專利名稱：永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子角度測(cè)量裝置中位置信號(hào)干擾處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)中的控制方法，尤其是涉及一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子角度測(cè)量裝置中位置信號(hào)干擾處理方法。
背景技術(shù)：
目前許多汽車電機(jī)控制器系統(tǒng)中，需要實(shí)時(shí)采集轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)，計(jì)算出電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速。目前轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)中數(shù)字測(cè)速的傳感器一般采用旋轉(zhuǎn)變壓器，旋轉(zhuǎn)變壓器以模擬信號(hào)輸出，通過旋變解碼器將角度信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，然后通過電機(jī)控制器將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解析，得到轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)位置與轉(zhuǎn)速。但是由于其他不可預(yù)防的外部電磁干擾的存在，旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)經(jīng)過旋變解碼器解碼出來(lái)的數(shù)字角位置信號(hào)與實(shí)際電機(jī)軸角不一定吻合，旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片可能會(huì)有丟脈沖的現(xiàn)象，進(jìn)而影響到轉(zhuǎn)子角度的精確測(cè)量，由于角度測(cè)量的誤差，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)控制器作出錯(cuò)誤命令，可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。如公開號(hào)為CN101363742，名稱為三相光學(xué)編碼器的角度計(jì)算裝置及角度計(jì)算方法的發(fā)明專利申請(qǐng)，其包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器、相位數(shù)字化單元及數(shù)字計(jì)數(shù)器。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將來(lái)自光學(xué)編碼器的三相模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成三相數(shù)字信號(hào)；相位數(shù)字化單元將來(lái)自光學(xué)編碼器的三相模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成三相相位數(shù)字信號(hào)；數(shù)字計(jì)數(shù)器對(duì)三相相位數(shù)字信號(hào)計(jì)數(shù)產(chǎn)生計(jì)數(shù)結(jié)果。數(shù)字信號(hào)處理器接收三相數(shù)字信號(hào)，并且對(duì)三相數(shù)字信號(hào)中的較為線性區(qū)域進(jìn)行反三角函數(shù)運(yùn)算，以獲得馬達(dá)轉(zhuǎn)子角度。但該裝置沒有干擾處理機(jī)構(gòu)， 由于外部干擾的存在，該裝置可能使得計(jì)算出的轉(zhuǎn)子位置有較大的誤差甚至是錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)控制器作出錯(cuò)誤命令，可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決在電機(jī)轉(zhuǎn)子位置計(jì)算中由于干擾的存在，計(jì)算出的轉(zhuǎn)子位置有較大的誤差甚至是錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)的技術(shù)問題，提供了一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子角度測(cè)量裝置中位置信號(hào)干擾處理方法。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子角度測(cè)量裝置中位置信號(hào)干擾處理方法，角度測(cè)量裝置包括旋轉(zhuǎn)變壓器、旋變解碼器、 電機(jī)控制器，旋轉(zhuǎn)變壓器安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上并與旋變解碼器相連，旋變解碼器連接到電機(jī)控制器上，旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，輸出模擬信號(hào)，旋變解碼器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，電機(jī)控制器將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解析，得到轉(zhuǎn)子實(shí)時(shí)位置與轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，為消除測(cè)量到的數(shù)字位置角信號(hào)中的干擾，電機(jī)控制器執(zhí)行如下步驟
