本技術(shù)涉及無刷電機(jī)的，尤其是涉及一種無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、無刷電機(jī)廣泛應(yīng)用于家用電器、汽車、電動(dòng)工具以及工業(yè)控制等領(lǐng)域，由于其具備高效率、高功率密度以及低維護(hù)需求等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為電機(jī)行業(yè)發(fā)展的重要方向。隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，對無刷電機(jī)性能和控制精度的要求也在不斷提高，這就需要開發(fā)更加先進(jìn)的技術(shù)方法來準(zhǔn)確檢測和控制轉(zhuǎn)子位置，以滿足高性能應(yīng)用的需求。

2、相關(guān)技術(shù)手段中，通過霍爾傳感器、磁阻傳感器測量轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，例如霍爾傳感器通過檢測磁場強(qiáng)度的變化，感知轉(zhuǎn)子的位置，磁阻傳感器則利用材料的磁阻效應(yīng)對轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行測量。這些方法能夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測，為電機(jī)控制提供了可靠的基礎(chǔ)。

3、針對上述技術(shù)方案，雖然通過傳感器檢測可以較為準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測，但在復(fù)雜環(huán)境或高動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況下，存在著數(shù)據(jù)噪聲干擾大、傳感器靈敏度降低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了改善在復(fù)雜環(huán)境或高動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況下，存在著數(shù)據(jù)噪聲干擾大、傳感器靈敏度降低的問題，本技術(shù)提供一種無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法及裝置。

2、本發(fā)明提供了一種無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法，包括：采集定子繞組的相電流信號，對所述相電流信號進(jìn)行多尺度分解，提取各尺度下的瞬時(shí)特征參數(shù)，利用所述瞬時(shí)特征參數(shù)構(gòu)建瞬時(shí)電流圖譜，基于所述瞬時(shí)電流圖譜生成轉(zhuǎn)子位置特征數(shù)據(jù)和電流動(dòng)態(tài)變化趨勢數(shù)據(jù)；基于所述電流動(dòng)態(tài)變化趨勢數(shù)據(jù)對所述轉(zhuǎn)子位置特征數(shù)據(jù)進(jìn)行相位補(bǔ)償，得到轉(zhuǎn)子位置估計(jì)值，對所述轉(zhuǎn)子位置估計(jì)值進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子角度信息；根據(jù)所述轉(zhuǎn)子角度信息獲取定子磁鏈變化率，對所述定子磁鏈變化率進(jìn)行非線性擬合計(jì)算，得到磁鏈趨勢預(yù)測值；對所述轉(zhuǎn)子角度信息和所述磁鏈趨勢預(yù)測值進(jìn)行融合計(jì)算，得到轉(zhuǎn)子位置修正值，根據(jù)所述轉(zhuǎn)子位置修正值對所述相電流信號進(jìn)行相位補(bǔ)償，得到校正后的相電流信號；對所述校正后的相電流信號和所述定子磁鏈變化率進(jìn)行狀態(tài)觀測器計(jì)算，得到轉(zhuǎn)子位置。

3、作為優(yōu)選方案，所述采集定子繞組的相電流信號，對所述相電流信號進(jìn)行多尺度分解，提取各尺度下的瞬時(shí)特征參數(shù)，利用所述瞬時(shí)特征參數(shù)構(gòu)建瞬時(shí)電流圖譜，基于所述瞬時(shí)電流圖譜生成轉(zhuǎn)子位置特征數(shù)據(jù)和電流動(dòng)態(tài)變化趨勢數(shù)據(jù)的步驟，包括：利用電流傳感器采集定子繞組的相電流信號，對所述相電流信號進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換和經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，得到瞬時(shí)特征參數(shù)，其中，所述瞬時(shí)特征參數(shù)包括瞬時(shí)頻率分布數(shù)據(jù)和本征模態(tài)分量數(shù)據(jù)；基于所述本征模態(tài)分量數(shù)據(jù)計(jì)算瞬時(shí)功率譜，利用所述瞬時(shí)功率譜結(jié)合所述瞬時(shí)頻率分布數(shù)據(jù)構(gòu)建瞬時(shí)電流圖譜，基于所述瞬時(shí)電流圖譜提取出頻率域特征矩陣和時(shí)域特征矩陣；對所述頻率域特征矩陣進(jìn)行主成分分析，提取主成分特征向量，對所述時(shí)域特征矩陣進(jìn)行小波包分解，獲取不同時(shí)間尺度下的瞬時(shí)能量分布；利用所述主成分特征向量和所述瞬時(shí)能量分布進(jìn)行特征融合，生成局部電流特征矩陣和全局電流特征矩陣；對所述局部電流特征矩陣進(jìn)行時(shí)間序列分析，得到瞬時(shí)特征趨勢序列，對所述全局電流特征矩陣進(jìn)行主成分分析，提取主成分特征向量；利用所述瞬時(shí)特征趨勢序列對所述主成分特征向量進(jìn)行特征對齊，得到轉(zhuǎn)子位置特征數(shù)據(jù)和電流動(dòng)態(tài)變化趨勢數(shù)據(jù)。

