CN111049454A - 转子角速度和转子位置检测方法及设备 - Google Patents

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CN111049454A CN201811199215.5A CN201811199215A CN111049454A CN 111049454 A CN111049454 A CN 111049454A CN 201811199215 A CN201811199215 A CN 201811199215A CN 111049454 A CN111049454 A CN 111049454A
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Abstract

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、高电平和低电平，高电平和低电平互为相反数；在一个方波周期内按照方波信号规则向电机的d轴注入高电平和低电平，并在注入高电平的期间和注入低电平的期间，分别记录一次q轴电流；根据q轴电流计算转子角速度和转子位置；当运行完一个方波周期，返回随机生成一组方波周期、高电平和低电平的操作。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。

Description

转子角速度和转子位置检测方法及设备
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、高电平和低电平，高电平和低电平互为相反数；在一个方波周期内按照方波信号规则向电机的d轴注入高电平和低电平，并在注入高电平的期间和注入低电平的期间，分别记录一次q轴电流；根据q轴电流计算转子角速度和转子位置；当运行完一个方波周期，返回随机生成一组方波周期、高电平和低电平的操作。
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；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。此外，方波的低电平有“为零”和“为负”之分，令高电平和低电平互为相反数，一方面即令低电平非零，确保了q轴电流始终非零，另一方面，二者的绝对值相等，使得q轴电流理论上在同一方波周期内相等。
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，根据q轴电流计算转子角速度和转子位置的步骤包括：每次记录到q轴电流时，计算当前记录的q轴电流与前一次记录的q轴电流之差的绝对值，作为电流误差；获取电流误差趋于零时的转子角速度；对转子角速度求导，得到转子位置。
在该技术方案中，具体限定了根据q轴电流计算转子角速度和转子位置的过程。经过推导，在转子位置的误差趋于零时，电流误差也会趋于零，故在电流误差趋于零时获取到的转子角速度准确度高，进而可获取准确度较高的转子位置，从而利用这个原理计算电机的转子角速度和转子位置。在此，按照前述方案连续记录q轴电流，并计算当前记录的q轴电流与前一次记录的q轴电流的差值的绝对值，可获得电流误差，进而令电流误差趋于零即可获取转子角速度和转子位置，计算量小，计算负荷小。
在上述任一技术方案中，优选地，获取电流误差趋于零时的转子角速度的步骤包括：控制PI调节器以令电流误差趋于零；获取锁相环在电流误差趋于零时输出的转子角速度。
在该技术方案中，具体限定了如何获取转子角速度。锁相环是用于锁定相位的环路，属于典型的反馈控制电路，可实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪。PI调节器(proportional integral controller)是一种线性控制器。锁相环通过PI调节器使电流误差趋于零，并获得此时输出的转子角速度，由前述原理可知，此时的转子角速度误差也趋于零，可作为转子角速度的检测值，其获取方案简便，计算负荷小。
在上述任一技术方案中，优选地，在一个方波周期内按照方波信号规则向电机的d轴注入高电平和低电平的操作包括：启动固定频率计数器，以从零开始按照计数周期计数，得到计数值；当计数值小于第一阈值时，向电机的d轴注入高电平，第一阈值为方波周期与计数周期的比值的一半；当计数值大于等于第一阈值，且小于第二阈值时，向电机的d轴注入低电平，第二阈值是第一阈值的两倍。
