本發明實施例涉及電機領域，尤其涉及一種永磁同步電機轉子位置的檢測方法及裝置。
背景技術：
：永磁同步電機(簡稱電機)具有高功率密度、高效率、低損耗、體積小和結構簡單等特點，得到了越來越廣泛的應用。永磁同步電機優越的控制性能需要準確的轉子位置信息。傳統的轉子位置檢測一般通過霍爾位置傳感器在檢測周期內對電機轉動過程中6個絕對位置(0°,60°,120°,180°,240°和300°)的確定實現。該傳統方法存在的不足在于：該方法僅能準確的確定轉子的6個絕對位置；同時，在電機剛啟動時，霍爾位置傳感器無法進行轉子位置檢測；此外，如果電機轉速較低，霍爾位置傳感器也不能有效的檢測轉子位置。在傳統檢測方法的基礎上，技術人員還提出了先利用反電動勢積分來計算轉子位置，然后基于霍爾位置傳感器檢測的6個絕對位置對計算出的轉子位置進行校正，最終得到準確轉子位置。然而，該方法中基于反電勢積分法計算轉子位置時需要依賴電機的自身參數，因此對于不同的電機該方法往往需要重新設定控制參數，從而喪失了算法的普適性；此外，在電機剛啟動時，反電勢也為零，此時基于反電勢積分法也不能準確檢測轉子位置，仍無法很好的克服電機啟動時霍爾位置傳感器轉子位置檢測失效的問題。技術實現要素：本發明實施例提供了一種永磁同步電機轉子位置的檢測方法及裝置，能夠有效解決電機啟動時霍爾位置傳感器轉子位置檢測失效的問題。一方面，本發明實施例提供了一種永磁同步電機轉子位置的檢測方法，包括：當檢測到電機啟動時，根據設定的位置計算公式及初始的轉速校正頻率，確定所述電機在當前控制周期內的轉子位置角；基于霍爾位置傳感器輸出端在所述當前控制周期內的電平信號值，校正所述轉速校正頻率；根據所述位置計算公式及所述當前控制周期校正的轉速校正頻率，確定所述電機在下一控制周期內的轉子位置角，并將所述下一控制周期作為新的當前控制周期，返回執行轉速校正頻率的校正操作。另一方面，本發明實施例提供了一種永磁同步電機轉子位置的檢測裝置，包括：位置角預確定模塊，用于當檢測到電機啟動時，根據設定的位置計算公式及初始的轉速校正頻率，確定所述電機在當前控制周期內的轉子位置角；轉速頻率校正模塊，用于基于霍爾位置傳感器輸出端在所述當前控制周期內的電平信號值，校正所述轉速校正頻率；轉子位置確定模塊，用于根據所述位置計算公式及所述當前控制周期校正的轉速校正頻率，確定所述電機在下一控制周期內的轉子位置角，并將所述下一控制周期作為新的當前控制周期，返回執行轉速校正頻率的校正操作。本發明實施例中提供了一種永磁同步電機轉子位置的檢測方法及裝置，該方法首先在檢測到電機啟動時，根據位置計算公式和初始的轉速校正頻率預確定電機的轉子位置角；然后通過霍爾位置傳感器校正轉速校正頻率；之后就通過校正后的轉速校正頻率確定電機在一個控制周期內的轉子位置角，最終周期性重復執行轉速校正頻率的校正操作以及轉子位置角的確定操作。利用該方法，能夠有效的克服電機啟動時霍爾位置傳感器轉子位置檢測失效的問題，同時該方法能夠對轉速校正頻率進行持續調節，從而實時準確地實現轉子位置角的檢測，此外，該方法也使得轉子位置角的檢測對電機自身參數變化的魯棒性得到顯著增強。附圖說明圖1為本發明實施例一提供的一種永磁同步電機轉子位置的檢測方法的流程示意圖；圖2為本發明實施例二提供的一種永磁同步電機轉子位置的檢測方法的流程示意圖；圖3為本發明實施例三提供的一種永磁同步電機轉子位置的檢測裝置的結構框圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部結構。實施例一圖1為本發明實施例一提供的一種永磁同步電機轉子位置的檢測方法的流程示意圖，該方法適用于對永磁同步電機轉子位置進行實時檢測的情況，該方法可以由永磁同步電機轉子位置的檢測裝置執行，其中該檢測裝置可由軟件和/或硬件實現，并一般集成在與永磁同步電機配套使用的單片機上。