CN112271965B - 基于初始相位辨识的相序控制方法、装置、电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于初始相位辨识的相序控制方法、装置、电子设备，通过重复执行步骤：控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量和每次返回电气零位置后的编码器数值，根据编码器数值计算编码器累加值，根据编码器数值增量计算相序计数；根据编码器累加值计算初始电角度对应的编码器数值；根据相序计数判断相序是正相序还是负相序；若相序是负相序，则调换两项永磁同步电机的采样电流值和PWM输出信号；而能够提高初始相位辨识精度的同时可进行相序辨识，并基于相序辨识结果进行自适应调整。
Description
技术领域
本发明涉及永磁同步电机控制技术领域，尤其涉及一种基于初始相位辨识的相序控制方法、装置、电子设备。
背景技术
在伺服控制***中，对永磁同步电机的高性能控制依赖于精确的转子位置，而获取转子初始位置则是电机顺利起动的前提，若无法准确检测转子初始位置，则无法正确选择合适的电压空间矢量，就可能造成电机过流或发生反转。此外，如果电机相序不正确同样会造成反转或过流，因此在运行电机前同样需要对相序进行查找。
用定位法进行初始位置辨识，简单有效，但是目前的定位法初始位置辨识，容易造成固定的位置偏差，导致初始位置不准确。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本申请实施例的目的在于提供一种基于初始相位辨识的相序控制方法、装置、电子设备，能够提高初始相位辨识精度的同时可进行相序辨识，并基于相序辨识结果进行自适应调整。
第一方面，本申请实施例提供一种基于初始相位辨识的相序控制方法，应用于永磁同步电机控制***，所述永磁同步电机控制***包括设置在永磁同步电机上的编码器，包括步骤：
A1.控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量，并获取每次返回电气零位置后的编码器数值；所述第二预设角度与所述第一预设角度大小相等且方向相反；
A2.根据所述编码器数值计算编码器累加值；
A3.根据所述编码器数值增量计算相序计数；
A4.按预设次数重复执行步骤A1-A3；
A5.根据所述编码器累加值计算初始电角度对应的编码器数值；
A6.根据所述相序计数判断相序是正相序还是负相序；
A7.若所述相序是负相序，则调换两相永磁同步电机的采样电流值和PWM输出信号。
所述的基于初始相位辨识的相序控制方法中，步骤A1包括：
向永磁同步电机输入预设大小的电压Ud，使所述电压Ud的电角度以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后，以相同大小的步长和步数反向分步旋转；
在所述电压Ud以预设大小的步长每转动一次后，等编码器的编码器数值稳定后，读取所述编码器数值，并计算当前编码器数值与上一次读取的编码器数值之差，得到编码器数值增量；
向永磁同步电机输入预设大小的电压Ud，使所述电压Ud的电角度以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后，以相同大小的步长和步数反向分步旋转；
在所述电压Ud以预设大小的步长每转动一次后，等编码器的编码器数值稳定后，读取所述编码器数值，并计算当前编码器数值与上一次读取的编码器数值之差，得到编码器数值增量。
所述的基于初始相位辨识的相序控制方法中，所述第一预设角度和第二预设角度的大小为90°-150°。
所述的基于初始相位辨识的相序控制方法中，步骤A2中，利用以下公式计算编码器累加值：
其中，
为第i次执行步骤A1后的编码器累加值，
为第i-1次执行步骤
A1后的编码器累加值，
为第i次步骤A1中从第一预设角度返回电气零位置后的编码
器数值，
为第i次步骤A1中从第二预设角度返回电气零位置后的编码器数值。
所述的基于初始相位辨识的相序控制方法中，步骤A3包括：
