电机电角度估算方法、系统、电子设备和可读存储介质与流程

    技术2024-11-22  50


    本发明涉及电机控制,特别涉及一种电机电角度估算方法、系统、电子设备和可读存储介质。


    背景技术:

    1、直流无刷电机(bldc)具有效率高、调速性能好、功率密度大、结构简单、低噪、寿命高等优点,在汽车工业、航空航天和家用电器等领域均有广泛应用。而无位置传感器技术能够有效降低系统成本,提高系统运行的可靠性。因此,研究控制精度高、抗干扰能力强的无位置传感器bldc电机控制算法具有重要意义。

    2、目前,针对bldc电机的无传感控制算法主要有基于扩展反电动势模型的滑模观测器算法(简称反电动势法,如图1所示)和基于高频注入电流的位置误差信号解耦算法(简称高频注入法,如图2所示)。前者适用于高转速区间,后者适用于低速/零速区间。反电动势法其原理是利用滑模观测器估计转子旋转过程中产生的反电动势大小,然后基于估计出的反电动势利用二阶锁相环算法估算电机的电角度值,最后将估计出的电角度值代入整个闭环控制逻辑中。高频注入法则是通过往bldc电机的d轴注入高频电流(频率与pwm波频率相近),并结合电机的凸极性得到高频响应电流信号,最后利用二阶锁相环算法估算电机的电角度值。

    3、目前,在根据反电动势/高频响应电流信号估计bldc电机的电角度时常用二阶锁相环算法,该算法适用于电机角速度恒定的工况,而当电机角速度变化(即角加速度不为0)时二阶锁相环算法估计出的电机电角度存在稳态误差。电角度的稳态误差可能会对电机的控制效果造成不良影响。

    4、需要说明的是,公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明一般背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种电机电角度估算方法、电子设备和可读存储介质,可以解决当电机角速度变化时采用二阶锁相环算法估算出的电机电角度存在稳态误差的问题,从而提高电机的闭环控制效果。

    2、为解决上述技术问题,本发明提供一种电机电角度估算方法,包括:

    3、获取电机在当前时刻的三相电流信息和三相电压信息;

    4、根据所述电机在当前时刻的三相电流信息和三相电压信息,获取所述电机在当前时刻的反电动势估算信息或者高频响应电流估算信息;

    5、根据所述电机在当前时刻的反电动势估算信息以及所述电机在上一时刻的电角度估算信息,获取所述电机在当前时刻的反电动势误差信息;或者根据所述电机在当前时刻的高频响应电流估算信息以及所述电机在上一时刻的电角度估算信息,获取所述电机在当前时刻的高频响应电流误差信息;

    6、根据所述电机在当前时刻的反电动势误差信息或者高频响应电流误差信息,采用预设三阶锁相环算法,获取所述电机在当前时刻的电角速度估算信息;

    7、根据所述电机在当前时刻的电角速度估算信息,获取所述电机在当前时刻的电角度估算信息。

    8、可选的,所述根据所述电机在当前时刻的三相电流信息和三相电压信息,获取所述电机在当前时刻的反电动势估算信息,包括:

    9、根据所述电机在当前时刻的三相电流信息和三相电压信息,采用滑模观测器算法,获取所述电机在当前时刻在α、β轴坐标系下的反电动势估算值。

    10、可选的,所述根据所述电机在当前时刻的三相电流信息和三相电压信息,获取所述电机在当前时刻的高频响应电流估算信息,包括:

    11、根据所述电机在当前时刻的三相电流信息和三相电压信息,采用位置误差信号解耦算法,获取所述电机在当前时刻在α、β轴坐标系下的高频响应电流包络值。

    12、可选的,所述根据所述电机在当前时刻的反电动势估算信息以及所述电机在上一时刻的电角度估算信息,获取所述电机在当前时刻的反电动势误差信息,包括:

    13、根据所述电机在当前时刻的反电动势估算信息以及所述电机在上一时刻的电角度估算信息,获取所述电机在当前时刻的初始反电动势误差信息;

