速方法都无法胜任全速度范围内的测量。其中，与转子电流相关的是漏磁测速法，利用轴端漏磁感应出的与转子电流频率相关的电势来测量转子电流频率，进而得到电机转速。现有技术需要安装内部传感器或者需要进行调理和分离操作去除定子电流漏磁及谐波漏磁对感应信号的影响，才能得到转子电流频率。然而在电机内部安装传感器往往会使得电机运行的可靠性非常低，不能满足社会的需求。同时在对检测的信号需要进行调理和分离操作时往往会使得处理时间比较长并且误差非常大，不能满足测速的需求。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供基于转子电流的绕线式电机转速测量方法，以解决现有电机测速需要内部安装传感器使得运行不可靠和测量的速度慢和误差大的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了基于转子电流的绕线式电机转速测量方法，包括电机系统、电流采集模块、滤波模块和处理器模块，所述电流采集模块的采集端与电机系统的转子绕组外部端子连接，所述电流采集模块的输出端经滤波模块与处理器模块连接；其测速方法如下：步骤1：电流采集模块对电机系统的转子绕组外部端子进行电流采集，并把采集信号传给滤波模块；步骤2：滤波模块接收电流采集模块传入的信号，并把信号进行滤波处理得到滤波信号，并把滤波信号传给处理器模块；步骤3：处理器模块对滤波信号进行零点检测，把检测的零点和相应的时间点存入数组a；步骤4：处理器模块采用丢弃法对滤波信号进行极值点检测，把检测的极值点和相应的时间存入数组b；步骤5：把数组a和数组b按照时间顺序把合并，把相邻的零点和极值点进行连线得到检测曲线；步骤6：根据检测曲线上的零点和极值点算出周期T，得到频率f＝1/T；步骤7：根据频率f算出电机的转速。上述方案中，优选的是步骤2中滤波模块的滤波采用预测滤波法，预测滤波法的具体过程为：步骤2.1：滤波模块预先设定间隔点最大误差e；步骤2.2：滤波模块接收电流采集传入的第一个采集信号时不做处理，当接收第二个采集信号时，把第二个采集信号与第一个采集信号做差值比较；步骤2.3：把步骤2.2中的差值比较结果取绝对值并与最大误差e比较，当比较结果取绝对值比最大误差e比小时，第二个采集信号为准确信号并作为下一个对比的参考值，当比较结果取绝对值比最大误差e比大时，第二个采集信号的准确信号为第一个采集信号+最大误差e，并作为下一个比较信号的参考值。上述方案中，优选的是步骤2中的滤波模块采用低通滤波器，滤除了无关高频信号，保留转子电流自身低频信号。上述方案中，优选的是骤3零点检测过程为，把检测的信号等于零的点或者检测到一个正数点后面一个负数点或者一个负数点后面一个正数点时，取这两个点间的零点为检测的零点，当检测的信号等于零的点时，相应的时间为采集的时间点，当取这两个点间的零点为检测的零点时，相应时间＝前一个点的时间+(后一个点的采集时间－前一个点的采集时间)/两个点绝对值之和*前一个点的绝对值。上述方案中，优选的是步骤4中极值点检测的具体过程为，把滤波信号进行一次比较，当该点信号的前面一个信号和后面一个信号均比该点信号小或大时，该点为极值点，极值点的相应时间为该点的采集时间。上述方案中，优选的是步骤5合并数组a和数组b的过程为，按照数组a和数组b内的相应时间点进行把数组a和数组b中的零点和极值点进行一次排列。上述方案中，优选的是步骤7中算出电机的转速的具体过程为，电机转速公式转子电流与定子电流频率关系f2＝sf1则可将转速用转子电流表示如下其中，n为电机转速，p为电机磁极对数，查看电机参数可得，s为转差率，f1为定子电流频率，也是电源频率(一般50Hz或60Hz)，f1一般取值为50Hz或60Hz，f2为转子电流频率，从而可以算出电机转速。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过使用电流采集模块对电机系统的转子绕组外部端子进行电流采集，从而使得不需要在电机内部安装感应器，从而使得测速非常可靠，同时采用预测滤波法对采集的电流进行滤波，从而使得采集的信号更加准确，误差更加小，并且对采集的信号进行零点和极点的检测，从而使得检测周期更加准确，测量的速度更加准。