一种无刷直流电机转速测量方法技术

一种无刷直流电机转速测量方法，用于外转子无刷直流电机、内转子无刷直流电机或者永磁同步电机，假设电机的极对数为p，则磁钢数为2*p，磁钢在电机内部的极性排列为NS交替排列，采用3个120°的开关型霍尔传感器检测电机转子磁极的变化，假设总的电周期为T，机械周期为Ω，则电角度周期与机械周期之间的关系为：T＝p*Ω，即电机转子转动一周，产生p个霍尔信号周期，也即6*p个状态，被测电机的转速为n r/min，则

【技术实现步骤摘要】
一种无刷直流电机转速测量方法
本专利技术属于无刷直流电机
，特别涉及一种无刷直流电机转速测量方法。
技术介绍
对于永磁无刷直流电机控制系统，其最基本的要求是对于突变的负载具有快速反应的能力，同时能够使系统迅速稳定下来。现有技术中，基于脉冲的无刷直流电机转速测量方法有三种，包括：M法测速、T法测速、和M/T法测速。通过对规定时间内位置检测信号的脉冲个数进行计数来获得被测转速，称为M法测速。测量相邻两个位置检测信号的时间来测量转速，称为T法测速。M法、T法各有优劣和适应范围，同时受成本和实时性等条件限制，全速范围内的测量通常使用M法、T法结合的M/T测速法。即同时检测时间和在此时间内脉冲发生器发出的脉冲个数来测量转速。低速时测量周期，高速时测量频率。此三种测速方法均是基于检测电机转动时传感器发出的脉冲信号。除此之外，另一种方法是通过在电机内部安装速度传感器，可以实时检测转子的当前转速，精度很高，但这也使得电机的成本较高，目前已很少采用。M法测速，在转速较低时，会因测量时间内的脉冲数少，使得误差变大。所以M法宜测量高速。如要降低测量的转速下限，可以提高编码器分辨率或延长测量时间，使一次采集的脉冲数尽可能多。T法测速，在转速较高时，会因测得的周期较小，使得误差变大。所以T法测速宜测量低速。如要增加转速测量的上限，可以减小编码器的脉冲数，或使用更小更精确的计时单位，使一次测量的时间值尽可能大。M/T法测速，这种方法需要综合各方面因素确定转速测量方法的切换点，对系统软硬件要求较高。
技术实现思路
本专利技术针对无刷直流电机控制系统的速度闭环必需的速度反馈，在电机运行时，控制系统实时计算出电机当前的转速，为转速闭环提供实际转速反馈。一种无刷直流电机转速测量方法，用于外转子无刷直流电机、内转子无刷直流电机或者永磁同步电机，假设电机的极对数为p，则磁钢数为2×p，磁钢在电机内部的极性排列为NS交替排列，采用3个120°的开关型霍尔传感器检测电机转子磁极的变化，假设总的电周期为T，机械周期为Ω，则电角度周期与机械周期之间的关系为：T＝p×Ω，即电机转子转动一周，产生p个霍尔信号周期，也即6×p个状态，被测电机的转速为nr/min，即电机每分钟转动n周，则每秒钟转速为n/60，设定定时器的一个计数周期t，定时器计数次数为M，在所述计数周期内记录霍尔传感器输出信号状态组合的变化次数，每记一次，代表霍尔传感器输出信号的状态组合变化了一次，也即计数的有效值为前一次计数所对应的霍尔传感器输出状态值与后一次计数所对应的霍尔传感器输出状态值是不相同的，否则为无效计数，则每秒钟霍尔传感器输出信号状态值的变化次数为则每秒的计数次数为M/t，根据式：则相比于M法测速、T法测速、和M/T法测速，本专利技术在电机转速较低时，可以通过系统内部软件准确捕获三个霍尔传感器输出信号的上升沿和下降沿，从而得到输出信号状态值的变化次数，进而计算出电机的当前转速；在电机转速较高时，由于系统内部捕获频率很高，故在电机高速运行时也能快速获得三个霍尔传感器输出信号的上升沿和下降沿之间的变化次数，从而计算出电机的转速。同时本技术方案对控制系统的硬件要求不是很高，节约了成本。综上所述，本技术方案克服了M法测速、T法测速在测量低转速和高转速时的缺点，能够测量低转速和高转速，同时节约了成本。本专利技术解决了无刷直流电机控制系统转速闭环中所需的电机实时转速反馈的问题，电机内部无需额外安装测速装置，节省了成本，同时提高了电机运行的可靠性。