本發明涉及電機速度檢測領域，特別涉及永磁同步電機速度檢測方法及裝置。

背景技術：

永磁同步電機的應用范圍很廣，用來做速度控制的場景很多，因此速度控制精度是評價電機控制系統的重要指標

通常，檢測電機轉速一般有周期法和頻率法兩種測量方法。周期法是測量兩個脈沖之間的時間，頻率法是測量一定時間內檢測到的脈沖數。在低轉速情況下，周期法檢測兩個脈沖之間的計數值大小，一般數值較大，因此誤差較小；而高轉速情況下，周期法檢測到兩個脈沖之間的計數值比較小，誤差就較大。在高速情況下，頻率法測量一定時間內檢測到的脈沖數，一般脈沖數較大，因此誤差較小；而低速情況下，頻率法檢測到一定時間內的脈沖數較少，誤差就比較大。

雖然周期法在電機低速情況下精度比較高，而頻率法在高速情況下精度比較高，但是相反的情況下，周期法和頻率法的測量精度會大大降低，存在誤差大的缺陷，不能兼顧電機高速情況和低速情況下的速度檢測精度，因此不足以時刻滿足電機控制的要求。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供永磁同步電機速度檢測方法和裝置，其能解決周期法和頻率法不能兼顧電機高速情況和低速情況下速度檢測精度的問題。

本發明的目的采用以下技術方案實現：

永磁同步電機速度檢測方法，包括以下步驟：

獲取當前檢測周期內接收到的增量編碼器輸出的脈沖信號數K，K不小于0，檢測周期的時長為T；

獲取上一檢測周期內最后接收到脈沖信號到上一檢測周期終止的第一時長S_n-1以及當前檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期終止的第二時長S_n；

根據所述檢測周期的時長T、第一時長S_n-1以及第二時長S_n計算上一檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期內最后接收到脈沖信號的第三時長T0；

計算電機的轉速v，具體為根據以下計算公式計算得到：

其中，K₀為電機轉動一周增量編碼器輸出的脈沖信號數。

優選的，所述獲取當前檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期終止的第二時長，具體的包括以下步驟：

接收到增量編碼器輸出的脈沖信號時，高頻計時器的時間復位；

若電機向一方向轉動，則所述高頻計時器遞增計時；

若電機向另一方向轉動，則所述高頻計時器遞減計時；

檢測周期終止時，獲取高頻計時器的時間，即為當前檢測周期內最后接收到脈沖信號到該檢測周期終止的第二時長。

優選的，所述檢測周期由中斷定時器觸發和終止，所述檢測周期的時長T為中斷定時器的預置數與中斷時鐘頻率之比；所述高頻計時器的時間S_n具體為：所述高頻計時器的寄存器中的值與高頻時鐘頻率之比。

優選的，所述獲取當前檢測周期內接收到的增量編碼器輸出的脈沖信號數，具體為：

所述檢測周期開始時，將用于獲取所述脈沖信號數的計數器的值置為0，檢測周期終止時，所述計數器的值即為所述當前檢測周期內接收到的增量編碼器輸出的脈沖信號數。

優選的，所述上一檢測周期內最后接收到脈沖信號時到當前檢測周期內最后接收到脈沖信號時的時長T0，具體為根據以下計算公式計算得到：

若電機向一方向轉動，則

T0＝T-S_n+S_n-1；

若電機向另一方向轉動，則

T0＝T-S_n-1+S_n。

永磁同步電機速度檢測裝置，包括：

計數器，用于獲取當前檢測周期內接收到的增量編碼器輸出的脈沖信號數K，K不小于0，檢測周期的時長為T；

計時模塊，用于獲取上一檢測周期內最后接收到脈沖信號到上一檢測周期終止的第一時長S_n-1以及當前檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期終止的第二時長S_n；

第一計算模塊，用于根據所述檢測周期的時長T、第一時長S_n-1以及第二時長S_n計算上一檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期內最后接收到脈沖信號的第三時長T0；