如圖1所示，本發明實施例一提供的永磁同步電機轉子位置的檢測方法，包括如下操作：S101、當檢測到電機啟動時，根據設定的位置計算公式及初始的轉速校正頻率，確定電機在當前控制周期內的轉子位置角。在本實施例中，控制周期具體可理解為預設的永磁同步電機(下述簡稱電機)轉動一周的時間內進行一次轉子位置檢測所花費的時間。示例性地，假設進行一次轉子位置檢測花費的時間為10s，相當于轉子位置檢測的控制周期為2ms，此時，電機轉動一周就可以進行5000次的轉子位置檢測。具體地，每個控制周期都可看作一個進行一次轉子位置檢測的時間段，因此，當前控制周期就可以理解為正在進行轉子位置檢測的當前時間段，也可將與當前時間段相連的下一時間段稱為進行轉子位置檢測的下一控制周期，同理，可將與當前時間段相連的上一時間段稱為進行轉子位置檢測的上一控制周期。在本實施例中，在檢測到電機啟動時，就可以將電機轉動第一周時進行的第一次轉子位置檢測作為當前控制周期，此時，可以根據設定的位置計算公式以及初始設定的轉速校正頻率來確定當前控制周期(相當于電機轉動第一周的第一次轉子位置檢測)的轉子位置角。進一步地，所述位置計算公式為其中，n為不小于0的整數，n＝0時，θ(0)設定為0°，表示電機在啟動前的轉子位置角，且Δf(0)設定為0，表示初始的轉速校正頻率；n≥1時，n表示當前控制周期，n+1表示所述當前控制周期的下一控制周期，且θ(n)∈[0°，360°)表示當前控制周期n內的轉子位置角，Δf(n)表示當前控制周期n內的轉速校正頻率；fs表示電機運行時的轉速頻率；fc表示電機轉動一周的控制頻率。在本實施例中，位置計算公式中的轉速頻率fs具體可為電機的轉動頻率，屬于電機自身的特性，一般地，不同的電機所具有的轉速頻率存在不同；此外，位置計算公式中的控制頻率fc具體可理解為基于歷史經驗設定的電機轉動一周期望進行的轉子位置檢測的次數。可以理解的是，在確定電機的轉動頻率和控制頻率后，就可以確定一個控制周期的時間長度。具體地，由上述給定的位置計算公式可知，電機在下一控制周期待確定的轉子位置角依賴于當前控制周期的已確定的轉子位置角以及當前控制周期的轉速校正頻率。因此，當檢測到電機啟動時，電機開始第一周轉動并進行第一次轉子位置檢測，此時的轉子位置檢測可看作當前控制周期，且轉子位置角可表示為θ(1)。在基于其位置計算公式確定θ(1)時，除了需要確定電機的轉動頻率和控制頻率，還需要確定θ(0)以及初始的轉速校正頻率Δf(0)，本實施例優選地將θ(0)以及Δf(0)設定為0。S102、基于霍爾位置傳感器輸出端在當前控制周期內的電平信號值，校正轉速校正頻率。在本實施例中，可以根據不斷校正的轉速校正頻率來提高轉子位置檢測時所確定轉子位置角的準確性。本實施例優選地基于霍爾位置傳感器周期性的對轉速校正頻率進行校正，具體地，周期性的對轉速校正頻率進行校正，相當于在當前控制周期內對上一控制周期提供的轉速校正頻率進行校正。示例性地，可以基于霍爾位置傳感器輸出端在第一控制周期內的電平信號值，對初始的轉速校正頻率進行校正。在本實施例中，可認為霍爾位置傳感器包括U端、V端以及W端三個輸出端，通過對霍爾位置傳感器的檢測，可以確定每個輸出端的電平信號值，一般地，每個輸出端的電平信號值可以根據所輸出電平的高低來確定相應的電平信號值，如輸出為低電平時，可確定輸出端(U端、V端或W端)的電平信號值為0；輸出為高電平時，確定輸出端(U端、V端或W端)的電平信號值為1。本實施例可基于霍爾位置傳感器U端、V端以及W端所具有的電平信號值在當前控制周期內實現對上一控制周期所確定轉速校正頻率的校正。S103、根據位置計算公式及當前控制周期校正的轉速校正頻率，確定電機在下一控制周期內的轉子位置角，并將下一控制周期作為新的當前控制周期，返回執行轉速校正頻率的校正操作。