无位置传感器电机驱动方法、永磁同步电机和存储介质
阅读说明：本技术 无位置传感器电机驱动方法、永磁同步电机和存储介质 (Position sensorless motor driving method, permanent magnet synchronous motor, and storage medium ) 是由 赵贝石 罗薛 何资 毕磊 毕超 于 2020-05-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种无位置传感器电机驱动方法、永磁同步电机和存储介质,先是接收对逆变器输出电流采样得到的a相电流和b相电流,并对a相电流和b相电流进行Clarke变换,分别得到对应的α轴电流和β轴电流；再接收上一个采样时刻的α轴参考电压以及β轴参考电压,根据预设采样时刻内所有的α轴电流、β轴电流、α轴参考电压以及β轴参考电压得到转子位置角以及转子速度；最后根据α轴电流、β轴电流、转子位置角、预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流生成逆变器控制信号,并将控制信号发送至逆变器。本发明通过一系列运算准确地得到转子位置角以及转子转速,对于电机参数变化具有强鲁棒性,可实现宽调速范围下的高性能电机驱动控制。(The invention provides a position-sensorless motor driving method, a permanent magnet synchronous motor and a storage medium, wherein a phase a current and a phase b current obtained by sampling an output current of an inverter are received, and the phase a current and the phase b current are subjected to Clarke conversion to respectively obtain corresponding alpha-axis current and corresponding beta-axis current; receiving the alpha-axis reference voltage and the beta-axis reference voltage at the last sampling moment, and obtaining a rotor position angle and a rotor speed according to all the alpha-axis current, the beta-axis current, the alpha-axis reference voltage and the beta-axis reference voltage in the preset sampling moment; and finally, generating an inverter control signal according to the alpha-axis current, the beta-axis current, the rotor position angle, the preset d-axis reference current and the preset q-axis reference current, and sending the control signal to the inverter. The invention can accurately obtain the rotor position angle and the rotor rotating speed through a series of operations, has strong robustness to the parameter change of the motor, and can realize the high-performance motor drive control in a wide speed regulation range.)
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种无位置传感器电机驱动方法、永磁同步电机和存储介质。
背景技术
永磁同步电机具有高功率密度、高动态性能、结构简单及可靠性高等优点，随着稀土永磁材料性能的不断提高，永磁同步电机控制技术的成熟，永磁同步电机在数控机床、机器人、电动车辆、航空航天等高精度控制领域，以及在风机、泵类、压缩机等领域都有了广泛的应用。
