CN112039373A - 一种基于线性霍尔***的转子角度检测方法及装置 - Google Patents

一种基于线性霍尔***的转子角度检测方法及装置 Download PDF

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CN112039373A CN202010918364.3A CN202010918364A CN112039373A CN 112039373 A CN112039373 A CN 112039373A CN 202010918364 A CN202010918364 A CN 202010918364A CN 112039373 A CN112039373 A CN 112039373A
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Abstract

本申请提供一种基于线性霍尔***的转子角度检测方法及装置，该线性霍尔***包括两个线性霍尔单元以及处理单元，每一线性霍尔单元与处理单元连接，每一线性霍尔单元与电机的定子连接并用于输出表示电机的转子相位角的模拟信号，两个线性霍尔单元输出的模拟信号角度相差90°，该方法应用于处理单元，包括：获取每一线性霍尔单元输出的实时模拟信号对应的AD采样值；获取预先存储的每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值；根据每一线性霍尔单元的实时模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值确定电机的转子相对于定子的角度。

Description

一种基于线性霍尔***的转子角度检测方法及装置
技术领域
本申请涉及电机位置角检测技术领域，具体而言，涉及一种基于线性霍尔***的转子角度检测方法及装置。
背景技术
为了实现电机的实时控制，需要得到准确的电机转子位置，电机转子位置(即电机的转子相对于定子的角度，后续简称位置角)的检测方式一般是基于线性霍尔传感器来进行检测，但由于线性霍尔传感器机械安装可能不到位，使得在利用线性霍尔传感器进行检测时得到的位置角存在较大偏差。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种基于线性霍尔***的转子角度检测方法及装置，以解决由于线性霍尔传感器机械安装可能不到位，使得在利用线性霍尔传感器进行检测时得到的位置角存在较大偏差的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种基于线性霍尔***的转子角度检测方法，所述线性霍尔***包括两个线性霍尔单元以及处理单元，每一所述线性霍尔单元与所述处理单元连接，每一线性霍尔单元与电机的定子连接并用于输出表示电机的转子相位角的模拟信号，两个所述线性霍尔单元输出的模拟信号角度相差90°，所述方法应用于所述处理单元，包括：获取每一线性霍尔单元输出的实时模拟信号对应的AD采样值；获取预先存储的每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值，其中，每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值根据电机旋转至少一圈过程中每一线性霍尔单元输出的多个模拟信号对应的AD采样值中的最大值和最小值确定；根据每一线性霍尔单元的实时模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值确定所述电机的转子相对于定子的角度。
目前线性霍尔角度检测准确度低的原因在于线性霍尔单元机械安装不到位进而使得线性霍尔单元的直流偏置值和幅值增量值存在一定的误差，而本方案设计的基于线性霍尔***的转子角度检测方法是在线性霍尔单元安装完毕后通过电机转动至少一圈过程中的测试模拟信号对应的AD采样值的最大值和最小值来计算得到每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值，通过这样方式避免了实际检测时直流偏置值和幅值增量值中存在的误差，进而使得通过测试计算得到的直流偏置和幅值增量值来计算得到的电机转子相对于定子的角度更加准确，解决了由于线性霍尔传感器机械安装可能不到位，使得在利用线性霍尔传感器进行检测时得到的位置角存在较大偏差的问题，进而提高了电机转子相对于定子角度检测的准确性。
在第一方面的可选实施方式中，在所述获取每一线性霍尔单元输出的实时模拟信号对应的AD采样值之前，所述方法还包括：获取电机旋转至少一圈过程中每一线性霍尔单元输出的多个测试模拟信号中每一测试模拟信号对应的AD采样值；根据每一线性霍尔单元输出的多个测试模拟信号中每一测试模拟信号对应的AD采样值确定每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值；根据每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值确定每一线性霍尔单元对应的直流偏置值；根据每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值确定每一线性霍尔单元对应的幅值增量值。