第二計算模塊，用于計算電機的轉速v，具體為根據以下計算公式計算得到：

其中，K₀為電機轉動一周增量編碼器輸出的脈沖信號數，T為檢測周期的時長。

優選的，所述計時模塊包括：

復位單元，用于接收到增量編碼器輸出的脈沖信號時，將高頻計時器的時間復位；

高頻計時器，用于若電機向一方向轉動，則所述高頻計時器遞增計時；若電機向另一方向轉動，則所述高頻計時器遞減計時；

獲取單元，用于檢測周期終止時，獲取高頻計時器的時間。

優選的，所述永磁同步電機速度檢測裝置還包括中斷定時器，所述檢測周期由所述中斷定時器觸發和終止，所述檢測周期的時長為中斷定時器的預置數與中斷時鐘頻率之比；

所述高頻計時器包括寄存器，所述高頻計時器的時間具體為：所述高頻計時器的寄存器中的值與高頻時鐘頻率之比。

優選的，所述第一計算模塊包括：

方向判別單元，用于根據電機轉向選擇第一計算單元或第二計算單元；

第一計算單元，用于當電機向一方向轉動時，計算第三時長T0，具體計算公式為

T0＝T-S_n+S_n-1；

第二計算單元，用于當電機另一方向轉動時，計算第三時長T0，具體計算公式為

T0＝T-S_n-1+S_n。

永磁同步電機速度檢測裝置，包括：

處理器以及用于存儲處理器可執行的指令的存儲器；

所述處理器被配置為：

獲取當前檢測周期內接收到的增量編碼器輸出的脈沖信號數K，K不小于0，檢測周期的時長為T；

獲取上一檢測周期內最后接收到脈沖信號到上一檢測周期終止的第一時長S_n-1以及當前檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期終止的第二時長S_n；

根據所述檢測周期的時長T、第一時長S_n-1以及第二時長S_n計算上一檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期內最后接收到脈沖信號的第三時長T0；

計算電機的轉速v，具體為根據以下計算公式計算得到：

其中，K₀為電機轉動一周增量編碼器輸出的脈沖信號數。

相比現有技術，本發明的有益效果在于：通過獲取上一檢測周期內最后接收到脈沖信號到上一檢測周期終止的第一時長S_n-1以及當前檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期終止的第二時長S_n，精確計算出K個完整的脈沖信號所代表的電機轉動角度的精確時間，不受電機高速還是低速運行的影響，能更精確的檢測永磁同步電機的速度。本發明屬于一種改進的頻率檢測方法。其改進之處在于，不論是低轉速還是高轉速情況下，脈沖個數對應的時間比較精確。在檢測到一定脈沖數以后，對所用時間段進行修正，使其成為真正的對應時間。在這種情況下，由于脈沖數和對應時間都很精確，因此計算出的轉速也比較精確。提出了一種既能應用于高速又能應用于低速的準確檢測電機轉速的方法。

附圖說明

圖1是本發明實施例一提供的永磁同步電機速度檢測方法的流程示意圖。

圖2是本發明實施例一提供的永磁同步電機速度檢測方法的原理圖。

圖3是圖1中獲取第二時長S_n的一種實施例的流程示意圖。

圖4是本發明實施例二提供的永磁同步電機速度檢測裝置的結構示意圖。

圖5是圖4中計時模塊的結構示意圖。

圖6是圖4中第一計算模塊的結構示意圖。

圖7是本發明實施例三提供的永磁同步電機速度檢測裝置的結構示意圖。

具體實施方式

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。

實施例一：

如圖1所示的永磁同步電機速度檢測方法，包括步驟S101-S104。下面結合圖2對永磁同步電機速度檢測方法進行描述。

永磁同步電機包括增量編碼器增量編碼器，增量編碼器通過檢測電機轉子轉動時，產生的脈沖數量可以反映電機角度的變化。圖2中的0、1、K分別表示在該位置接收到一個脈沖信號。

S101，獲取當前檢測周期內接收到的增量編碼器輸出的脈沖信號數K，K不小于0，檢測周期的時長為T；

具體的，如圖2中的(n-1)T到nT之間的角度(或弧長)表示第n個檢測周期，在該檢測周期內，接收到第1到第K個脈沖信號。

優選的，所述獲取當前檢測周期內接收到的增量編碼器輸出的脈沖信號數，具體為：

所述檢測周期開始時，將用于獲取所述脈沖信號數的計數器的值置為0，檢測周期終止時，所述計數器的值即為所述當前檢測周期內接收到的增量編碼器輸出的脈沖信號數。可以避免計數器溢出，且減小計算量。

S102，獲取上一檢測周期內最后接收到脈沖信號到上一檢測周期終止的第一時長S_n-1以及當前檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期終止的第二時長S_n；