a.每隔一段時(shí)間連續(xù)讀取位置角N次，N為奇數(shù)，取值范圍3 < NS 15，把采樣值按照大小排列，取中間值作為本次采樣的有效值；在該步驟中電機(jī)控制器對(duì)采用數(shù)值進(jìn)行了一次中位值濾波，這樣有效的克服了因偶然因素引起的波動(dòng)干擾。b.設(shè)定兩次采樣允許的最大偏差值；c.讀取本次采樣值和上一次采樣值，計(jì)算兩次采樣的偏差的絕對(duì)值，記為本次采樣值偏差值；這里的采樣值為經(jīng)過步驟a中位值濾波后的采樣有效值，偏差值為本次采樣值與本次采樣值前一次采樣值偏差的絕對(duì)值，設(shè)偏差值為deltaA(η)，用公式表示為 CleltaA(Ii) =ABS (A (n)-A(n_l))，其中A(η)為本次采樣值，Α(η_1)為上一次采樣值，η為整數(shù)。d.判斷偏差值與最大偏差值的大小，若偏差值小于等于最大偏差值，則本次采樣值有效，若偏差值大于最大偏差值，則本次采樣值無(wú)效，本次采用值設(shè)定為上一次采樣值與上一次采樣值偏差值的和。當(dāng)本次采樣值無(wú)效時(shí)，本次采樣值用公式表示為A(n)= A(n-l) + deltaA (n-1), deltaA (n_l)為上一次采樣值偏差值。本步驟中在中位值濾波后的基礎(chǔ)上進(jìn)一步采用了微分限幅補(bǔ)值對(duì)本次采樣值進(jìn)行了處理，完全消除了干擾，使得數(shù)字角位置信號(hào)與實(shí)際電機(jī)軸角相吻合，進(jìn)而保證了轉(zhuǎn)子角度的精確測(cè)量。作為上一種優(yōu)選方案，電機(jī)控制器每隔100 μ s進(jìn)行一次采樣。該采用過程為連續(xù)讀取N次位置角。作為上一種優(yōu)選方案，每次采樣連續(xù)讀取位置角7次。該次數(shù)為較佳次數(shù)。作為上一種優(yōu)選方案，所述最大偏差設(shè)定為當(dāng)前電機(jī)給定速度在一個(gè)周期內(nèi)角度變化值的兩倍。因此，本發(fā)明中采用了中位值濾波和微分限幅補(bǔ)值對(duì)位置信號(hào)進(jìn)行了處理，有效克服了角度測(cè)量中由于干擾而產(chǎn)生的誤差或錯(cuò)誤，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)控制的安全性。


附圖1是電機(jī)轉(zhuǎn)子角度測(cè)量裝置一種結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2是本發(fā)明的一種流程示意附圖3是電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)字角位置信號(hào)的一種波形圖。1-電機(jī)2-旋轉(zhuǎn)變壓器3-旋變解碼器4-電機(jī)控制器5-逆變器。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。實(shí)施例
如圖1所示，電機(jī)轉(zhuǎn)子角度測(cè)量裝置由旋轉(zhuǎn)變壓器2、旋變解碼器3、電機(jī)控制器4構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)變壓器2安裝在電機(jī)1轉(zhuǎn)軸上并與旋變解碼器3相連，旋變解碼器3連接到電機(jī)控制器4上，旋轉(zhuǎn)變壓器4檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，并輸出模擬信號(hào)，旋變解碼器3為 AU6802N1解碼芯片，旋變解碼器3將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過旋變解碼器解算后得到一個(gè)12位的數(shù)字量，代表轉(zhuǎn)子所處的位置，旋變解碼器將信號(hào)發(fā)送給電機(jī)控制器。電機(jī)控制器4將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解析，得到轉(zhuǎn)子實(shí)時(shí)位置與轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，
電機(jī)控制器4通過內(nèi)部的特定算法產(chǎn)生6路PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電機(jī)控制器將驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出給逆變器5，逆變器用于將直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟?，逆變器以預(yù)定時(shí)序即正時(shí)把預(yù)定交流電流供應(yīng)給該釘子繞組的各相，這樣，釘子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子由定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)。