判断每步转动后的编码器数值增量与对应的转动角度步长是否同号；
若同号，则相序计数加1，若不同号，则相序计数减1。
所述的基于初始相位辨识的相序控制方法中，步骤A5中，采用以下公式计算初始角度对应的编码器数值：
其中，
为初始角度对应的编码器数值，N是重复执行步骤A1-A3的总次数，
为第N次执行步骤A1-A3后的编码器累加值。
进一步的，步骤A6包括：
若所述相序计数大于零，则判定相序是正相序；
若所述相序计数小于零，则判定相序是负相序。
第二方面，本申请实施例提供一种基于初始相位辨识的相序控制装置，应用于永磁同步电机控制***，所述永磁同步电机控制***包括设置在永磁同步电机上的编码器，包括：
第一执行模块，用于按预设次数重复执行：
控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量，并获取每次返回电气零位置后的编码器数值；所述第二预设角度与所述第一预设角度大小相等且方向相反；
根据所述编码器数值计算编码器累加值；
根据所述编码器数值增量计算相序计数；
计算模块，用于根据所述编码器累加值计算初始电角度对应的编码器数值；
判断模块，用于根据所述相序计数判断相序是正相序还是负相序；
调整模块，用于在所述相序是负相序时，调换两相永磁同步电机的采样电流值和PWM输出信号。
所述的基于初始相位辨识的相序控制装置中，所述第一执行模块在控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量，并获取每次返回电气零位置后的编码器数值的时候，
向永磁同步电机输入预设大小的电压Ud，使所述电压Ud的电角度以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后，以相同大小的步长和步数反向分步旋转；
在所述电压Ud以预设大小的步长每转动一次后，等编码器的编码器数值稳定后，读取所述编码器数值，并计算当前编码器数值与上一次读取的编码器数值之差，得到编码器数值增量；
向永磁同步电机输入预设大小的电压Ud，使所述电压Ud的电角度以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后，以相同大小的步长和步数反向分步旋转；
在所述电压Ud以预设大小的步长每转动一次后，等编码器的编码器数值稳定后，读取所述编码器数值，并计算当前编码器数值与上一次读取的编码器数值之差，得到编码器数值增量。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行所述的基于初始相位辨识的相序控制方法的步骤。
有益效果：
本申请实施例提供的一种基于初始相位辨识的相序控制方法、装置、电子设备，通过按预设次数重复执行步骤：控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量，并获取每次返回电气零位置后的编码器数值，根据所述编码器数值计算编码器累加值，根据所述编码器数值增量计算相序计数；根据所述编码器累加值计算初始电角度对应的编码器数值；根据所述相序计数判断相序是正相序还是负相序；若所述相序是负相序，则调换两相永磁同步电机的采样电流值和PWM输出信号；从而能够提高初始相位辨识精度的同时可进行相序辨识，并基于相序辨识结果进行自适应调整。
附图说明
图1为本申请实施例提供的基于初始相位辨识的相序控制方法的流程图。
图2为本申请实施例提供的基于初始相位辨识的相序控制装置的模块图。
图3为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
图4为一种永磁同步电机控制***的控制框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1，本申请实施例提供一种基于初始相位辨识的相序控制方法，应用于永磁同步电机控制***，永磁同步电机控制***包括设置在永磁同步电机上的编码器（一般为旋转编码器），包括步骤：
