电动机工作状态的估计方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种估计电动机工作状态的方法与装置，其中该方法包括：获取该电动机中定子上的有效反电动势信号；对有效反电动势信号执行低通滤波以得到该电动机的磁链估计信号，这里低通滤波器参数是基于电动机的前一工作状态的第一状态参数确定的。随后，对磁链估计信号的实部分量与虚部分量进行交叉补偿，并利用经过补偿的实部分量与虚部分量计算所述电动机的当前工作状态的第二状态参数。

【技术实现步骤摘要】
电动机工作状态的估计方法与装置
本专利技术的实施例涉及电动机，尤其是涉及对电动机工作状态的监控。
技术介绍
电动机在生产、制造领域得到广泛应用，在电动机工作过程中，通常需要监控电动机的工作状态，这里的电动机的工作状态包括电动机的角频率及相位角等。现有技术通常采用传感器来实时监测电动机的工作状态，然而，安装传感器无论是从成本上还是维护上都带来了负担。现有技术中存在采用无传感器监测电动机工作状态的方案。在一种实现方式中，通过对电动机定子上的有效反电动势信号进行积分处理来估计出当前驱动电流下在电动机内产生的磁链，并利用估计的磁链来计算出电动机的转速即角频率以及相位角等。然而简单地利用单纯的积分算法来预测磁链会导致偏移误差，因此降低了预测的准确性。
技术实现思路
本专利技术提出一种新型的无传感器预测电动机工作状态的方案，通过对定子上的有效反电动势信号执行低通滤波以获取到电动机的磁链估计信号，并进一步分别对磁链估计信号的实部分量与虚部分量进行交叉补偿，从而可避免低通滤波引起的磁链估计信号的相位以及幅度偏移。按照本专利技术一个方面，提供一种估计电动机工作状态的方法，包括：获取该电动机中定子上的有效反电动势信号；对该有效反电动势信号执行低通滤波以得到该电动机的磁链估计信号，其中基于所述电动机的前一工作状态的第一状态参数确定用于执行所述低通滤波的滤波器参数；对所述磁链估计信号的实部分量与虚部分量进行交叉补偿；利用经过补偿的实部分量与虚部分量计算所述电动机的当前工作状态的第二状态参数。>按照本专利技术另一个方面，提供一种估计电动机工作状态的装置，包括：信号获取模块，用于获取该电动机中定子上的有效反电动势信号；滤波模块，用于对该有效反电动势信号执行低通滤波以得到该电动机的磁链估计信号，其中基于所述电动机的前一工作状态的第一状态参数确定用于执行所述低通滤波的滤波器参数；补偿模块，用于对所述磁链估计信号的实部分量与虚部分量进行交叉补偿；计算模块，用于利用经过补偿的实部分量与虚部分量计算所述电动机的当前工作状态的第二状态参数。按照本专利技术一个方面，提供一种估计电动机工作状态的装置，包括：信号采集单元，用于获取该电动机中定子上的有效反电动势信号；控制单元，配置为：对该有效反电动势信号执行低通滤波以得到该电动机的磁链估计信号，其中基于所述电动机的前一工作状态的第一状态参数确定用于执行所述低通滤波的滤波器参数；对所述磁链估计信号的实部分量与虚部分量进行交叉补偿；利用经过补偿的所述实部分量与虚部分量计算所述电动机的当前工作状态的第二状态参数。按照本专利技术的另一方面，还提供一种存储有可执行指令的存储介质，其中所述指令在由处理器执行时可实现本专利技术的方法。而利用本专利技术的方案，可以消除在补偿阶段中噪声的影响，增强了系统的动态性与鲁棒性。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的电动机状态估计装置的示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的电动机状态估计示意图；图3是根据本专利技术另一个实施例的电动机状态估计装置的示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的电动机状态估计方法的流程图。具体实施例下面结合附图对本专利技术实施例提供的装置与方法及进行详细说明。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。电动机一般包括定子和转子，当使用驱动电流激励电动机时，转子在定子内(或围绕定子)旋转，提供给定子的驱动电流产生随着驱动电流波形的交流振荡而旋转的磁场。转子与定子磁场相比以更低的速度旋转，由此导致转子绕组中变化的磁通量，从而在转子绕组中感应出电流，感应电流进而在转子绕组中产生磁场，这些磁场与定子产生的旋转磁场相反，从而引起转子的旋转运动。因此可通过监测电动机中由于多匝线圈绕组引起的磁链变化，来实现对电动机状态例如转子转速等的预测，磁链等于导电线圈匝数与穿过该线圈各匝的平均磁通量的乘积。参考附图1，示出了用于对电动机200的工作状态进行估计的估计装置100。如图所示，估计装置100包括信号采集单元102以及控制单元104。信号采集单元102用于获取电动机200中的定子上的有效反电动势vs。在电动机中，定子电流(is)通常随变化的运行状态参数(例如变化的电动机转速和负载转矩)而波动，因此在施加于定子上的用于激励电动机的驱动电信号us作用下，考虑到定子本身所具有内阻Rs，信号采集单元102可确定定子有效反电动势vs＝us-Rs·is。控制单元104用于对信号采集单元102提供的有效反电动势vs进行处理以实现对电动机转速、相位角的预测。按照本专利技术一个实施例，控制单元104对有效反电动势vs执行低通滤波以得到磁链估计信号，这里以ψs_fil表示通过滤波得到的磁链估计信号，其中，用于低通滤波的滤波器参数Pfilter是基于电动机200的前一工作状态的前一状态参数确定的，这里的前一工作状态是指当前时间之前时刻的电动机工作状态。随后，控制单元104提取磁链估计信号ψs_fil的实部分量ψs_α_fil与虚部分量ψs_β_fil，并分别对实部分量ψs_α_fil与虚部分量ψs_β_fil进行交叉补偿以得到经过补偿的实部分量ψs_α_comp与经过补偿的虚部分量ψs_β_comp。然后，控制单元104利用经过补偿的实部分量ψs_α_comp与虚部分量ψs_β_comp计算电动机的当前工作状态的当前状态参数。作为一个示例，图2描述了根据本专利技术的一个实施例，用于预测电动机工作状态的示意图。如图2所示，在基于定子电压us、电阻Rs以及电流is确定了有效反电动势vs后，控制单元104对有效反电动势vs执行低通滤波以得到电动机的磁链估计信号ψs_fil。在本例中，用于低通滤波的滤波器参数Pfilter由电动机200前一工作状态的转速即角频率ωe以及滤波器的截止频率ωc共同决定，作为一个示例，该滤波器参数为也就是说，按照本专利技术的该示例，利用反馈得到的电动机的转速ωe来更新低通滤波器参数。在经过低通滤波后，为了消除滤波带来的偏移等影响，控制单元106利用磁链估计信号ψs中包含的虚部分量ψs_β_fil与补偿因子λ对磁链估计信号ψs中包含的实部分量ψs_α_fil进行补偿，同时利用实部分量ψs_α_fil与补偿因子λ对虚部分量ψs_β_fil进行补偿，从而实现对实部分量ψs_α_fil与虚部分量ψs_β_fil交叉补偿，以分别生成补偿后的实部分量ψs_α_comp与虚部分量ψs_β_comp。按照本专利技术的一个实施例，补偿因子λ由电动机的转速与低通滤波器的截止频率共同决定，作为一个示例，如图所示，由此经过补偿的实部分量ψs_α_comp由下式确定：经过补偿的虚部分量ψs_β_comp由下式决定：通过该补偿处理可知，补偿后的磁链估计信号ψs_comp可表示为：在该式中，ψsα_fil+jψ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种估计电动机工作状态的方法，包括：/n获取该电动机中定子上的有效反电动势信号；/n对该有效反电动势信号执行低通滤波以得到该电动机的磁链估计信号，其中基于所述电动机的前一工作状态的第一状态参数确定用于执行所述低通滤波的滤波器参数；/n对所述磁链估计信号的实部分量与虚部分量进行交叉补偿；/n利用经过补偿的实部分量与虚部分量计算所述电动机的当前工作状态的第二状态参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种估计电动机工作状态的方法，包括：
获取该电动机中定子上的有效反电动势信号；
对该有效反电动势信号执行低通滤波以得到该电动机的磁链估计信号，其中基于所述电动机的前一工作状态的第一状态参数确定用于执行所述低通滤波的滤波器参数；
对所述磁链估计信号的实部分量与虚部分量进行交叉补偿；
利用经过补偿的实部分量与虚部分量计算所述电动机的当前工作状态的第二状态参数。


