(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201711191241.9
(22)申请日 2017.11.24
(71)申请人 安徽一维新能源技术有限公司
地址 230088 安徽省合肥市高新区明珠产
业园1#厂房A区2层
(72)发明人 吕东冬 吴升 翟周林 朱立山
汪国军 黄少峰
(74)专利代理机构 北京和信华成知识产权代理
事务所(普通合伙) 11390
代理人 胡剑辉
(51)Int.Cl.
H02P 6/16(2016.01)
H02P 27/12(2006.01)
H02P 21/18(2016.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了基于霍尔的无刷电机转子角
度计算方法，包括如下步骤：第一步：读取霍尔传
器的霍尔位置信号值判断电机转子角度范围；第
三步：依据电机转子角度范围采用特定方法获取
电机转子角度。基于霍尔的无刷电机转子角度计
算方法，通过本发明中的方法，可以精确的得到
无刷电机转子角度，从而解决了“在使用永磁同
步电机控制算法控制无刷电机时，永磁同步电机
矢量控制中需要知道转子角度，而霍尔型无刷电
机只能提供转子位置六种状态，无法精确得到转
子角度”这一问题；本发明简单有效，
快捷方便。权利要求书2页 说明书5页 附图1页CN 107834914 A 2018.03.23
C N 107834914
A
1.基于霍尔的无刷电机转子角度计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
第一步：利用霍尔传感器获取霍尔位置信号值：S1、S2、S3、S4、S5、S6；
第二步：依据霍尔传感器的霍尔位置信号值判断电机转子角度范围；
第三步：依据电机转子角度范围采用特定方法获取电机转子角度。
2.根据权利要求1所述的基于霍尔的无刷电机转子角度计算方法，其特征在于，所述霍尔位置信号值与电机转子角度范围对应如下：
当霍尔位置信号值为S1时，电机转子角度范围-30°～30°；
当霍尔位置信号值为S2时，电机转子角度范围30°～90°；
当霍尔位置信号值为S3时，电机转子角度范围90°～150°；
当霍尔位置信号值为S4时，电机转子角度范围150°～210°；
当霍尔位置信号值为S5时，电机转子角度范围210°～270°；
当霍尔位置信号值为S6时，电机转子角度范围270°～330°。
3.根据权利要求1所述的基于霍尔的无刷电机转子角度计算方法，其特征在于，所述霍尔位置信号值S1由下述方式获得：
设定输出矢量为U1(001)，此时电机转子转到相应的位置；设定输出矢量U1保持一定时间，使得电机转子转动到相应位置后进入稳定静止状态即可；检测此时霍尔位置信号，记录其对应的角度范围-30°～30°；
因此，在控制器输出SVPWM基本矢量U1(001)，使电机转子转到稳定位置后，读取霍尔位置信号值S1。
4.根据权利要求1所述的基于霍尔的无刷电机转子角度计算方法，其特征在于，所述霍尔位置信号值S2由下述方式获得：
设定输出矢量为U3(011)，此时电机转子转到相应的位置；设定输出矢量U3保持一定时间，使得电机转子转动到相应位置后进入稳定静止状态即可；检测此时霍尔位置信号，记录其对应的角度范围30°～90°；
因此，在控制器输出SVPWM基本矢量U3(011)，使电机转子转到稳定位置后，读取霍尔位置信号值S2；
当正常工作，检测到该霍尔信号值等于S2时，电机转子角度范围30°～90°。
5.根据权利要求1所述的基于霍尔的无刷电机转子角度计算方法，其特征在于，所述霍尔位置信号值S3由下述方式获得：
设定输出矢量为U2(010)，此时电机转子转到相应的位置；设定输出矢量U2保持一定时间，使得电机转子转动到相应位置后进入稳定静止状态即可；检测此时霍尔位置信号，记录其对应的角度范围90°～150°；
因此，在控制器输出SVPWM基本矢量U2(011)，使电机转子转到稳定位置后，读取霍尔位置信号值S3；当正常工作，检测到该霍尔信号值等于S3时，电机转子角度范围90°～150°。
6.根据权利要求1所述的基于霍尔的无刷电机转子角度计算方法，其特征在于，所述霍尔位置信号值S4由下述方式获得：
