1.一种无轴承永磁同步电机的全速度范围无速度传感器构造方法,其特征是包括:步骤1):构造高频信号注入法模块
将两相静止坐标系α‑β下的电流iα、iβ经Park逆变换得到旋转坐标系d‑q下的电流id、iq,电流id、iq再经过BPF滤波,得到包含转速信息的高频电流 再将高频电流 和调制电流信号sinωht相乘后经过LPF得到误差函数f(△θ),以PI模块调节所述的误差函数f(△θ)使其为0,获得零低速工况下的角度估计值 并对角度估计值 微分获得转速估计值步骤2):构造AGA‑EKF检测法模块
T T
选取状态变量x=[iα、iβ、ω2、θ2] 和输出变量y=[iα、iβ] ,取协方差矩阵Q=Diag(Q11 Q22 Q33 Q44)和R=Diag(R11 R22),通过AGA方法对协方差矩阵Q、R进行选择,获得最优Q、R值;
Q11、Q22、Q33、Q44分别为iα、iβ、ω2、θ2的变化误差,R11、R22分别为iα、iβ的变化误差;ω2、θ2分别是中高速工况下转子的实际转速、实际角度,T是矩阵转置;
基于最优Q、R值,经扩展卡尔曼算法得到中高速工况下转子的转速估计值 和角度估计值
步骤3):构造转速切换算法模块
确定转速切换加权系数,根据所述的加权系数计算出转子速度检测值 和角度检测值步骤4):所述的高频信号注入法模块与AGA‑EKF检测法模块并联后共同串接在转速切换算法模块的前端,构成复合方法转速检测模块,步骤5):将所述的复合方法转速检测模块串入无轴承永磁同步电机的控制系统,注入高频电压信号,实现无速度传感器控制。
2.根据权利要求1所述的无轴承永磁同步电机的全速度范围无速度传感器构造方法,其特征是:所述的高频电流 平均电感L=(Ldh+Lqh)/2,半差电感△L=(Lqh‑Ldh)/2,Ldh、Lqh为转矩绕组在d‑q轴上的高频电感分量,Umh为信号幅值,ωh为注入的高频电压信号频率,t为时间,估计角度误差 θ1是实际角度。
3.根据权利要求2所述的无轴承永磁同步电机的全速度范围无速度传感器构造方法,其特征是:所述的误差函数f(△θ)=Ke△θ,
4.根据权利要求1所述的无轴承永磁同步电机的全速度范围无速度传感器构造方法,其特征是:所述的AGA方法对协方差矩阵Q、R进行选择是:取ε=(Q11 Q22 Q33 Q44 R11 R22)并对其进行种群初始化,确定取值范围和种群精度,对初始种群参数进行二进制编码得到一号染色体,对一号染色体进行交叉操作得到二号子染色体,对二号子染色体进行变异操作得到三号子染色体,将一号染色体、二号子染色体以及三号子染色体进行解码和适值计算,并输出结果输到轮盘赌选择模型,得到新的染色体集合,判断终止条件,若不满足条件继续计算该群体的适应度值,根据适应度值通过自适应算法自适应地改变交叉概率、变异概率的值并更新染色体,若满足条件,得到Q和R最优解。
5.根据权利要求4所述的无轴承永磁同步电机的全速度范围无速度传感器构造方法,其特征是:所述的变交叉概率 变异概率
fmax是种群的最大适应度值,favg是种群的平均适应度值,f,是要交叉个体中较大的适应度值,b1、b3为交叉概率参数,b2、b4为变异概率参数,参数根据寻优过程选取。通过重复选择、交叉和变异的过程就可以得到满足整个种群的收敛条件的最优染色体,亦即得到满足最优滤波条件的Q和R噪声矩阵。
6.根据权利要求1所述的无轴承永磁同步电机的全速度范围无速度传感器构造方法,其特征是:所述的扩展卡尔曼算法包括状态预测估计、状态估计值校正、协方差估计、误差协方差矩阵更新以及卡尔曼增益计算,不断更新循环得到所述的转速估计值 和角度估计值
7.根据权利要求6所述的无轴承永磁同步电机的全速度范围无速度传感器构造方法,其特征是:所述的状态预测估计是: 状态估计值校正T
是: 协方差估计是:Pk/k‑1=Pk‑1+(Fk‑1Pk‑1+Fk‑1Pk‑1)·t+Q,误差协方差矩阵更新是:Pk=Pk/k‑1‑KkHPk/k‑1,卡尔曼 增益计算是:k/k‑1表示k‑1时刻到k时刻的状态迁移;下标k和k‑1均表示该时刻; 为状态变量的估计值; 分别是相应时刻状态量,非线性函数f是k‑1阶状态和k阶状态的关系,Bk‑1表示B在k‑1时刻的系统状态量, L1是定子绕阻的电感系数,uk‑1为k‑1时刻系统的控制变量,Kk是增益矩阵;Hk为k时刻传递矩阵; 为状态迁移时刻传递矩阵,Pk、Pk/k‑1、Pk‑1分别是相应时刻的误差协方差矩阵;Fk‑1是k‑1时刻的梯度矩阵,xk‑1为k‑1时刻的系统状态状量;yk为k时刻的系统输出变量;uk‑1为k‑1时刻系统的控制变量。
8.根据权利要求1所述的无轴承永磁同步电机的全速度范围无速度传感器构造方法,其特征是:所述的加权系数
9.根据权利要求8所述的无轴承永磁同步电机的全速度范围无速度传感器构造方法,其特征是:由式 和 计算出转子速度检测值 和角度检测值