在本實施例中，可以將轉子位置的檢測看作一個周期性的循環檢測，在確定當前控制周期內的轉子位置角后，還需要基于位置計算公式及當前控制周期內已經校正后的轉速校正頻率確定下一控制周期的轉子位置角；之后，可以將下一控制周期作為新的當前控制周期，返回步驟S102繼續在當前控制周期內對上一控制周期所確定的轉速校正頻率進行校正，由此循環往復的進行轉子位置檢測，保證了轉子位置角的實時檢測及準確性。需要注意的是，本實施例可以將關閉電機(如關閉電機開關或關閉電源)作為循環往復進行轉子位置檢測操作的結束條件；此外，本實施例除可以將步驟S101中初始的轉速校頻率設定為0外，還可以對轉子位置檢測循環結束時校正的轉速校正頻率進行保存，然后在下次啟動電機時將所保存的轉速校正頻率作為初始的轉校正頻率，由此可以更好的保證電機啟動時所確定轉子位置角的準確性。本發明實施例一提供的一種永磁同步電機轉子位置的檢測方法，首先在檢測到電機啟動時，根據位置計算公式和初始的轉速校正頻率預確定電機的轉子位置角；然后通過霍爾位置傳感器校正轉速校正頻率；之后就通過校正后的轉速校正頻率確定電機在一個控制周期內的轉子位置角，最終周期性重復執行轉速校正頻率的校正操作以及轉子位置角的確定操作。利用該方法，能夠有效的克服電機啟動時霍爾位置傳感器轉子位置檢測失效的問題，同時該方法通過反饋控制對轉速校正頻率進行持續調節，從而實時準確地實現轉子位置角的檢測，由于引入了閉環控制，也使得轉子位置角的檢測對電機自身參數變化的魯棒性得到顯著增強。實施例二圖2為本發明實施例二提供的一種永磁同步電機轉子位置的檢測方法的流程示意圖。本發明實施例二以上述實施例為基礎進行優化，在本實施例中，將“基于霍爾位置傳感器輸出端在所述當前控制周期內的電平信號值，校正所述轉速校正頻率”進一步具體化為：監測記錄霍爾位置傳感器輸出端在所述當前控制周期內的當前電平信號值，并獲取所述霍爾位置傳感器輸出端在上一控制周期時的前電平信號值；根據所述前電平信號值與所述當前電平信號值的比對結果，確定換向標志位在所述當前控制周期內的標志值，并確定所述電機當前的絕對轉子位置角；根據所述標志值、絕對轉子位置角及設定的轉子校正公式，校正所述轉速校正頻率。本發明實施例二提供的一種永磁同步電機轉子位置的檢測方法，具體包括如下操作：S201、當檢測到電機啟動時，根據設定的位置計算公式及初始的轉速校正頻率，確定電機在當前控制周期內的轉子位置角。示例性地，本實施例可以將初始的轉速校正速率直接確定為0或者確定為上一次點擊關閉時所保存的轉速校正速率。在本實施例中，通過下述步驟S202至步驟S204給出了當前周期內對轉速校正頻率進行校正的具體描述。S202、監測記錄霍爾位置傳感器輸出端在當前控制周期內的當前電平信號值，并獲取霍爾位置傳感器輸出端在上一控制周期時的前電平信號值。具體地，可以監測霍爾位置傳感器輸出端(U端、V端及W端)在當前控制周期內的當前電平信號值，并記錄三個輸出端分別對應的當前電平信號值。同時，還可獲取霍爾位置傳感器的三個輸出端在上一控制周期時對應的前電平信號值。S203、根據前電平信號值與當前電平信號值的比對結果，確定換向標志位在當前控制周期內的標志值，并確定電機當前的絕對轉子位置角。在本實施例中，換向標志位具體可理解為對輸出端所輸出電平高低變化進行標記的標記位，即，可通過換向標志位的標志值來確定輸出端的電平是否發生了由低到高或由高到低的變化，其中，換向標志位的標記值可以取0或1，本實施例可以基于輸出端的前電平信號值與當前電平信號值的比對結果，確定換向標志位在當前控制周期內的標志值。可以知道的是，利用霍爾位置傳感器可以在電機正常轉動時檢測電機轉子的絕對轉子位置角，即相當于可以確定電機轉動一周內的6個絕對轉子位置角(分別為0°,60°,120°,180°,240°和300°)，而電機轉動時轉子位置的6個絕對轉子位置角則需要基于三個輸出端所對應換向標志位的標志值來具體確定。