    14、对所述电机在当前时刻的初始反电动势误差信息进行归一化处理,以获取所述电机在当前时刻的反电动势误差信息。

    15、可选的,所述根据所述电机在当前时刻的高频响应电流估算信息以及所述电机在上一时刻的电角度估算信息,获取所述电机在当前时刻的高频响应电流误差信息,包括:

    16、根据所述电机在当前时刻的高频响应电流估算信息以及所述电机在上一时刻的电角度估算信息,获取所述电机在当前时刻的初始高频响应电流误差信息;

    17、对所述电机在当前时刻的初始高频响应电流误差信息进行归一化处理,以获取所述电机在当前时刻的高频响应电流误差信息。

    18、可选的,所述根据所述电机在当前时刻的反电动势误差信息,采用预设三阶锁相环算法,获取所述电机在当前时刻的电角速度估算信息,包括:

    19、根据所述电机在当前时刻的反电动势误差信息,采用第一预设比例系数、第一预设一次积分系数以及第一预设二次积分系数,获取所述电机在当前时刻的电角速度估算信息,其中,所述第一预设比例系数、所述第一预设一次积分系数以及所述第一预设二次积分系数均大于0,所述第一预设比例系数与所述第一预设一次积分系数的乘积大于所述第一预设二次积分系数。

    20、可选的,所述根据所述电机在当前时刻的高频响应电流误差信息,采用预设三阶锁相环算法,获取所述电机在当前时刻的电角速度估算信息,包括:

    21、根据所述电机在当前时刻的高频响应电流误差信息,采用第二预设比例系数、第二预设一次积分系数以及第二预设二次积分系数,获取所述电机在当前时刻的电角速度估算信息,其中,所述第二预设比例系数、所述第二预设一次积分系数以及所述第二预设二次积分系数均大于0,所述第二预设比例系数与所述第二预设一次积分系数的乘积大于所述第二预设二次积分系数。

    22、为解决上述技术问题,本发明还提供一种电机电角度估算系统,包括:

    23、第一获取模块,配置为获取电机在当前时刻的三相电流信息和三相电压信息;

    24、第二获取模块,配置为根据所述电机在当前时刻的三相电流信息和三相电压信息,获取所述电机在当前时刻的反电动势估算信息或者高频响应电流估算信息;

    25、误差信息获取模块,配置为根据所述电机在当前时刻的反电动势估算信息以及所述电机在上一时刻的电角度估算信息,获取所述电机在当前时刻的反电动势误差信息;或者根据所述电机在当前时刻的高频响应电流估算信息以及所述电机在上一时刻的电角度估算信息,获取所述电机在当前时刻的高频响应电流误差信息;

    26、电角速度估算模块,配置为根据所述电机在当前时刻的反电动势误差信息或者高频响应电流误差信息,采用预设三阶锁相环算法,获取所述电机在当前时刻的电角速度估算信息;

    27、电角度估算模块,配置为根据所述电机在当前时刻的电角速度估算信息,获取所述电机在当前时刻的电角度估算信息。

    28、为解决上述技术问题,本发明还提供一种电子设备,包括处理器和存储器,所述存储器上存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,实现上文所述的电机电角度估算方法。

    29、为解决上述技术问题,本发明还提供一种可读存储介质,所述可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,实现上文所述的电机电角度估算方法。

    30、与现有技术相比,本发明提供的电机电角度估算方法、系统、电子设备和可读存储介质具有以下有益效果:

    31、本发明提供的电机电角度估算方法通过先获取电机在当前时刻的三相电流信息和三相电压信息;再根据所述电机在当前时刻的三相电流信息和三相电压信息,获取所述电机在当前时刻的反电动势估算信息或者高频响应电流估算信息;然后根据所述电机在当前时刻的反电动势估算信息以及所述电机在上一时刻的电角度估算信息,获取所述电机在当前时刻的反电动势误差信息;或者根据所述电机在当前时刻的高频响应电流估算信息以及所述电机在上一时刻的电角度估算信息,获取所述电机在当前时刻的高频响应电流误差信息;再根据所述电机在当前时刻的反电动势误差信息或者高频响应电流误差信息,采用预设三阶锁相环算法,获取所述电机在当前时刻的电角速度估算信息;最后根据所述电机在当前时刻的电角速度估算信息,获取所述电机在当前时刻的电角度估算信息。由此,本发明提供的电机电角度估算方法通过根据所述电机在当前时刻的反电动势误差信息或者高频响应电流误差信息,采用预设三阶锁相环算法,获取所述电机在当前时刻的电角速度估算信息,并根据所述电机在当前时刻的电角速度估算信息,获取所述电机在当前时刻的电角度估算信息,可以保证当电机的角速度变化时对电角度的估算不存在稳态误差,从而可以提高电机的闭环控制效果。

    32、由于本发明提供的电机电角度估算系统、电子设备和可读存储介质与本发明提供的电机电角度估算方法属于同一发明构思,因此本发明提供的电机电角度估算系统、电子设备和可读存储介质至少具有本发明提供的电机电角度估算方法的所有有益效果,具体可以参考上文中有关本发明提供的电机电角度估算方法所具有的有益效果的相关描述,故在此不再对本发明提供的电机电角度估算系统、电子设备和可读存储介质所具有的有益效果一一进行赘述。


    技术特征:

    1.一种电机电角度估算方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的电机电角度估算方法,其特征在于,所述根据所述电机在当前时刻的三相电流信息和三相电压信息,获取所述电机在当前时刻的反电动势估算信息,包括:

    3.根据权利要求1所述的电机电角度估算方法,其特征在于,所述根据所述电机在当前时刻的三相电流信息和三相电压信息,获取所述电机在当前时刻的高频响应电流估算信息,包括:

    4.根据权利要求1所述的电机电角度估算方法,其特征在于,所述根据所述电机在当前时刻的反电动势估算信息以及所述电机在上一时刻的电角度估算信息,获取所述电机在当前时刻的反电动势误差信息,包括:

    5.根据权利要求1所述的电机电角度估算方法,其特征在于,所述根据所述电机在当前时刻的高频响应电流估算信息以及所述电机在上一时刻的电角度估算信息,获取所述电机在当前时刻的高频响应电流误差信息,包括:

    6.根据权利要求1所述的电机电角度估算方法,其特征在于,所述根据所述电机在当前时刻的反电动势误差信息,采用预设三阶锁相环算法,获取所述电机在当前时刻的电角速度估算信息,包括:

    7.根据权利要求1所述的电机电角度估算方法,其特征在于,所述根据所述电机在当前时刻的高频响应电流误差信息,采用预设三阶锁相环算法,获取所述电机在当前时刻的电角速度估算信息,包括:

    8.一种电机电角度估算系统,其特征在于,包括:

    9.一种电子设备,其特征在于,包括处理器和存储器,所述存储器上存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,实现权利要求1至7中任一项所述的电机电角度估算方法。

    10.一种可读存储介质,其特征在于,所述可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,实现权利要求1至7中任一项所述的电机电角度估算方法。


    技术总结
    本发明提供了一种电机电角度估算方法、系统、电子设备和可读存储介质,该方法包括:获取当前时刻的三相电流信息和三相电压信息;根据当前时刻的三相电流信息和三相电压信息,获取当前时刻的反电动势估算信息或者高频响应电流估算信息;根据当前时刻的反电动势估算信息、上一时刻的电角度估算信息,获取反电动势误差信息;或者根据当前时刻的高频响应电流估算信息以及上一时刻的电角度估算信息,获取高频响应电流误差信息;根据反电动势误差信息或者高频响应电流误差信息,获取电角速度估算信息;根据电角速度估算信息,获取电角度估算信息。本发明可以解决当电机角速度变化时采用二阶锁相环算法估算出的电机电角度存在稳态误差的问题。

    技术研发人员:蔡晨同,孙飞,柯希春,底翔
    受保护的技术使用者:联合汽车电子有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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