CN108900130A - 一种电机位置角处理方法、装置及电机驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机位置角处理方法、装置及电机驱动器，所述方法包括：信号获取步骤，用于获取位置传感器当前检测到的所述电机位置角的检测角度信号以及上次进行所述位置角处理得到的第一估算角度信号；运算处理步骤，用于对获取的所述检测角度信号和所述第一估算角度信号进行预设运算处理，以得到第一处理信号；角度估算步骤，用于对得到的所述第一处理信号进行预设调节处理，以得到当前的第二估算角度信号。本发明提供的方案能够消除电机位置角的角度的突变，从而抑制扭矩的突变，以此可消除抖动的产生。

Description

一种电机位置角处理方法、装置及电机驱动器

技术领域

本发明涉及控制领域，尤其涉及一种电机位置角处理方法、装置及电机驱动器。

背景技术

目前,电动汽车和电动大巴等飞速发展，新能源汽车研发和市场成为汽车工业的可持续发展方向之一。纯电动车的研究重点是动力系统的集成控制，以及动力系统关键部件的开发。电动汽车和电动大巴的主电机驱动器控制车辆运行时，电机的传动结构基本属于刚性连接，相对于整车质量来说，电机转子惯量很小，但电磁力矩响应快，互相配合时，表现在起步阶段、倒车阶段、低速馈电阶段会造成齿轮打齿现象，造成整车的抖动和机械异响，会影响到电动车的舒适性。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种电机位置角处理方法、装置及电机驱动器，以解决现有技术中电动车辆电机会出现齿轮打齿现象，造成整车的抖动的问题。

本发明一方面提供了一种电机位置角处理方法，包括：信号获取步骤，用于获取位置传感器当前检测到的所述电机位置角的检测角度信号以及上次进行所述位置角处理得到的第一估算角度信号；运算处理步骤，用于对获取的所述检测角度信号和所述第一估算角度信号进行预设运算处理，以得到第一处理信号；角度估算步骤，用于对得到的所述第一处理信号进行预设调节处理，以得到当前的第二估算角度信号。

可选地，所述运算处理步骤，包括：正余弦处理步骤，用于对所述检测角度信号和所述第一估算角度信号分别进行正弦计算和余弦计算，得到所述检测角度信号的第一正弦值和第一余弦值，以及所述第一估算角度信号的第二正弦值和第二余弦值；乘法处理步骤，用于对所述第一正弦值和所述第二余弦值进行乘法运算，得到第一乘法处理信号，以及对所述第二正弦值和所述第一余弦值进行乘法运算，得到第二乘法处理信号；减法处理步骤，用于对所述第一乘法处理信号和所述第二乘法处理信号进行减法处理，以得到所述第一处理信号。

可选地，所述角度估算步骤，包括：比例积分步骤，用于对所述第一处理信号进行比例积分调节，得到当前的转速信号；积分处理步骤，用于对所述转速信号进行积分处理，以得到当前的第二估算角度信号。

可选地，在第一次进行所述位置角处理时，将所述位置传感器检测到的所述检测角度信号作为所述第一估算角度信号。

可选地，还包括：信号输出步骤，用于将得到的所述第二估算角度信号输出至所述电机的驱动器，以用于控制所述电机。

本发明另一方面提供了一种电机位置角处理装置，包括：信号获取单元，用于获取位置传感器当前检测到的所述电机位置角的检测角度信号以及上次进行所述位置角处理得到的第一估算角度信号；运算处理单元，用于对所述信号获取单元获取的所述检测角度信号和所述第一估算角度信号进行预设运算处理，以得到第一处理信号；角度估算单元，用于对所述运算处理单元得到的所述第一处理信号进行预设调节处理，以得到当前的第二估算角度信号。

可选地，所述运算处理单元，包括：正余弦处理单元，用于对所述检测角度信号和所述估算角度信号分别进行正弦计算和余弦计算，得到所述检测角度信号的第一正弦值和第一余弦值，以及所述估算角度信号的第二正弦值和第二余弦值；乘法处理单元，用于对所述正余弦处理单元得到的所述第一正弦值和所述第二余弦值进行乘法运算，得到第一乘法处理信号，以及对所述第二正弦值和所述第一余弦值进行乘法运算，得到第二乘法处理信号；减法处理单元，用于对所述乘法处理单元得到的所述第一乘法处理信号和所述第二乘法处理信号进行减法处理，以得到所述第一处理信号。

可选地，所述角度估算单元，包括：比例积分单元，用于对所述第一处理信号进行比例积分调节，得到当前的转速信号；积分处理单元，用于对所述比例积分单元得到所述转速信号进行积分处理，以得到当前的第二估算角度信号。