现有的永磁同步电机通常使用霍尔器件、旋转变压器或编码器等作为角度传感器获取转子位置。然而，这些角度传感器增加了额外的成本并且降低整个系统的可靠性。因此，永磁同步电机无位置传感器驱动方法变得很有意义。传统的无位置传感器技术要根据电机模型，使用滑模控制器来估算永磁同步电机的两相静止坐标系下的反电动势。但是上述无位置传感器技术在永磁同步电机处于低速区时，无法准确估算电机的转子位置角以及转子速度，进而难以对电机的驱动系统实现良好的控制。此外，当电机参数发生较大变化时，整个控制系统的控制性能下降。
发明内容
本发明的主要目的在于提供了一种无位置传感器电机驱动方法、永磁同步电机和存储介质，旨在解决现有的电机在低速运行时，无位置传感器电机驱动系统难以实现良好的控制的技术问题，同时增加系统对于电机参数变化的鲁棒性。
为实现上述目的，本发明提供了一种无位置传感器电机驱动方法，包括以下步骤：
接收对逆变器输出电流采样得到的a相电流和b相电流，并对所述a相电流和所述b相电流进行Clarke变换，分别得到对应的α轴电流和β轴电流；
接收上一个采样时刻的α轴参考电压以及β轴参考电压，根据预设采样时刻内所有的所述α轴电流、所述β轴电流、所述α轴参考电压以及所述β轴参考电压得到转子位置角以及转子速度；
根据所述α轴电流、所述β轴电流、所述转子位置角、预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述逆变器，实现对电机的驱动控制。
可选地，所述根据预设采样时刻内所有的所述α轴电流、所述β轴电流、所述α轴参考电压以及所述β轴参考电压得到转子位置角以及转子速度的步骤包括：
将预设采样时刻内所有的所述α轴电流和所述α轴参考电压作为预设α轴估计公式的输入，得到第一α轴估计分量，以及将预设采样时刻内所有的所述β轴电流和所述β轴参考电压作为预设β轴估计公式的输入，得到第一β轴估计分量；
根据上一个采样时刻的转子转速，对所述第一α轴估计分量以及所述第一β轴估计分量进行滤波，得到对应的滤波后的第二α轴估计分量以及第二β轴估计分量；
将所述第二α轴估计分量和所述第二β轴估计分量输入至预设反三角计算公式中，得到第一转子位置角；
将所述第一转子位置角和上一个采样时刻的转子位置角输入至预设锁相环计算公式中，得到当前采样时刻的转子位置角和转子速度。
可选地，预设α轴估计公式为：
其中，TF为与预设采样时刻对应的估算窗口，αα为预设参数，δ为与采样时刻相关的参数，Fα(t)为t时刻第一α轴估计分量，当iα(t – TF + δ)以及中t – TF +δ <0时，有iα(t – TF + δ) = 0, = 0；
预设β轴估计公式为：
其中，αβ为预设参数，Fβ(t)为t时刻第一β轴估计分量，当iβ(t – TF + δ)以及中t – TF +δ < 0时，有iβ(t – TF +δ) = 0, = 0。
可选地，所述根据上一个采样时刻的转子转速，对所述第一α轴估计分量以及所述第一β轴估计分量进行滤波，得到对应的滤波后的第二α轴估计分量以及第二β轴估计分量的步骤包括：
将上一个采样时刻的转子转速反馈至滤波器中，固定所述滤波器的延迟范围；
通过所述滤波器对所述第一α轴估计分量以及所述第一β轴估计分量进行滤波，得到滤波后的第二α轴估计分量以及第二β轴估计分量。
可选地，预设锁相环公式包括预设转子转速计算公式和预设转子位置角计算公式，所述将所述第一转子位置角和上一个采样时刻的转子位置角输入至预设锁相环计算公式中，得到当前采样时刻的转子位置角和转子速度的步骤包括：
将所述第一转子位置角和上一个采样时刻的转子位置角输入至预设转子转速计算公式中，得到转子转速；
将所述转子转速和上一个采样时刻的转子位置角输入至预设转子位置角计算公式中，得到当前采样时刻的转子位置角。
可选地，预设转子转速计算公式为：
其中，Δθe[k]为当前时刻第一转子位置角与上一个采样时刻的转子位置角的差值，Δθe[k-1]为上一个采样时刻的第一转子位置角与上两个采样时刻的转子位置角的差值，ωe[k-1]为上一个采样时刻的转子转速，Kp_PLL与Ki_PLL为控制器控制参数；
预设转子位置角计算公式为：
其中，T为控制系统采样周期，为当前时刻的转子转速，为上一个采样时刻的转子位置角。
可选地，所述根据所述α轴电流、所述β轴电流、所述转子位置角，预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流生成控制信号的步骤包括：
根据所述转子位置角，对所述α轴电流以及所述β轴电流进行Park变换，分别得到对应的d轴电流以及q轴电流；
根据所述d轴电流、所述q轴电流、所述转子位置角、预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流，得到当前采样时刻的当前α轴参考电压以及当前β轴参考电压；
将所述当前α轴参考电压以及所述β轴参考电压作为预设SVPWM调制算法的输入，生成所述控制信号。
可选地，所述根据所述d轴电流、所述q轴电流、所述转子位置角、预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流，得到当前采样时刻的当前α轴参考电压以及当前β轴参考电压的步骤包括：
