永磁同步电机转子角度测量装置中位置信号干扰处理方法

摘要

本发明涉及一种永磁同步电机转子角度测量装置中位置信号干扰处理方法，角度测量装置包括旋转变压器、旋变解码器、电机控制器，为消除测量到的数字位置角信号中的干扰，电机控制器执采用了中位值滤波和微分限幅补值对位置信号进行了处理，有效克服了角度测量中由于干扰而产生的误差或错误，提高了发动机控制的安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机转子位置检测中的控制方法，尤其是涉及一种永磁同步电机转子角度测量装置中位置信号干扰处理方法。

背景技术

目前许多汽车电机控制器系统中，需要实时采集转子的位置信号，计算出电机的当前转速。目前转子位置的检测中数字测速的传感器一般采用旋转变压器，旋转变压器以模拟信号输出，通过旋变解码器将角度信号转化为数字信号，然后通过电机控制器将数字信号进行解析，得到转子的实时位置与转速。但是由于其他不可预防的外部电磁干扰的存在，旋转变压器信号经过旋变解码器解码出来的数字角位置信号与实际电机轴角不一定吻合，旋转变压器解码芯片可能会有丢脉冲的现象，进而影响到转子角度的精确测量，由于角度测量的误差，会导致电机控制器作出错误命令，可能产生严重的后果。

如公开号为CN101363742，名称为三相光学编码器的角度计算装置及角度计算方法的发明专利申请，其包括模拟数字转换器、数字信号处理器、相位数字化单元及数字计数器。模拟数字转换器将来自光学编码器的三相模拟信号转换成三相数字信号；相位数字化单元将来自光学编码器的三相模拟信号转换成三相相位数字信号；数字计数器对三相相位数字信号计数产生计数结果。数字信号处理器接收三相数字信号，并且对三相数字信号中的较为线性区域进行反三角函数运算，以获得马达转子角度。但该装置没有干扰处理机构，由于外部干扰的存在，该装置可能使得计算出的转子位置有较大的误差甚至是错误的数据，会导致电机控制器作出错误命令，可能产生严重的后果。

发明内容

本发明主要是解决在电机转子位置计算中由于干扰的存在，计算出的转子位置有较大的误差甚至是错误的数据的技术问题，提供了一种永磁同步电机转子角度测量装置中位置信号干扰处理方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种永磁同步电机转子角度测量装置中位置信号干扰处理方法，角度测量装置包括旋转变压器、旋变解码器、电机控制器，旋转变压器安装在电机转轴上并与旋变解码器相连，旋变解码器连接到电机控制器上，旋转变压器检测电机转子的转动位置，输出模拟信号，旋变解码器将模拟信号转化成数字信号，电机控制器将数字信号进行解析，得到转子实时位置与转速，并将转子位置与转速数据进行存储，为消除测量到的数字位置角信号中的干扰，电机控制器执行如下步骤：

a．每隔一段时间连续读取位置角N次，N为奇数，取值范围3≤N≤15,把采样值按照大小排列，取中间值作为本次采样的有效值；在该步骤中电机控制器对采用数值进行了一次中位值滤波，这样有效的克服了因偶然因素引起的波动干扰。

b．设定两次采样允许的最大偏差值；

c．读取本次采样值和上一次采样值，计算两次采样的偏差的绝对值，记为本次采样值偏差值；这里的采样值为经过步骤a中位值滤波后的采样有效值，偏差值为本次采样值与本次采样值前一次采样值偏差的绝对值，设偏差值为deltaA(n)，用公式表示为deltaA(n)=ABS(A（n）-A(n-1))，其中A(n)为本次采样值，A(n-1)为上一次采样值，n为整数。

d．判断偏差值与最大偏差值的大小，若偏差值小于等于最大偏差值，则本次采样值有效，若偏差值大于最大偏差值，则本次采样值无效，本次采用值设定为上一次采样值与上一次采样值偏差值的和。当本次采样值无效时，本次采样值用公式表示为A(n)= A(n-1)+ deltaA（n-1），deltaA（n-1）为上一次采样值偏差值。本步骤中在中位值滤波后的基础上进一步采用了微分限幅补值对本次采样值进行了处理，完全消除了干扰，使得数字角位置信号与实际电机轴角相吻合，进而保证了转子角度的精确测量。

