一種永磁同步電機轉子位置檢測方法及其使用的旋轉變壓器的製作方法
2023-06-18 17:09:46 1
專利名稱：一種永磁同步電機轉子位置檢測方法及其使用的旋轉變壓器的製作方法
技術領域：
本發明涉及適用於旋轉變壓器，尤其適用於永磁同步電機轉子位置檢測， 具體涉及一種永磁同步電機轉子位置檢測方法及其使用的旋轉變壓器。
背景技術：
目前永磁同步電機非常適用於電動車和混合動力車系統上，對永磁同步電 機控制要求非常精確，在永磁同步控制系統中，不僅要求電機能在各種複雜的 環境下工作，而且對電機的轉角、轉速、轉矩控制精度要求非常高，因此要求 對電機的轉子位置信號進行檢測和控制。而現有技術無法實時採樣檢測電機轉 子位置角度，從而也就無法實時精確地控制電機。
發明內容
本發明的目的在於用高分辨的旋轉變壓器位置傳感器對電機轉子位置實時 進行檢測，由旋轉變壓器檢測到的位置信號經過解算單元得出電機轉子位置的 一組數位訊號，經處理器晶片進行數位訊號處理，從而實時更精確的控制電機， 還提供了一種相應的旋轉變壓器。
大體的技術方案是採用旋轉變壓器傳感器對永磁同步電機轉子位置進行檢 測，旋轉變壓器由定子和轉子組成，定子上有三組繞組， 一組是正弦波輸入勵 磁繞組， 一組是正弦波輸出繞組， 一組是餘弦波輸出繞組；轉子上還有一組繞 組，輸出兩組正交的調幅波，也就是電機轉子的實際位置。採用專門的解碼芯 片對採樣的調幅波進行解碼得到一組數位訊號，經處理器晶片的Serial Peripheral Interface串行外圍接口 (SPI)進行採樣，對數位訊號進行處理判 斷得出的角度是否在允許的範圍內。這種永磁同步電機轉子位置傳感器檢測方法的特點是在固定的時間實時 採樣檢測電機轉子位置角度，每次採樣後都對電機轉子位置角度的變化進行判 斷，決定是否進行補償和校正。
如果電機轉子位置角度值的變化在允許的變化範圍內，就判定採樣值直接 作為電機轉子當前位置角度的校正值；如果電機轉子位置角度值的變化在允許
變化範圍之外，就根據電機上次採樣時的角速度和相鄰的兩次採樣時間間隔計 算出電機轉子當前位置的角度的校正值，由處理器對電機轉子位置角度的偏差 進行補償和校正。
具體技術方案如下
一種永磁同步電機轉子位置檢測方法，採用如下步驟
(1) 對永磁同步電機轉子位置進行檢測；
(2) 對檢測採樣得到的位置信號進行處理得到一組數位訊號；
(3) 對數位訊號進行採樣；
(4) 處理數位訊號並確定得到的角度是否在允許範圍內。 進一步包括一步驟(5):對電機轉子位置角度的變化進行判斷，決定是否
進行補償和校正。
如果電機轉子位置角度值的變化在允許的變化範圍內，則判定採樣值直接 作為電機轉子當前位置角度的校正值；
如果電機轉子位置角度值的變化在允許變化範圍之外，則根據電機上次採 樣時的角速度和相鄰的兩次採樣時間間隔計算出電機轉子當前位置的角度的校 正值，由處理器對電機轉子位置角度的偏差進行補償和校正。
步驟(1)中採用旋轉變壓器位置傳感器對電機轉子位置實時進行檢測。
步驟(2)中，檢測到的位置信號為調幅波，經過解算單元對調幅波進行處理得出電機轉子位置的一組數位訊號。
解算單元中一解碼晶片對採樣的調幅波進行解碼得到該組數位訊號。
步驟(3)中，使用處理器晶片的串行外圍接口 SPI進行對數位訊號的採樣。 步驟(4)中，使用處理器晶片進行數位訊號處理。
所述旋轉變壓器由定子和轉子組成，定子上有三組繞組， 一組是正弦波輸 入勵磁繞組， 一組是正弦波輸出繞組， 一組是餘弦波輸出繞組；轉子上有一組 繞組，輸出兩組正交的調幅波，也即電機轉子的實際位置。
所述串行外圍接口 SPI外設時鐘為12. 5MHz, SPI的波特率為500KHz。 所述處理器晶片為數位訊號處理處理器DSP，其系統時鐘為100MHz。 所述解碼晶片的時鐘範圍是0 2MHz，解碼精度為212 = 4096。 所述旋轉變壓器傳感器為三極，採樣精度為45'二 0.725°。 採用如下步驟
