一种无刷电机电流采样方法、设备及可读存储介质与流程

本发明涉及测量电变量，具体涉及一种无刷电机电流采样方法、设备及可读存储介质。

背景技术：

1、在电流采样过程中，尤其是在高端电流采样过程中，通常利用霍尔电流传感器采集电流信息，使用霍尔电流传感器的优点是能够连续不断地获取电流信息，不受开关器件工作状态限制，并且由于是非接触式的，不影响电源回路效率。为了减少环境等因素对霍尔电流传感器的干扰，往往需要对通过霍尔电流传感器采集的电压信号进行异常检测，并对检测出的异常电压数据进行清洗。目前，对数据进行异常检测时，通常采用的方法可以为：根据需要进行异常检测的数据大小，通过lof（local outlier factor，异常检测）算法，对需要进行异常检测的数据进行检测，此时某个数据越离群，往往说明该数据越异常。

2、然而，当根据电压数据，采用lof算法，对通过霍尔电流传感器采集的电压信号进行异常检测时，经常会存在如下技术问题：

3、电压信号中某些离群的电压数据可能是由于无刷电机的转速变化引起得到的真实变化的电压数据，而非是由于环境等因素干扰导致的记录错误的电压数据，从而导致通过霍尔电流传感器采集的电压信号的准确度较差，进而导致无刷电机电流采样的准确度较差。

技术实现思路

1、为了解决无刷电机电流采样的准确度较差的技术问题，本发明提出了一种无刷电机电流采样方法、设备及可读存储介质。

2、第一方面，本发明提供了一种无刷电机电流采样方法，该方法包括：

3、获取待检测无刷电机在预设时间段内的温度数据和转速数据，并通过霍尔电流传感器，采集待检测无刷电机对应的三个初始电压信号，其中，三个初始电压信号构成三相电压信号，三相电压信号对应的时间段为预设时间段；

4、根据三个初始电压信号中相邻零点之间的时长，确定短时窗口的时长，并利用短时傅里叶变化，对每个初始电压信号进行短时分解，得到不同的正弦波；

5、根据预设时间段内每个预设时刻对应的三个短时窗口内所有正弦波对应的幅值和相位，以及其对应的短时窗口对应的时间段内的转速数据，确定每个预设时刻对应的相位漂移因子；

6、根据每个预设时刻对应的短时窗口对应的时间段内的转速数据、温度数据和电压数据，确定每个预设时刻对应的温度漂移因子；

7、根据所有预设时刻对应的相位漂移因子和温度漂移因子，以及所有预设时刻下的温度数据、转速数据和电压数据，对三相电压信号进行异常检测，并对三相电压信号中检测异常的电压数据进行清洗，得到目标电压信号。

8、结合上述第一方面，在一种可能的实现方式中，所述根据三个初始电压信号中相邻零点之间的时长，确定短时窗口的时长，包括：

9、将每个初始电压信号中每相邻零点之间的时长，确定为候选周期时长，并将所有候选周期时长的均值，确定为短时窗口的时长。

10、结合上述第一方面，在一种可能的实现方式中，所述根据预设时间段内每个预设时刻对应的三个短时窗口内所有正弦波对应的幅值和相位，以及其对应的短时窗口对应的时间段内的转速数据，确定每个预设时刻对应的相位漂移因子，包括：