在第一方面的可选实施方式中，所述根据每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值确定每一线性霍尔单元对应的直流偏置值，包括：计算每一线性霍尔单元对应的多个测试模拟信号中AD采样值的最大值与最小值之和；对每一线性霍尔单元对应的多个测试模拟信号中AD采样值的最大值与最小值之和求平均以获得每一线性霍尔单元对应的直流偏置值。
在第一方面的可选实施方式中，所述根据每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值确定每一线性霍尔单元对应的幅值增量值，包括：将每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值减去对应的直流偏置值的差确定为对应的线性霍尔单元的幅值增量值；或将每一线性霍尔单元对应的直流偏置值减去对应的多个测试模拟信号中AD采样值的最小值的差确定为对应的线性霍尔单元的幅值增量值。
在第一方面的可选实施方式中，所述根据每一线性霍尔单元的实时模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值确定所述电机的转子相对于定子的角度，包括：根据每一线性霍尔单元的实时模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值计算所述电机的转子相对于定子的角度的正切值；根据所述电机的转子相对于定子的角度的正切值计算所述电机的转子相对于定子的角度。
在第一方面的可选实施方式中，所述方法还包括：获取所述电机的转子与定子的实际角度为0度时每一所述线性霍尔单元输出的校正模拟信号对应的AD采样值，所述转子与定子的实际角度为0度通过与待测电机连接的全桥逆变电路控制；根据每一线性霍尔单元对应的校正模拟信号对应的AD采样值以及所述每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值计算所述电机的转子与定子的偏差角度；在所述根据每一线性霍尔单元的实时模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值确定所述电机的转子相对于定子的角度之后，所述方法还包括：根据所述转子相对于定子的角度和所述偏差角度计算所述转子相对于定子的校正角度。
在第一方面的可选实施方式中，所述线性霍尔***还包括全桥逆变电路，所述全桥逆变电路与所述电机连接，在所述获取所述电机的转子与定子的实际角度为0度时每一所述线性霍尔单元输出的校正模拟信号对应的AD采样值之前，所述方法还包括：通过所述全桥逆变电路控制所述电机的转子旋转至相对于定子形成任一角度的位置；在控制所述电机的转子旋转至相对于定子形成任一角度的位置预设时间后通过所述全桥逆变电路控制所述电机的转子旋转至与定子的实际角度为0度的位置。
在上述设计的两种实施方式中，通过全桥逆变电路来控制电机转子旋转至与定子的实际角度为0度的位置并且在此时获取每一线性霍尔单元输出的校正模拟信号对应的AD采样值，然后通过每一线性霍尔单元输出的校正模拟信号对应的AD采样值和对应的直流偏置值和幅值增量值来计算转子相对于定子的偏差角度，进而来根据转子相对于定子的角度和偏差角度计算所述转子相对于定子的校正角度，使得解决线性霍尔单元与定子安装时存在偏差角度进而对转子相对于定子的角度的影响，进而提高转子相对于定子角度的准确性。
第二方面，本发明实施例提供一种基于线性霍尔***的转子角度检测装置，所述线性霍尔***包括两个线性霍尔单元以及处理单元，每一所述线性霍尔单元与所述处理单元连接，每一线性霍尔单元与电机的定子连接并用于输出表示电机的转子相位角的模拟信号，两个所述线性霍尔单元输出的模拟信号角度相差90°，所述装置应用于所述处理单元，包括：获取模块，用于获取每一线性霍尔单元输出的实时模拟信号对应的AD采样值，以及获取预先存储的每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值，其中，每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值根据电机旋转至少一圈过程中每一线性霍尔单元输出的多个模拟信号对应的AD采样值中的最大值和最小值确定；确定模块，用于根据每一线性霍尔单元的实时模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值确定所述电机的转子相对于定子的角度。
目前线性霍尔角度检测准确度低的原因在于线性霍尔单元机械安装不到位进而使得线性霍尔单元的直流偏置值和幅值增量值存在一定的误差，而本方案设计的基于线性霍尔***的转子角度检测装置是在线性霍尔单元安装完毕后通过电机转动至少一圈过程中的测试模拟信号对应的AD采样值的最大值和最小值来计算得到每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值，通过这样方式避免了实际检测时直流偏置值和幅值增量值中存在的误差，进而使得通过测试计算得到的直流偏置和幅值增量值来计算得到的电机转子相对于定子的角度更加准确，解决了由于线性霍尔传感器机械安装可能不到位，使得在利用线性霍尔传感器进行检测时得到的位置角存在较大偏差的问题，进而提高了电机转子相对于定子角度检测的准确性。