可选地，在第一次进行所述位置角处理时，将所述位置传感器检测到的所述检测角度信号作为所述第一估算角度信号。

可选地，还包括：信号输出单元，用于将所述角度估算单元得到的所述第二估算角度信号输出至所述电机的驱动器，以用于控制所述电机。

本发明又一方面提供了一种电机驱动器，包括前述任一所述的电机位置角处理装置。

根据本发明的技术方案，可以消除电机位置角的角度的突变，从而抑制扭矩的突变，以此可消除抖动的产生，使电动车辆的电机的加速起步过程和急刹过程进行平稳顺畅的过渡，减小电机的机械冲击，有效抑制车辆的抖动幅度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明提供的电机位置角处理方法的一实施例的方法示意图；

图2是根据本发明实施例的运算处理步骤的一实施方式的流程示意图；

图3是根据本发明实施例的角度估算步骤的一实施方式的流程示意图；

图4是本发明提供的电机位置角处理装置的一具体实施例的处理逻辑框图；

图5是本发明提供的电机位置角处理装置的一实施例的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的运算处理单元的一实施方式的结构示意图；

图7是根据本发明实施例的角度估算单元的一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明提供一种电机位置角处理方法，本发明的方法适用于带有位置传感器的电机的驱动器。该方法可以用于电动车的电机驱动器、工业逆变器、伺服驱动器。

图1是本发明提供的电机位置角处理方法的一实施例的方法示意图。如图1所示，根据本发明的一个实施例，所述电机位置角处理方法至少包括信号获取步骤S110、运算处理步骤S120和角度估算步骤S130。

其中，信号获取步骤S110用于获取位置传感器当前检测到的所述电机的位置角的检测角度信号以及上次进行所述位置角处理得到的第一估算角度信号；运算处理步骤S120用于对获取的所述检测角度信号和所述第一估算角度信号进行预设运算处理，以得到第一处理信号；角度估算步骤S130用于对得到的所述第一处理信号进行预设调节处理，以得到当前的第二估算角度信号。

在所述信号获取步骤110中，具体可以通过位置传感器和角度计算器得到用于锁相环系统的角度信号θ，即所述电机的位置角的检测角度信号θ，并获取上次进行所述位置角处理得到的第一估算角度信号其中，在第一次进行所述位置角处理时，将所述位置传感器检测到的所述检测角度信号θ作为所述第一估算角度信号

图2是根据本发明实施例的运算处理步骤的一实施方式的流程示意图。如图2所示，所述运算处理步骤S120具体包括正余弦处理步骤S121、乘法处理步骤S122和减法处理步骤S123。

其中，正余弦处理步骤S121用于对所述检测角度信号和所述第一估算角度信号分别进行正弦计算和余弦计算，得到所述检测角度信号的第一正弦值和第一余弦值，以及所述第一估算角度信号的第二正弦值和第二余弦值。具体地，将检测角度信号θ通过正弦角度计算器和余弦角度计算器分别进行正弦计算和余弦计算，得到第一正弦值sinθ和第一余弦值 cosθ；将第一估算角度信号通过正弦角度计算器和余弦角度计算器分别进行正弦计算和余弦计算，得到第二正弦值和第二余弦值

乘法处理步骤S122用于对所述第一正弦值和所述第二余弦值进行乘法运算，得到第一乘法处理信号，以及对所述第二正弦值和所述第一余弦值进行乘法运算，得到第二乘法处理信号。具体地，通过乘法器对所述第一正弦值sinθ和所述第二余弦值进行乘法运算，得到第一乘法处理信号通过乘法器对所述第二正弦值和所述第一余弦值cosθ进行乘法运算，得到第二乘法处理信号

减法处理步骤S123用于对所述第一乘法处理信号和所述第二乘法处理信号进行减法处理，得到所述第一处理信号。具体地，通过减法器对所述第一乘法处理信号和所述第二乘法处理信号进行减法处理，得到所述第一处理信号

图3是根据本发明实施例的角度估算步骤的一实施方式的流程示意图。如图3所示，所述角度估算步骤S130具体包括比例积分步骤S131 和积分处理步骤S132。

其中，比例积分步骤131用于对所述第一处理信号进行比例积分调节，得到当前的转速信号。具体地，将所述第一处理信号通过PI 调节器，进行比例积分调节处理，得到转速信号w。

积分处理步骤132用于对所述转速信号进行积分处理，以得到当前的第二估算角度信号。具体地，将转速信号w通过积分器进行积分处理，从而得到第二估算角度信号输出值该输出值用于作为下次进行所述位置角处理的第一估算角度信号