(1) 由DSP晶片處理器串行外圍接口 SPI發送時鐘給解碼晶片；
(2) 解碼晶片開始工作；
(3) 當SPI發送的片選信號CS為低電平時，旋轉變壓器採樣的信號經 解碼晶片輸出的數位訊號發送到SPI， SPI對採集到的數據進行處 理；
(4) 對12位數據進行處理得到當前的角度值0，軟體判斷0是否在O 360度之間，如果在這個範圍內則可採用當前角度值進行控制，如 果0〉180。，貝^=2*0-360°;如果0<0。，貝i"二0+36O。；
(5) 旋轉變壓器傳感器輸出角為^，電機極對數與旋轉變壓器傳感器極 對數之比p，則電機轉子位置角S =
(6) 通過步驟(5)中的公式對轉子位置角度處理對電機進行控制。一種永磁同步電機轉子位置檢測方法所使用的旋轉變壓器，由定子和轉 子組成，定子上有三組繞組， 一組是正弦波輸入勵磁繞組， 一組是正弦波輸 出繞組， 一組是餘弦波輸出繞組；轉子上有一組繞組，其輸出兩組正交的調 幅波，也即電機轉子的實際位置。 與目前現有技術相比，本發明維持永磁同步電機在旋轉變壓器誤差較大的 情況下仍然穩定運行。
圖1旋轉變壓器系統框圖
圖2旋轉變壓器採樣控制流程圖
附圖標記
l.旋轉變壓器傳感器2.解碼晶片3.DSP處理器4.SPI 5. CLOCK 6. CS 7. DATA
具體實施例方式
下面根據附圖對本發明進行詳細描述，其為本發明多種實施方式中的一種 優選實施例。
如圖1， 2所示，其中Digital Signal Processing數位訊號處理處理器 DSP晶片處理器的系統時鐘為100MHz，串行外圍接口 SPI外設時鐘為 12. 5MHz, SPI的波特率為500KHz，解碼晶片的時鐘範圍是0 2MHz。解碼晶片的 解碼精度為212=4096，旋變傳感器為三極，採樣精度為45'= 0.725°。
由DSP晶片處理器串行外圍接口 SPI發送時鐘給解碼晶片，這時解碼晶片 開始工作，當SPI發送的片選信號CS為低電平時，旋轉變壓器採樣的信號經解 碼晶片輸出的數位訊號發送到SPI， SPI對採集到的數據進行處理，對12位數 據進行處理得到當前的角度值e，軟體判斷e是否在0 360度之間，如果在這個 範圍內則可採用當前角度值進行控制，如果^>180°，貝^二2*^-360°;如果6<，貝ije,3600。
旋轉變壓器傳感器輸出角為^ ，電機極對數與旋轉變壓器傳感器極對數之比
P ，
則電機轉子位置角P = P*^ (1) 通過上式對轉子位置角度處理對電機進行控制。
上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現並不受上述方 式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經 改進直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種永磁同步電機轉子位置檢測方法，其特徵在於，採用如下步驟(1)對永磁同步電機轉子位置進行檢測；(2)對檢測採樣得到的位置信號進行處理得到一組數位訊號；(3)對數位訊號進行採樣；(4)處理數位訊號並確定得到的角度是否在允許範圍內。
2、 如權利要求1所述的永磁同步電機轉子位置檢測方法，其特徵在於，進 一步包括一步驟(5):對電機轉子位置角度的變化進行判斷，決定是否進行補 償和校正。
3、 如權利要求2所述的永磁同步電機轉子位置檢測方法，其特徵在於， 如果電機轉子位置角度值的變化在允許的變化範圍內，則判定採樣值直接作為電機轉子當前位置角度的校正值；如果電機轉子位置角度值的變化在允許變化範圍之外，則根據電機上次採 樣時的角速度和相鄰的兩次採樣時間間隔計算出電機轉子當前位置的角度的校 正值，由處理器對電機轉子位置角度的偏差進行補償和校正。