11、根据每个短时窗口内所有正弦波对应的幅值和相位，确定每个短时窗口对应的电流相位特征，其中，幅值和相位均与电流相位特征呈正相关关系；

12、将每个预设时刻对应的三个短时窗口中每两个短时窗口对应的电流相位特征之间的差值绝对值，确定为第一特征差异，得到每个预设时刻对应的第一特征差异集合；

13、将每个预设时刻对应的第一特征差异集合中每两个第一特征差异之间的差值绝对值，确定为第二特征差异，得到每个预设时刻对应的第二特征差异集合；

14、将每个预设时刻下采集的所有电压数据的累加值的绝对值，确定为每个预设时刻对应的整体参考因子；

15、将任意一个预设时刻确定为标记时刻，并将所述标记时刻对应的短时窗口对应的时间段内所有预设时刻对应的整体参考因子，构成所述标记时刻对应的整体参考因子集合；

16、根据每个预设时刻对应的整体参考因子集合，确定每个预设时刻对应的初始迟滞特征，其中，整体参考因子集合中的整体参考因子与初始迟滞特征呈正相关关系；

17、根据每个预设时刻对应的第二特征差异集合和初始迟滞特征，确定每个预设时刻对应的时序迟滞特征，其中，初始迟滞特征和第二特征差异集合中的第二特征差异均与时序迟滞特征呈正相关关系；

18、根据每个预设时刻对应的时序迟滞特征及其对应的短时窗口对应的时间段内的转速数据，确定每个预设时刻对应的相位漂移因子。

19、结合上述第一方面，在一种可能的实现方式中，所述根据每个预设时刻对应的时序迟滞特征及其对应的短时窗口对应的时间段内的转速数据，确定每个预设时刻对应的相位漂移因子，包括：

20、根据每个预设时刻对应的短时窗口对应的时间段内所有的转速数据，确定每个预设时刻对应的转速变化特征；

21、根据每个预设时刻对应的时序迟滞特征和转速变化特征，确定每个预设时刻对应的相位漂移因子，其中，时序迟滞特征与相位漂移因子呈正相关关系，转速变化特征与相位漂移因子呈负相关关系。

22、结合上述第一方面，在一种可能的实现方式中，所述根据每个预设时刻对应的短时窗口对应的时间段内所有的转速数据，确定每个预设时刻对应的转速变化特征，包括：

23、对每个预设时刻对应的短时窗口对应的时间段内所有的转速数据进行曲线拟合，得到每个预设时刻对应的拟合曲线；

24、将每个预设时刻对应的拟合曲线上所有数据点对应的导数的方差，确定为每个预设时刻对应的转速变化特征。

25、结合上述第一方面，在一种可能的实现方式中，所述根据每个预设时刻对应的短时窗口对应的时间段内的转速数据、温度数据和电压数据，确定每个预设时刻对应的温度漂移因子，包括：

26、根据每个预设时刻对应的短时窗口对应的时间段内所有的温度数据，确定每个预设时刻对应的温度变化特征；

27、将每个预设时刻下采集的温度数据在其所属温度变化曲线上的导数，确定为每个预设时刻对应的温度参考导数；

28、根据每个预设时刻对应的温度变化特征和温度参考导数，确定每个预设时刻对应的温度影响特征，其中，温度变化特征和温度参考导数均与温度影响特征呈正相关关系；

29、根据每个预设时刻对应的温度影响特征，以及每个预设时刻对应的短时窗口对应的时间段内的转速数据和电压数据，确定每个预设时刻对应的温度漂移因子。

30、结合上述第一方面，在一种可能的实现方式中，预设时刻对应的温度漂移因子对应的公式为：

31、；

32、；

33、；其中，是预设时间段内第i个预设时刻对应的温度漂移因子；i是预设时间段内预设时刻的序号；是双曲正切函数；是第i个预设时刻对应的短时窗口对应的时间段内预设时刻的数量；a是预设时间段内第i个预设时刻对应的短时窗口对应的时间段内预设时刻的序号；是预设时间段内第i个预设时刻对应的短时窗口对应的时间段内，第a个预设时刻对应的温度影响特征；和分别是第a个预设时刻对应的电压变化因子和转速变化因子；是预先设置大于0的因子；是取绝对值函数；是第a个预设时刻的前一个预设时刻下采集的电压数据；是第a个预设时刻下采集的电压数据；是第a个预设时刻的后一个预设时刻下采集的电压数据；是第a个预设时刻的前一个预设时刻下采集的转速数据在其所属转速变化曲线上的导数；是第a个预设时刻下采集的转速数据在其所属转速变化曲线上的导数；是第a个预设时刻的后一个预设时刻下采集的转速数据在其所属转速变化曲线上的导数。