4、作為優(yōu)選方案，所述利用所述瞬時(shí)特征趨勢序列對所述主成分特征向量進(jìn)行特征對齊，得到轉(zhuǎn)子位置特征數(shù)據(jù)和電流動(dòng)態(tài)變化趨勢數(shù)據(jù)的步驟，包括：對所述主成分特征向量進(jìn)行高維特征投影，得到特征相關(guān)度矩陣，利用所述特征相關(guān)度矩陣對所述瞬時(shí)特征趨勢序列進(jìn)行特征對齊，得到對齊后的特征趨勢序列；對所述對齊后的特征趨勢序列進(jìn)行遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模，提取時(shí)序相關(guān)特征，并基于所述時(shí)序相關(guān)特征計(jì)算短時(shí)預(yù)測誤差；根據(jù)所述短時(shí)預(yù)測誤差調(diào)整所述特征相關(guān)度矩陣的特征關(guān)系，得到調(diào)整后的特征相關(guān)度矩陣，對所述調(diào)整后的特征相關(guān)度矩陣進(jìn)行特征加權(quán)，得到誤差補(bǔ)償特征向量；對所述誤差補(bǔ)償特征向量進(jìn)行局部加權(quán)求和，并基于求和結(jié)果結(jié)合所述主成分特征向量進(jìn)行特征匹配，得到轉(zhuǎn)子位置特征數(shù)據(jù)和電流動(dòng)態(tài)變化趨勢數(shù)據(jù)。

5、作為優(yōu)選方案，所述基于所述電流動(dòng)態(tài)變化趨勢數(shù)據(jù)對所述轉(zhuǎn)子位置特征數(shù)據(jù)進(jìn)行相位補(bǔ)償，得到轉(zhuǎn)子位置估計(jì)值，對所述轉(zhuǎn)子位置估計(jì)值進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子角度信息的步驟，包括：基于所述電流動(dòng)態(tài)變化趨勢數(shù)據(jù)計(jì)算電流相位偏移量和電流諧波分布系數(shù)，基于所述電流相位偏移量生成相位調(diào)整參數(shù)，基于所述電流諧波分布系數(shù)生成諧波補(bǔ)償參數(shù)；對所述諧波補(bǔ)償參數(shù)進(jìn)行諧波降噪處理，得到降噪轉(zhuǎn)子位置特征數(shù)據(jù)，對所述降噪轉(zhuǎn)子位置特征數(shù)據(jù)進(jìn)行奇異值分解，提取主要特征向量；利用所述相位調(diào)整參數(shù)對所述轉(zhuǎn)子位置特征數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)相位補(bǔ)償，得到相位補(bǔ)償轉(zhuǎn)子位置特征數(shù)據(jù)，對所述相位補(bǔ)償轉(zhuǎn)子位置特征數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，提取高頻瞬態(tài)分量和低頻穩(wěn)態(tài)分量；對所述高頻瞬態(tài)分量和所述主要特征向量進(jìn)行聯(lián)合特征擬合，得到擬合位置估計(jì)值，并對所述低頻穩(wěn)態(tài)分量進(jìn)行平滑濾波，得到濾波位置估計(jì)值；對所述擬合位置估計(jì)值和所述濾波位置估計(jì)值進(jìn)行自適應(yīng)加權(quán)融合，得到轉(zhuǎn)子位置估計(jì)值，對所述轉(zhuǎn)子位置估計(jì)值進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子角度信息。

6、作為優(yōu)選方案，所述根據(jù)所述轉(zhuǎn)子角度信息獲取定子磁鏈變化率，對所述定子磁鏈變化率進(jìn)行非線性擬合計(jì)算，得到磁鏈趨勢預(yù)測值的步驟，包括：利用所述轉(zhuǎn)子角度信息計(jì)算磁鏈梯度向量，基于所述磁鏈梯度向量生成磁鏈時(shí)變曲線數(shù)據(jù)，對所述磁鏈時(shí)變曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行特征分解，得到磁鏈梯度矩陣和磁鏈時(shí)間序列，對所述磁鏈梯度矩陣進(jìn)行奇異值分解，提取磁鏈主特征向量，對所述磁鏈時(shí)間序列進(jìn)行時(shí)頻分析，得到磁鏈短時(shí)變換特征；對所述磁鏈主特征向量和磁鏈短時(shí)變換特征進(jìn)行特征對齊，得到定子磁鏈變化率，對所述定子磁鏈變化率進(jìn)行多階差分計(jì)算，得到局部磁鏈變化率和全局磁鏈變化率；應(yīng)用卡爾曼濾波對所述局部磁鏈變化率和所述全局磁鏈變化率進(jìn)行去噪處理，得到平滑磁鏈變化率，對所述平滑磁鏈變化率進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合計(jì)算，得到磁鏈趨勢預(yù)測參數(shù)，對所述磁鏈趨勢預(yù)測參數(shù)和所述磁鏈梯度矩陣進(jìn)行回歸分析，得到磁鏈趨勢預(yù)測值。

