【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及永磁同步电机控制领域，尤其是一种基于虚拟轴随机脉振注入的pmsm位置估计方法。
技术介绍
1、永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，pmsm)相比于电励磁电机具有较高的电机效率和功率密度，其驱动系统广泛应用于各种产业当中。为了保证永磁同步电机驱动系统的性能，需要获取较精确的转速和转子位置信息，通常在电机内部安装机械传感器获取转子信息，但是这会增加电机的成本和体积，同时在某些工况下会降低控制系统可靠性，限制了电机在一些特殊场合的应用。因此近年来，永磁同步电机无传感器控制逐渐开始在一些场合实装。
2、从原理角度可将无传感器控制算法分为零低速状态的高频注入法和中高速状态下的基频模型法两个方向。中高速状态下采用基于反电动势的估计方法，但是电机启动和低速运行时反电动势信噪比低，导致转子信号提取准确度差，因此低速工况下一般采取高频信号注入法。高频注入法依赖转子凸极性，通过高频信号响应电流提取信息，避免了位置传感器的使用。但是单一的高频信号注入后会激励高频电流产生电磁干扰和振动，电磁噪声会影响系统性能，振动频率若在人耳可听敏感范围内会影响听感，造成恶劣的工作环境。
3、现有研究中，有学者通过降低注入信号幅值来降低噪声，但是会导致信噪比降低；也有通过低频注入的方式减少噪声，但是低频信号对系统性能影响较大，且信噪比不高实现复杂。
技术实现思路
1、为了降低永磁同步电机零低速无传感器控制注入高频信号时产生的噪声，并能较
2、一种基于虚拟轴随机脉振注入的pmsm位置估计方法，包括如下步骤：
3、建立虚拟旋转坐标系，并计算虚拟旋转坐标系到同步旋转坐标系的坐标映射矩阵；
4、获取两个频率不同、幅频比相同的高频脉振信号，对于每个信号周期，利用设定判据随机选择一个高频脉振信号注入到虚拟旋转坐标系的直轴中，结合坐标映射矩阵通过虚实坐标变换得到虚拟旋转坐标系下的交直轴电流；
5、对虚拟旋转坐标系下的交直轴电流进行解调滤波，得到包含转子位置信息的交直轴电流分量；
6、从包含转子位置信息的交直轴电流分量中提取估计角度误差，代入到设计的转子信息观测器模型中得到估计的转速和转子位置信息。
7、其进一步的技术方案为，建立虚拟旋转坐标系，并计算虚拟旋转坐标系到同步旋转坐标系的坐标映射矩阵，包括：
8、在转子静止时，假设存在一个具有预定转速的虚拟旋转坐标系，虚拟旋转坐标系以相互垂直的d*和q*为轴，且初始状态时d*轴与两相静止坐标系的α轴重合；
9、记α轴与同步旋转坐标系的d轴、虚拟旋转坐标系的d*轴的夹角分别为θ和则d轴和d*轴之间的角度为以此建立虚拟旋转坐标系到同步旋转坐标系的坐标映射矩阵为：
10、
11、其进一步的技术方案为，对于每个信号周期，利用设定判据随机选择一个高频脉振信号，包括，对于每个信号周期：
12、利用logistic映射算法迭代生成属于(0,1]区间的类随机数xn，表达式为：xn＝μlg·xn-1·(1-xn-1)；
13、将类随机数xn代入到设定判据中，若判据为真则选择第一高频脉振信号，否则选择第二高频脉振信号；其中，设定判据表达式为：
14、
15、式中，μlg为迭代系数，xn-1为上一信号周期生成的类随机数；ωh1为第一高频脉振信号的角频率，ωh2为第二高频脉振信号的角频率。
16、其进一步的技术方案为，迭代系数的取值区间为μlg∈(0,3.5]。
17、其进一步的技术方案为，结合坐标映射矩阵通过虚实坐标变换得到虚拟旋转坐标系下的交直轴电流，包括：
18、高频脉振信号采用坐标映射矩阵进行第一次虚实坐标变换得到同步旋转坐标系下的交直轴电压，代入到在同步旋转坐标系下建立的定子电压模型中，得到同步旋转坐标系下的交直轴电流；
19、同步旋转坐标系下的交直轴电流采用坐标映射逆矩阵进行第二次虚实坐标变换得到虚拟旋转坐标系下的交轴电流和直轴电流表达式为：
20、
21、
22、式中，uhj为第一或第二高频脉振信号的幅值，ωhj为第一或第二高频脉振信号的角频率，j＝1或2；为虚拟旋转坐标系的预定转速，θ为两相静止坐标系的α轴与同步旋转坐标系的d轴的夹角；rd和rq分别为同步旋转坐标系下的交直轴电阻，ld和lq分别为同步旋转坐标系下的交直轴电感，p为电机极对数，ωr为电机角频率。
23、其进一步的技术方案为，对虚拟旋转坐标系下的交直轴电流进行解调滤波，得到包含转子位置信息的交直轴电流分量，包括：
24、将虚拟旋转坐标系下的交直轴电流乘以与当前信号周期所选的高频脉振信号频率相同的调制信号，并进行低通滤波得到包含转子位置信息的交直轴电流分量；其中，调制信号的表达式为：