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的结构框图；图2是本专利技术优选实施例的电机转速图；图3是本专利技术优选实施例的转子电流；图4是本专利技术优选实施例的滤波后的转子电流；图5是本专利技术优选实施例的转子电流频率图；图6是本专利技术优选实施例的计算转速与实际转速对比图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。基于转子电流的绕线式电机转速测量方法，如图1所示，测速装置包括电机系统、电流采集模块、滤波模块和处理器模块。电流采集模块的采集端与电机系统的转子绕组外部端子连接，用于采集电机系统的转子的电流。电流采集模块的输出端经滤波模块与处理器模块连接，电流采集模块把采集的电流经滤波模块进行滤波处理后传给处理器模块进行处理算出电机的转速。电流采集模块可以为电流传感器也可以是电路采样电路，采样通过以周期T来进行采集，采集每个数据点的同时把采集的时间记录下来，时间精确到小数点的后4位。电机系统的转子外部设置有a、b、c是三个转子绕组端子，三个端子均与电流采集模块连接。处理器模块主要包括微处理器，微处理器使用FPGA芯片或STM32系列的单片机芯片，主要用于数据处理和数据计算，根据算法来进行算出电机的转速。测速方法的具体过程为：步骤1：电流采集模块对电机系统的转子绕组外部端子进行电流采集，并把采集信号传给滤波模块。在对电机系统的转子进行电流采集的同时，把采集的每一个采集信号和采集该信号的时间点记录才来并一起伴随采集信号传给处理器模块。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于转子电流的绕线式电机转速测量方法，其特征在于，包括电机系统、电流采集模块、滤波模块和处理器模块，所述电流采集模块的采集端与电机系统的转子绕组外部端子连接，所述电流采集模块的输出端经滤波模块与处理器模块连接；其测速方法如下：步骤1：电流采集模块对电机系统的转子绕组外部端子进行电流采集，并把采集信号传给滤波模块；步骤2：滤波模块接收电流采集模块传入的信号，并把信号进行滤波处理得到滤波信号，并把滤波信号传给处理器模块；步骤3：处理器模块对滤波信号进行零点检测，把检测的零点和相应的时间点存入数组a；步骤4：处理器模块采用丢弃法对滤波信号进行极值点检测，把检测的极值点和相应的时间存入数组b；步骤5：把数组a和数组b按照时间顺序把合并，把相邻的零点和极值点进行连线得到检测曲线；步骤6：根据检测曲线上的零点和极值点算出周期T，得到频率f＝1/T；步骤7：根据频率f算出电机的转速。

【技术特征摘要】
1.基于转子电流的绕线式电机转速测量方法，其特征在于，包括电机系统、电流采集模块、滤波模块和处理器模块，所述电流采集模块的采集端与电机系统的转子绕组外部端子连接，所述电流采集模块的输出端经滤波模块与处理器模块连接；其测速方法如下：步骤1：电流采集模块对电机系统的转子绕组外部端子进行电流采集，并把采集信号传给滤波模块；步骤2：滤波模块接收电流采集模块传入的信号，并把信号进行滤波处理得到滤波信号，并把滤波信号传给处理器模块；步骤3：处理器模块对滤波信号进行零点检测，把检测的零点和相应的时间点存入数组a；步骤4：处理器模块采用丢弃法对滤波信号进行极值点检测，把检测的极值点和相应的时间存入数组b；步骤5：把数组a和数组b按照时间顺序把合并，把相邻的零点和极值点进行连线得到检测曲线；步骤6：根据检测曲线上的零点和极值点算出周期T，得到频率f＝1/T；步骤7：根据频率f算出电机的转速。2.根据权利要求1所述的基于转子电流的绕线式电机转速测量方法，其特征在于，所述步骤2中滤波模块的滤波采用预测滤波法，预测滤波法的具体过程为：步骤2.1：滤波模块预先设定间隔点最大误差e；步骤2.2：滤波模块接收电流采集传入的第一个采集信号时不做处理，当接收第二个采集信号时，把第二个采集信号与第一个采集信号做差值比较；步骤2.3：把步骤2.2中的差值比较结果取绝对值并与最大误差e比较，当比较结果取绝对值比最大误差e比小时，第二个采集信号为准确信号并作为下一个对比的参考值，当比较结果取绝对值比最大误差e比大时，第二个采集信号的准确信号为第一个采集信号+最大误差e，并作为下一个比较信号的参考值。3.根据权利要求1所述的基于转子电流的绕线式电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：鄢文，王巍，秦国军，董行健，李飞，王云富，邓迪，
申请(专利权)人：湖南纬拓信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43