用于电机的控制方法和装置、以及电机控制系统制造方法及图纸

本公开的实施例提供了用于电机的控制方法和装置以及电机控制系统。该控制方法包括：获取表示电机的定子电流的感测信号；基于与电机的输出状况有关的特性值来确定至少一个采样时段，其中每个采样时段位于用于电机的逆变器被施加了第一矢量信号的时段内或被施加了第二矢量信号的时段内，第一矢量信号是空间矢量脉宽调制中的零矢量信号，并且第二矢量信号是空间矢量脉宽调制中的有效矢量信号；基于感测信号来计算定子电流在所确定的每个采样时段中的变化率；以及基于计算出的变化率来获取电机的转子位置和转子转速中的至少一种。通过本公开的方案，可以确保在各种工况下都能够确定定子电流的变化率或斜率，并因此准确检测出电机的转子位置和转速。电机的转子位置和转速。电机的转子位置和转速。

【技术实现步骤摘要】
用于电机的控制方法和装置、以及电机控制系统


[0001]本公开主要涉及电机控制
，更具体地，涉及用于电机的控制方法和装置、以及电机控制系统。

技术介绍

[0002]诸如永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine，PMSM)之类的电机被广泛应用于各个领域，例如轨道交通、电动汽车、工业变频、船舶推进、家用电器、航空航天等。对于诸如PMSM之类的电机，可以采用已经发展成熟并被广泛应用的磁场定向控制(Field Oriented Control，FOC)作为电机驱动控制策略。
[0003]在采用FOC技术控制电机的过程中，需要获取电机转子的实时位置或角度。目前，主要存在两种获取转子位置的方式。一种方式是利用传感器来检测转子位置，例如可以将诸如霍尔传感器、光栅编码器和旋转变压器之类的传感器安装至转子的轴部以获取转子的实时位置。然而，这种方式由于需要专用的传感器而使得整个系统的成本上升、体积增加、并且可靠性降低。另一种方式是无传感器位置检测，这种方式通过算法来获取转子位置，而无需使用传感器。无传感器位置检测可以通过观测反电动势或者利用电机电感的不对称效应来获取转子位置。但是，目前这些无传感器检测方式仍然存在缺陷和问题。例如，在通过观测反电动势来检测转子位置的情况下，当电机转子的转速较低或者为零时，反电动势很小而导致难以获得转子位置；在利用电机电感的不对称效应来获取转子位置的情况下，通常需要注入高频信号，这会导致高频振动和噪声，使得用户体验较差。