在第二方面的可选实施方式中，所述获取模块，还用于获取电机旋转至少一圈过程中每一线性霍尔单元输出的多个测试模拟信号中每一测试模拟信号对应的AD采样值；所述确定模块，还用于根据每一线性霍尔单元输出的多个测试模拟信号中每一测试模拟信号对应的AD采样值确定每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值；根据每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值确定每一线性霍尔单元对应的直流偏置值；根据每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值确定每一线性霍尔单元对应的幅值增量值。
在第二方面的可选实施方式中，所述获取模块，用于获取所述电机的转子与定子的实际角度为0度时每一所述线性霍尔单元输出的校正模拟信号对应的AD采样值，所述转子与定子的实际角度为0度通过与待测电机连接的全桥逆变电路控制；计算模块，用于根据每一线性霍尔单元对应的校正模拟信号对应的AD采样值以及所述每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值计算所述电机的转子与定子的偏差角度；所述确定模块，还用于根据所述转子相对于定子的角度和所述偏差角度计算所述转子相对于定子的校正角度。
在第二方面的可选实施方式中，所述线性霍尔***还包括全桥逆变电路，所述全桥逆变电路与所述电机连接，所述装置还包括控制模块，用于通过所述全桥逆变电路控制所述电机的转子旋转至相对于定子形成任一角度的位置，以及，在控制所述电机的转子旋转至相对于定子形成任一角度的位置预设时间后通过所述全桥逆变电路控制所述电机的转子旋转至与定子的实际角度为0度的位置。
第三方面，实施例提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时执行第一方面、第一方面的任一可选的实现方式中的所述方法。
第四方面，实施例提供一种非暂态可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时执行第一方面、第一方面的任一可选的实现方式中的所述方法。
第五方面，实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行第一方面、第一方面的任一可选的实现方式中的所述方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的线性霍尔***结构示意图；
图2为本申请实施例提供的转子角度检测方法第一流程图；
图3为本申请实施例提供的转子角度检测方法第二流程图；
图4为本申请实施例提供的转子角度检测方法第三流程图；
图5为本申请实施例提供的转子角度检测方法第四流程图；
图6为本申请实施例提供的转子角度检测方法第五流程图；
图7为本申请实施例提供的转子角度检测方法第六流程图；
图8为本申请实施例提供的转子角度检测方法第七流程图；
图9为本申请实施例提供的全桥逆变电路结构图；
图10为本申请实施例提供的转子角度检测装置结构示意图；
图11为本申请实施例提供的电子设备结构示意图。
图标：10-线性霍尔单元；101-第一线性霍尔单元；102-第二线性霍尔单元；20-处理单元；30-霍尔板；A-电机转子；V1-第一开关管；V2-第二开关管；V3-第三开关管；V4-第四开关管；V5-第五开关管；V6-第六开关管；300-获取模块；301-确定模块；302-计算模块；303-控制模块；4-电子设备；401-处理器；402-存储器；403-通信总线。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
第一实施例
如图1所示，本申请实施例提供一种线性霍尔***，该线性霍尔***包括两个线性霍尔单元10以及处理单元20，每一线性霍尔单元10与处理单元20电连接，每一线性霍尔单元10与电机的定子直接或间接地固定，并用于输出表示电机转子A的相位角的模拟信号，处理单元20通过电机转子的相位角的模拟信号即可计算得出转子A的位置角也就是电机转子A相对于电机定子的角度，其中，处理单元20可为微控制器，微控制器的ADC采样端口接收两个线性霍尔单元10输出的模拟信号，然后微控制器根据两个线性霍尔单元10输出的模拟信号来计算得出转子的位置角；两个线性霍尔单元10可分为第一线性霍尔单元101和第二线性霍尔单元102，第一线性霍尔单元101和第二线性霍尔单元102可设置在固定在电机端部的霍尔板30上，第一线性霍尔单元101和第二线性霍尔单元102输出的模拟信号的角度相差90°，其中，每一线性霍尔单元10可包括一个或两个线性霍尔传感器，也就是说第一线性霍尔单元101以及第二线性霍尔单元102每一个单元中可包含一个或两个线性霍尔传感器，当一个单元中只具有一个线性霍尔传感器时，每一线性霍尔单元10输出的模拟信号即为每一线性霍尔传感器输出的模拟信号；当一个单元中具有两个线性霍尔传感器时，每一线性霍尔单元10输出的模拟信号通过两个线性霍尔传感器输出的差分模拟信号形成。另外，线性霍尔传感器在进行安装时需要以其测量面与转子永磁体磁力线相垂直的角度安装，并且以其量程与转子永磁体磁场强度相匹配的距离安装。
第二实施例
在上述设计的线性霍尔***的基础上，本申请提供一种基于前述的线性霍尔***的转子角度检测方法，该方法应用于第一实施例中的处理单元，如图2所示，该方法具体包括如下步骤：
步骤S200：获取每一线性霍尔单元输出的实时模拟信号对应的AD采样值。
步骤S202：获取预先存储的每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值。