25、
26、式中，ωhj为第一或第二高频脉振信号的角频率，为虚拟旋转坐标系的预定转速，uinj为第一或第二高频脉振信号，j＝1或2。
27、其进一步的技术方案为，该方法还包括：
28、低通滤波时选用nf陷波器，则包含转子位置信息的交轴电流分量iql和直轴电流分量idl的表达式为：
29、
30、式中，
31、
32、
33、uhj为第一或第二高频脉振信号的幅值，θ为两相静止坐标系的α轴与同步旋转坐标系的d轴的夹角；rd和rq分别为同步旋转坐标系下的交直轴电阻，ld和lq分别为同步旋转坐标系下的交直轴电感，s为nf陷波器所用传递函数的复变量。
34、其进一步的技术方案为，从包含转子位置信息的交直轴电流分量中提取估计角度误差，表达式为：
35、
36、式中，
37、
38、
39、为同步旋转坐标系的d轴和虚拟旋转坐标系的d*轴之间的角度，作为估计角度误差，为两相静止坐标系的α轴与d*轴的夹角；
40、从δ中去除已知的σ，得到估计角度误差的倍数值
41、其进一步的技术方案为，该方法还包括：
42、利用电机机械运动方程设计的转子信息观测器模型为：
43、
44、式中，jm为转动惯量，tem为电磁转矩，tl为负载转矩，p为电机极对数，b为阻尼系数，kp和ki分别为比例、积分系数，kd为补偿系数，ωm为估计的转速，为估计的转子位置信息，为估计角度误差。
45、其进一步的技术方案为，记两个频率不同、幅频比相同的高频脉振信号分别为第一高频脉振信号uin1和第二高频脉振信号uin2，表达式为：
46、
47、式中，uhj为第一或第二高频脉振信号的幅值，ωhj为第一或第二高频脉本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于虚拟轴随机脉振注入的PMSM位置估计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于虚拟轴随机脉振注入的PMSM位置估计方法，其特征在于，所述建立虚拟旋转坐标系，并计算所述虚拟旋转坐标系到同步旋转坐标系的坐标映射矩阵，包括：
3.根据权利要求1所述的基于虚拟轴随机脉振注入的PMSM位置估计方法，其特征在于，对于每个信号周期，利用设定判据随机选择一个高频脉振信号，包括，对于每个信号周期：
4.根据权利要求3所述的基于虚拟轴随机脉振注入的PMSM位置估计方法，其特征在于，所述迭代系数的取值区间为μLG∈(0,3.5]。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟轴随机脉振注入的PMSM位置估计方法，其特征在于，结合所述坐标映射矩阵通过虚实坐标变换得到虚拟旋转坐标系下的交直轴电流，包括：
6.根据权利要求1所述的基于虚拟轴随机脉振注入的PMSM位置估计方法，其特征在于，对所述虚拟旋转坐标系下的交直轴电流进行解调滤波，得到包含转子位置信息的交直轴电流分量，包括：
7.根据权利要求6所述的基于虚拟轴随机
8.根据权利要求7所述的基于虚拟轴随机脉振注入的PMSM位置估计方法，其特征在于，从所述包含转子位置信息的交直轴电流分量中提取估计角度误差，表达式为：
9.根据权利要求1所述的基于虚拟轴随机脉振注入的PMSM位置估计方法，其特征在于，所述方法还包括：
10.根据权利要求1所述的基于虚拟轴随机脉振注入的PMSM位置估计方法，其特征在于，记两个频率不同、幅频比相同的高频脉振信号分别为第一高频脉振信号uin1和第二高频脉振信号uin2，表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟轴随机脉振注入的pmsm位置估计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于虚拟轴随机脉振注入的pmsm位置估计方法，其特征在于，所述建立虚拟旋转坐标系，并计算所述虚拟旋转坐标系到同步旋转坐标系的坐标映射矩阵，包括：
3.根据权利要求1所述的基于虚拟轴随机脉振注入的pmsm位置估计方法，其特征在于，对于每个信号周期，利用设定判据随机选择一个高频脉振信号，包括，对于每个信号周期：
4.根据权利要求3所述的基于虚拟轴随机脉振注入的pmsm位置估计方法，其特征在于，所述迭代系数的取值区间为μlg∈(0,3.5]。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟轴随机脉振注入的pmsm位置估计方法，其特征在于，结合所述坐标映射矩阵通过虚实坐标变换得到虚拟旋转坐标系下的交直轴电流，包括：
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