将所述d轴电流以及预设d轴参考电流作为预设d轴电流控制器的输入，得到d轴参考电压；
将所述q轴电流以及预设q轴参考电流作为预设q轴电流控制器的输入，得到q轴参考电压；
根据所述转子位置角，对所述d轴参考电压以及所述q轴参考电压进行Park逆变换，分别得到对应的所述当前α轴参考电压以及所述当前β轴参考电压。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种永磁同步电机，所述永磁同步电机包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电机驱动程序，所述电机驱动程序被所述处理器执行时实现如上所述无位置传感器电机驱动方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有电机驱动程序，所述电机驱动程序被处理器执行时实现如上所述无位置传感器电机驱动方法的步骤。
本发明提供了一种无位置传感器电机驱动方法、永磁同步电机和存储介质，该方法先是接收对逆变器输出电流采样得到的a相电流和b相电流，并对a相电流和b相电流进行Clarke变换，分别得到对应的α轴电流和β轴电流；接收上一个采样时刻的α轴参考电压以及β轴参考电压，根据预设采样时刻内所有的α轴电流、β轴电流、α轴参考电压以及β轴参考电压得到转子位置角以及转子速度；根据α轴电流、β轴电流、转子位置角、预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流生成控制信号，并将控制信号发送至逆变器，实现对电机的驱动控制。
本发明接收对逆变器输出电流采样得到的a相电流和b相电流，并对a相电流和b相电流进行一系列的坐标变换和数据计算，准确地得到转子位置角与电机转速，此外对于电机参数变化具有强鲁棒性，从而实现宽调速范围下的高性能电机驱动控制。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的装置结构示意图；
图2为本发明无位置传感器电机驱动方法一实施例的流程示意图；
图3为本发明无位置传感器电机驱动方法一实施例涉及的模块结构示意图；
图4为本发明无位置传感器电机驱动方法中根据预设采样时刻内所有的所述α轴电流、所述β轴电流、所述α轴参考电压以及所述β轴参考电压得到转子位置角以及转子速度的步骤细化流程示意图；
图5为本发明无位置传感器电机驱动方法中所述根据所述d轴电流、所述q轴电流、所述转子位置角、预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流，得到当前采样时刻的当前α轴参考电压以及当前β轴参考电压的步骤细化流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。
本发明终端是一种装置，该装置可以是永磁同步电机，还可以是其他具有存储功能的电机。
如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002，用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选的用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器（non-volatile memory），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
可选地，终端还可以包括摄像头、Wi-Fi模块等等，在此不再赘述。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
在图1所示的终端中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要包括输入单元比如键盘，键盘包括无线键盘和有线键盘，用于连接客户端，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的电机驱动程序，并执行以下操作：
接收对逆变器输出电流采样得到的a相电流和b相电流，并对所述a相电流和所述b相电流进行Clarke变换，分别得到对应的α轴电流和β轴电流；
接收上一个采样时刻的α轴参考电压以及β轴参考电压，根据预设采样时刻内所有的所述α轴电流、所述β轴电流、所述α轴参考电压以及所述β轴参考电压得到转子位置角以及转子速度；
根据所述α轴电流、所述β轴电流、所述转子位置角、预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述逆变器，实现对电机的驱动控制。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的电机驱动程序，还执行以下操作：
将预设采样时刻内所有的所述α轴电流和所述α轴参考电压作为预设α轴估计公式的输入，得到第一α轴估计分量，以及将预设采样时刻内所有的所述β轴电流和所述β轴参考电压作为预设β轴估计公式的输入，得到第一β轴估计分量；