在该技术方案中，具体限定了如何注入方波电压。借助固定频率计数器可按照固定的计数周期计数，即从零开始，每经过计数周期相应的时长就计一次数。方波周期与计数周期的比值，即第二阈值就等于一个方波周期内包含的计数周期数量，第二阈值加1则为一个方波周期对应的计数次数，例如计算得到第二阈值为8，则计数值从0依次计至8时就对应完成了一个方波周期的电压注入。当计数值小于第一阈值时(在上例中第一阈值为4，计数值小于第一阈值即指计数值为0、1、2、3)，对应前半个方波周期，此时向电机的d轴注入高电平，当计数值大于等于第一阈值且小于第二阈值时(在上例中即指计数值为4、5、6、7)，对应后半个方波周期，此时向电机的d轴注入低电平，即完成了按照方波信号的规则向电机的d轴注入高电平和低电平。
在上述任一技术方案中，优选地，在注入高电平的期间和注入低电平的期间，分别记录一次q轴电流的操作包括：当计数值等于第一预设值时，记录一次q轴电流，第一预设值小于第一阈值；当计数值等于第二预设值时，记录一次q轴电流，第二预设值等于第一预设值与第一阈值之和。
在该技术方案中，具体限定了在计数值等于第一预设值和第二预设值时记录q轴电流，也就是保持在改变注入电压后均经过同一时长(即第一预设值与计数周期的乘积)后记录q轴电流，降低了记录的偏差，提高了转子角速度和转子位置的检测准确度。可以想到地，在不同的方波周期内，第一预设值为定值，第二预设值则随方波周期变化。
在上述任一技术方案中，优选地，第一预设值为1。
在该技术方案中，进一步限定了第一预设值为1，即改变注入电压后，经过一个计数周期记录q轴电流，既可在注入电压后电流已经稳定时再记录q轴电流，保证了检测结果的准确度，又可适应于不同的方波周期，避免了方波周期极短时记录不及时。
在上述任一技术方案中，优选地，在注入高电平的期间和注入低电平的期间，分别记录一次q轴电流的操作还包括：固定频率计数器每计数一次，获取一次q轴电流。
在该技术方案中，由于第二预设值随方波周期变化，因此对q轴电流的记录没有固定的频率。本方案每隔一个计数周期就获取一次q轴电流，可按照固定频率获取q轴电流，即保持q轴电流采样频率与计数频率一致，便于采样操作，提高了运行的稳定性。而对q轴电流的记录、对转子角速度和转子位置的计算则参考第一预设值和第二预设值，与转子角速度和转子位置的低频性质相一致，确保了跟踪检测的有效性，保证对永磁同步电机的可靠控制。
在上述任一技术方案中，优选地，在随机生成一组方波周期、高电平和低电平的操作之前，还包括：预存至少两组状态数、方波周期、高电平和低电平，方波周期与高电平的乘积为定值；随机生成一组方波周期、高电平和低电平的操作包括：生成随机状态数；查找与随机状态数相等的状态数，获取与状态数相对应的方波周期、高电平和低电平。
在该技术方案中，预先计算出适用的至少两组方波周期、高电平和低电平，并一一关联状态数，相应地，在电机控制过程中需要产生随机的方波周期时，只需利用随机信号发生器生成随机状态数，即可对应查找到关联的方波周期、高电平和低电平，简化了计算过程，提高了计算效率。具体而言，令方波周期与高电平的乘积为定值，即输入的电压绝对值与方波频率成正比，确保了q轴电流理论上在不同方波周期内仍然相等。
根据本发明的第二方面，提供了一种转子角速度和转子位置检测设备，包括：存储器，配置为存储可执行指令；处理器，配置为执行存储的指令以实现如上述任一技术方案所述方法的步骤，因而具备该转子角速度和转子位置检测方法的全部技术效果，在此不再赘述。
根据本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案所述方法的步骤，因而具备该转子角速度和转子位置检测方法的全部技术效果，在此不再赘述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了相关技术中注入的固定频率方波的波形图；
图2示出了本发明第一个实施例的转子角速度和转子位置检测方法的示意流程图；
图3示出了本发明一个实施例注入的随机频率方波的波形图；
图4示出了本发明的一个实施例的电机控制方法的信号流转示意图；
图5示出了本发明第二个实施例的转子角速度和转子位置检测方法的示意流程图；
图6示出了本发明第三个实施例的转子角速度和转子位置检测方法的示意流程图；
图7示出了本发明第四个实施例的转子角速度和转子位置检测方法的示意流程图；
图8示出了本发明第五个实施例的转子角速度和转子位置检测方法的示意流程图；
图9示出了本发明一个具体实施例的转子角速度和转子位置检测方法的示意流程图；