步骤S204：根据每一线性霍尔单元的实时模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值确定电机的转子相对于定子的角度。
前述已经描述到每一线性霍尔单元的输出信号会传输给处理单元的ADC采样端口，因此，在步骤S200中处理单元在接收到每一线性霍尔单元输出的实时模拟信号之后可通过其自身的ADC采样端口将模拟信号转换成对应的AD采样值，在获得每一线性霍尔单元输出的实时模拟信号对应的AD采样值之后，即可执行步骤S202。
在步骤S202中处理单元会获取预先存储的每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值，其中，每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值可通过提前解析的方式来进行提前测定，具体的，如图3所示，具体可包括如下步骤：
步骤S100：获取电机旋转至少一圈过程中每一线性霍尔单元输出的多个测试模拟信号中每一测试模拟信号对应的AD采样值。
步骤S102：根据每一线性霍尔单元输出的多个测试模拟信号中每一测试模拟信号对应的AD采样值确定每一线性霍尔单元对应的多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值。
步骤S104：根据每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值确定每一线性霍尔单元对应的直流偏置值。
步骤S106：根据每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值确定每一线性霍尔单元对应的幅值增量值。
在步骤S100中，电机旋转一圈过程中每一线性霍尔单元会输出多个测试模拟信号，进而处理单元对每一测试模拟信号进行采样即可得到每一测试模拟信号对应的AD采样值，具体的，可通过将处理单元连接仿真器进而在线仿真可观察到每个测试模拟信号的AD采样值大小然后执行步骤S102。
在步骤S102中，处理单元会根据每一测试模拟信号对应的AD采样值的大小来确定出每一线性霍尔单元对应的AD采样值的最大值和最小值，具体的，如果采用前述的通过仿真器观察的方法，可通过用户记录每一线性霍尔单元对应的AD采样值的最大值和最小值进而将其输入给处理单元，如果不采用前述的通过仿真器观察的方法，处理单元会检测每一线性霍尔单元输出的每一测试模拟信号对应的AD采样值的数值，进而自行确定出其中的最大值和最小值，在通过步骤S102确定出每一线性霍尔单元对应的多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值之后，即可执行步骤S104。
在对步骤S104和步骤S106进行说明之前，首先对模拟信号、直流偏置值、幅值增量值以及转子位置角的关系进行说明，其关系可通过如下公式表示：
Figure BDA0002664831580000111
其中，H1表示第一霍尔感应单元输出的模拟信号对应的AD采样值；H2表示第二霍尔感应单元输出的模拟信号对应的AD采样值；A1表示第一霍尔感应单元对应的幅值增量值；A2表示第二霍尔感应单元对应的幅值增量值；B1表示第一霍尔感应单元对应的直流偏置值；B2表示第二霍尔感应单元对应的直流偏置值；θ表示转子相对于定子的角度。
在上述内容中直流偏置值表示的是模拟信号中与模拟信号对应AD采样值的最大值之差和最小值之差相等的值，例如输出的模拟信号为正弦信号，那么其直流偏置值即为正弦信号的中心对称轴的纵坐标；幅值增量值表示的是直流偏置值与最大值或最小值之间的相差程度，例如，当输出的模拟信号为正弦信号时，那么幅值增量值即为正弦信号的最大值或最小值与中心对称轴纵坐标之间的相差值。
基于上述描述的内容可得，步骤S104根据每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值确定每一线性霍尔单元对应的直流偏置值，如图4所示，其具体可为如下步骤：
步骤S1040：计算每一线性霍尔单元对应的多个测试模拟信号中AD采样值的最大值与最小值之和。
步骤S1042：对每一线性霍尔单元对应的多个测试模拟信号中AD采样值的最大值与最小值之和求平均以获得每一线性霍尔单元对应的直流偏置值。
由于前述步骤S102获得了每一线性霍尔单元对应的多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值，并且直流偏置值表示的是模拟信号中与模拟信号对应AD采样值的最大值之差和最小值之差相等的值，那么即可通过步骤S1040计算出AD采样值的最大值与最小值之和，然后通过步骤S1042对AD采样值的最大值与最小值之和求平均，即可得到每一线性霍尔单元对应的直流偏置值，由于在安装时线性霍尔单元与转子感应磁环的距离不能保证一致，例如，图1中的第一线性霍尔单元和第二线性霍尔单元距离转子感应磁环的距离h1和h2不同，因此，每一线性霍尔单元对应的直流偏置值是不同的，因此，需要通过上述方式计算出每一线性霍尔单元的直流偏置值。
依照前述的举例，计算第一霍尔感应单元对应的直流偏置值B1和第二霍尔感应单元对应的直流偏置值B2可具体通过如下公式计算，假设在电极旋转一圈过程中得到的第一霍尔感应单元输出模拟信号的AD采样值的最大值为H1max，最小值为H1min；第一霍尔感应单元输出模拟信号的AD采样值的最大值为H2max，最小值为H2min；那么即可通过如下公式计算得到B1和B2：
Figure BDA0002664831580000131