2.如权利要求1的方法，其中，所述第一状态参数包括所述电动机的前一工作状态下的角频率，其中对所述磁链估计信号的实部分量与虚部分量进行交叉补偿进一步包括：
从所述磁链估计信号出解析出所述实部分量与虚部分量；
利用解析出的实部分量以及补偿因子对解析出的虚部分量进行补偿，
利用解析出的虚部分量以及所述补偿因子对解析出的实部分量进行补偿，
其中所述补偿因子基于所述角频率以及所述低通滤波器的截止频率确定。


3.如权利要求2的方法，其中所述补偿因子是所述截止频率与所述角频率的比值，并且，其中
经过补偿的实部分量ψs_α_comp计算如下：



其中，ψs_α_fil代表从所述磁链估计信号出解析出的实部分量，ψs_β_fil代表从所述磁链估计信号出解析出的虚部分量，而ωc代表截止频率，ωe代表角频率，
经过补偿的虚部分量ψs_β_comp计算如下：





4.如权利要求1-3之一的方法，其中所述第二状态参数包括所述电动机的当前工作状态下的角频率与相位，其中，在确定所述电动机下一工作状态的第三状态参数时，所述当前工作状态下的角频率用于更新所述滤波器参数。


5.如权利要求4的方法，其中所述滤波器参数Pfilter由所述角角频率以及截止频率确定，其中


6.一种估计电动机工作状态的装置，包括：
信号获取模块，用于获取该电动机中定子上的有效反电动势信号；
滤波模块，用于对该有效反电动势信号执行低通滤波以得到该电动机的磁链估计信号，其中基于所述电动机的前一工作状态的第一状态参数确定用于执行所述低通滤波的滤波器参数；
补偿模块，用于对所述磁链估计信号的实部分量与虚部分量进行交叉补偿；
计算模块，用于利用经过补偿的实部分量与虚部分量计算所述电动机的当前工作状态的第二状态参数。


7.如权利要求6的装置，其中，所述第一状态参数包括所述电动机的前一工作状态下的角频率，其中所述补偿模块包括：
解析模块，用于从所述磁链估计信号出解析出所述实部分量与虚部分量；
虚部补偿模块，用于基于解析出的实部分量以及补偿因子对解析出的虚部分量进行补偿，
实部补偿模块，用于基于解析出的虚部分量以及所述补偿因子对解析出的实部分量进行补偿，
其中所述补偿因子基于所述角频率以及所述滤波器的截止频率确定。


8.如权利要求7...

【专利技术属性】
技术研发人员：向礼，
申请(专利权)人：博世力士乐西安电子传动与控制有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61