本专利技术所提出的方法能够准确计算出电机运行的实时转速，与试验所测得的速度相差无几，并且能够很好的进行电机的闭环控制。附图说明图1本专利技术实施例中无刷直流电机霍尔输出信号的变化示意图。图2本专利技术的无刷直流电机转速计算流程图。具体实施方式本专利技术适用于外转子无刷直流电机和内转子无刷直流电机以及永磁同步电机。以外转子无刷直流电机为例，假设电机的极对数为p，则磁钢数为2*p，磁钢在电机内部的极性排列为NS交替排列，本专利技术采用120°的开关型霍尔传感器检测磁极的变化。共有三个霍尔传感器，每当转子磁极经过霍尔传感器附近时，他们便会产生一个高电平或低电平信号，表示北磁极或南磁极正经过该传感器。三个霍尔传感器输出信号的上升沿或下降沿之间间隔120°，如图1所示。从图中可以看出，三个信号的组合共有六种状态：5、1、3、2、6、4，即一个电周期。假设总的电周期为T，机械周期为Ω，则电角度周期与机械周期之间的关系为：T＝p*Ω，即电机转子转动一周，产生p个霍尔信号周期，也即6*p个状态。根据这种原理，只要设定一个计时周期t，在这个计时周期之内进行霍尔信号状态变化的计数，计数总和为M，根据式则可以算出当前电机的转速。当电机的极对数为p，极对数与电角度周期之间的关系T＝p*Ω，其中n为电机的极对数，Ω为电机的机械周期，T为霍尔传感器的电角度周期，可知极对数为p的电机，电机转子转动一周，则三个开关型霍尔传感器输出信号周期为p个，即霍尔传感器输出信号状态组合的变化次数为6*p个。假设电机的转速为nr/min，即电机每分钟转动n周，则每秒钟转速为n/60。在控制系统中定时一个计数周期t，作为时间基准，一般为毫秒级，假设计数次数为M。在这个计数周期内记录霍尔传感器输出信号状态组合的变化次数，每记一次，代表霍尔传感器输出信号的状态组合变化了一次，也即计数的有效值为前一次计数所对应的霍尔传感器输出状态值与后一次计数所对应的霍尔传感器输出状态值是不相同的，否则为无效计数。因为电机的转速为每秒n/60转，则每秒钟霍尔传感器输出信号状态值的变化次数为在一个计数周期t内，计数次数为M，则一秒钟的计数次数为M/t，由以上分析可知则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷直流电机转速测量方法，用于外转子无刷直流电机、内转子无刷直流电机或者永磁同步电机，其特征在于，假设电机的极对数为p，则磁钢数为2×p，磁钢在电机内部的极性排列为NS交替排列，采用3个120°的开关型霍尔传感器检测电机转子磁极的变化，假设总的电周期为T，机械周期为Ω，则电角度周期与机械周期之间的关系为：T＝p×Ω，即电机转子转动一周，产生p个霍尔信号周期，也即6×p个状态，被测电机的转速为n r/min，即电机每分钟转动n周，则每秒钟转速为n/60，设定定时器的一个计数周期t，定时器计数次数为M，在所述计数周期内记录霍尔传感器输出信号状态组合的变化次数，每记一次，代表霍尔传感器输出信号的状态组合变化了一次，也即计数的有效值为前一次计数所对应的霍尔传感器输出状态值与后一次计数所对应的霍尔传感器输出状态值是不相同的，否则为无效计数，则每秒钟霍尔传感器输出信号状态值的变化次数为

【技术特征摘要】
1.一种无刷直流电机转速测量方法，用于外转子无刷直流电机、内转子无刷直流电机或者永磁同步电机，其特征在于，假设电机的极对数为p，则磁钢数为2×p，磁钢在电机内部的极性排列为NS交替排列，采用3个120°的开关型霍尔传感器检测电机转子磁极的变化，假设总的电周期为T，机械周期为Ω，则电角度周期与机械周期之间的关系为：T＝p×Ω，即电机转子转动一周，产生p个霍尔信号周期，也即6×p个状态，被测电机的转速为nr/min...

【专利技术属性】
技术研发人员：李茁恒，刘红松，迟长春，汤利文，刘伟琦，韩昕辉，路燈杰，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海,31