科威尔取得虚拟电机传感器电路专利，检测方便、检测周期短以及避免资源浪费

金融界2024年3月28日消息，据国家知识产权局公告，科威尔技术股份有限公司取得一项名为“一种虚拟电机传感器电路“，授权公告号CN114543897B，申请日期为2022年3月。

专利摘要显示，本发明公开了一种虚拟电机传感器电路，包括模拟码盘信号处理电路、功率推挽输出电路以及OC输出电路，模拟码盘信号处理电路的输入端以及OC输出电路的输入端均接收虚拟电机输出的信号，模拟码盘信号处理电路的输出端与功率推挽输出电路的输入端连接，功率推挽输出电路的输出端与外部控制器连接，OC输出电路的输出端与功率推挽输出电路连接；虚拟电机经模拟码盘信号处理电路与功率推挽输出电路连接，模拟电机的功率推挽输出方式，虚拟电机经OC输出电路与功率推挽输出电路连接，模拟电机的OC输出方式，两种输出方式下输出的波形给外部控制器；本发明的优点在于：检测方便、检测周期短以及避免资源浪费。

本文源自金融界

永磁同步电机转子位置与速度估算的新方法，精度好，性价比高

北京航空航天大学惯性技术重点实验室、北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心的研究人员赵远洋、韩邦成、陈宝栋，在2019年第15期《电工技术学报》上撰文指出（论文标题为“基于霍尔矢量相位跟踪的永磁同步电机转子位置与速度估算方法”），三相开关式霍尔位置传感器常用于检测永磁同步电机低分辨率的转子位置信息。

针对霍尔信号不对称引起转子位置及速度估算误差增大的问题，该文提出基于霍尔矢量相位跟踪的永磁同步电机转子位置与速度估算方法。首先将三相霍尔信号经过3/2坐标变换转换为包含转子位置信息的霍尔旋转矢量；然后将同频跟踪滤波器分别作用于旋转矢量的两个正交分量，滤除其中的高频干扰，得到与转子位置相关的基频信号，该信号分别为转子位置的正弦与余弦函数；最后利用正交锁相环提取出精确的转子位置与速度信息。

该方法可以有效降低由于安装工艺导致霍尔信号不对称所引起的转子位置及速度估算误差，实施过程简单，估计精度好，对电机参数不敏感，性价比高。仿真分析与实验验证了所提方法的正确性和有效性。

永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）因具有体积小、重量轻、能量密度高和运行可靠性高等优点而逐渐成为交流调速和伺服系统的主流驱动单元，在航空航天、汽车和家电等领域都有着广泛的应用。

对电机进行高性能控制首先需要获得准确的转子位置。常用的转子位置检测方法主要包括有位置传感器、无位置传感器及准无位置传感器控制方法。传统的有位置传感器检测方法常采用光电编码器、旋转变压器等传感器。这些传感器可以获得较高的位置分辨率，但同时导致系统成本和体积增加、硬件结构更加复杂，甚至降低了系统的可靠性。无位置传感器位置检测方法主要分为基于基波数学模型的估计方法和基于高频信号注入的估计方法两类。

目前，这两类方法都还不能实现全转速范围内转子位置与速度的估算。同时位置与速度估算性能受电机参数、电机温度、逆变器非线性等因素的影响，还无法实现低成本、高性能的目标。

开关式霍尔位置传感器具有体积小、成本低、抗干扰性强的优点，通常应用于无刷直流电机（Brushless DC Motor, BLDCM）中，提供电机换相的参考信号。将开关式霍尔位置传感器用于PMSM的转子位置检测又称为准无位置传感器控制方法，是一种既能够保证电机运行性能，同时降低系统成本的转子位置检测技术。三相开关式霍尔位置传感器在一个电周期内仅提供六个离散的霍尔信号，对应离散的转子位置信息。目前，采用离散的霍尔位置信号实现转子位置的高分辨率估算主要包括插值法和观测器法两类。

有学者提出了基于平均速度法和平均加速度法的两种转子位置插值估算法。平均速度法采用传统T法测速，其速度及位置估算精度与霍尔传感器输出信号密切相关。在实际中，由于安装工艺限制，霍尔传感器的安装误差或电机磁极的非对称性均会造成霍尔传感器输出信号存在偏差。

为减小霍尔传感器安装误差引起的转子位置估算误差，有学者提出了一种霍尔转子位置预估及其校正方法，利用六个离散的霍尔信号将转子位置区间分为六个扇区，将霍尔扇区初始位置校正和线性校正法结合，减小由于霍尔传感器安装误差造成的转子位置估算误差，但此方法不能解决电机磁极的非对称引起的霍尔信号偏差造成的影响，而且霍尔扇区初始校正时需要首先确定三相霍尔信号中产生偏差的具体是哪一相，在此基础上进行校正，从而增加了算法复杂度并限制了其应用。