图10示出了本发明一个实施例的转子角速度和转子位置检测设备的示意框图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明第一方面的实施例提供了一种转子角速度和转子位置检测方法。
图2示出了本发明第一个实施例的转子角速度和转子位置检测方法的示意流程图。如图2所示，该方法包括：
S102，随机生成一组方波周期、高电平和低电平，高电平和低电平互为相反数；
S104，在一个方波周期内按照方波信号规则向电机的d轴注入高电平和低电平，并在注入高电平的期间和注入低电平的期间，分别记录一次q轴电流；
S106，根据q轴电流计算转子角速度和转子位置；
S108，判断是否运行完一个方波周期，若是，则返回S102，若否，则返回S104。
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，如图3所示，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；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。此外，方波的低电平有“为零”和“为负”之分，令高电平和低电平互为相反数，一方面即令低电平非零，确保了q轴电流始终非零，另一方面，二者的绝对值相等，使得q轴电流理论上在同一方波周期内相等。
需要说明的是，本发明提供的转子角速度和转子位置检测方法的流程图中没有开始和结束，是因为如图4所示，本方法属于无传感器的电机控制方法中的一部分，具体对应“高频信号注入”和“速度、位置运算器”两个部分，因此只要电机保持运行，对转子角速度和转子位置的检测就保持进行。具体地，方波周期为小周期，即注入的方波为高频方波，从而实现高频信号注入法。图4中的指令生成部分生成的是速度指令，包含目标速度Vref(具体为转速)，以控制电机的输出转速；Verr为速度误差，可将检测到的当前转子角速度ωc换算为当前转子转速，计算当前转子转速与速度指令对应的转速Vref的差值，即为速度误差Verr；Tasr为转矩指令，用于控制电机以减小速度误差Verr，从而修正当前的实际转速以使其符合速度指令，向Vref靠拢；U为电机驱动电压指令；马达反馈的Ifdb为采样电流，其中包含电机运行时输出的低频电流和因向d轴注入高频方波电压而在q轴上产生的高频电流(即本发明中的q轴电流)，通过过滤采样电流中的低频电流可获得q轴电流，继而计算转子角速度ωc和转子位置θ。对于该计算，由于电机的转子角速度和转子位置为低频信号，故而在接收到高频的q轴电流后还需将之解调，以得到低频的转子角速度和转子位置，该计算即为解调。此外，之所以向d轴注入电压而输出q轴电流，是因为在d轴上注入电压后会产生相位相差90度的反电动势，进而在q轴上产生额外的感应电流。
图5示出了本发明第二个实施例的转子角速度和转子位置检测方法的示意流程图。如图5所示，该方法包括：
S202，随机生成一组方波周期、高电平和低电平，高电平和低电平互为相反数；
S204，在一个方波周期内按照方波信号规则向电机的d轴注入高电平和低电平，并在注入高电平的期间和注入低电平的期间，分别记录一次q轴电流；
S206，每次记录到q轴电流时，计算当前记录的q轴电流与前一次记录的q轴电流之差的绝对值，作为电流误差；
S208，获取电流误差趋于零时的转子角速度；
S210，对转子角速度求导，得到转子位置；
S212，判断是否运行完一个方波周期，若是，则返回S202，若否，则返回S204。
在该实施例中，具体限定了根据q轴电流计算转子角速度和转子位置的过程。经过推导，在转子位置的误差趋于零时，电流误差也会趋于零，故在电流误差趋于零时获取到的转子角速度准确度高，进而可获取准确度较高的转子位置，从而利用这个原理计算电机的转子角速度和转子位置。
推导过程如下：
转子位置θ与反馈的q轴电流关系如下：
Figure BDA0001829591060000081
Figure BDA0001829591060000082
其中，ia、ib、ic分别为电机的三相电流。
在d轴上注入高频电压信号：
Figure BDA0001829591060000091
经推导得到的估计同步坐标下的电流响应为：
Figure BDA0001829591060000092
可以看出，电机的转子位置误差Δθe趋近于零时，q轴电流误差
Figure BDA0001829591060000093
也趋近于零。
在此，按照前述方案连续记录q轴电流，并计算当前记录的q轴电流与前一次记录的q轴电流的差值的绝对值，可获得电流误差，进而令电流误差趋于零即可获取转子角速度和转子位置，计算量小，计算负荷小。