A1.控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量，并获取每次返回电气零位置后的编码器数值；第二预设角度与第一预设角度大小相等且方向相反；
A2.根据编码器数值计算编码器累加值；
A3.根据编码器数值增量计算相序计数；
A4.按预设次数重复执行步骤A1-A3；
A5.根据编码器累加值计算初始电角度对应的编码器数值；
A6.根据相序计数判断相序是正相序还是负相序；
A7.若相序是负相序，则调换两相永磁同步电机的采样电流值和PWM输出信号。
见图4，为永磁同步电机控制***的控制框图，该永磁同步电机控制***主要包含以下几个部分：速度环及电流环调节器模块、坐标变换模块、 空间矢量脉冲宽度调制模块(SVPWM)、逆变器模块、编码器（旋转编码器）和永磁同步电机（PMSM）；其中，由空间矢量脉冲宽度调制模块(SVPWM)输出PWM信号以控制逆变器模块把输入的电压Ud转换为三相交流电压输往永磁同步电机的定子，以形成旋转的电压矢量，从而驱使转子转动。
一般地，当输入永磁同步电机的电压矢量旋转一个角度，永磁同步电机的转子会跟随电压矢量的旋转而旋转，直到转子d轴与电压矢量的方向重合，从而，步骤A1包括：
A101.向永磁同步电机输入预设大小的电压Ud，使电压Ud的电角度以预设大小的步长（+△θ）分步旋转第一预设角度（+θ）后，以相同大小的步长（-△θ）和步数反向分步旋转；
A102.在电压Ud以预设大小的步长每转动一次后，等编码器的编码器数值稳定后，读取编码器数值，并计算当前编码器数值与上一次读取的编码器数值之差，得到编码器数值增量；
A103.向永磁同步电机输入预设大小的电压Ud，使电压Ud的电角度以预设大小的步长（-△θ）分步旋转第二预设角度（-θ）后，以相同大小的步长（+△θ）和步数反向分步旋转；
A104.在电压Ud以预设大小的步长每转动一次后，等编码器的编码器数值稳定后，读取编码器数值，并计算当前编码器数值与上一次读取的编码器数值之差，得到编码器数值增量。
其中，输入的电压Ud的电压大小，需要满足产生的驱动力矩足够带动转子转动，例如，若永磁同步电机是空载的，则输入的电压Ud产生的驱动力矩要大于摩擦力矩；若永磁同步电机是负载的，则要根据负载大小来设定电压Ud的电压大小。实际上，可事先设定好不同负载范围所对应的标准电压值并形成查询表，在步骤A1之前，先获取实际负载数据（可人工输入或通过实时测量得到），再根据该实际负载数据在查询表中查询得到对应的标准电压值，把查询得到的标准电压值作为电压Ud的预设值进行输入电压的调节。
步骤A101中，电压矢量转至第一预设角度+θ过程中的步长+△θ与反向旋转回电气零位置过程中的步长-△θ大小相同且方向相反；其中步长的大小△θ与分步步数k有关，第一预设角度+θ的角度大小θ和步长大小△θ之间存在以下关系：θ=k*△θ，从而步骤A101中往返各转动k步（总共2*k步）。步骤A103中，电压矢量转至第二预设角度-θ过程中的步长-△θ与反向旋转回电气零位置过程中的步长+△θ大小相同且方向相反；其中步长的大小△θ与分步步数k有关，第二预设角度-θ的角度大小θ和步长大小△θ之间存在以下关系：θ=k*△θ，从而步骤A103中往返各转动k步（总共2*k步）。由于第一预设角度+θ和第二预设角度-θ的大小相同（均为θ），且步长大小（均为△θ）相同，因此，步骤A101的总步数与步骤A103的总步数相同。
实际应用中，可在步骤A1前，先获取目标角度大小θ和分步步数k（一般是由人工输入，或直接从存储器中读取预先录入的数据），然后根据该目标角度大小θ和分步步数k计算步长大小△θ。
其中，第一预设角度+θ和第二预设角度-θ的角度大小θ为90°-150°，一方面不会因为角度过小而影响识别精度，另一方面不会因为角度过大而导致所需时间过长而影响效率。
需要说明的是，步骤A102和A104中，由于电机转子的转动具有滞后性，每一次转动，需要一定时间才能旋转到位，该过程编码器的编码器数值会变化，当编码器的编码器数值稳定后，表明转子已经转动到位，此时读取的编码器数值才是准确数据；在该过程中，电压Ud的电角度保持不变，直到完成编码器数值的读取，才执行下一步旋转。