基于前述描述的内容可知幅值增量值表示的是直流偏置值与最大值或最小值之间的相差程度，那么步骤S106根据每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值确定每一线性霍尔单元对应的幅值增量值，如图5所示，具体可通过如下方式步骤得到：
步骤S1060：将每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值减去对应的直流偏置值的差确定为对应的线性霍尔单元的幅值增量值；或将每一线性霍尔单元对应的直流偏置值减去对应的多个测试模拟信号中AD采样值的最小值的差确定为对应的线性霍尔单元的幅值增量值。
上述步骤S1060表示有两种方式来计算得到幅值增量值，第一种是通过AD采样值中的最大值来减去前述得到的直流偏置值得到的差即可为对应线性霍尔单元的幅值增量值；第二种是通过前述得到的直流偏置值减去AD采样值中的最小值得到的差即可为对应线性霍尔单元的幅值增量值。
依照前述的举例，计算第一霍尔感应单元对应的幅值增量值A1和第二霍尔感应单元对应的幅值增量值A2可具体通过如下公式计算：
Figure BDA0002664831580000141
上述公式是通过第一种方式过AD采样值中的最大值来减去前述得到的直流偏置值得到的差进而来得到幅值增量值。
在通过上述方式分别得到每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值以后处理单元可自行将每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值与对应的线性霍尔单元进行关联存储。
除了上述方式通过处理单元自行处理得到每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值以外，还可以采用人工离线计算每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值的方式，在人工计算得到之后将每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值存储在处理单元中并且与对应的线性霍尔单元进行关联。
基于前述的描述实现了每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值的预存之后，步骤S202处理单元基于每一线性霍尔单元输入的实时模拟信号除了可以得到对应的AD采样值以外还可以根据模拟信号识别出AD采样值是属于哪个线性霍尔单元，进而将查找到的直流偏置值和幅值增量值与对应的线性霍尔单元与其实时模拟信号对应的AD采样值进行对应，然后执行步骤S204根据每一线性霍尔单元的实时模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值确定电机的转子相对于定子的角度，具体的，前述已经描述到模拟信号对应的AD采样值、直流偏置值、幅值增量值以及转子相对于定子的角度的关系公式，那么在获得直流偏置值、幅值增量值以及实时模拟信号对应的AD采样值之后，即可计算出转子相对于定子的角度，如图6所示，具体可采用如下步骤进行计算：
步骤S2040：根据每一线性霍尔单元的实时模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值计算电机的转子相对于定子的角度的正切值。
步骤S2041：根据电机的转子相对于定子的角度的正切值计算电机的转子相对于定子的角度。
前述已经描述到模拟信号对应的AD采样值、直流偏置值、幅值增量值以及转子相对于定子的角度的关系公式为：
Figure BDA0002664831580000151
假设当前转子在某一位置时，第一线性霍尔单元和第二线性霍尔单元输出的实时模拟信号分别为Ht1和Ht2，在此基础上，已经得到了上述公式中的H1、H2、A1、A2、B1以及B2之后即可计算得出θ的正切值，进而通过正切值计算出角度θ，具体可通过变形后的如下公式计算得到θ：
Figure BDA0002664831580000161
目前线性霍尔角度检测准确度低的原因在于线性霍尔单元机械安装不到位进而使得线性霍尔单元的直流偏置值和幅值增量值存在一定的误差，而本方案设计的基于线性霍尔***的转子角度检测方法是在线性霍尔单元安装完毕后通过电机转动至少一圈过程中的测试模拟信号对应的AD采样值的最大值和最小值来计算得到每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值，通过这样方式避免了实际检测时直流偏置值和幅值增量值中存在的误差，进而使得通过测试计算得到的直流偏置和幅值增量值来计算得到的电机转子相对于定子的角度更加准确，解决了由于线性霍尔传感器机械安装可能不到位，使得在利用线性霍尔传感器进行检测时得到的位置角存在较大偏差问题，进而提高了电机转子相对于定子角度检测的准确性。
在本实施例的可选实施方式中，前述设计的方式都是基于线性霍尔单元安装在定子上并且与定子不存在偏差角度的情况，而在实际过程中，安装的线性霍尔单元与定子实际存在一定的偏差角度，本方案设计了下述方案以实现更加准确的电机转子相对于定子的角度检测，如图7所示，具体包括如下步骤：
步骤S210：获取电机的转子与定子的实际角度为0度时每一线性霍尔单元输出的校正模拟信号对应的AD采样值。
步骤S211：根据每一线性霍尔单元对应的校正模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值计算电机的转子与定子的偏差角度。