可选地，所述方法还进一步包括信号输出步骤，用于将得到的所述第二估算角度信号输出至所述电机的驱动器，以用于控制所述电机。

根据本发明技术方案，当相差较大时，通过该系统会进行收敛，使后一次输出的值与前一次输出的值相差很小，从而估算角度相差不大，由于扭矩突变时可能是由于角度产生突变引起的，通过本发明技术方案可以消除角度的突变，从而抑制扭矩的突变，以此可消除抖动的产生，例如电动车辆的抖动，使电动车辆的电机的加速起步过程和急刹过程进行平稳顺畅的过渡，减小电机的机械冲击，有效抑制车辆的抖动幅度。

本发明还提供一种电机位置角处理装置，本发明的装置适用于带有位置传感器的电机的驱动器。该装置可以用于电动车的电机驱动器、工业逆变器、伺服驱动器。

图4是本发明提供的电机位置角处理装置的一具体实施例的处理逻辑框图。图5是本发明提供的电机位置角处理装置的一实施例的结构示意图。

如图5所示，所述电机位置角处理装置100包括：信号获取单元110、运算处理单元120和角度估算单元130。

其中，信号获取单元110用于获取位置传感器当前检测到的所述电机位置角的检测角度信号以及上次进行所述位置角处理得到的第一估算角度信号；运算处理单元120用于对所述信号获取单元获取的所述检测角度信号和所述第一估算角度信号进行预设运算处理，以得到第一处理信号；角度估算单元130用于对所述运算处理单元得到的所述第一处理信号进行预设调节处理，以得到当前的第二估算角度信号。

如图4所示，所述信号获取单元110具体可以包括位置传感器1和角度计算器2。通过位置传感器1和角度计算器2得到用于锁相环系统的角度信号θ，即所述电机的位置角的检测角度信号θ，并获取上次进行所述位置角处理得到的第一估算角度信号并将检测角度信号θ和第一估算角度信号输入运算处理单元120。其中，在第一次进行所述位置角处理时，将所述位置传感器检测到的所述检测角度信号θ作为所述第一估算角度信号

所述预设运算处理，具体可以包括正、余弦处理、乘法处理和减法处理。图6是根据本发明实施例的运算处理单元的一实施方式的结构示意图。如图6所示，所述运算处理单元120具体包括正余弦处理单元121、乘法处理单元122和减法处理单元123。

其中，正余弦处理单元121用于对所述检测角度信号和所述估算角度信号分别进行正弦计算和余弦计算，得到所述检测角度信号的第一正弦值和第一余弦值，以及所述估算角度信号的第二正弦值和第二余弦值。具体地，如图4所示，信号获取单元110将获取的所述检测角度信号θ和第一估算角度信号输入正余弦处理单元123，所述正余弦处理单元123具体可以包括，正弦角度计算器3、5和余弦角度计算器4、6，将检测角度信号θ通过正弦角度计算器3和余弦角度计算器4分别进行正弦计算和余弦计算，得到第一正弦值sinθ和第一余弦值cosθ；将第一估算角度信号通过正弦角度计算器5和余弦角度计算器6分别进行正弦计算和余弦计算，得到第二正弦值和第二余弦值得到的第一正弦值sinθ、第一余弦值cosθ、第二正弦值和第二余弦值输入到乘法处理单元 122。

乘法处理单元122用于对所述正余弦处理单元121得到的所述第一正弦值和所述第二余弦值进行乘法运算，得到第一乘法处理信号，以及对所述第二正弦值和所述第一余弦值进行乘法运算，得到第二乘法处理信号。如图4所示，具体地，所述乘法处理单元122可以包括乘法器7、 8，通过该乘法器7对正余弦处理单元121输入的所述第一正弦值sinθ和所述第二余弦值进行乘法运算，得到第一乘法处理信号通过该乘法器8对所述第二正弦值和所述第一余弦值cosθ进行乘法运算，得到第二乘法处理信号得到的第一乘法处理信号和第二乘法处理信号输入到减法处理单元123。

减法处理单元123用于对所述乘法处理单元122得到的所述第一乘法处理信号和所述第二乘法处理信号进行减法处理，以得到所述第一处理信号。如图4所示，具体地，所述减法处理单元123可以包括减法器9，通过该减法器9对乘法处理单元122输入的所述第一乘法处理信号和所述第二乘法处理信号进行减法处理，得到所述第一处理信号并将该第一处理信号输入到角度估算单元130。

图7是根据本发明实施例的角度估算单元的一实施方式的结构示意图。如图7所示，所述角度估算单元130具体包括比例积分单元131和积分处理单元132。

比例积分单元131用于对所述第一处理信号进行比例积分调节，得到当前的转速信号。如图4所示，具体地，所述比例积分单元131具体可以包括PI调节器10，将减法处理单元123输入的所述第一处理信号通过该PI调节器10，进行比例积分调节处理，得到转速信号w，得到的该转速信号W输入到积分处理单元132。