其中，编码器累加值是指每次返回电气零位置后获取的编码器数值的总和，因此，步骤A2中，利用以下公式计算编码器累加值：
其中，
为第i次执行步骤A1后的编码器累加值（若重复执行了N次步骤A1-A3，
则i=1、2……N），
为第i-1次执行步骤A1后的编码器累加值（当i=1时，i-1=0，此时
的
为0），
为第i次步骤A1中从第一预设角度返回电气零位置后的编码器数
值，
为第i次步骤A1中从第二预设角度返回电气零位置后的编码器数值。
具体的，步骤A3包括：
A301.判断每步转动后的编码器数值增量与对应的转动角度步长是否同号；
A302.若同号，则相序计数加1，若不同号，则相序计数减1。
其中，编码器数值增量与对应的转动角度步长同号是指两者同为正或同为负；例如，步长大小△θ为10°，则步长+△θ为+10°、步长-△θ为-10°，当电压Ud以+10°步长分步旋转时，若电机每次转动后的编码器数值增量大于零，则表示编码器数值增量与对应的转动角度步长同号，若每次转动后的编码器数值增量小于零，则表示编码器数值增量与对应的转动角度步长不同号；当电压Ud以-10°步长分步旋转时，若电机每次转动后的编码器数值增量小于零，则表示编码器数值增量与对应的转动角度步长同号，若每次转动后的编码器数值增量大于零，则表示编码器数值增量与对应的转动角度步长不同号。
编码器数值增量与对应的转动角度步长同号表示转子的转动方向与期望的转动方向相同，也就表示电压矢量的转动方向与期望的转动方向相同，因此，相序计数加1，否则，表示电压矢量的转动方向与期望的转动方向相反，因此，相序计数减1。其中，相序计数的初始值为0（即在第一次执行步骤A3时，第一步转动后的相序计数等于0+1或0-1）。
其中，步骤A4中，可根据实际需要设置重复执行步骤A1-A3的预设次数，例如，3-6次。
在本实施例中，步骤A5中，采用以下公式计算初始角度对应的编码器数值：
其中，
为初始角度对应的编码器数值，N是重复执行步骤A1-A3的总次数，
为第N次执行步骤A1-A3后的编码器累加值。
实际上，重复执行步骤A1的过程中，转子多次在初始位置、第一预设角度+θ位置和
第二预设角度-θ位置之间往复移动，每次返回到的“电气零位置”实际上与最开始的初始位
置之间是有误差的，这是由于编码器的测量误差引起的，而由于编码器的测量值有误差，因
此，若以编码器最开始的编码器数值与电机转子实际的初始位置之间的误差较大；本申请
中通过重复执行步骤A1后利用上述公式计算出来的初始角度对应的编码器数值
，能
够有效减小该误差，从而提高初始相位辨识精度。在后续电机正式启动后，可用实时测得的
编码器数值与该初始角度对应的编码器数值
作差，得到实时电气角度。
在重复执行步骤A1-A3的过程中，各次步骤A1中的目标角度大小θ和/或步长大小△θ可以相同，也可以不同。若各次步骤A1中的目标角度大小θ和/或步长大小△θ不同，可使各次步骤A1之间的重复度降低，增加了随机性 ，从而能够更好地减小误差，进一步提高初始相位辨识精度。
在一些优选实施方式中，每次执行步骤A1之前，可在预设角度范围内随机生成目标角度大小θ，然后根据该目标角度大小θ和预设的分步步数k计算步长大小△θ；也可在预设的步数范围内随机生成分步步数k，然后根据该分步步数k和预设的目标角度大小θ计算步长大小△θ；还可在预设角度范围内随机生成目标角度大小θ，并在预设的步数范围内随机生成分步步数k，然后根据该目标角度大小θ和分步步数k计算步长大小△θ。从而进一步降低各次步骤A1之间的重复度，进一步提高初始相位辨识精度。
具体的，步骤A6包括：
若相序计数大于零，则判定相序是正相序；
若相序计数小于零，则判定相序是负相序。
实际上，当相序是正相序，则步骤A1中，电压矢量的转动方向与期望的转动方向相是相同的，从而每转动一步，则相序计数均加1，最终的相序计数应该是大于零的；当相序是负相序，则步骤A1中，电压矢量的转动方向与期望的转动方向相是相反，从而每转动一步，则相序计数均减1，最终的相序计数应该是小于零的。因此，根据最终的相序计数的正反来判断相序的正反，判定结果是准确的。
在步骤A7中，若相序是负相序，为了保证后续能够正确控制电机，需要把永磁同步