作为上一种优选方案，电机控制器每隔100μs进行一次采样。该采用过程为连续读取N次位置角。

作为上一种优选方案，每次采样连续读取位置角7次。该次数为较佳次数。

作为上一种优选方案，所述最大偏差设定为当前电机给定速度在一个周期内角度变化值的两倍。 

因此，本发明中采用了中位值滤波和微分限幅补值对位置信号进行了处理，有效克服了角度测量中由于干扰而产生的误差或错误，提高了发动机控制的安全性。

附图说明

附图1是电机转子角度测量装置一种结构示意图；

附图2是本发明的一种流程示意图；

附图3是电机正转时数字角位置信号的一种波形图。

1-电机  2-旋转变压器  3-旋变解码器  4-电机控制器  5-逆变器。  

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1所示，电机转子角度测量装置由旋转变压器2、旋变解码器3、电机控制器4构成，旋转变压器2安装在电机1转轴上并与旋变解码器3相连，旋变解码器3连接到电机控制器4上，旋转变压器4检测电机转子的转动位置，并输出模拟信号，旋变解码器3为AU6802N1解码芯片，旋变解码器3将模拟信号转化成数字信号，经过旋变解码器解算后得到一个12位的数字量，代表转子所处的位置，旋变解码器将信号发送给电机控制器。电机控制器4将数字信号进行解析，得到转子实时位置与转速，并将转子位置与转速数据进行存储， 

电机控制器4通过内部的特定算法产生6路PWM驱动信号，电机控制器将驱动信号输出给逆变器5，逆变器用于将直流电逆变为三相交流电，逆变器以预定时序即正时把预定交流电流供应给该钉子绕组的各相，这样，钉子绕组产生旋转磁场，转子由定子绕组产生的旋转磁场转动。

由于干扰的存在，旋变信号经过AU6802N1解码出来的数字角位置信号与实际电机轴角不一定吻合，旋转变压器解码芯片会有丢脉冲的现象，为了克服角度测量的误差，在电机控制器中采用了中位值滤波和微分限幅补值对位置信号进行了处理。如图2所示，处理的步骤如下：在步骤21中，电机控制器4每隔一段时间联系读取位置角信息7次，在步骤22中，按照大小将位置角信息进行排列，取中间值作为本次采用的有效值；根据经验预先设定两次采样允许的最大偏差值，记为deltaM；在步骤23中，读取本次采样值和上一次采样值，计算两次采样的偏差的绝对值，记为本次采样值偏差值deltaA(n)，deltaA(n)=ABS(A（n）-A(n-1))，n为整数；然后判断偏差值是否小于等于最大偏差值，若是，则本次采样值有效，程序结束；若否，即偏差值大于最大偏差值，则本次采样值无效，进入步骤24；在步骤24中，将本次采样值用上一次采样值与上一次采样值偏差值的和代替，即A(n)= A(n-1)+ deltaA（n-1），程序结束。

电机角度采样在每隔PWM周期进行，采样时间间隔为100μs，另外，电机有正反转植发，当电机正转则旋变数字量递增，当数字量递增到4095后又变为0，其波形图如图3所示；如果电机反转则旋变数字递减。在图3中，若在A位置处发生波动，在一次采样中，A点的波动通过中位值滤波就可以消除。若是在该次采样中出现多次波动，经过中位值滤波后的采用值仍然为一波动值，则在微分限幅补值过程中，该采样值与上一次采样值的偏差绝对值会大于最大偏差值，则此时采样值用上一次采样值与上一次采样值偏差值的和代替。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了旋转变压器、旋变解码器、电机控制器、逆变器、电机等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。