進一步地，所述根據所述前電平信號值與所述當前電平信號值的比對結果，確定換向標志位在所述當前控制周期內的標志值，并確定所述電機的絕對轉子位置角，包括：如果所述前電平信號值等于所述當前電平信號值，則確定換向標志位在所述當前控制周期內的標志值為0且所述電機當前不存在絕對轉子位置角；如果所述前電平信號值不等于所述當前電平信號值，則確定換向標志位在所述當前控制周期內的標志值為1，并根據設定的信號值位置映射表確定所述電機當前的絕對轉子位置角。具體地，當霍爾位置傳感器三個輸出端的前電平信號值分別與當前電平信號值相等時，可認為霍爾位置傳感器在當前控制周期內所輸出的電平均沒有發生變化，此時可確定換向標志位在當前控制周期內的標志值為0，還可認為電機此時的轉子位置角不等于絕對轉子位置角中的任何一個；當霍爾位置傳感器三個輸出端中任一個的前電平信號值與當前電平信號值不相等，就可認為霍爾位置傳感器在當前控制周期內所輸出的電平發生了變化，此時可確定換向標志位在當前控制周期內的標志值為1，之后可根據具體發生信號值改變的輸出端及設定的信號值位置映射表來確定電機當前具有的絕對轉子位置角。表1信號值位置映射表電平輸出端第n-1控制周期信號值第n控制周期信號值絕對轉子位置角U010U10180°V0160°V10240°W01120°W10300°如表1所示，給出了設定的信號值位置映射表，其中，第n-1控制周期相信號值相當于所獲取的上一控制周期的前電平信號值，第n控制周期信號值相當于當前控制周期的當前電平信號值。示例性地，基于上述信號值位置映射表，可以確定在U端的當前電平信號值為0，前電平信號值為1時，其對應的電機當前的絕對轉子位置角為60°。S204、根據標志值、絕對轉子位置角及設定的轉子校正公式，校正轉速校正頻率。在本實施例中，可以根據步驟S203確定的當前控制周期內換向標志位的標志值和絕對轉子位置角以及設定的轉子校正公式，來對上一控制周期所提供的轉速校正頻率進行校正。進一步地，所述轉子校正公式為：其中，m為不小于1的整數，m表示當前控制周期，m-1表示當前控制周期的上一控制周期；Δf(m)表示當前控制周期m內的轉速校正頻率；θ(m)表示當前控制周期m內的轉子位置角；θs表示電機當前的絕對轉子位置角；s表示換向標志位的標志值；fc表示電機轉動一周的控制頻率。具體地，基于上述轉子校正公式可知當前控制周期的轉速校正頻率首先取決于換向標志位的標志值，當標志值為1時，該轉速校正頻率取決于所確定的轉子位置角以及絕對轉子位置角；當標志位為1時，該轉速校正頻率則等同于上一控制周期的轉速校正頻率。S205、根據位置計算公式及當前控制周期校正的轉速校正頻率，確定電機在下一控制周期內的轉子位置角，并將下一控制周期作為新的當前控制周期，返回執行步驟S202。示例性地，可在校正轉速校正頻率后，基于該轉速校正頻率以及位置計算公式重新確定下一控制周期的轉子位置角，并在將下一控制周期確定為新的當前控制周期后返回S202循環往復的執行，直至關閉電機的電源開關。此外，還可以在循環結束時保存校正所得的轉速校正頻率，以作為下次電機啟動時初始的轉速校正頻率。本發明實施例二提供的一種永磁同步電機轉子位置的檢測方法，具體化了轉速校正頻率的具體校正過程。利用該方法，能夠有效的克服電機啟動時霍爾位置傳感器轉子位置檢測失效的問題，同時該方法能夠對轉速校正頻率進行持續調節，從而實時準確地實現轉子位置角的檢測，此外，該方法也使得轉子位置角的檢測對電機自身參數變化的魯棒性得到顯著增強。實施例三圖3為本發明實施例三提供的一種永磁同步電機轉子位置的檢測裝置的結構框圖。該裝置適用于對永磁同步電機轉子位置進行實時檢測的情況，其中該檢測裝置可由軟件和/或硬件實現，并一般集成在與永磁同步電機配套使用的單片機上。