一种永磁同步电机霍尔相序自学习法
【专利摘要】本发明公开了一种永磁同步电机霍尔相序自学习法，该永磁同步电机内设有三个相互间电角度为120°的开关型霍尔传感器，包括步骤1，任意设定一角度θ和矢量Uf，假设此矢量在I扇区，规定矢量Uf的旋转方向与电机转子转动的方向一致，并且矢量Uf每次旋转的电角度为60°；步骤2，旋转60°电角度后，矢量Uf所处的角度为θ+60°，矢量Uf的后续旋转角度也是每次60°电角度，在空间中旋转一周后，便可获得霍尔状态组合序列；步骤3，为了使霍尔状态组合序列与空间矢量图扇区相对应，将霍尔状态组合序列所形成的等边六边形反转θ电角度。
【专利说明】
_种永磁同步电机霍尔相序自学习法
技术领域
[0001]本发明属于永磁同步电机技术领域，特别涉及一种永磁同步电机霍尔相序自学习法。
【背景技术】
[0002]目前市场上的电动自行车一般都采用小功率永磁同步电机，功率大概在500w左右，主要原因在于其体积小、功率高。而针对永磁同步电机的控制采用的是控制器。不过，一般控制器主要是根据其匹配电机的参数来设计的，故其内部软硬件设计都是针对同一型号的电机。其中霍尔相序也是有固定的顺序，通过对霍尔信号的采集来获得电机三相的换相次序。
[0003]现有的针对电动自行车所采用的永磁同步电机的控制器，一般都是根据所匹配得电机内部霍尔的排列顺序，再进行软硬件设计。这种设计的好处在于能够最大程度发挥出电机的性能，不过缺点是，由于市场上现有的控制器都是随车自带的专用控制器，即与电机是相匹配的。一旦与之相匹配的控制器损坏，则需要换一个控制器，否则电机可能会出现电机不转或者抖动及反转的现象。通过手动变换霍尔线序以及电机三相线序的组合可以使电机正常运行，不过，霍尔线有3根，电机相线也有3根，接线组合就有36种。可以看出这种方式过于复杂，费时费力。同时，由于每个控制器采用的线型不同，可能导致无法手动切换霍尔线序。例如有的控制器的三相电机线及霍尔传感器线是一种一体防水线，也就是所有的线都是固定的，无法改变其位置。这种线是看不到内部情况的，控制器和电机是通过接插件连接的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种永磁同步电机霍尔相序自学习法，以解决现有技术中电机与控制器无法方便更换的问题。
[0005]本发明的技术方案是，一种永磁同步电机霍尔相序自学习法，该永磁同步电机内设有三个相互间电角度为120°的开关型霍尔传感器，包括以下步骤:
[0006]步骤I，任意设定一角度Θ和矢量Uf，假设此矢量在I扇区，规定矢量Uf的旋转方向与电机转子转动的方向一致，并且矢量Uf每次旋转的电角度为60° ；
[0007]步骤2，旋转60°电角度后，矢量Uf所处的角度为θ+60°，矢量Uf的后续旋转角度也是每次60°电角度，在空间中旋转一周后，便可获得霍尔状态组合序列；
[0008]步骤3，为了使霍尔状态组合序列与空间矢量图扇区相对应，将霍尔状态组合序列所形成的等边六边形反转Θ电角度。
[0009]进一步的，矢量Uf是一个比理论值小的量。
[0010]进一步的，完成步骤2之后，为了防止所获得的霍尔状态组合序列因外部干扰出现错误，故让矢量Uf继续在空间中旋转360°电角度，然后再记录一组霍尔状态组合序列，与前一次所获得的霍尔状态组合序列进行比较，若相同，霍尔相序自学习结束，若不相同，则重复本步骤。
[0011]本技术方案主要根据120°开关型霍尔传感器在一个周期内具有六种不同状态组合序列，而不同电机的霍尔传感器在定子上排列也会有所不同，这导致在使用同一个控制器匹配不同永磁同步电机时出现电机反转、抖动等无法正常运行现象，通过霍尔相序自学习功能，控制器能够自动学习不同电机的霍尔状态序列组合，然后再程序中自动更改霍尔状态序列组合与空间矢量图的扇区对应关系，从而实现电机的正常运行。
[0012]此方法解决了控制器在匹配不同电机时，霍尔线序不对而引起的电机反转、抖动现象，省去了人为换相序的过程，同时在日常生活中电动自行车控制器损坏时，通过换控制器，也能够实现电机的正常运行，保证正常的骑行。不过，此方法在不知道电机转向的情况下进行霍尔相序学习时，有时会出现电机反转现象，出现这种情况时，只需将电机与控制器相连的三相线调换一下线序就能解决。本发明在解决控制器与不同电机相匹配的问题时，省去了手动换相的环节，节省了成本。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的霍尔相序自学习法中的一个示意图。