图6示出了本发明第三个实施例的转子角速度和转子位置检测方法的示意流程图。如图6所示，该方法包括：
S302，随机生成一组方波周期、高电平和低电平，高电平和低电平互为相反数；
S304，在一个方波周期内按照方波信号规则向电机的d轴注入高电平和低电平，并在注入高电平的期间和注入低电平的期间，分别记录一次q轴电流；
S306，每次记录到q轴电流时，计算当前记录的q轴电流与前一次记录的q轴电流之差的绝对值，作为电流误差；
S308，控制PI调节器以令电流误差趋于零；
S310，获取锁相环在电流误差趋于零时输出的转子角速度；
S312，对转子角速度求导，得到转子位置；
S314，判断是否运行完一个方波周期，若是，则返回S302，若否，则返回S304。
在该实施例中，具体限定了如何获取转子角速度。锁相环是用于锁定相位的环路，属于典型的反馈控制电路，可实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪。PI调节器是一种线性控制器。锁相环通过PI调节器使电流误差趋于零，并获得此时输出的转子角速度，由前述原理可知，此时的转子角速度误差也趋于零，可作为转子角速度的检测值，其获取方案简便，计算负荷小。
图7示出了本发明第四个实施例的转子角速度和转子位置检测方法的示意流程图。如图7所示，该方法包括：
S402，随机生成一组方波周期、高电平和低电平，高电平和低电平互为相反数；
S404，启动固定频率计数器，以从零开始按照计数周期计数，得到计数值；
S406，当计数值发生变化时，判断计数值与第一阈值和第二阈值的大小关系，当计数值小于第一阈值时，转到S408，当计数值大于等于第一阈值，且小于第二阈值时，转到S412，当计数值大于等于第二阈值时，返回S402，其中，启动固定频率计数器时计数值为零，也属于计数值发生变化的情况，第一阈值为方波周期与计数周期的比值的一半，第二阈值是第一阈值的两倍；
S408，向电机的d轴注入高电平，并获取一次q轴电流；
S410，当计数值等于第一预设值时，记录一次q轴电流，第一预设值小于第一阈值；
S412，向电机的d轴注入低电平，并获取一次q轴电流；
S414，当计数值等于第二预设值时，记录一次q轴电流，第二预设值等于第一预设值与第一阈值之和；
S416，每次记录到q轴电流时，计算当前记录的q轴电流与前一次记录的q轴电流之差的绝对值，作为电流误差；
S418，控制PI调节器以令电流误差趋于零；
S420，获取锁相环在电流误差趋于零时输出的转子角速度；
S422，对转子角速度求导，得到转子位置，并返回S406。
在该实施例中，具体限定了如何注入方波电压。借助固定频率计数器可按照固定的计数周期计数，即从零开始，每经过计数周期相应的时长就计一次数。方波周期与计数周期的比值，即第二阈值就等于一个方波周期内包含的计数周期数量，第二阈值加1则为一个方波周期对应的计数次数，例如计算得到第二阈值为8，则计数值从0依次计至8时就对应完成了一个方波周期的电压注入。当计数值小于第一阈值时(在上例中第一阈值为4，计数值小于第一阈值即指计数值为0、1、2、3)，对应前半个方波周期，此时向电机的d轴注入高电平，当计数值大于等于第一阈值且小于第二阈值时(在上例中即指计数值为4、5、6、7)，对应后半个方波周期，此时向电机的d轴注入低电平，即完成了按照方波信号的规则向电机的d轴注入高电平和低电平。可以想到地，也可在前半个方波周期注入低电平，在后半个方波周期注入高电平，这同样是本发明的实施例。进一步地，当计数值大于等于第二阈值时(在上例中即指计数值为8)，运行完一个方波周期，固定频率计数器清零，重新生成一组新的方波周期、高电平和低电平。
此外，还具体限定了在计数值等于第一预设值和第二预设值时记录q轴电流，也就是保持在改变注入电压后均经过同一时长(即第一预设值与计数周期的乘积)后记录q轴电流，降低了记录的偏差，提高了转子角速度和转子位置的检测准确度。可以想到地，在不同的方波周期内，第一预设值为定值，第二预设值则随方波周期变化。
进一步地，由于第二预设值随方波周期变化，因此对q轴电流的记录没有固定的频率。在S408和S412中，每次计数值发生变化，不但会确定向d轴注入的电压为高电平还是低电平，还会在注入电压后获取一次q轴电流，也就是每隔一个计数周期就获取一次q轴电流，从而可按照固定频率获取q轴电流，即保持q轴电流采样频率与计数频率一致，便于采样操作，提高了运行的稳定性。而对q轴电流的记录、对转子角速度和转子位置的计算则参考第一预设值和第二预设值，与转子角速度和转子位置的低频性质相一致，确保了跟踪检测的有效性，保证对永磁同步电机的可靠控制。
