[发明专利]转子角速度和转子位置检测方法及设备

说明书

本发明提供了一种转子角速度和转子位置检测方法、转子角速度和转子位置检测设备及计算机可读存储介质。其中，转子角速度和转子位置检测方法包括：随机生成一组方波周期和电压绝对值；生成随机电压，按照预设规则确定随机电压的正负，随机电压的绝对值等于电压绝对值；在半个方波周期内向电机的d轴注入随机电压，并在注入随机电压的期间，记录一次q轴电流；根据q轴电流计算转子角速度和转子位置；当运行完半个方波周期，返回随机生成一组方波周期和电压绝对值的步骤。本发明提供的转子角速度和转子位置检测方法，以向电机的d轴注入随机频率方波电压并输出q轴电流的方式检测电机的转子角速度和转子位置，降低了高频电流噪音且计算负荷小。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体而言，涉及一种转子角速度和转子位置检测方法、一种转子角速度和转子位置检测设备以及一种计算机可读存储介质。

背景技术

由于永磁同步电动机具有体积小、效率高、可靠性好以及对环境的适应性强等特点，使得永磁同步电动机驱动逐渐取代传统的直流驱动方式，在各种高性能驱动系统中得到了广泛的应用。永磁同步电机的高性能控制需要精确的转子位置和转子角速度信号去实现磁场定向和速度反馈。传统的控制系统是采用光电编码器或旋转变压器来实现转子位置和转子角速度的检测，但机械式的传感器有安装、电缆连接和维护等问题，降低了系统的可靠性。因此，研究开发一种可靠的、低成本的无传感器控制方法，便成了迫切的需要。

高频信号注入法是目前应用较多的一种适用于零速和低速运行的无传感器控制方法，它是由Robert D.Lorenz教授等人在1993年提出的。这种方法通过旋转矢量励磁和解调电流信号来实现转子磁极位置的估计。高频信号注入法是适用于低速及零速运行无传感器驱动的一种比较好的方法。但如图1所示，传统的高频信号注入法是注入固定频率的高频信号，因此高频电流产生的噪音问题导致该方法在一些对噪音要求较高的场合无法适用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面在于，提出一种转子角速度和转子位置检测方法。

本发明的第二方面在于，提出一种转子角速度和转子位置检测设备。

本发明的第三方面在于，提出一种计算机可读存储介质。

有鉴于此，根据本发明的第一方面，提供了一种转子角速度和转子位置检测方法，包括：随机生成一组方波周期和电压绝对值；生成随机电压，按照预设规则确定随机电压的正负，随机电压的绝对值等于电压绝对值；在半个方波周期内向电机的d轴注入随机电压，并在注入随机电压的期间，记录一次q轴电流；根据q轴电流计算转子角速度和转子位置；当运行完半个方波周期，返回随机生成一组方波周期和电压绝对值的步骤。

本发明提供的转子角速度和转子位置检测方法，以向电机的d轴注入随机频率方波电压并输出q轴电流的方式，实现了检测电机的转子角速度和转子位置。一方面，切换随机的方波频率(频率与周期互为倒数)，使得产生的电流不会始终维持在同一个高频率，即电流的频率随方波频率变化，从而降低了高频电流噪音，进一步地，随机产生的方波仅运行半个周期就再次更换方波周期，提高了方波频率的变化速度，有助于优化降噪效果；另一方面，利用q轴电流计算转子角速度和转子位置时计算量小，计算负荷小，有助于提高电机控制过程中的反馈效率。具体而言，计算负荷小，则可在不同的时刻迅速获取对应的转子角速度和转子位置，从而在电机控制过程中及时、准确地跟踪检测转子角速度和转子位置，实现了可靠的、低成本的无传感器控制方法。

另外，根据本发明提供的上述技术方案中的转子角速度和转子位置检测方法，还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，预设规则是随机电压的正负交替切换。