步骤S210中的电机的转子与定子的实际角度为0度可通过控制线性霍尔***中的全桥逆变电路来实现并且其实现需在步骤S210之前，如图8所示，具体可包括如下步骤：
步骤S2090：通过全桥逆变电路控制电机的转子旋转至相对于定子形成任一角度的位置。
步骤S2091：在控制电机的转子旋转至相对于定子形成任一角度的位置预设时间后通过全桥逆变电路控制电机的转子旋转至与定子的实际角度为0度的位置。
如图9所示，该全桥逆变电路包括六个开关管，其分别为第一开关管V1、第二开关管V2、第三开关管V3、第四开关管V4、第五开关管V5以及第六开关管V6，上述步骤可通过开关不同的开关管来实现，如步骤S2101通过全桥逆变电路控制电机的转子旋转至相对于定子形成任一角度的位置，具体可通过处理单元控制同时开通开光管第二开关管V2和第三开关管V3，此时，电机的转子会旋转至相对于定子形成任一角度的位置，这样是为了防止后续控制其为0°时会存在出现-180°的情况；在将第二开关管V2和第三开关管V3开通一段时间后可关闭第三开关管V3，然后开通开关管第一开关管V1和第六开关管V6，进而实现步骤S2102控制电机的转子旋转至与定子的实际角度为0度的位置。
在基于上述方式通过全桥逆变电路控制电机的转子旋转至与定子的实际角度为0度的位置，此时，两个线性霍尔单元也会输出模拟信号(校正模拟信号)，处理单元同样会根据两个线性霍尔单元输出的模拟信号得到其AD采样值以及对应的直流偏置值和幅值增量值，进而通过步骤S211来计算得到电机的转子与定子的角度；如果线性霍尔单元与定子不存在偏差角度，那么此时计算得到的电机的转子相对于定子的角度为0°，但如果线性霍尔单元与定子存在一定的偏差角度，那么此时计算得到的电机的转子相对于定子的角度即为线性霍尔单元与定子的偏差角度。
那么在前述通过步骤S211得到偏差角度以及步骤S204得到电机的转子相对于定子的角度之后，如图7所示，可通过如下步骤S212来确定出述转子相对于定子的校正角度：
步骤S212：根据转子相对于定子的角度和偏差角度计算所述转子相对于定子的校正角度。
具体的，基于前述步骤S211得到偏差角度以及步骤S204得到电机的转子相对于定子的角度之后可通过转子相对于定子的角度减去偏差角度进而得到转子相对于定子的校正角度。
在上述设计的实施方式中，通过全桥逆变电路来控制电机转子旋转至与定子的实际角度为0度的位置并且在此时获取每一线性霍尔单元输出的校正模拟信号对应的AD采样值，然后通过每一线性霍尔单元输出的校正模拟信号对应的AD采样值和对应的直流偏置值和幅值增量值来计算转子相对于定子的偏差角度，进而来根据转子相对于定子的角度和偏差角度计算所述转子相对于定子的校正角度，使得解决线性霍尔单元与定子安装时存在偏差角度进而对转子相对于定子的角度的影响，进而提高转子相对于定子角度的准确性。
第三实施例
图10出示了本申请提供的基于线性霍尔***的转子角度检测装置的示意性结构框图，应理解，该装置与上述图1至图9中执行的方法实施例对应，能够执行第二实施例中处理单元执行的方法涉及的步骤，该装置具体的功能可以参见上文中的描述，为避免重复，此处适当省略详细描述。该装置包括至少一个能以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器中或固化在装置的操作***(operating system，OS)中的软件功能模块。具体地，该装置包括：获取模块300，用于获取每一线性霍尔单元输出的实时模拟信号对应的AD采样值，以及获取预先存储的每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值，其中，每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值根据电机旋转至少一圈过程中每一线性霍尔单元输出的多个模拟信号对应的AD采样值中的最大值和最小值确定；确定模块301，用于根据每一线性霍尔单元的实时模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值确定电机的转子相对于定子的角度。
在上述设计的基于线性霍尔***的转子角度检测装置中，目前线性霍尔角度检测准确度低的原因在于线性霍尔单元机械安装不到位进而使得线性霍尔单元的直流偏置值和幅值增量值存在一定的误差，而本方案设计的基于线性霍尔***的转子角度检测装置是在线性霍尔单元安装完毕后通过电机转动至少一圈过程中的测试模拟信号对应的AD采样值的最大值和最小值来计算得到每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值，通过这样方式避免了实际检测时直流偏置值和幅值增量值中存在的误差，进而使得通过测试计算得到的直流偏置和幅值增量值来计算得到的电机转子相对于定子的角度更加准确，解决了由于线性霍尔传感器机械安装可能不到位，使得在利用线性霍尔传感器进行检测时得到的位置角存在较大偏差的问题，进而提高了电机转子相对于定子角度检测的准确性。
在本实施例的可选实施方式中，获取模块300，还用于获取电机旋转至少一圈过程中每一线性霍尔单元输出的多个测试模拟信号中每一测试模拟信号对应的AD采样值；确定模块301，还用于根据每一线性霍尔单元输出的多个测试模拟信号中每一测试模拟信号对应的AD采样值确定每一线性霍尔单元对应的多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值；根据每一线性霍尔单元对应的多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值确定每一线性霍尔单元对应的直流偏置值；根据每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值确定每一线性霍尔单元对应的幅值增量值。