具體的，如圖2中的0位置表示第(n-1)個檢測周期內最后接收到脈沖信號，從0位置到該檢測周期結束的(n-1)T位置，經過了第一時長S_n-1；圖2中的K位置表示第n個檢測周期內最后接收到第K個脈沖信號，從K位置到該檢測周期結束的nT位置，經過了第二時長S_n。

優選的，如圖3，所述獲取當前檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期終止的第二時長，具體的包括以下步驟：

S1021，接收到增量編碼器輸出的脈沖信號時，高頻計時器的時間復位；

S1022，若電機向一方向轉動，則所述高頻計時器遞增計時；

S1023，若電機向另一方向轉動，則所述高頻計時器遞減計時；

S1024，檢測周期終止時，獲取高頻計時器的時間，即為當前檢測周期內最后接收到脈沖信號到該檢測周期終止的第二時長。

當前檢測周期結束進入下一檢測周期時，所述第二時長成為上一檢測周期內最后接收到脈沖信號到上一檢測周期終止的第一時長。

設置定高頻計時器的計數方向與電機轉向有關，電機正轉，則高頻計時器遞增計數；電機反轉，高頻計時器遞減計數。每次檢測到脈沖信號以后，高頻計時器都會復位重新計數。可以實現獲取當前檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期終止的第二時長S_n。此處，電機是正轉還是反轉和光電編碼器或者磁編碼器的工作方式，即編碼器增減的方向有關。

S103，根據所述檢測周期的時長T、第一時長S_n-1以及第二時長S_n計算上一檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期內最后接收到脈沖信號的第三時長T0；

具體的，如圖2表示電機順時針轉動時的情況，此時第三時長T0＝T-S_n+S_n-1。在另一實施例中，電機逆時針轉動，則第三時長T0＝T-S_n-1+S_n。具體應用哪個方式也與光電編碼器或者磁編碼器的工作方式，即編碼器增減的方向有關。

S104，計算電機的轉速v，具體為根據以下計算公式計算得到：

其中，K₀為電機轉動一周增量編碼器輸出的脈沖信號數。K/K₀即為電機轉動的周數。需要注意的是，對于可旋轉角度不是360度的情況，如180度電機，可以通過可旋轉角度與360度的比例關系計算出假想的電機轉動一周增量編碼器輸出的脈沖信號數K₀。

圖2清楚的體現了T0時間內，檢測到了0位置到K位置的K個完整的脈沖信號，無論在電機高速情況下還是低速情況下，T0時間都體現了K個完整的脈沖信號所代表的電機轉動角度的精確時間。檢測周期內電機轉動了K/K₀周，轉速即可通過K/K₀/T0算出來。如果檢測周期的時長T、第一時長S_n-1以及第二時長S_n的單位為秒，則轉速的單位為轉/秒。

本實施例提供的永磁同步電機速度檢測方法，通過獲取上一檢測周期內最后接收到脈沖信號到上一檢測周期終止的第一時長S_n-1以及當前檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期終止的第二時長S_n，精確計算出K個完整的脈沖信號所代表的電機轉動角度的精確時間，不受電機高速還是低速運行的影響，能更精確的檢測永磁同步電機的速度。

具體的，所述檢測周期可以由中斷定時器觸發和終止，所述檢測周期的時長T為中斷定時器的預置數與中斷時鐘頻率之比。所述高頻計時器的時間S_n具體為：所述高頻計時器的寄存器中的值與高頻時鐘頻率之比。中斷定時器的時鐘頻率和高頻計時器的時鐘頻率可以相同也可以不同。

進一步，相對的，中斷定時器為低頻定時器，設置中斷周期為比較長的時間T。高頻計時器計數速度較快，周期很小，但時間精度很高，可以保證檢測精度。兩者配合可以在保證檢測精度的情況下節省計算資源。

實施例二：

如圖4所示的永磁同步電機速度檢測裝置，包括：

計數器101，用于獲取當前檢測周期內接收到的增量編碼器輸出的脈沖信號數K，K不小于0，檢測周期的時長為T；

計時模塊102，用于獲取上一檢測周期內最后接收到脈沖信號到上一檢測周期終止的第一時長S_n-1以及當前檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期終止的第二時長S_n；

第一計算模塊103，用于根據所述檢測周期的時長T、第一時長S_n-1以及第二時長S_n計算上一檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期內最后接收到脈沖信號的第三時長T0；