34、结合上述第一方面，在一种可能的实现方式中，所述根据所有预设时刻对应的相位漂移因子和温度漂移因子，以及所有预设时刻下的温度数据、转速数据和电压数据，对三相电压信号进行异常检测，包括：

35、将每个预设时刻对应的相位漂移因子和温度漂移因子的均值，确定为每个预设时刻对应的电压采样漂移因子；

36、将每个预设时刻对应的电压采样漂移因子与每个预设时刻下采集的温度数据之间的乘积，确定为每个预设时刻对应的温度代表因子；

37、将每个预设时刻对应的温度代表因子，以及每个预设时刻下采集的转速数据和三个电压数据，构成每个预设时刻对应的五维向量；

38、根据所有预设时刻对应的五维向量，通过lof算法，对所有预设时刻进行异常检测，得到异常时刻；

39、将三相电压信号中在异常时刻下采集的电压数据，确定为异常电压数据。

40、第二方面，本发明提供了一种无刷电机电流采样设备，包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令以实现上述第一方面或第一方面任意一种可能的实现方式中的方法，具体可以包括：

41、数据获取模块，用于获取待检测无刷电机在预设时间段内的温度数据和转速数据，并通过霍尔电流传感器，采集待检测无刷电机对应的三个初始电压信号，其中，三个初始电压信号构成三相电压信号，三相电压信号对应的时间段为预设时间段；

42、确定分解模块，用于根据三个初始电压信号中相邻零点之间的时长，确定短时窗口的时长，并利用短时傅里叶变化，对每个初始电压信号进行短时分解，得到不同的正弦波；

43、相位漂移确定模块，用于根据预设时间段内每个预设时刻对应的三个短时窗口内所有正弦波对应的幅值和相位，以及其对应的短时窗口对应的时间段内的转速数据，确定每个预设时刻对应的相位漂移因子；

44、温度漂移确定模块，用于根据每个预设时刻对应的短时窗口对应的时间段内的转速数据、温度数据和电压数据，确定每个预设时刻对应的温度漂移因子；

45、异常检测清洗模块，用于根据所有预设时刻对应的相位漂移因子和温度漂移因子，以及所有预设时刻下的温度数据、转速数据和电压数据，对三相电压信号进行异常检测，并对三相电压信号中检测异常的电压数据进行清洗，得到目标电压信号。

46、第三方面，提供了一种服务器，包括存储器和处理器。该存储器用于存储可执行程序代码，该处理器用于从存储器中调用并运行该可执行程序代码，使得该设备执行上述第一方面或第一方面任意一种可能的实现方式中的方法。

47、第四方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括：计算机程序代码，当该计算机程序代码在计算机上运行时，使得该计算机执行上述第一方面或第一方面任意一种可能的实现方式中的方法。

48、第五方面，提供了一种无刷电机电流采样可读存储介质，该无刷电机电流采样可读存储介质存储有计算机程序代码，当该计算机程序代码在计算机上运行时，使得该计算机执行上述第一方面或第一方面任意一种可能的实现方式中的方法。

49、本发明具有如下有益效果：

50、本发明的一种无刷电机电流采样方法，通过对三相电压信号进行异常检测，实现了电压数据的清洗，从而实现了无刷电机电流采样，解决了无刷电机电流采样的准确度较差的技术问题，并提高了无刷电机电流采样的准确度。相较于直接基于电压数据的离群情况，采用lof算法，对初始电压信号进行异常检测，本发明除了考虑电压数据自身情况之外，还综合考虑了多个与电压数据异常相关的因素，比如，温度数据和转速数据，从而量化了相位漂移因子和温度漂移因子，并基于所有预设时刻对应的相位漂移因子和温度漂移因子，以及所有预设时刻下的温度数据、转速数据和电压数据，对三相电压信号进行异常检测，从而提高了对三相电压信号进行异常检测的准确度，可以在一定程度上减少由于环境等因素干扰导致电压数据被记录错误的情况，进而提高了无刷电机电流采样的准确度。