[發明專利]一種電機測速系統、方法及電機控制器

有效

• 申請號: 201710949140.7
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107863916B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: *非凡
• 申請（專利權）人: 浙江零跑科技有限公司
• 主分類號: H02P23/14
• 分類號: H02P23/14;G01P3/44;H02P29/00;H02K11/21
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;王金蘭

技術領域

本發明涉及一種電機技術領域，尤其涉及一種電機測速系統、方法及電機控制器。

背景技術

隨著國民經濟和科學技術的發展，電機在各行各業中發揮的作用越來越重要，而為了實現電機的速度閉環控制以及實時的監控，對電機的測速系統在精度、速度、以及造價上都提出了更高的要求。因此，電機測速系統技術對于電機產品的綜合性能具有重要的影響，對整體產品的實用體驗十分有關。在現有的以電機為動力總成的產品中（如電動汽車、傳送帶等）。

速度檢測往往分為硬件解碼以及軟件解碼兩種方式。硬件解碼利用現有的硬件解碼芯片接收傳感器（如旋轉變壓器）發來的兩路正弦信號，解碼之后向主控芯片輸出速度信號或者角速度信號。軟解碼則直接對傳感器的兩路正弦信號進行處理，得到實時的速度、角速度。

如何精確的將傳感器方向傳來的正弦信號轉換為速度值對電機產品的整體性能起著攸關的作用，特別是在電動汽車領域，隨著自動駕駛、智能駕駛的日漸成熟，汽車動力總成中電機控制將越發的重視速度閉環，而精確的采樣解碼不僅能極大地提升電機自身的運行效率，在安全問題和駕駛體驗上也會有不小的提升。

鎖相環（PLL）是上個世紀電力系統行業中一個重要的技術突破，也是非線性控制理論在電器控制中的一個經典應用。鎖相環的最初應用在三相電壓的頻率和相位檢測上，通過對三相電壓的DQ變換得到Vq，在構造虛擬電壓用來跟蹤Vq形成閉環，當虛擬電壓能完全跟蹤Vq時，產生虛擬電壓相應的頻率即為被測三相電壓之頻率。

現有的電機速度檢測軟件解碼方案的處理流程如下：先對兩路正交正弦余弦信號進行濾波，做除法處理得到正切值，再利用反正切函數得到實時角度，記為theta。角度theta與反饋的跟蹤角度theta_1做差得到誤差量e，e通過PI調節器得到頻率w，w經過積分器得到跟蹤角度theta_1形成局部閉環。因此，現有方案采用開環的檢測方法，即對芯片的執行周期和外部的干擾十分敏感，這將會大大影響到解算精度，因此精度較低。另外，由于要將正弦和余弦信號相除，這樣做的前提是兩路正弦信號的幅值必須相等，且相位差必須為90度。當上述兩項有一項不滿足時，測量值就會有較大偏差。而兩路正弦信號均來自于傳感器，因此對傳感器的要求較高。

發明內容

本發明的目的提供一種電機測速系統、方法及電機控制器，提高了電機的測速精度。

為解決現有技術存在的問題，本發明提供一種電機測速系統，該系統包括：固定在電機本體上的旋轉變壓器，以及與所述旋轉變壓器電連接的電機控制器，旋轉變壓器與電機控制器電連接；

旋轉變壓器，用于與電機輸出軸同步轉動，并輸出兩路檢測信號；

電機控制器，用于通過兩個正交信號鎖相環分別對來自旋轉變壓器的兩路檢測信號進行鎖相處理，以確定電機當前電角速度、電角度，并根據所述電角度確定電機的轉向以及根據電角速度確定當前電機轉速。

本技術方案中的電機控制器中設置兩個正交信號鎖相環分別對來自旋轉變壓器的兩路信號進行鎖相處理，因此電機速度的檢測不會收到兩路信號幅值以及相位差的影響，減小了測量值的偏差，提高了測量精度。

優選的，所述電機控制器包括：

正交信號發生器，用于讀取旋轉變壓器產生的正弦信號XbSin和余弦信號XbCos;并產生與正弦信號XbSin對應的正交信號XbSin_t，以及與余弦信號XbCos對應的正交信號XbCos_t;

第一正交信號鎖相環，用于根據正弦信號XbSin和正交信號XbSin_t，確定電機第一電角度Theta_1；

第二正交信號鎖相環，根據余弦信號XbCos和正交信號XbCos_t，確定電機第二電角度Theta_2；

方向判斷器，用于根據第一電角度Theta_1和第二電角度Theta_2判斷電機的運轉方向；

電機轉速確定單元，用于根據從第一鎖相環或第二鎖相環輸出的電角速度和電機的運轉方向確定電機的轉速。

本技術方案通過正交信號發生器分別獲取正弦信號和余弦信號的正交信號，并分別通過兩個鎖相環進行鎖相處理得到電機當前的電角度和電角速度，從而電角度確定電機的旋轉方向以及當前的轉速，形成閉環控制器提高了采樣精度。

相應的，本發明還提供一種電機控制器，該控制器包括：

正交信號發生器，用于讀取旋轉變壓器產生的正弦信號XbSin和余弦信號XbCos;并產生與正弦信號XbSin對應的正交信號XbSin_t，以及與余弦信號XbCos對應的正交信號XbCos_t;