在本实施例的可选实施方式中，获取模块300，用于获取电机的转子与定子的实际角度为0度时每一线性霍尔单元输出的校正模拟信号对应的AD采样值，转子与定子的实际角度为0度通过与待测电机连接的全桥逆变电路控制；计算模块302，用于根据每一线性霍尔单元对应的校正模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值计算所述电机的转子与定子的偏差角度；确定模块301，还用于根据转子相对于定子的角度和偏差角度计算转子相对于定子的校正角度。
在本实施例的可选实施方式中，线性霍尔***还包括全桥逆变电路，全桥逆变电路与电机连接，该装置还包括控制模块303，用于通过全桥逆变电路控制电机的转子旋转至相对于定子形成任一角度的位置，以及，在控制电机的转子旋转至相对于定子形成任一角度的位置预设时间后通过全桥逆变电路控制电机的转子旋转至与定子的实际角度为0度的位置。
第三实施例
如图11所示，本申请提供一种电子设备4，包括：处理器401和存储器402，处理器401和存储器402通过通信总线403和/或其他形式的连接机构(未标出)互连并相互通讯，存储器402存储有处理器401可执行的计算机程序，当计算设备运行时，处理器401执行该计算机程序，以执行时执行第二实施例、第二实施例的任一可选的实现方式中的方法，例如步骤S200至步骤S204：获取每一线性霍尔单元输出的实时模拟信号对应的AD采样值；获取预先存储的每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值；根据每一线性霍尔单元的实时模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值确定所述电机的转子相对于定子的角度。
本申请提供一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行第二实施例、第二实施例的任一可选的实现方式中的方法。
其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Red-Only Memory,简称PROM)，只读存储器(Read-OnlyMemory,简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
本申请提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行第二实施例、第二实施例的任一可选的实现方式中的所述方法。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。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，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，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通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，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，作为单元显示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网络单元上。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。
再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
需要说明的是，功能如果以软件功能模块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，本申请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(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请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、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于线性霍尔***的转子角度检测方法，其特征在于，所述线性霍尔***包括两个线性霍尔单元以及处理单元，每一所述线性霍尔单元与所述处理单元连接，每一线性霍尔单元与电机的定子连接并用于输出表示电机的转子相位角的模拟信号，两个所述线性霍尔单元输出的模拟信号角度相差90°，所述方法应用于所述处理单元，包括：
获取每一线性霍尔单元输出的实时模拟信号对应的AD采样值；
获取预先存储的每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值，其中，每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值根据电机旋转至少一圈过程中每一线性霍尔单元输出的多个模拟信号对应的AD采样值中的最大值和最小值确定；