在本发明的一个实施例中，优选地，第一预设值为1。
在该实施例中，进一步限定了第一预设值为1，即改变注入电压后，经过一个计数周期记录q轴电流，既可在注入电压后电流已经稳定时再记录q轴电流，保证了检测结果的准确度，又可适应于不同的方波周期，避免了方波周期极短时记录不及时。
图8示出了本发明第五个实施例的转子角速度和转子位置检测方法的示意流程图。如图8所示，该方法包括：
S502，预存至少两组状态数、方波周期、高电平和低电平，高电平和低电平互为相反数，方波周期与高电平的乘积为定值；
S504，生成随机状态数；
S506，查找与随机状态数相等的状态数，获取与状态数相对应的方波周期、高电平和低电平；
S508，启动固定频率计数器，以从零开始按照计数周期计数，得到计数值；
S510，当计数值发生变化时，判断计数值与第一阈值和第二阈值的大小关系，当计数值小于第一阈值时，转到S512，当计数值大于等于第一阈值，且小于第二阈值时，转到S516，当计数值大于等于第二阈值时，返回S504，其中，启动固定频率计数器时计数值为零，也属于计数值发生变化的情况，第一阈值为方波周期与计数周期的比值的一半，第二阈值是第一阈值的两倍；
S512，向电机的d轴注入高电平，并获取一次q轴电流；
S514，当计数值等于第一预设值时，记录一次q轴电流，第一预设值小于第一阈值；
S516，向电机的d轴注入低电平，并获取一次q轴电流；
S518，当计数值等于第二预设值时，记录一次q轴电流，第二预设值等于第一预设值与第一阈值之和；
S520，每次记录到q轴电流时，计算当前记录的q轴电流与前一次记录的q轴电流之差的绝对值，作为电流误差；
S522，控制PI调节器以令电流误差趋于零；
S524，获取锁相环在电流误差趋于零时输出的转子角速度；
S526，对转子角速度求导，得到转子位置，并返回S510。
在该实施例中，预先计算出适用的至少两组方波周期、高电平和低电平，并一一关联状态数，相应地，在电机控制过程中需要产生随机的方波周期时，只需利用随机信号发生器生成随机状态数，即可对应查找到关联的方波周期、高电平和低电平，简化了计算过程，提高了计算效率。具体而言，令方波周期与高电平的乘积为定值，即输入的电压绝对值与方波频率成正比，确保了q轴电流理论上在不同方波周期内仍然相等。可选地，状态数依次为0、1、2、……、N，分别对应方波周期T0、T1、T2、……、TN，高电平V0、V1、V2、……、VN，低电平-V0、-V1、-V2、……、-VN。在此基础上，接下来以一个具体实施例介绍本发明的转子角速度和转子位置检测方法，在该具体实施例中，第一预设值为1。
如图9所示，本发明一个具体实施例的转子角速度和转子位置检测方法包括：
S602，预存N+1组状态数、方波周期、高电平和低电平，高电平和低电平互为相反数，方波周期与高电平的乘积为定值；
S604，随机信号发生器生成随机状态数n；
S606，查找与随即状态数n相等的状态数；
S608，获取前述状态数相对应的方波周期、高电平和低电平，记为方波周期Tn、高电平Vn和低电平-Vn；
S610，启动固定频率计数器，以从零开始按照计数周期T计数，得到计数值t；
S612，当计数值发生变化时，判断计数值t与第一阈值Tn/2T、第二阈值Tn/T的大小关系，当t<Tn/2T时，转到S614，当Tn/2T≤t<Tn/T时，转到S620，当t≥Tn/T时，返回S604；
S614，向电机的d轴注入高电平Vn；
S616，判断是否满足t＝1，若是，则转到S618，若否，则返回S612；
S618，记录q轴电流，并计算当前q轴电流与前一次记录的q轴电流之差的绝对值D，锁相环通过PI调节器使D趋于零，获得转子角速度ωc，对转子角速度ωc求导得到转子位置θ，再返回S612；
S620，向电机的d轴注入低电平-Vn；
S622，判断是否满足t＝1+Tn/2T，若是，则转到S618，若否，则返回S612。
如图10所示，本发明第二方面的实施例提供了一种转子角速度和转子位置检测设备10，包括：存储器102，配置为存储可执行指令；处理器104，配置为执行存储的指令以实现如上述任一实施例所述方法的步骤，因而具备该转子角速度和转子位置检测方法的全部技术效果，在此不再赘述。