第二計算模塊104，用于計算電機的轉速v，具體為根據以下計算公式計算得到：

其中，K₀為電機轉動一周增量編碼器輸出的脈沖信號數，T為檢測周期的時長。

進一步，在另一實施例中，永磁同步電機速度檢測裝置還包括：

中斷定時器105，所述檢測周期由所述中斷定時器觸發和終止，所述檢測周期的時長為中斷定時器的預置數與中斷時鐘頻率之比。

作為本發明的進一步改進，如圖5，計時模塊102包括：復位單元1021、高頻計時器1022及獲取單元1023。

復位單元1021用于接收到增量編碼器輸出的脈沖信號時，將高頻計時器的時間復位；

高頻計時器1022用于若電機向一方向轉動，則所述高頻計時器遞增計時；若電機向另一方向轉動，則所述高頻計時器遞減計時；

獲取單元1023用于檢測周期終止時，獲取高頻計時器的時間。

進一步,所述高頻計時器1022包括寄存器(圖未示)，所述高頻計時器的時間具體為：所述高頻計時器1022的寄存器中的值與高頻時鐘頻率之比。

進一步，如圖6，第一計算模塊103包括：

方向判別單元1031，用于根據電機轉向選擇第一計算單元或第二計算單元；

第一計算單元1032，用于當電機向一方向轉動時，計算第三時長T0，具體計算公式為

T0＝T-S_n+S_n-1；

第二計算單元1033，用于當電機另一方向轉動時，計算第三時長T0，具體計算公式為

T0＝T-S_n-1+S_n。

本實施例中的裝置與前述實施例中的方法是基于同一發明構思下的兩個方面，在前面已經對方法實施過程作了詳細的描述，所以本領域技術人員可根據前述描述清楚地了解本實施中的系統的結構及實施過程，為了說明書的簡潔，在此就不再贅述。

為了描述的方便，描述以上裝置時以功能分為各種模塊分別描述。當然，在實施本發明時可以把各模塊的功能在同一個或多個軟件和/或硬件中實現。

通過以上的實施方式的描述可知，本領域的技術人員可以清楚地了解到本發明可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品可以存儲在存儲介質中，如ROM/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。

描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的模塊或單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為模塊或單元示意的部件可以是或者也可以不是物理模塊，既可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡模塊上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創造性勞動的情況下，即可以理解并實施。

本發明可用于眾多通用或專用的計算系統環境或配置中。例如：個人計算機、服務器計算機、手持設備或便攜式設備、平板型設備、多處理器系統、基于微處理器的系統、機頂盒、可編程的消費電子設備、網絡PC、小型計算機、大型計算機、包括以上任何系統或設備的分布式計算環境等等，如實施例三。

實施例三：

如圖7所示的永磁同步電機角度檢測裝置，包括：處理器200以及用于存儲處理器200可執行的指令的存儲器300；

所述處理器200被配置為：

獲取當前檢測周期內接收到的增量編碼器輸出的脈沖信號數K，K不小于0，檢測周期的時長為T；

獲取上一檢測周期內最后接收到脈沖信號到上一檢測周期終止的第一時長S_n-1以及當前檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期終止的第二時長S_n；

根據所述檢測周期的時長T、第一時長S_n-1以及第二時長S_n計算上一檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期內最后接收到脈沖信號的第三時長T0；

計算電機的轉速v，具體為根據以下計算公式計算得到：

其中，K₀為電機轉動一周增量編碼器輸出的脈沖信號數。

在另一實施例中，所述處理器200還被配置為：

接收到增量編碼器輸出的脈沖信號時，高頻計時器的時間復位；

若電機向一方向轉動，則所述高頻計時器遞增計時；

若電機向另一方向轉動，則所述高頻計時器遞減計時；

檢測周期終止時，獲取高頻計時器的時間S_n。

本實施例中的裝置與前述實施例中的方法是基于同一發明構思下的兩個方面，在前面已經對方法實施過程作了詳細的描述，所以本領域技術人員可根據前述描述清楚地了解本實施中的系統的結構及實施過程，為了說明書的簡潔，在此就不再贅述。

本發明實施例提供的永磁同步電機角度檢測裝置，可以通過獲取上一檢測周期內最后接收到脈沖信號到上一檢測周期終止的第一時長S_n-1以及當前檢測周期內最后接收到脈沖信號到當前檢測周期終止的第二時長S_n，精確計算出K個完整的脈沖信號所代表的電機轉動角度的精確時間，不受電機高速還是低速運行的影響，能更精確的檢測永磁同步電機的速度。

對于本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬于本發明權利要求的保護范圍之內。