根据上一个采样时刻的转子转速，对所述第一α轴估计分量以及所述第一β轴估计分量进行滤波，得到对应的滤波后的第二α轴估计分量以及第二β轴估计分量；
将所述第二α轴估计分量和所述第二β轴估计分量输入至预设反三角计算公式中，得到第一转子位置角；
将所述第一转子位置角和上一个采样时刻的转子位置角输入至预设锁相环计算公式中，得到当前采样时刻的转子位置角和转子速度。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的电机驱动程序，还执行以下操作：
将上一个采样时刻的转子转速反馈至滤波器中，固定所述滤波器的延迟范围；
通过所述滤波器对所述第一α轴估计分量以及所述第一β轴估计分量进行滤波，得到滤波后的第二α轴估计分量以及第二β轴估计分量。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的电机驱动程序，还执行以下操作：
将所述第一转子位置角和上一个采样时刻的转子位置角输入至预设转子转速计算公式中，得到转子转速；
将所述转子转速和上一个采样时刻的转子位置角输入至预设转子位置角计算公式中，得到当前采样时刻的转子位置角。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的电机驱动程序，还执行以下操作：
根据所述转子位置角，对所述α轴电流以及所述β轴电流进行Park变换，分别得到对应的d轴电流以及q轴电流；
根据所述d轴电流、所述q轴电流、所述转子位置角、预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流，得到当前采样时刻的当前α轴参考电压以及当前β轴参考电压；
将所述当前α轴参考电压以及所述β轴参考电压作为预设SVPWM调制算法的输入，生成所述控制信号。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的电机驱动程序，还执行以下操作：
将所述d轴电流以及预设d轴参考电流作为预设d轴电流控制器的输入，得到d轴参考电压；
将所述q轴电流以及预设q轴参考电流作为预设q轴电流控制器的输入，得到q轴参考电压；
根据所述转子位置角，对所述d轴参考电压以及所述q轴参考电压进行Park逆变换，分别得到对应的所述当前α轴参考电压以及所述当前β轴参考电压。
本装置的具体实施例与下述无位置传感器电机驱动方法各实施例基本相同，在此不作赘述。
请参阅图2，图2为本发明无位置传感器电机驱动方法一实施例的流程示意图。本实施例提供的无位置传感器电机驱动方法包括如下步骤：
步骤S10，接收对逆变器输出电流采样得到的a相电流ia[k]和b相电流ib[k]，并对所述a相电流和所述b相电流进行Clarke变换，分别得到对应的α轴电流iα[k]和β轴电流iβ[k]；
本实施例提出的无位置传感器电机驱动方法可以应用于永磁同步电机，具体的，请参阅图3，图3为本发明无位置传感器电机驱动方法一实施例涉及的模块结构示意图，主要包括逆变器，电流采样模块、直流电源、永磁同步电机以及控制器。逆变器输出电压至永磁同步电机以驱动电机工作，设置电流采样模块对逆变器输出的两相定子电流进行采样，并将采样结果反馈至控制器，控制器以此输出相应的控制信号至逆变器，控制逆变器改变对电机的输出电压，实现对于电机的驱动控制。本实施例提供的无位置传感器电机驱动方法也可以应用于其他拓扑结构的电机上，在此不作具体限制。
本实施例中，先是将当前采样时刻设定为第k个周期，在当前采样时刻接收采样得到的a相电流ia[k]和b相电流ib[k]，并对上述电路进行坐标变换，优选的，使用Clarke变换实现对a相电流和b相电路的坐标变换。Clarke变换是将基于3轴的定子静止坐标系的各物理量变换至2轴的定子静止坐标系中的一种坐标转换方法。
步骤S20，接收上一个采样时刻的α轴参考电压以及β轴参考电压，根据预设采样时刻内所有的所述α轴电流、所述β轴电流、所述α轴参考电压以及所述β轴参考电压得到转子位置角θe[k]以及转子速度；
接收上一个采样时刻，即第k-1个周期的α轴参考电压以及β轴参考电压，应当理解的是，当k为1时，并不存在相应的α轴参考电压和β轴参考电压，则无需接收上述两个参数，认为其取值为0。此外，上一个采样时刻的α轴参考电压和β轴参考电压是根据上一个采样时刻的a相电流、b相电流、预设d轴电流指令以及预设q轴电流指令计算得到的。
本实施例中，将预设采样时刻设置为前n个采样时刻，根据已有的前n个时刻的四个参数，即α轴电流、β轴电流、α轴参考电压以及β轴参考电压计算得到转子位置角θe[k]，以及转子速度ωe[k]，应当理解的是，当n取值为3时，前3个时刻的α轴电流为iα[k]，iα[k-1]，iα[k-2]，前3个时刻的β轴电流为iβ[k]，iβ[k-1]，iβ[k-2]，前3个时刻的α轴参考电压为，，，前3个时刻的β轴参考电压为，，，容易理解的是，转子位置角度是电机控制中的重要参数，其准确性对于充分发挥电机性能有重要影响，电机驱动控制中遇到的许多实际问题都与电机转子位置角的角度错误有关，转子转速使得该方法亦可应用于转速闭环的电机驱动控制中。