电机的其中两相输入电流相互调换，从而，需要把空间矢量脉冲宽度调制模块(SVPWM)的两
相PWM输出信号相互调换，同时，见图4，由于在实际工作过程中，永磁同步电机控制***的
电流环采集电机的两路输入电流（图4的
和
）作为反馈进行控制，在调换两相PWM输出
信号的同时，也应该调换相应的两相采样电流值。
优选的，在执行步骤A1时，采用开环控制的方式控制永磁同步电机转动（此时断开图4中的电流环和速度环），与使用闭环控制的方式相比，优点是不需调整PI参数，可直接运行，相对于闭环简单快速；实际上，闭环需要调整PI参数才能获得稳定运行的情况，而开环可在电机参数（电阻电感等）未知的情况下进行电机初始相位的辨识。
由上可知，该基于初始相位辨识的相序控制方法，通过按预设次数重复执行步骤：控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量，并获取每次返回电气零位置后的编码器数值，根据所述编码器数值计算编码器累加值，根据所述编码器数值增量计算相序计数；根据所述编码器累加值计算初始电角度对应的编码器数值；根据所述相序计数判断相序是正相序还是负相序；若所述相序是负相序，则调换两相永磁同步电机的采样电流值和PWM输出信号；从而能够提高初始相位辨识精度的同时可进行相序辨识，并基于相序辨识结果进行自适应调整。
请参阅图2，本申请实施例还提供一种基于初始相位辨识的相序控制装置，应用于永磁同步电机控制***，永磁同步电机控制***包括设置在永磁同步电机上的编码器，包括第一执行模块1、计算模块2、判断模块3、调整模块4；
其中，第一执行模块1，用于按预设次数重复执行：
控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量，并获取每次返回电气零位置后的编码器数值；第二预设角度与第一预设角度大小相等且方向相反；
根据编码器数值计算编码器累加值；
根据编码器数值增量计算相序计数；
其中，计算模块2，用于根据编码器累加值计算初始电角度对应的编码器数值；
其中，判断模块3，用于根据相序计数判断相序是正相序还是负相序；
其中，调整模块4，用于在相序是负相序时，调换两相永磁同步电机的采样电流值和PWM输出信号。
具体的，第一执行模块1在控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量，并获取每次返回电气零位置后的编码器数值的时候，
向永磁同步电机输入预设大小的电压Ud，使电压Ud的电角度以预设大小的步长（+△θ）分步旋转第一预设角度（+θ）后，以相同大小的步长（-△θ）和步数反向分步旋转；
在电压Ud以预设大小的步长每转动一次后，等编码器的编码器数值稳定后，读取编码器数值，并计算当前编码器数值与上一次读取的编码器数值之差，得到编码器数值增量；
向永磁同步电机输入预设大小的电压Ud，使电压Ud的电角度以预设大小的步长（-△θ）分步旋转第二预设角度（-θ）后，以相同大小的步长（+△θ）和步数反向分步旋转；
在电压Ud以预设大小的步长每转动一次后，等编码器的编码器数值稳定后，读取编码器数值，并计算当前编码器数值与上一次读取的编码器数值之差，得到编码器数值增量。
其中，输入的电压Ud的电压大小，需要满足产生的驱动力矩足够带动转子转动，例如，若永磁同步电机是空载的，则输入的电压Ud产生的驱动力矩要大于摩擦力矩；若永磁同步电机是负载的，则要根据负载大小来设定电压Ud的电压大小。实际上，可事先设定好不同负载范围所对应的标准电压值并形成查询表从而该基于初始相位辨识的相序控制装置，还包括：
电压调节模块，用于先获取实际负载数据（可人工输入或通过实时测量得到），再根据该实际负载数据在查询表中查询得到对应的标准电压值，把查询得到的标准电压值作为电压Ud的预设值进行输入电压的调节。
在一些实施方式中，该该基于初始相位辨识的相序控制装置，还包括：
第一获取模块，用于先获取目标角度大小θ和分步步数k（一般是由人工输入，或直接从存储器中读取预先录入的数据），然后根据该目标角度大小θ和分步步数k计算步长大小△θ。