如圖3所示，該檢測裝置包括：位置角預確定模塊31、轉速頻率校正模塊32以及轉子位置確定模塊33。其中，位置角預確定模塊31，用于當檢測到電機啟動時，根據設定的位置計算公式及初始的轉速校正頻率，確定所述電機在當前控制周期內的轉子位置角。轉速頻率校正模塊32，用于基于霍爾位置傳感器輸出端在所述當前控制周期內的電平信號值，校正所述轉速校正頻率。轉子位置確定模塊33，用于根據所述位置計算公式及所述當前控制周期校正的轉速校正頻率，確定所述電機在下一控制周期內的轉子位置角，并將所述下一控制周期作為新的當前控制周期，返回執行轉速校正頻率的校正操作。在本實施例中，該檢測裝置通過位置角預確定模塊31當檢測到電機啟動時，根據設定的位置計算公式及初始的轉速校正頻率，確定所述電機在當前控制周期內的轉子位置角；然后通過轉速頻率校正模塊32基于霍爾位置傳感器輸出端在所述當前控制周期內的電平信號值，校正所述轉速校正頻率；最終通過轉子位置確定模塊33根據所述位置計算公式及所述當前控制周期校正的轉速校正頻率，確定所述電機在下一控制周期內的轉子位置角，并將所述下一控制周期作為新的當前控制周期，返回執行轉速校正頻率的校正操作。本發明實施例三提供的一種永磁同步電機轉子位置的檢測裝置，能夠有效的克服電機啟動時霍爾位置傳感器轉子位置檢測失效的問題，同時該裝置能夠對轉速校正頻率進行持續調節，從而實時準確地實現轉子位置角的檢測，此外，該裝置也使得轉子位置角的檢測對電機自身參數變化的魯棒性得到顯著增強。進一步地，所述位置計算公式為：其中，n為不小于0的整數，n＝0時，θ(0)設定為0°，表示電機在啟動前的轉子位置角，且Δf(0)設定為0，表示初始的轉速校正頻率；n≥1時，n表示當前控制周期，n+1表示所述當前控制周期的下一控制周期，且θ(n)∈[0°，360°)表示當前控制周期n內的轉子位置角，Δf(n)表示當前控制周期n內的轉速校正頻率；fs表示電機運行時的轉速頻率；fc表示電機轉動一周的控制頻率。進一步地，所述轉速頻率校正模塊32，具體包括：信號值監測單元，用于監測記錄霍爾位置傳感器輸出端在所述當前控制周期內的當前電平信號值，并獲取所述霍爾位置傳感器輸出端在上一控制周期時的前電平信號值；標志值確定單元，用于根據所述前電平信號值與所述當前電平信號值的比對結果，確定換向標志位在所述當前控制周期內的標志值，并確定所述電機當前的絕對轉子位置角；頻率校正單元，用于根據所述標志值、絕對轉子位置角及設定的轉子校正公式，校正所述轉速校正頻率。在上述優化的基礎上，所述標志值確定單元，具體用于：如果所述前電平信號值等于所述當前電平信號值，則確定換向標志位在所述當前控制周期內的標志值為0且所述電機當前不存在絕對轉子位置角；如果所述前電平信號值不等于所述當前電平信號值，則確定換向標志位在所述當前控制周期內的標志值為1，并根據設定的信號值位置映射表確定所述電機當前的絕對轉子位置角。進一步地，所述轉子校正公式為：其中，m為不小于1的整數，m表示當前控制周期，m-1表示當前控制周期的上一控制周期；Δf(m)表示當前控制周期m內的轉速校正頻率；θ(m)表示當前控制周期m內的轉子位置角；θs表示電機當前的絕對轉子位置角；s表示換向標志位的標志值；fc表示電機轉動一周的控制頻率。注意，上述僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發明不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發明進行了較為詳細的說明，但是本發明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發明的范圍由所附的權利要求范圍決定。當前第1頁1 2 3