有学者将最小二乘法应用到霍尔信号的处理上，采用多区间测速方法，在降低速度估算误差的同时补偿了位置估算误差。但是为提高低速阶段电机速度的动态响应，在算法设计时要加入方波驱动方式，增加了软件设计的复杂性。

有学者采用状态观测器实现对电机转子位置和速度的估计，虽然具有良好的动态性能，但位置及速度估算误差会由于霍尔信号输出存在的偏差而增大。

有学者采用结合了磁链观测器的矢量跟踪观测器，抑制了由霍尔信号偏差引起的转子位置估算误差。但增加的磁链观测器性能容易受到电流传感器精度及外部温度等因素的影响。采用观测器法虽然可以解决插值法带来的滞后效应，但其受电机参数的影响较大，而且当电机运行转速很高时，对观测器带宽的要求较高。带宽过宽不仅增大高频干扰而且影响系统稳定性，因此观测器估算性能会因电机转速过高而变差。

针对上述霍尔信号不对称引起转子位置及速度估算误差增大的问题，本文提出了基于霍尔矢量相位跟踪（Hall Vector Phase Tracking, HVPT）的PMSM转子位置与速度估算方法。首先将三相霍尔信号经过3/2坐标变换得到霍尔旋转矢量；提出并采用一种自适应同频跟踪滤波器（Synchronous Frequency Tracking-Filter, SFTF），然后将其分别作用于旋转矢量的两个正交分量，得到的基频信号分别为转子位置的正弦与余弦函数；最后用正交锁相环提取出转子的位置与速度信息。

与传统T法速度及位置估算方法相比，该方法可有效降低由于安装工艺导致霍尔信号不对称所引起的转子位置及速度估算误差。仿真分析验证了所提方法的正确性，将所提方法应用于磁悬浮DN250CF中抽速分子泵样机，最终速度估算误差控制在0.5%以内，位置估算平滑连续，相电流对称性好，正弦度高，证明了所提方法的有效性。

图11 PMSM仿真控制框图

图17 永磁同步电机矢量控制实验平台

总结

本文以开关式霍尔位置传感器的工作原理与坐标变换为基础，分析了霍尔信号不对称对霍尔矢量频谱产生的影响，提出了基于霍尔矢量相位跟踪的PMSM转子位置与速度估算方法。主要得到以下结论：

相关问答

要将光电传感器与电机进行连接和控制,您可以采取以下步骤:1.确保电机和光电传感器适配:首先,要确保选用的电机和光电传感器是兼容的,即它们的电压、电流和...

不是所有电机都自带霍尔位置传感器。霍尔位置传感器是一种常用于测量电机转子位置的装置,它可以通过检测磁场变化来确定转子的位置。虽然一些电机设计中会集成...

电机控制系统使用了三种主要传感器,包括速度传感器、位置传感器和电流传感器。速度传感器通过测量电机的转速来确定电机是否达到了所需的速度。位置传感器通...

电机速度传感器是一种测量电机旋转速度的装置,其工作原理是通过测量电机旋转时产生的电磁信号来确定电机的速度。具体来说,传感器内部的磁铁和线圈构成一个电...

[最佳回答]发动机传感器坏了的症状是:1、怠速时发动机不稳;2、当车辆起步或行驶中减速停车时出现瞬间停顿或熄火现象;3、发动机加速性能下降;4、仪表上的车速...

[回答]过一个驱动带轮(有两个导轨)来实现分别调节。在其他系统中,也有通过真空力或电磁阀来调节循环空气翻板的。新鲜空气鼓风机和新鲜空气鼓风...在其他...

温度传感器工作原理:金属膨胀原理设计的传感器金属在环境温度变化后会产生一个相应的延伸,因此传感器可以以不同方式对这种反应进行信号转换。温度传感器tem...

驱动电机温度传感器主要包括NTC热敏电阻、热电偶和红外线传感器。NTC热敏电阻是最常见的传感器,通过测量电阻值随温度变化的特性来感知驱动电机温度;热电偶则...

传感器装在发动机左侧,变速凸轮的左端,也就是发动机链轮附近。天剑150z是建设雅马哈推出的一款实用的通路车。最大的优势主要集中在动力总成上。其搭载的雅马...

1.DSP和FPGA都可以用于传感器和电机的应用。2.DSP(数字信号处理器)适用于对传感器信号进行实时处理和分析,可以实现高精度的信号处理算法,适用于需要复杂算...