其中，第一预设角度+θ和第二预设角度-θ的角度大小θ为90°-150°，一方面不会因为角度过小而影响识别精度，另一方面不会因为角度过大而导致所需时间过长而影响效率。
其中，编码器累加值是指每次返回电气零位置后获取的编码器数值的总和，因此，计算模块2可利用以下公式计算编码器累加值：
其中，
为第i次执行步骤A1后的编码器累加值（若重复执行了N次步骤A1-A3，
则i=1、2……N），
为第i-1次执行步骤A1后的编码器累加值（当i=1时，i-1=0，此时
的
为0），
为第i次步骤A1中从第一预设角度返回电气零位置后的编码器数
值，
为第i次步骤A1中从第二预设角度返回电气零位置后的编码器数值。
具体的，第一执行模块1在根据编码器数值增量计算相序计数时，
判断每步转动后的编码器数值增量与对应的转动角度步长是否同号；
若同号，则相序计数加1，若不同号，则相序计数减1。
其中，编码器数值增量与对应的转动角度步长同号是指两者同为正或同为负。
编码器数值增量与对应的转动角度步长同号表示转子的转动方向与期望的转动方向相同，也就表示电压矢量的转动方向与期望的转动方向相同，因此，相序计数加1，否则，表示电压矢量的转动方向与期望的转动方向相反，因此，相序计数减1。其中，相序计数的初始值为0（即在第一次执行步骤A3时，第一步转动后的相序计数等于0+1或0-1）。
其中，第一执行模块1可根据实际需要设置重复执行相应步骤的预设次数，例如，3-6次。
在本实施例中，计算模块2，采用以下公式计算初始角度对应的编码器数值：
其中，
为初始角度对应的编码器数值，N是重复第一执行模块1重复执行相
应步骤的总次数，
为第一执行模块1第N次执行相应步骤后的编码器累加值。
第一执行模块1重复执行相应步骤的过程中，各次步骤中的目标角度大小θ和/或步长大小△θ可以相同，也可以不同。若各次步骤中的目标角度大小θ和/或步长大小△θ不同，可使各次步骤A1之间的重复度降低，增加了随机性 ，从而能够更好地减小误差，进一步提高初始相位辨识精度。
在一些优选实施方式中，第一执行模块1在每次执行步骤“控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量，并获取每次返回电气零位置后的编码器数值”之前，可在预设角度范围内随机生成目标角度大小θ，然后根据该目标角度大小θ和预设的分步步数k计算步长大小△θ；也可在预设的步数范围内随机生成分步步数k，然后根据该分步步数k和预设的目标角度大小θ计算步长大小△θ；还可在预设角度范围内随机生成目标角度大小θ，并在预设的步数范围内随机生成分步步数k，然后根据该目标角度大小θ和分步步数k计算步长大小△θ。从而进一步降低各次步骤之间的重复度，进一步提高初始相位辨识精度。
具体的，判断模块3在根据相序计数判断相序是正相序还是负相序时，
若相序计数大于零，则判定相序是正相序；
若相序计数小于零，则判定相序是负相序。
优选的，第一执行模块1在执行步骤“控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量，并获取每次返回电气零位置后的编码器数值”时，采用开环控制的方式控制永磁同步电机转动（此时断开图4中的电流环和速度环），与使用闭环控制的方式相比，优点是不需调整PI参数，可直接运行，相对于闭环简单快速，实际上，闭环需要调整PI参数才能获得稳定运行的情况，而开环可在电机参数（电阻电感等）未知的情况下进行电机初始相位的辨识。
由上可知，该基于初始相位辨识的相序控制装置，通过按预设次数重复执行步骤：控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量，并获取每次返回电气零位置后的编码器数值，根据所述编码器数值计算编码器累加值，根据所述编码器数值增量计算相序计数；根据所述编码器累加值计算初始电角度对应的编码器数值；根据所述相序计数判断相序是正相序还是负相序；若所述相序是负相序，则调换两相永磁同步电机的采样电流值和PWM输出信号；从而能够提高初始相位辨识精度的同时可进行相序辨识，并基于相序辨识结果进行自适应调整。
