电机控制方法、芯片以及电机控制系统技术方案

本申请提供了一种电机控制方法、芯片以及电机控制系统，所述电机控制方法包括：获取电机定子的第一电信号；根据所述第一电信号得到第一反电动势；采用低通滤波器对所述第一反电动势进行处理得到第二反电动势；对所述第二反电动势进行幅值、相位补偿，以得到第三反电动势；根据所述第三反电动势获取电机转子的位置信息和/或者速度信息，并根据所述位置信息和/或者速度信息实现电机控制。本申请提供的电机控制方法通过引入低通滤波器可以滤除反电动势中的高次谐波，以减小系统的抖振。同时，对低通滤波器可能会产生的幅值、相位误差进行补偿，以保证电机转子位置的观测精度。以保证电机转子位置的观测精度。以保证电机转子位置的观测精度。

【技术实现步骤摘要】
电机控制方法、芯片以及电机控制系统


[0001]本申请涉及电机控制
，具体是涉及一种电机控制方法、芯片以及电机控制系统。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术及微处理器技术的发展，永磁同步电机及其矢量控制在工业领域得到了广泛的应用，如火炮伺服控制、数控机床主轴及进给的控制等，并取代直流电机及其伺服系统。
[0003]通常永磁同步电机的高性能控制需要转子位置或速度信息的反馈，一般利用转子位置传感器或速度传感器来获取转子位置或速度信息，大大提高了硬件成本，不利于小型化体积的发展。