积分处理单元132用于对所述比例积分单元得到所述转速信号进行积分处理，以得到当前的第二估算角度信号。如图4所示，具体地，所述积分处理单元132具体可以包括积分器11，将转速信号w通过该积分器进行积分处理，从而得到第二估算角度信号输出值该输出值用于作为下次进行所述位置角处理的第一估算角度信号

可选地，所述装置100还进一步包括信号输出单元，用于将所述角度估算单元得到的所述第二估算角度信号输出至所述电机的驱动器，以用于控制所述电机。

本发明还提供对应于所述电机位置角处理装置的一种电机驱动器，包括前述任一所述的电机位置角处理装置。

据此，本发明提供的方案，可以消除电机位置角的角度的突变，从而抑制扭矩的突变，以此可消除抖动的产生，使电动车辆的电机的加速起步过程和急刹过程进行平稳顺畅的过渡，减小电机的机械冲击，有效抑制车辆的抖动幅度。

本文中所描述的功能可在硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合中实施。如果在由处理器执行的软件中实施，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体予以传输。其它实例及实施方案在本发明及所附权利要求书的范围及精神内。举例来说，归因于软件的性质，上文所描述的功能可使用由处理器、硬件、固件、硬连线或这些中的任何者的组合执行的软件实施。此外，各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为控制装置的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备 (可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM， Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种电机位置角处理方法，其特征在于，包括：

信号获取步骤，用于获取位置传感器当前检测到的所述电机位置角的检测角度信号以及上次进行所述位置角处理得到的第一估算角度信号；

运算处理步骤，用于对获取的所述检测角度信号和所述第一估算角度信号进行预设运算处理，以得到第一处理信号；

角度估算步骤，用于对得到的所述第一处理信号进行预设调节处理，以得到当前的第二估算角度信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运算处理步骤，包括：

正余弦处理步骤，用于对所述检测角度信号和所述第一估算角度信号分别进行正弦计算和余弦计算，得到所述检测角度信号的第一正弦值和第一余弦值，以及所述第一估算角度信号的第二正弦值和第二余弦值；

乘法处理步骤，用于对所述第一正弦值和所述第二余弦值进行乘法运算，得到第一乘法处理信号，以及对所述第二正弦值和所述第一余弦值进行乘法运算，得到第二乘法处理信号；

减法处理步骤，用于对所述第一乘法处理信号和所述第二乘法处理信号进行减法处理，以得到所述第一处理信号。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述角度估算步骤，包括：

比例积分步骤，用于对所述第一处理信号进行比例积分调节，得到当前的转速信号；

积分处理步骤，用于对所述转速信号进行积分处理，以得到当前的第二估算角度信号。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在第一次进行所述位置角处理时，将所述位置传感器检测到的所述检测角度信号作为所述第一估算角度信号。

5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

信号输出步骤，用于将得到的所述第二估算角度信号输出至所述电机的驱动器，以用于控制所述电机。

6.一种电机位置角处理装置，其特征在于，包括：

信号获取单元，用于获取位置传感器当前检测到的所述电机位置角的检测角度信号以及上次进行所述位置角处理得到的第一估算角度信号；

运算处理单元，用于对所述信号获取单元获取的所述检测角度信号和所述第一估算角度信号进行预设运算处理，以得到第一处理信号；

角度估算单元，用于对所述运算处理单元得到的所述第一处理信号进行预设调节处理，以得到当前的第二估算角度信号。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述运算处理单元，包括：

正余弦处理单元，用于对所述检测角度信号和所述估算角度信号分别进行正弦计算和余弦计算，得到所述检测角度信号的第一正弦值和第一余弦值，以及所述估算角度信号的第二正弦值和第二余弦值；

乘法处理单元，用于对所述正余弦处理单元得到的所述第一正弦值和所述第二余弦值进行乘法运算，得到第一乘法处理信号，以及对所述第二正弦值和所述第一余弦值进行乘法运算，得到第二乘法处理信号；

减法处理单元，用于对所述乘法处理单元得到的所述第一乘法处理信号和所述第二乘法处理信号进行减法处理，以得到所述第一处理信号。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述角度估算单元，包括：

比例积分单元，用于对所述第一处理信号进行比例积分调节，得到当前的转速信号；

积分处理单元，用于对所述比例积分单元得到所述转速信号进行积分处理，以得到当前的第二估算角度信号。

9.根据权利要求6-8任一项所述的装置，其特征在于，在第一次进行所述位置角处理时，将所述位置传感器检测到的所述检测角度信号作为所述第一估算角度信号。

10.根据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

信号输出单元，用于将所述角度估算单元得到的所述第二估算角度信号输出至所述电机的驱动器，以用于控制所述电机。

11.一种电机驱动器，其特征在于，包括如权利要求6-10任一所述的电机位置角处理装置。