由于干擾的存在，旋變信號(hào)經(jīng)過AU6802m解碼出來(lái)的數(shù)字角位置信號(hào)與實(shí)際電機(jī)軸角不一定吻合，旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片會(huì)有丟脈沖的現(xiàn)象，為了克服角度測(cè)量的誤差，在電機(jī)控制器中采用了中位值濾波和微分限幅補(bǔ)值對(duì)位置信號(hào)進(jìn)行了處理。如圖2所示，處理的步驟如下在步驟21中，電機(jī)控制器4每隔一段時(shí)間聯(lián)系讀取位置角信息7次，在步驟 22中，按照大小將位置角信息進(jìn)行排列，取中間值作為本次采用的有效值；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)先設(shè)定兩次采樣允許的最大偏差值，記為deltaM ；在步驟23中，讀取本次采樣值和上一次采樣值，計(jì)算兩次采樣的偏差的絕對(duì)值，記為本次采樣值偏差值CleltaA(Ii)，CleltaA(Ii) =ABS (A (n)-A(η-l))，η為整數(shù)；然后判斷偏差值是否小于等于最大偏差值，若是，則本次采樣值有效，程序結(jié)束；若否，即偏差值大于最大偏差值，則本次采樣值無(wú)效，進(jìn)入步驟M ；在步驟 24中，將本次采樣值用上一次采樣值與上一次采樣值偏差值的和代替，即A (n) = A (n-1) + deltaA (n_l)，程序結(jié)束。電機(jī)角度采樣在每隔PWM周期進(jìn)行，采樣時(shí)間間隔為100 μ s，另外，電機(jī)有正反轉(zhuǎn)植發(fā)，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)則旋變數(shù)字量遞增，當(dāng)數(shù)字量遞增到4095后又變?yōu)?，其波形圖如圖3所示；如果電機(jī)反轉(zhuǎn)則旋變數(shù)字遞減。在圖3中，若在A位置處發(fā)生波動(dòng)，在一次采樣中，A點(diǎn)的波動(dòng)通過中位值濾波就可以消除。若是在該次采樣中出現(xiàn)多次波動(dòng)，經(jīng)過中位值濾波后的采用值仍然為一波動(dòng)值，則在微分限幅補(bǔ)值過程中，該采樣值與上一次采樣值的偏差絕對(duì)值會(huì)大于最大偏差值，則此時(shí)采樣值用上一次采樣值與上一次采樣值偏差值的和代替。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了旋轉(zhuǎn)變壓器、旋變解碼器、電機(jī)控制器、逆變器、電機(jī)等術(shù)語(yǔ)，但并不排除使用其它術(shù)語(yǔ)的可能性。使用這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
權(quán)利要求
1.一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子角度測(cè)量裝置中位置信號(hào)干擾處理方法，角度測(cè)量裝置包括旋轉(zhuǎn)變壓器、旋變解碼器、電機(jī)控制器，旋轉(zhuǎn)變壓器安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上并與旋變解碼器相連，旋變解碼器連接到電機(jī)控制器上，旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，輸出模擬信號(hào)，旋變解碼器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，電機(jī)控制器將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解析，得到轉(zhuǎn)子實(shí)時(shí)位置與轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，其特征在于為消除測(cè)量到的數(shù)字位置角信號(hào)中的干擾，電機(jī)控制器執(zhí)行如下步驟a.每隔一段時(shí)間連續(xù)讀取位置角N次，N為奇數(shù)，取值范圍3< NS 15，把采樣值按照大小排列，取中間值作為本次采樣的有效值；b.設(shè)定兩次采樣允許的最大偏差值； c.讀取本次采樣值和上一次采樣值，計(jì)算兩次采樣的偏差的絕對(duì)值，記為本次采樣值偏差值； d.判斷偏差值與最大偏差值的大小，若偏差值小于等于最大偏差值，則本次采樣值有效，若偏差值大于最大偏差值，則本次采樣值無(wú)效，本次采用值設(shè)定為上一次采樣值與上一次采樣值偏差值的和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子角度測(cè)量裝置中位置信號(hào)干擾處理方法， 其特征是電機(jī)控制器每隔100 μ s進(jìn)行一次采樣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子角度測(cè)量裝置中位置信號(hào)干擾處理方法， 其特征是每次采樣連續(xù)讀取位置角7次。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子角度測(cè)量裝置中位置信號(hào)干擾處理方法， 其特征是所述最大偏差設(shè)定為當(dāng)前電機(jī)給定速度在一個(gè)周期內(nèi)角度變化值的兩倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子角度測(cè)量裝置中位置信號(hào)干擾處理方法，角度測(cè)量裝置包括旋轉(zhuǎn)變壓器、旋變解碼器、電機(jī)控制器，為消除測(cè)量到的數(shù)字位置角信號(hào)中的干擾，電機(jī)控制器執(zhí)采用了中位值濾波和微分限幅補(bǔ)值對(duì)位置信號(hào)進(jìn)行了處理，有效克服了角度測(cè)量中由于干擾而產(chǎn)生的誤差或錯(cuò)誤，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)控制的安全性。
文檔編號(hào)H02P6/16GK102480260SQ20111028405
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者丁勇, 孫文凱, 李傳海, 由毅, 趙福全, 陳啟苗 申請(qǐng)人:浙江吉利控股集團(tuán)有限公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司