CN110212818B - 一种永磁电机角度检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种永磁电机角度检测方法，包括：通过均布在电机***的3个线性霍尔传感器输出三相模拟信号
Figure DDA0002126051980000011
对三相模拟信号处理获得具有120度固定相位差的正弦波Hn(n＝1，2，3)，所述正弦波形Hn(n＝1，2，3)经过比较后获得个相位差为120度的方波sec(2)，sec(1)和sec(0)；利用计数器分别对方波sec(2)，sec(1)和sec(0)的边沿进行计数，根据计数器的计数和计算出电机当前位置，本发明通过更合理的区段划分方式，提取线性度较好的波形片段近似直线处理，本发明避免反三角函数计算，减小计算消耗。

Description

一种永磁电机角度检测方法
技术领域
本发明属于电机检测技术领域，具体涉及一种永磁电机角度检测方法。
背景技术
目前的电机运动控制需要转子位置的检测，线性霍尔传感器具有体积小、成本低等优点，可取代高精度编码器实现永磁电机的角度检测。在现有的技术中提出了一种基于线性霍尔的绝对编码技术，通过区段划分提取某一段霍尔信号进行位置检测，然而提取的信号线性度较差，需要计算arcsin、arctan反三角函数。然而，现有的基于线性霍尔的位置检测大多需要计算反三角函数，产生内存和时延上的计算消耗。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，提出了一种永磁电机角度检测方法，通过更合理的区段划分，提取线性度更好的霍尔信号波段，近似为直线处理，从而避免反三角函数的计算，减少了不必要的计算消耗。
本发明所采用的技术方案如下：
一种永磁电机角度检测方法，包括：通过均布在电机***的3个线性霍尔传感器输出三相模拟信号
Figure BDA0002126051960000011
对三相模拟信号处理获得具有120度固定相位差的正弦波Hn(n＝1，2，3)，所述正弦波形Hn(n＝1，2，3)经过比较后获得个相位差为120度的方波sec(2)， sec(1)和sec(0)；利用计数器分别对方波sec(2)，sec(1)和sec(0)的边沿进行计数，根据计数器的计数和计算出电机当前位置，表示为：
Figure BDA0002126051960000012
其中， cnt2、cnt1、cnt0分别为计数器对方波sec(2)，sec(1)和sec(0)的边沿计数。
进一步，通过
Figure BDA0002126051960000013
对三相模拟信号处理获得具有120度固定相位差的正弦波；
进一步，所述三相模拟信号
Figure BDA0002126051960000014
表示为：
Figure BDA0002126051960000015
其中，An和Dn(n＝1,2,3)分别为第n路霍尔信号的幅值增益和直流分量。
进一步，所述正弦波Hn(n＝1，2，3)表示为：
Figure BDA0002126051960000021
本发明的有益效果：
本发明通过更合理的区段划分方式，提取线性度较好的波形片段近似直线处理，避免反三角函数计算，减小计算消耗。
附图说明
图1是线性霍尔传感器排布图；
图2是基于归一化霍尔信号的位置检测原理图；
图3是是扇区跳变检测时序图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，将3个线性霍尔传感器环绕电机相差120度均匀排布，输出三相模拟信号
Figure BDA0002126051960000022
作为原始的静态霍尔信号：
Figure BDA0002126051960000023
其中，θ为转子相对于霍尔传感器的角度位移，An和Dn(n＝1,2,3)分别为第n路霍尔信号的幅值增益和直流分量，容易通过测量得到，然后原始的静态霍尔信号存在幅值误差和直流误差。
通过：
Figure BDA0002126051960000024
获得可近似为理想的具有120度固定相位差的正弦波形，表达式为：
Figure BDA0002126051960000025
其中，N为归一化后的幅值增益；
如图2所示基于归一化霍尔信号的位置检测机制，一旦收集到三个霍尔传感器信号H1， H2和H3，将它们相互比较，比较器输出结果是sec(2)，sec(1)和sec(0)，且sec(2)，sec(1)和sec(0) 是3个相位差为120度的方波，将360度的电角度被粗划分成六个区段，每个区段包含60个电角度，如图3所示通过计数器2、计数器1和计数器0分别计数sec(2)，sec(1)和sec(0)的边沿，进而检测到转子位置所属的区段发生变化，同时确定方向。计数器2、计数器1和计数器0 之和则是转子位置转过的扇区的总数。因此，当转子从一个扇区跳变至前面的区段时，计数增加1，反之亦然。得到当前位置所在的60度区段后，再提取出每个区段处于中间大小的波段进行精确的位置计算。图3中粗线为每个扇区提取出的中间位置波段。由于该段-30°～30°波形线性度较好，合适的精度要求下可近似为线段处理。电机当前位置的计算表达式为：
Figure BDA0002126051960000031
其中，θ为检测到的电机角度，H为每个区段提取出来的中间大小的霍尔信号。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种永磁电机角度检测方法，其特征在于，通过均布在电机***的3个线性霍尔传感器输出三相模拟信号
Figure FDA0002572532240000011
对三相模拟信号处理获得具有120度固定相位差的正弦波Hn,n＝1，2，3，所述正弦波形Hn,n＝1，2，3经过比较后获得个相位差为120度的方波sec(2)，sec(1)和sec(0)；利用计数器分别对方波sec(2)，sec(1)和sec(0)的边沿进行计数，进而检测到转子位置所属的区段发生变化，同时确定方向；得到当前位置所在的60度区段后，再提取出每个区段处于中间大小的波段进行位置计算，根据计数器的计数和计算出电机当前位置，表示为：
Figure FDA0002572532240000012
其中，cnt2、cnt1、cnt0分别为计数器对方波sec(2)，sec(1)和sec(0)的边沿计数，其中，θ为检测到的电机角度，N为归一化后的幅值增益，H为每个区段提取出来的中间大小的霍尔信号。
2.根据权利要求1所述的一种永磁电机角度检测方法，其特征在于，通过
Figure FDA0002572532240000013
对三相模拟信号处理获得具有120度固定相位差的正弦波，An和Dn分别为第n路霍尔信号的幅值增益和直流分量，n＝1,2,3。
3.根据权利要求1所述的一种永磁电机角度检测方法，其特征在于，所述三相模拟信号
Figure FDA0002572532240000014
表示为：
Figure FDA0002572532240000015
其中，An和Dn分别为第n路霍尔信号的幅值增益和直流分量，n＝1,2,3。
4.根据权利要求1所述的一种永磁电机角度检测方法，其特征在于，所述正弦波Hn表示为：
Figure FDA0002572532240000016
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