请参阅图3，本申请实施例还提供一种电子设备100，包括处理器101和存储器102，存储器102中存储有计算机程序，处理器101通过调用存储器102中存储的计算机程序，用于执行前述的基于初始相位辨识的相序控制方法的步骤。
其中，处理器101与存储器102电性连接。处理器101是电子设备100的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分，通过运行或调用存储在存储器102内的计算机程序，以及调用存储在存储器102内的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据，从而对电子设备进行整体监控。
存储器102可用于存储计算机程序和数据。存储器102存储的计算机程序中包含有可在处理器中执行的指令。计算机程序可以组成各种功能模块。处理器101通过调用存储在存储器102的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理。
在本实施例中，电子设备100中的处理器101会按照如下的步骤，将一个或一个以上的计算机程序的进程对应的指令加载到存储器102中，并由处理器101来运行存储在存储器102中的计算机程序，从而实现各种功能：按预设次数重复执行步骤：控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量，并获取每次返回电气零位置后的编码器数值，根据所述编码器数值计算编码器累加值，根据所述编码器数值增量计算相序计数；根据所述编码器累加值计算初始电角度对应的编码器数值；根据所述相序计数判断相序是正相序还是负相序；若所述相序是负相序，则调换两相永磁同步电机的采样电流值和PWM输出信号。
由上可知，该电子设备，通过按预设次数重复执行步骤：控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量，并获取每次返回电气零位置后的编码器数值，根据所述编码器数值计算编码器累加值，根据所述编码器数值增量计算相序计数；根据所述编码器累加值计算初始电角度对应的编码器数值；根据所述相序计数判断相序是正相序还是负相序；若所述相序是负相序，则调换两相永磁同步电机的采样电流值和PWM输出信号；从而能够提高初始相位辨识精度的同时可进行相序辨识，并基于相序辨识结果进行自适应调整。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，其方案与本发明实质上相同。
Claims (9)
1.一种基于初始相位辨识的相序控制方法，应用于永磁同步电机控制***，所述永磁同步电机控制***包括设置在永磁同步电机上的编码器，其特征在于，包括步骤：
A1.控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量，并获取每次返回电气零位置后的编码器数值；所述第二预设角度与所述第一预设角度大小相等且方向相反；
A2.根据所述编码器数值计算编码器累加值；
A3.根据所述编码器数值增量计算相序计数；
A4.按预设次数重复执行步骤A1-A3；
A5.根据所述编码器累加值计算初始电角度对应的编码器数值；
A6.根据所述相序计数判断相序是正相序还是负相序；
A7.若所述相序是负相序，则调换两相永磁同步电机的采样电流值和PWM输出信号；
步骤A3包括：
判断每步转动后的编码器数值增量与对应的转动角度步长是否同号；
若同号，则相序计数加1，若不同号，则相序计数减1；
所述相序计数的初始值为0。
2.根据权利要求1所述的基于初始相位辨识的相序控制方法，其特征在于，步骤A1包括：
向永磁同步电机输入预设大小的电压Ud，使所述电压Ud的电角度以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后，以相同大小的步长和步数反向分步旋转；
在所述电压Ud以预设大小的步长每转动一次后，等编码器的编码器数值稳定后，读取所述编码器数值，并计算当前编码器数值与上一次读取的编码器数值之差，得到编码器数值增量；