技术实现思路
/>[0004]为了解决上述问题，本公开的实施例提供了一种用于电机的控制方法和装置、以及电机控制系统。
[0005]在本公开的第一方面，提供了一种用于电机的控制方法，该控制方法包括：获取表示电机的定子电流的感测信号；基于与电机的输出状况有关的特性值来确定至少一个采样时段，其中每个采样时段位于用于电机的逆变器被施加了第一矢量信号的时段内或被施加了第二矢量信号的时段内，第一矢量信号是空间矢量脉宽调制中的零矢量信号，并且第二矢量信号是空间矢量脉宽调制中的有效矢量信号；基于感测信号来计算定子电流在所确定的每个采样时段中的变化率；以及基于计算出的变化率来获取电机的转子位置和转子转速中的至少一种。
[0006]在本公开的方案中，可以根据电机的运行工况在零矢量作用时段和/或有效矢量作用时段中进行采样，以确保采样时段足够长，使得无论何种工况都能确定定子电流的变化率或斜率，并且因此可以在各种工况中准确检测出电机的转子位置或转子转速，而无需位置传感器并且无需注入高频信号。
[0007]在本公开的一些实现方式中，特性值包括电压利用率，电压利用率基于针对逆变器的电压指令信号和母线电压来确定。在这种实现方式中，可以通过电压利用率准确判断
出电机的输出状况，从而确定空间脉宽调制中的有效矢量和零矢量的时间分配情况。
[0008]在本公开的一些实现方式中，基于与电机的输出状况有关的特性值来确定至少一个采样时段包括：如果特性值低于第一阈值，确定第一采样时段，第一采样时段位于逆变器被施加了第一矢量信号的时段内；以及如果特性值超过第二阈值，确定第二采样时段，第二采样时段位于逆变器被施加了第二矢量信号的时段内，第二阈值等于或大于第一阈值。在这种实现方式中，当电机处于诸如低速、轻载之类的工况时，可以在较长的零矢量作用时段内采样，并且当电机处于诸如高速、重载之类的工况时，可以在较长的有效矢量作用时段内采样，从而确保始终具有足够长的采样窗口。
[0009]在本公开的一些实现方式中，第二阈值大于第一阈值，并且基于与电机的输出状况有关的特性值来确定至少一个采样时段包括：如果特性值在第一阈值与第二阈值之间，确定第一采样时段和第二采样时段。通过这种实现方式，可以在重载与轻载之间或在高速与低速之间的过渡区间中在零矢量作用时段和有效矢量作用时段两者中均进行采样，从而可以综合考虑多种采样时段的电流斜率或变化率，以获得更准确的检测结果。
[0010]在本公开的一些实现方式中，基于计算出的变化率来获取电机的转子位置和转子转速中的至少一种包括：如果特性值低于第一阈值，基于针对第一采样时段计算出的变化率来获取电机的转子位置和转子转速中的至少一种；如果特性值超过第二阈值，基于针对逆变器的电压指令信号并且基于针对第二采样时段计算出的变化率，来获取电机的转子位置和转子转速中的至少一种；如果特性值在第一阈值与第二阈值之间，执行以下操作：基于针对第一采样时段计算出的变化率来确定第一位置和/或第一转速；基于针对逆变器的电压指令信号并且基于针对第二采样时段计算出的变化率，来确定第二位置和/或第二转速；基于特性值来确定第一位置和第二位置的权重系数、和/或第一转速和第二转速的权重系数；并且基于第一位置、第二位置和权重系数来获取电机的转子位置、和/或基于第一转速、第二转速和权重系数来获取电机的转子转速。在这种实现方式中，可以无需位置传感器也无需注入高频信号而在各种工况下准确地获取转子位置和转速。
[0011]在本公开的一些实现方式中，基于感测信号来计算定子电流在所确定的每个采样时段中的变化率包括：在每个采样时段中的两个采样点处对感测信号进行采样；以及基于两个采样点的采样值来确定定子电流在该采样时段中的变化率。在这种实现方式中，可以以简单快速地获取能够确定定子电流变化率的采样值。
[0012]在本公开的一些实现方式中，基于感测信号来计算定子电流在所确定的每个采样时段中的变化率包括：在每个采样时段中的多对采样点处对感测信号进行采样；基于多对采样点的采样值来确定多个变化率；并且计算多个变化率的平均值作为定子电流在该采样时段中的变化率。通过这种实现方式，可以有效减少电流采样噪声的影响。
[0013]在本公开的一些实现方式中，控制方法还包括：基于所获取的转子位置和转子转速中的至少一种，生成用于控制逆变器的控制信号。在这种实现方式中，可以在各种工况中控制诸如永磁同步电机之类的电机的运行，而无需位置传感器并且无需注入高频信号。
[0014]在本公开的第二方面，提供了一种用于电机的控制装置，该控制装置包括：处理器；以及与处理器耦合的存储器，存储器具有存储于其中的指令，指令在由处理器执行时使设备执行根据第一方面的控制方法。
[0015]在本公开的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序
代码，计算机程序代码在被运行时执行根据第一方面的控制方法。
[0016]在本公开的第四方面，提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品被有形地存储在计算机可读介质上并且包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在被执行时使设备执行根据第一方面的控制方法。
[0017]在本公开的第五方面，提供了一种电机控制系统，该电机控制系统包括：逆变器，被配置为驱动电机；以及控制装置，被配置为执行根据第一方面的控制方法。
[0018]应当理解，
技术实现思路
部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电机的控制方法，包括：获取表示所述电机的定子电流的感测信号；基于与所述电机的输出状况有关的特性值来确定至少一个采样时段，其中每个采样时段位于用于所述电机的逆变器被施加了第一矢量信号的时段内或被施加了第二矢量信号的时段内，所述第一矢量信号是空间矢量脉宽调制中的零矢量信号，并且所述第二矢量信号是空间矢量脉宽调制中的有效矢量信号；基于所述感测信号来计算所述定子电流在所确定的每个采样时段中的变化率；以及基于计算出的变化率来获取所述电机的转子位置和转子转速中的至少一种。2.根据权利要求1所述的控制方法，其中所述特性值包括电压利用率，所述电压利用率基于针对所述逆变器的电压指令信号和母线电压来确定。3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其中基于与所述电机的输出状况有关的特性值来确定至少一个采样时段包括：如果所述特性值低于第一阈值，确定第一采样时段，所述第一采样时段位于所述逆变器被施加了第一矢量信号的时段内；以及如果所述特性值超过第二阈值，确定第二采样时段，所述第二采样时段位于所述逆变器被施加了第二矢量信号的时段内，所述第二阈值等于或大于所述第一阈值。4.根据权利要求3所述的控制方法，其中所述第二阈值大于所述第一阈值，并且基于与所述电机的输出状况有关的特性值来确定至少一个采样时段包括：如果所述特性值在所述第一阈值与所述第二阈值之间，确定所述第一采样时段和所述第二采样时段。5.根据权利要求4所述的控制方法，其中基于计算出的变化率来获取所述电机的转子位置和转子转速中的至少一种包括：如果所述特性值低于所述第一阈值，基于针对所述第一采样时段计算出的所述变化率来获取所述电机的转子位置和转子转速中的至少一种；如果所述特性值超过所述第二阈值，基于针对所述逆变器的电压指令信号并且基于针对所述第二采样时段计算出的所述变化率，来获取所述电机的转子位置和转子转速中的至少一种；如果所述特性值在所述第一阈值与所述第二阈值之间，执行以下操作：基于针对所述第一采样时段计算出的所述变化率来确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶东林，周爱弟，李奇，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：