技术实现思路

[0004]本申请实施例一方面提供了一种电机控制方法，所述电机控制方法包括：获取电机定子的第一电信号；根据所述第一电信号得到第一反电动势；采用低通滤波器对所述第一反电动势进行处理得到第二反电动势；对所述第二反电动势进行幅值、相位补偿，以得到第三反电动势；根据所述第三反电动势获取电机转子的位置信息和/或者速度信息，并根据所述位置信息和/或者速度信息实现电机控制。
[0005]本申请实施例另一方面还提供了一种芯片，所述芯片可应用于电机，所述芯片包括滑模观测器、低通滤波器、补偿单元以及处理单元，所述滑模观测器用于获取电机定子的第一电信号，并根据所述第一电信号得到第一反电动势；所述低通滤波器用于接收所述第一反电动势，并输出第二反电动势；所述补偿单元用于接收所述第二反电动势，并对所述第二反电动势进行补偿以得到第三反电动势；所述处理单元用于根据所述第三反电动势获取电机转子的位置信息和/或者速度信息；其中，所述位置信息和/或者所述速度信息可用于实现电机控制。
[0006]本申请实施例另一方面还提供了一种电机控制系统，所述电机控制系统包括芯片和电机，所述芯片为前述实施例中所述的芯片；所述电机包括定子、转子以及控制器，所述定子和所述转子分别与所述控制器连接，所述控制器可根据所述位置信息和/或者所述速度信息实现电机控制。
[0007]本申请实施例提供的电机控制方法、芯片以及电机控制系统，通过引入低通滤波器可以滤除反电动势中的高次谐波，以减小系统的抖振。同时，对低通滤波器可能会产生的幅值、相位误差进行补偿，以保证电机转子位置的观测精度。
附图说明
[0008]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0009]图1是本申请一些实施例中电机控制系统的结构示意框图；
[0010]图2是本申请一些实施例中电机控制方法的流程示意图；
[0011]图3是本申请另一些实施例中滑模观测器的原理示意框图；
[0012]图4是本申请另一些实施例中饱和函数sat()的示意图；
[0013]图5是本申请一些实施例中基于对拖实验平台标定电机交轴电感的流程示意图；
[0014]图6是本申请一些实施例中交轴电感
‑
交轴电流变化的曲线示意图；
[0015]图7是本申请一些实施例中归一化锁相环的原理示意框图；
[0016]图8是本申请一些实施例中归一化锁相环的简化原理示意框图；
[0017]图9是本申请一些实施例中芯片的结构示意框图；
[0018]图10是本申请一些实施例中电机控制系统的结构示意框图；
[0019]图11是本申请一些实施例中计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
[0021]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0022]作为在此使用的“电机”包括但不限于被设置成依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，其主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。通常情况下，电机的基本结构包括定子和转子，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁场方向有关。电机的基本工作原理利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩，即使得电机转动。
[0023]其中，永磁同步电机(Permanent Magnetic Synchronous Machine，PMSM)具有功率密度高、调速性能好、结构灵活多样等显著优点，因而已在驱动牵引、位置伺服、高效动力输出等领域获得了广泛应用。
[0024]具体而言，永磁同步电机主要由定子、转子和端盖等部件构成，定子由叠片叠压而成以减少电动机运行时产生的铁耗，其中装有三相交流绕组，称作电枢。转子可以制成实心的形式，也可以由叠片压制而成，其上装有永磁体材料。根据电机转子上永磁材料所处位置的不同，永磁同步电机可以分为表贴式与内置式两种结构形式。表贴式转子的磁路结构简单，制造成本低。
[0025]内置式转子的磁路结构主要有径向式、切向式和混合式3种，它们之间的区别主要在于永磁体磁化方向与转子旋转方向关系的不同。由于永磁体置于转子内部，转子表面便可制成极靴，极靴内置入铜条或铸铝等便可起到启动和阻尼的作用，稳态和动态性能都较
好。又由于内置式转子磁路不对称，这样就会在运行中产生磁阻转矩，有助于提高电机本身的功率密度和过载能力，而且这样的结构更易于实现弱磁扩速。
[0026]可以理解的，永磁同步电动机的高性能控制需要转子位置或速度信息的反馈，而目前国内外研究的重点问题为，如何在不采用转子位置传感器或速度传感器的前提下实现对永磁电机的高性能控制，以此降低硬件成本、缩小系统体积、提高可靠性。
[0027]申请人在研究中发现，可以通过引入电机位置观测技术实现永磁同步电机无传感控制，即可以引入磁链观测器、滑模观测器等无传感算法。其中，滑模观测器由于其对参数变化和外部干扰不敏感，以及算法简单、工程实现难度小等优点，在电机高速场合中得到广泛应用。
[0028]基于上述专利技术思路，本申请实施例提供了一种电机控制系统，通过滑模观测器获取电机角速度和转子位置，以实现电机控制运行，即该电机控制系统基于滑模观测器实现。具体而言，请参阅图1，图1是本申请一些实施例中电机控制系统的结构框图，该控制系统采用双闭环矢量控制，外环为速度环，内环为电流环。本申请实施例通过滑模观测器获取电机角速度ω
e
和电机转子位置θ
e
，电机的三相电流i
a...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机控制方法，其特征在于，包括：获取电机定子的第一电信号；根据所述第一电信号得到第一反电动势；采用低通滤波器对所述第一反电动势进行处理得到第二反电动势；对所述第二反电动势进行幅值、相位补偿，以得到第三反电动势；根据所述第三反电动势获取电机转子的位置信息和/或者速度信息，并根据所述位置信息和/或者所述速度信息实现电机控制。2.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述根据所述第一电信号得到第一反电动势的步骤包括：根据所述第一电信号获取第二电信号，并利用饱和函数将所述第一电信号和所述第二电信号之差转变为所述第一反电动势。3.根据权利要求2所述的电机控制方法，其特征在于，所述根据所述第一电信号获取第二电信号的步骤包括：根据定子电压方程得出所述第二电信号。4.根据权利要求3所述的电机控制方法，其特征在于，所述第一电信号为静止αβ坐标系下的定子电压和/或者定子电流，所述第二电信号为根据所述定子电压方程估算的静止αβ坐标系下的定子电流。5.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述对所述第二反电动势进行幅值、相位补偿的步骤包括：基于所述低通滤波器的传递函数获取对所述第二反电动势进行幅值、相位补偿的补偿函数，并根据所述补偿函数对所述第二反电动势进行幅值、相位补偿。6.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述根据所述第三反电动势获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良涛，
申请(专利权)人：武汉杰开科技有限公司，
类型：发明
国别省市：