向永磁同步电机输入预设大小的电压Ud，使所述电压Ud的电角度以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后，以相同大小的步长和步数反向分步旋转；
在所述电压Ud以预设大小的步长每转动一次后，等编码器的编码器数值稳定后，读取所述编码器数值，并计算当前编码器数值与上一次读取的编码器数值之差，得到编码器数值增量。
3.根据权利要求2所述的基于初始相位辨识的相序控制方法，其特征在于，所述第一预设角度和第二预设角度的大小为90°-150°。
4.根据权利要求1所述的基于初始相位辨识的相序控制方法，其特征在于，步骤A2中，利用以下公式计算编码器累加值：
其中，
为第i次执行步骤A1后的编码器累加值，
为第i-1次执行步骤A1后的编码器累加值，
为第i次步骤A1中从第一预设角度返回电气零位置后的编码器数值，
为第i次步骤A1中从第二预设角度返回电气零位置后的编码器数值。
5.根据权利要求1所述的基于初始相位辨识的相序控制方法，其特征在于，步骤A5中，采用以下公式计算初始角度对应的编码器数值：
其中，
为初始角度对应的编码器数值，N是重复执行步骤A1-A3的总次数，
为第N次执行步骤A1-A3后的编码器累加值。
6.根据权利要求1所述的基于初始相位辨识的相序控制方法，其特征在于，步骤A6包括：
若所述相序计数大于零，则判定相序是正相序；
若所述相序计数小于零，则判定相序是负相序。
7.一种基于初始相位辨识的相序控制装置，应用于永磁同步电机控制***，所述永磁同步电机控制***包括设置在永磁同步电机上的编码器，其特征在于，包括：
第一执行模块，用于按预设次数重复执行：
控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量，并获取每次返回电气零位置后的编码器数值；所述第二预设角度与所述第一预设角度大小相等且方向相反；
根据所述编码器数值计算编码器累加值；
根据所述编码器数值增量计算相序计数；
计算模块，用于根据所述编码器累加值计算初始电角度对应的编码器数值；
判断模块，用于根据所述相序计数判断相序是正相序还是负相序；
调整模块，用于在所述相序是负相序时，调换两相永磁同步电机的采样电流值和PWM输出信号；
所述第一执行模块在根据所述编码器数值增量计算相序计数时，
判断每步转动后的编码器数值增量与对应的转动角度步长是否同号；
若同号，则相序计数加1，若不同号，则相序计数减1；
所述相序计数的初始值为0。
8.根据权利要求7所述的基于初始相位辨识的相序控制装置，其特征在于，所述第一执行模块在控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后分步返回电气零位置，并控制永磁同步电机以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后分步返回电气零位置，获取每步转动后的编码器数值增量，并获取每次返回电气零位置后的编码器数值的时候，
向永磁同步电机输入预设大小的电压Ud，使所述电压Ud的电角度以预设大小的步长分步旋转第一预设角度后，以相同大小的步长和步数反向分步旋转；
在所述电压Ud以预设大小的步长每转动一次后，等编码器的编码器数值稳定后，读取所述编码器数值，并计算当前编码器数值与上一次读取的编码器数值之差，得到编码器数值增量；
向永磁同步电机输入预设大小的电压Ud，使所述电压Ud的电角度以预设大小的步长分步旋转第二预设角度后，以相同大小的步长和步数反向分步旋转；
在所述电压Ud以预设大小的步长每转动一次后，等编码器的编码器数值稳定后，读取所述编码器数值，并计算当前编码器数值与上一次读取的编码器数值之差，得到编码器数值增量。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行权利要求1-6任一项所述的基于初始相位辨识的相序控制方法的步骤。
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