设定输出矢量为U6(110)，此时电机转子转到相应的位置；设定输出矢量U6保持一定时间，使得电机转子转动到相应位置后进入稳定静止状态即可；则电机转子转动到相应位置后将进入稳定静止状态；检测此时霍尔位置信号，记录其对应的角度范围150°～210°；
因此，在控制器输出SVPWM基本矢量U6(110)，使电机转子转到稳定位置后，读取霍尔位
置信号值S4；当正常工作，检测到该霍尔信号值等于S4时，电机转子角度范围150°～210°。
7.根据权利要求1所述的基于霍尔的无刷电机转子角度计算方法，其特征在于，所述霍尔位置信号值S5由下述方式获得：
设定输出矢量为U4(100)，此时电机转子转到相应的位置；设定输出矢量U4保持一定时间，使得电机转子转动到相应位置后进入稳定静止状态即可；检测此时霍尔位置信号，记录其对应的角度范围210°～270°；
因此，在控制器输出SVPWM基本矢量U4(100)，使电机转子转到稳定位置后，读取霍尔位置信号值S5；当正常工作，检测到该霍尔信号值等于S5时，电机转子角度范围210°～270°。
8.根据权利要求1所述的基于霍尔的无刷电机转子角度计算方法，其特征在于，所述霍尔位置信号值S6由下述方式获得：
设定输出矢量为U5(101)，此时电机转子转到相应的位置；设定输出矢量U5保持一定时间，使得电机转子转动到相应位置后进入稳定静止状态即可；检测此时霍尔位置信号，记录其对应的角度范围270°～330°；
因此，在控制器输出SVPWM基本矢量U5(101)，使电机转子转到稳定位置后，读取霍尔位置信号值S6；
当正常工作，检测到该霍尔信号值等于S6时，电机转子角度范围270°～330°。
9.根据权利要求1所述的基于霍尔的无刷电机转子角度计算方法，其特征在于，所述特定方法包括如下步骤：
S1：当电机转子沿着SVPWM空间矢量变换坐标系逆时针旋转，电机控制系统捕捉到霍尔变化时，记当前角度θ1为当前霍尔信号对应角度范围的最低值；
S2：当电机转子沿着SVPWM空间矢量变换坐标系顺时针旋转，电机控制系统捕捉到霍尔变化时，记当前角度θ1为当前霍尔信号对应角度范围的最高值；
S3：在实际应用中，由于霍尔安装的误差，导致霍尔信号间隔角度并不完全相等；同时电机旋转存在加速过程，故对于霍尔信号变化期间的角度估算，必须考虑到加速度的影响因素；可以通过以下方法计算电机转子的具体角度θ：
a、记录之前霍尔信号的上一周期维持时间T'1
b、记录当前霍尔信号的上一周期维持时间T'2；
c、记录之前霍尔信号在本周期维持时间T1；
d、记录最新一次霍尔信号变化后的累积时间t；
d、根据以下公式即可计算出当前电机基于霍尔变化时刻的基准角θ1已经转过的角度为Δθ：
e、这样即可计算出在电机沿着坐标系逆时针旋转时当前电机角度为：θ＝θ1+Δθ；
在电机沿着坐标系顺时针旋转时当前电机角度为：θ＝θ1-Δθ。
基于霍尔的无刷电机转子角度计算方法
技术领域
[0001]本发明属于电机转子角度计算领域，涉及一种无刷电机，具体是基于霍尔的无刷电机转子角度计算方法。
背景技术
[0002]市场上基于霍尔位置传感器的无刷电机反电势波形部分并非传统的梯形波，而是正弦波。这个时候如果用传统的方波两两导通的方法控制反电势是正弦波的无刷电机，则达不到理想的控制效果。此时应该使用永磁同步电机控制算法控制该无刷电机，而永磁同步电机矢量控制中，需要知道转子角度，而霍尔型无刷电机只能提供转子位置六种状态，无法精确得到转子角度。
[0003]为了解决使用永磁同步电机控制算法控制无刷电机，在永磁同步电机矢量控制中，需要知道转子角度，而霍尔型无刷电机只能提供转子位置六种状态，无法精确得到转子角度的这一问题，现提供一种解决方案。
发明内容
[0004]本发明的目的在于提供基于霍尔的无刷电机转子角度计算方法。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]基于霍尔的无刷电机转子角度计算方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]第一步：利用霍尔传感器获取霍尔位置信号值：S1、S2、S3、S4、S5、S6；
[0008]第二步：依据霍尔传感器的霍尔位置信号值判断电机转子角度范围；
[0009]第三步：依据电机转子角度范围采用特定方法获取电机转子角度。
[0010]进一步地，所述霍尔位置信号值与电机转子角度范围对应如下：
[0011]当霍尔位置信号值为S1时，电机转子角度范围-30°～30°；