具体地，上述存储器102可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器102可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器102可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器102可在综合网关容灾设备的内部或外部。在特定实施例中，存储器102是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器102包括只读存储器(ROM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。
处理器104可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
本发明第三方面的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述方法的步骤，因而具备该转子角速度和转子位置检测方法的全部技术效果，在此不再赘述。
计算机可读存储介质可以包括能够存储或传输信息的任何介质。计算机可读存储介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转子角速度和转子位置检测方法，其特征在于，包括：
随机生成一组方波周期、高电平和低电平，所述高电平和所述低电平互为相反数；
在一个所述方波周期内按照方波信号规则向电机的d轴注入所述高电平和所述低电平，并在注入所述高电平的期间和注入所述低电平的期间，分别记录一次q轴电流；
根据所述q轴电流计算转子角速度和转子位置；
当运行完一个所述方波周期，返回所述随机生成一组方波周期、高电平和低电平的操作。
2.根据权利要求1所述的转子角速度和转子位置检测方法，其特征在于，所述根据所述q轴电流计算转子角速度和转子位置的步骤包括：
每次记录到所述q轴电流时，计算当前记录的所述q轴电流与前一次记录的所述q轴电流之差的绝对值，作为电流误差；
获取所述电流误差趋于零时的转子角速度；
对所述转子角速度求导，得到转子位置。
3.根据权利要求2所述的转子角速度和转子位置检测方法，其特征在于，所述获取所述电流误差趋于零时的转子角速度的步骤包括：
控制PI调节器以令所述电流误差趋于零；
获取锁相环在所述电流误差趋于零时输出的所述转子角速度。
4.根据权利要求1所述的转子角速度和转子位置检测方法，其特征在于，所述在一个所述方波周期内按照方波信号规则向电机的d轴注入所述高电平和所述低电平的操作包括：
启动固定频率计数器，以从零开始按照计数周期计数，得到计数值；
当所述计数值小于第一阈值时，向所述电机的d轴注入所述高电平，所述第一阈值为所述方波周期与所述计数周期的比值的一半；
当所述计数值大于等于所述第一阈值，且小于第二阈值时，向所述电机的d轴注入所述低电平，所述第二阈值是所述第一阈值的两倍。
5.根据权利要求4所述的转子角速度和转子位置检测方法，其特征在于，所述在注入所述高电平的期间和注入所述低电平的期间，分别记录一次q轴电流的操作包括：
当所述计数值等于第一预设值时，记录一次所述q轴电流，所述第一预设值小于所述第一阈值；
当所述计数值等于第二预设值时，记录一次所述q轴电流，所述第二预设值等于所述第一预设值与所述第一阈值之和。
6.根据权利要求5所述的转子角速度和转子位置检测方法，其特征在于，所述第一预设值为1。
7.根据权利要求5所述的转子角速度和转子位置检测方法，其特征在于，所述在注入所述高电平的期间和注入所述低电平的期间，分别记录一次q轴电流的操作还包括：
所述固定频率计数器每计数一次，获取一次所述q轴电流。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的转子角速度和转子位置检测方法，其特征在于，
在所述随机生成一组方波周期、高电平和低电平的操作之前，还包括：
预存至少两组状态数、所述方波周期、所述高电平和所述低电平，所述方波周期与所述高电平的乘积为定值；
所述随机生成一组方波周期、高电平和低电平的操作包括：
生成随机状态数；
查找与所述随机状态数相等的所述状态数，获取与所述状态数相对应的所述方波周期、所述高电平和所述低电平。
9.一种转子角速度和转子位置检测设备，其特征在于，包括：
存储器，配置为存储可执行指令；
处理器，配置为执行存储的指令以实现如权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
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