[0014]图2是本发明的霍尔相序自学习法中的一个示意图。
[0015]图3是本发明的霍尔相序自学习法中的一个示意图。
[0016]图4是本发明的霍尔相序自学习法中的一个示意图。
【具体实施方式】
[0017]本发明采用的霍尔传感器为开关型霍尔传感器，其电角度为120°，即每两个霍尔传感器上升沿或下降沿之间间隔的电角度为120°。霍尔传感器的个数为3个，其在永磁同步电机定子上以固定的角度排列且中间的霍尔传感器与两边的霍尔传感器距离相同。如图1所示，在进行永磁同步电机霍尔相序自学习时，角度Θ是自行定义的，并且矢量Uf的大小也是自行定义的，不过矢量Uf不要太大。给定矢量Uf旋转方向与电机的转动方向相同，每次旋转的电角度为60°，如图2所示。给定矢量Uf在空间中旋转一周后，即可获得霍尔传感器的状态组合序列，为了防止在自学习中霍尔状态因干扰出错，则再让给定矢量Uf继续旋转一周，再次获得一组霍尔传感器状态组合序列，并比较两次所记录的状态组合是否相同。最后，当霍尔状态组合确定后，将六个霍尔状态组合序列在空间中构成的六边形倒转Θ电角度，此时则完成霍尔传感器相序自学习的过程。
[0018]本发明所采用的技术方案:
[0019]1、采用永磁同步电机，其上分布三个电角度为120°的开关型霍尔传感器，位于中间的霍尔传感器与两边的霍尔距离相同，并且此霍尔传感器在一个周期内有6种状态组合。
[0020]I1、如图1所示，在霍尔相序自学习初始阶段，任意给定一矢量Uf，此矢量不要太大，具体数值根据控制器功率大小来确定。假设此矢量在I扇区，规定矢量Uf的旋转方向与电机转子转动的方向一致，并且矢量Uf每次旋转的电角度为60° O如图2所示，旋转60°电角度后，矢量Uf所处的角度为θ+60°。矢量Uf的后续旋转角度也是每次60°电角度，在空间中旋转一周后，便可获得霍尔传感器状态组合序列，如图3所示，。此状态组合仅为其中一种，根据霍尔传感器以及起始状态的不同，其状态组合序列也不同。
[0021]II1、矢量Uf在空间中旋转360°电角度后，获得一组霍尔传感器的状态组合序列，为了防止所获得的状态序列因外部干扰出现错误，故让矢量Uf继续在空间中旋转360°电角度，然后再记录一组霍尔状态组合序列。将两次获得的霍尔状态组合序列进行比较，若两次所得状态组合序列完全相同，则不需再进行霍尔相序学习；若两次所得状态组合序列不相同，则矢量Uf继续在空间中旋转360°。再次获得一组霍尔状态组合序列后，再与前一次所获得的状态组合序列进行比较，若相同，霍尔相序自学习结束，若不相同，则继续学习。一般情况下，霍尔相序自学习两次，即可获得正确的霍尔状态组合序列。
[0022]IV、获得正确霍尔状态组合序列后，六个状态组合在空间中构成一个等边六边形，如图3所示，其中矢量Uf与开关组合状态矢量U4之间的角度为Θ，为了使霍尔状态组合序列与空间矢量图扇区相对应，则需将霍尔状态组合序列所形成的等边六边形反转Θ电角度，最终如图4所示。
【主权项】
1.一种永磁同步电机霍尔相序自学习法，该永磁同步电机内设有三个相互间电角度为120°的开关型霍尔传感器，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I，任意设定一角度Θ和矢量Uf，假设此矢量在I扇区，规定矢量Uf的旋转方向与电机转子转动的方向一致，并且矢量Uf每次旋转的电角度为60° ； 步骤2，旋转60°电角度后，矢量Uf所处的角度为θ+60°，矢量Uf的后续旋转角度也是每次60°电角度，在空间中旋转一周后，便可获得霍尔状态组合序列； 步骤3，为了使霍尔状态组合序列与空间矢量图扇区相对应，将霍尔状态组合序列所形成的等边六边形反转Θ电角度。2.如权利要求1所述的永磁同步电机霍尔相序自学习法，其特征在于，矢量Uf是一个比理论值小的量。3.如权利要求1所述的永磁同步电机霍尔相序自学习法，其特征在于，完成步骤2之后，为了防止所获得的霍尔状态组合序列因外部干扰出现错误，矢量Uf继续在空间中旋转360°电角度，然后再记录一组霍尔状态组合序列， 与前一次所获得的霍尔状态组合序列进行比较，若相同，霍尔相序自学习结束，若不相同，则重复本步骤。
【文档编号】H02P6/16GK105915128SQ201610443069
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】刘红松, 迟长春, 籍海亮, 李化影
【申请人】上海电机学院