4、 如權利要求l-3中任一項所述的永磁同步電機轉子位置檢測方法，其特 徵在於，步驟(l)中採用旋轉變壓器位置傳感器對電機轉子位置實時進行檢測。
5、 如權利要求l-3中任一項所述的永磁同步電機轉子位置檢測方法，其特 徵在於，步驟(2)中，檢測到的位置信號為調幅波，經過解算單元對調幅波進 行處理得出電機轉子位置的一組數位訊號。
6、 如權利要求5所述的永磁同步電機轉子位置檢測方法，其特徵在於，解 算單元中一解碼晶片對採樣的調幅波進行解碼得到該組數位訊號。
7、 如權利要求l-3中任一項所述的永磁同步電機轉子位置檢測方法，其特 徵在於，步驟(3)中，使用處理器晶片的串行外圍接口SPI進行對數位訊號的採樣。
8、 如權利要求1-3中任一項所述的永磁同步電機轉子位置檢測方法，其特 徵在於，步驟(4)中，使用處理器晶片進行數位訊號處理。
9、 如權利要求4所述的永磁同步電機轉子位置檢測方法，其特徵在於，所 述旋轉變壓器由定子和轉子組成，定子上有三組繞組， 一組是正弦波輸入勵磁 繞組， 一組是正弦波輸出繞組， 一組是餘弦波輸出繞組；轉子上有一組繞組， 輸出兩組正交的調幅波，也即電機轉子的實際位置。
10、 如權利要求7所述的永磁同步電機轉子位置檢測方法，其特徵在於， 所述串行外圍接口 SPI外設時鐘為12. 5MHz， SPI的波特率為500KHz。
11、 如權利要求8所述的永磁同步電機轉子位置檢測方法，其特徵在於， 所述處理器晶片為數位訊號處理處理器DSP，其系統時鐘為100MHz。
12、 如權利要求6所述的永磁同步電機轉子位置檢測方法，其特徵在於， 所述解碼晶片的時鐘範圍是0 2MHz，解碼精度為212=4096 。
13、 如權利要求4所述的永磁同步電機轉子位置檢測方法，其特徵在於， 所述旋轉變壓器傳感器為三極，採樣精度為45'= 0.725°。
14、 如權利要求9-13任一項所述的永磁同步電機轉子位置檢測方法，其特 徵在於，採用如下步驟(1) 由DSP晶片處理器串行外圍接口 SPI發送時鐘給解碼晶片；(2) 解碼晶片開始工作；(3) 當SPI發送的片選信號CS為低電平時，旋轉變壓器採樣的信號經解碼芯 片輸出的數位訊號發送到SPI， SPI對採集到的數據進行處理；(4) 對12位數據進行處理得到當前的角度值e，軟體判斷e是否在0 360度之 間，如果在這個範圍內則可採用當前角度值進行控制，如果0〉18Q。，則6>=2*6>-360。；如果0=0+3600;(5) 旋轉變壓器傳感器輸出角為^ ，電機極對數與旋轉變壓器傳感器極對數之比p，則電機轉子位置角0 = P*^;(6) 通過步驟(5)中的公式對轉子位置角度處理對電機進行控制。
15、 一種如權利要求4所述的永磁同步電機轉子位置檢測方法所使用的旋 轉變壓器，其特徵在於，由定子和轉子組成，定子上有三組繞組， 一組是正弦 波輸入勵磁繞組， 一組是正弦波輸出繞組， 一組是餘弦波輸出繞組；轉子上有 一組繞組，其輸出兩組正交的調幅波，也即電機轉子的實際位置。
全文摘要
本發明涉及一種永磁同步電機轉子位置檢測方法及其使用的旋轉變壓器，用高分辨的旋轉變壓器位置傳感器對電機轉子位置實時進行檢測，由旋轉變壓器檢測到的位置信號經過解算單元得出電機轉子位置的一組數位訊號，經處理器晶片進行數位訊號處理，從而實時更精確的控制電機。
文檔編號G01B21/22GK101561263SQ20091011681
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月18日 優先權日2009年5月18日
發明者瑞 吳, 波 宋, 瑛 王, 曉 羅, 陳立衝 申請人:奇瑞汽車股份有限公司