[0012]当霍尔位置信号值为S2时，电机转子角度范围30°～90°；
[0013]当霍尔位置信号值为S3时，电机转子角度范围90°～150°；
[0014]当霍尔位置信号值为S4时，电机转子角度范围150°～210°；
[0015]当霍尔位置信号值为S5时，电机转子角度范围210°～270°；
[0016]当霍尔位置信号值为S6时，电机转子角度范围270°～330°。
[0017]进一步地，所述霍尔位置信号值S1由下述方式获得：
[0018]设定输出矢量为U1(001)，此时电机转子转到相应的位置；设定输出矢量U1保持一定时间，使得电机转子转动到相应位置后进入稳定静止状态即可；检测此时霍尔位置信号，记录其对应的角度范围-30°～30°；
[0019]因此，在控制器输出SVPWM基本矢量U1(001)，使电机转子转到稳定位置后，读取霍尔位置信号值S1。
[0020]进一步地，所述霍尔位置信号值S2由下述方式获得：
[0021]设定输出矢量为U3(011)，此时电机转子转到相应的位置；设定输出矢量U3保持一
定时间，使得电机转子转动到相应位置后进入稳定静止状态即可；检测此时霍尔位置信号，记录其对应的角度范围30°～90°；
[0022]因此，在控制器输出SVPWM基本矢量U3(011)，使电机转子转到稳定位置后，读取霍尔位置信号值S2；当正常工作，检测到该霍尔信号值等于S2时，电机转子角度范围30°～90°。
[0023]进一步地，所述霍尔位置信号值S3由下述方式获得：
[0024]设定输出矢量为U2(010)，此时电机转子转到相应的位置；设定输出矢量U2保持一定时间，使得电机转子转动到相应位置后进入稳定静止状态即可；检测此时霍尔位置信号，记录其对应的角度范围90°～150°；
[0025]因此，在控制器输出SVPWM基本矢量U2(011)，使电机转子转到稳定位置后，读取霍尔位置信号值S3；当正常工作，检测到该霍尔信号值等于S3时，电机转子角度范围90°～150°。
[0026]进一步地，所述霍尔位置信号值S4由下述方式获得：
[0027]设定输出矢量为U6(110)，此时电机转子转到相应的位置；设定输出矢量U6保持一定时间，使得电机转子转动到相应位置后进入稳定静止状态即可；则电机转子转动到相应位置后将进入稳定静止状态；检测此时霍尔位置信号，记录其对应的角度范围150°～210°；[0028]因此，在控制器输出SVPWM基本矢量U6(110)，使电机转子转到稳定位置后，读取霍尔位置信号值S4；当正常工作，检测到该霍尔信号值等于S4时，电机转子角度范围150°～210°。
[0029]进一步地，所述霍尔位置信号值S5由下述方式获得：
[0030]设定输出矢量为U4(100)，此时电机转子转到相应的位置；设定输出矢量U4保持一定时间，使得电机转子转动到相应位置后进入稳定静止状态即可；检测此时霍尔位置信号，记录其对应的角度范围210°～270°；
[0031]因此，在控制器输出SVPWM基本矢量U4(100)，使电机转子转到稳定位置后，读取霍尔位置信号值S5；当正常工作，检测到该霍尔信号值等于S5时，电机转子角度范围210°～270°。
[0032]进一步地，所述霍尔位置信号值S6由下述方式获得：
[0033]设定输出矢量为U5(101)，此时电机转子转到相应的位置；设定输出矢量U5保持一定时间，使得
电机转子转动到相应位置后进入稳定静止状态即可；检测此时霍尔位置信号，记录其对应的角度范围270°～330°；
[0034]因此，在控制器输出SVPWM基本矢量U5(101)，使电机转子转到稳定位置后，读取霍尔位置信号值S6；当正常工作，检测到该霍尔信号值等于S6时，电机转子角度范围270°～330°。
[0035]进一步地，所述特定方法包括如下步骤：
[0036]S1：当电机转子沿着SVPWM空间矢量变换坐标系逆时针旋转，电机控制系统捕捉到霍尔变化时，记当前角度θ1为当前霍尔信号对应角度范围的最低值；
[0037]S2：当电机转子沿着SVPWM空间矢量变换坐标系顺时针旋转，电机控制系统捕捉到霍尔变化时，记当前角度θ1为当前霍尔信号对应角度范围的最高值；
[0038]S3：在实际应用中，由于霍尔安装的误差，导致霍尔信号间隔角度并不完全相等；
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