7、作為優(yōu)選方案，所述對所述轉(zhuǎn)子角度信息和所述磁鏈趨勢預(yù)測值進(jìn)行融合計(jì)算，得到轉(zhuǎn)子位置修正值，根據(jù)所述轉(zhuǎn)子位置修正值對所述相電流信號進(jìn)行相位補(bǔ)償，得到校正后的相電流信號的步驟，包括：利用所述轉(zhuǎn)子角度信息和所述磁鏈趨勢預(yù)測值計(jì)算相對相位誤差，得到相位誤差補(bǔ)償參數(shù)和相位漂移修正參數(shù)；利用所述相位誤差補(bǔ)償參數(shù)對所述轉(zhuǎn)子角度信息進(jìn)行相位調(diào)整，得到修正轉(zhuǎn)子角度信息，對所述修正轉(zhuǎn)子角度信息進(jìn)行傅里葉變換，提取主頻分量；利用所述相位漂移修正參數(shù)對所述磁鏈趨勢預(yù)測值進(jìn)行補(bǔ)償，得到補(bǔ)償磁鏈趨勢預(yù)測值，對所述補(bǔ)償磁鏈趨勢預(yù)測值進(jìn)行短時(shí)能量分析，得到瞬時(shí)能量變化率；基于所述主頻分量和所述瞬時(shí)能量變化率進(jìn)行特征融合計(jì)算，得到轉(zhuǎn)子位置修正值，利用所述轉(zhuǎn)子位置修正值對所述相電流信號進(jìn)行幅值歸一化處理，得到歸一化相電流信號，對所述歸一化相電流信號進(jìn)行時(shí)序補(bǔ)償，得到校正后的相電流信號。

8、作為優(yōu)選方案，所述對所述校正后的相電流信號和所述定子磁鏈變化率進(jìn)行狀態(tài)觀測器計(jì)算，得到轉(zhuǎn)子位置的步驟，包括：利用所述校正后的相電流信號和所述定子磁鏈變化率構(gòu)建擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測模型，并基于所述擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測模型計(jì)算電流狀態(tài)向量和磁鏈狀態(tài)向量；對所述電流狀態(tài)向量進(jìn)行自適應(yīng)高斯濾波，提取電流平穩(wěn)分量，對所述磁鏈狀態(tài)向量進(jìn)行小波變換，提取磁鏈主成分；對所述電流平穩(wěn)分量和所述磁鏈主成分進(jìn)行聯(lián)合狀態(tài)觀測計(jì)算，得到轉(zhuǎn)子位置狀態(tài)變量，對所述轉(zhuǎn)子位置狀態(tài)變量進(jìn)行非線性回歸計(jì)算，得到轉(zhuǎn)子位置。

9、本技術(shù)還提供了一種無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置，包括：采集模塊，用于采集定子繞組的相電流信號，對所述相電流信號進(jìn)行多尺度分解，提取各尺度下的瞬時(shí)特征參數(shù)，利用所述瞬時(shí)特征參數(shù)構(gòu)建瞬時(shí)電流圖譜，基于所述瞬時(shí)電流圖譜生成轉(zhuǎn)子位置特征數(shù)據(jù)和電流動(dòng)態(tài)變化趨勢數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)換模塊，用于基于所述電流動(dòng)態(tài)變化趨勢數(shù)據(jù)對所述轉(zhuǎn)子位置特征數(shù)據(jù)進(jìn)行相位補(bǔ)償，得到轉(zhuǎn)子位置估計(jì)值，對所述轉(zhuǎn)子位置估計(jì)值進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子角度信息；獲取模塊，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子角度信息獲取定子磁鏈變化率，對所述定子磁鏈變化率進(jìn)行非線性擬合計(jì)算，得到磁鏈趨勢預(yù)測值；補(bǔ)償模塊，用于對所述轉(zhuǎn)子角度信息和所述磁鏈趨勢預(yù)測值進(jìn)行融合計(jì)算，得到轉(zhuǎn)子位置修正值，根據(jù)所述轉(zhuǎn)子位置修正值對所述相電流信號進(jìn)行相位補(bǔ)償，得到校正后的相電流信號；計(jì)算模塊，用于對所述校正后的相電流信號和所述定子磁鏈變化率進(jìn)行狀態(tài)觀測器計(jì)算，得到轉(zhuǎn)子位置。

10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有以下有益效果：檢測準(zhǔn)確。通過引入多尺度分解與瞬時(shí)特征參數(shù)提取的方法，提高了對相電流信號動(dòng)態(tài)特性的敏感度，結(jié)合瞬時(shí)電流圖譜與電流動(dòng)態(tài)變化趨勢數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了更準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)；通過非線性擬合計(jì)算得到的磁鏈趨勢預(yù)測值，結(jié)合轉(zhuǎn)子角度信息的融合計(jì)算，有效提升了轉(zhuǎn)子位置修正的精度，通過校正后的相電流信號與定子磁鏈變化率進(jìn)行狀態(tài)觀測器計(jì)算，改善在復(fù)雜環(huán)境或高動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況下，存在著數(shù)據(jù)噪聲干擾大、傳感器靈敏度降低的問題。