根据每一线性霍尔单元的实时模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值确定所述电机的转子相对于定子的角度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取每一线性霍尔单元输出的实时模拟信号对应的AD采样值之前，所述方法还包括：
获取电机旋转至少一圈过程中每一线性霍尔单元输出的多个测试模拟信号中每一测试模拟信号对应的AD采样值；
根据每一线性霍尔单元输出的多个测试模拟信号中每一测试模拟信号对应的AD采样值确定每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值；
根据每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值确定每一线性霍尔单元对应的直流偏置值；
根据每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值确定每一线性霍尔单元对应的幅值增量值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值确定每一线性霍尔单元对应的直流偏置值，包括：
计算每一线性霍尔单元对应的多个测试模拟信号中AD采样值的最大值与最小值之和；
对每一线性霍尔单元对应的多个测试模拟信号中AD采样值的最大值与最小值之和求平均以获得每一线性霍尔单元对应的直流偏置值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值和最小值确定每一线性霍尔单元对应的幅值增量值，包括：
将每一线性霍尔单元对应的所述多个测试模拟信号中AD采样值的最大值减去对应的直流偏置值的差确定为对应的线性霍尔单元的幅值增量值；
或将每一线性霍尔单元对应的直流偏置值减去对应的多个测试模拟信号中AD采样值的最小值的差确定为对应的线性霍尔单元的幅值增量值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每一线性霍尔单元的实时模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值确定所述电机的转子相对于定子的角度，包括：
根据每一线性霍尔单元的实时模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值计算所述电机的转子相对于定子的角度的正切值；
根据所述电机的转子相对于定子的角度的正切值计算所述电机的转子相对于定子的角度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述电机的转子与定子的实际角度为0度时每一所述线性霍尔单元输出的校正模拟信号对应的AD采样值，所述转子与定子的实际角度为0度通过与待测电机连接的全桥逆变电路控制；
根据每一线性霍尔单元对应的校正模拟信号对应的AD采样值以及所述每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值计算所述电机的转子与定子的偏差角度；
在所述根据每一线性霍尔单元的实时模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值确定所述电机的转子相对于定子的角度之后，所述方法还包括：
根据所述转子相对于定子的角度和所述偏差角度计算所述转子相对于定子的校正角度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述线性霍尔***还包括全桥逆变电路，所述全桥逆变电路与所述电机连接，在所述获取所述电机的转子与定子的实际角度为0度时每一所述线性霍尔单元输出的校正模拟信号对应的AD采样值之前，所述方法还包括：
通过所述全桥逆变电路控制所述电机的转子旋转至相对于定子形成任一角度的位置；
在控制所述电机的转子旋转至相对于定子形成任一角度的位置预设时间后通过所述全桥逆变电路控制所述电机的转子旋转至与定子的实际角度为0度的位置。
8.一种基于线性霍尔***的转子角度检测装置，其特征在于，所述线性霍尔***包括两个线性霍尔单元以及处理单元，每一所述线性霍尔单元与所述处理单元连接，每一线性霍尔单元与电机的定子连接并用于输出表示电机的转子相位角的模拟信号，两个所述线性霍尔单元输出的模拟信号角度相差90°，所述装置应用于所述处理单元，包括：
获取模块，用于获取每一线性霍尔单元输出的实时模拟信号对应的AD采样值，以及获取预先存储的每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值，其中，每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值根据电机旋转至少一圈过程中每一线性霍尔单元输出的多个模拟信号对应的AD采样值中的最大值和最小值确定；
确定模块，用于根据每一线性霍尔单元的实时模拟信号对应的AD采样值以及每一线性霍尔单元对应的直流偏置值和幅值增量值确定所述电机的转子相对于定子的角度。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法。
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