步骤S30，根据所述α轴电流、所述β轴电流以及所述转子位置角、预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述逆变器，实现对电机的驱动控制。
本实施例中，得到转子位置角后，根据α轴电流、β轴电流、转子位置角、预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流生成控制信号，作为一种实施方案，上述控制信号为Sa[k]、Sb[k]、Sc[k]，将上述控制信号发送至逆变器，分别控制逆变器的三路桥臂输出三相定子电压，从而实现对于电机的驱动控制。
本实施例接收对逆变器输出电流采样得到的a相电流和b相电流，并对a相电流和b相电流进行一系列的坐标变换和数据计算，准确地得到转子位置角以及转子转速，此外对于电机参数变化具有强鲁棒性，可实现宽调速范围下的高性能电机驱动控制。
进一步地，请参阅图4，图4为本发明无位置传感器电机驱动方法中所述根据预设采样时刻内所有的所述α轴电流、所述β轴电流、所述α轴参考电压以及所述β轴参考电压得到转子位置角以及转子速度的步骤细化流程示意图。所述根据所述α轴电流、所述β轴电流、所述α轴参考电压以及所述β轴参考电压得到转子位置角以及转子速度的步骤包括：
步骤S21，将预设采样时刻内所有的所述α轴电流和所述α轴参考电压作为预设α轴估计公式的输入，得到第一α轴估计分量，以及将预设采样时刻内所有的所述β轴电流和所述β轴参考电压作为预设β轴估计公式的输入，得到第一β轴估计分量；
步骤S22，根据上一个采样时刻的转子转速，对所述第一α轴估计分量以及所述第一β轴估计分量进行滤波，得到对应的滤波后的第二α轴估计分量以及第二β轴估计分量；
步骤S23，将所述第二α轴估计分量和所述第二β轴估计分量输入至预设反三角计算公式中，得到第一转子位置角；
步骤S24，将所述第一转子位置角和上一个采样时刻的转子位置角输入至预设锁相环计算公式中，得到当前采样时刻的转子位置角和转子速度。
容易理解的是，本实施例中的α轴参考电压和β轴参考电压为前一采样时刻生成的，即k-1采样时刻的α轴参考电压和β轴参考电压，存在这样一种情况，k为1时，则不需要获取前一采样时刻的α轴参考电压和β轴参考电压，认为其取值为0。
应当理解的是，当n取值为3时，前3个时刻的α轴电流为iα[k]，iα[k-1]，iα[k-2]，前3个时刻的β轴电流为iβ[k]，iβ[k-1]，iβ[k-2]，前3个时刻的α轴参考电压为，，，前3个时刻的β轴参考电压为，，。
本实施例中还预设有α轴估计公式，将前n个时刻的α轴电流和α轴参考电压作为预设α轴估计公式的输入，计算得到第一α轴估计分量Fα[k]，具体的，预设α轴估计公式为：
其中，TF为与预设采样时刻对应的估算窗口，αα为预设参数，δ为与采样时刻相关的参数，Fα(t)为t时刻第一α轴估计分量，当iα(t – TF + δ)以及中t – TF +δ <0时，有iα(t – TF + δ) = 0, = 0；
本实施例中还预设有β轴估计公式，将前n个时刻的β轴电流和β轴参考电压作为预设β轴估计公式的输入，计算得到第一β轴估计分量Fβ[k]，具体的，预设β轴估计公式为：
其中，αβ为预设参数，Fβ(t)为t时刻第一β轴估计分量，当iβ(t – TF + δ)以及中t – TF +δ < 0时，有iβ(t – TF +δ) = 0, = 0。
通过上述步骤得到第一α轴估计分量以及第一β轴估计分量，应当理解的是，所述预设α轴估计公式以及所述预设β轴估计公式为连续域的求解公式。实际应用中，可由多种数值方法根据前n个时刻的α轴采样电流、β轴采样电流、α轴参考电压指令和β轴参考电压指令获得当前时刻的αβ轴估计分量Fα[k]Fβ[k]。本实施例在此不作具体限制。此外，n的取值范围为3~50。
得到第一α轴估计分量以及第一β轴估计分量后，将上述两个估计分量输入至滤波器中，根据上一个采样时刻的转子转速，对估计分量进行平滑滤波，得到第二α轴估计分量以及第二β轴估计分量。本实施例中还预设有反三角计算公式，将第二α轴估计分量以及第二β轴估计分量作为反三角计算公式的输入，得到第一转子位置角。具体的，预设反三角计算公式为：
其中，为当前时刻第二α轴估计分量，为当前时刻第二β轴估计分量。
最后，将第一转子位置角和上一个采样时刻的转子位置角θe[k – 1]输入至预设锁相环计算公式中，得到当前采样时刻的转子位置角θe[k]。
本实施例通过上述方式准确地估计电机实时的转子位置角以及转子转速，此外对于电机参数变化具有强鲁棒性，可实现宽调速范围下的高性能电机驱动控制。
进一步地，所述根据上一个采样时刻的转子转速，对所述第一α轴估计分量以及所述第一β轴估计分量进行滤波，得到对应的滤波后的第二α轴估计分量以及第二β轴估计分量的步骤包括：
步骤S221，将上一个采样时刻的转子转速反馈至滤波器中，固定所述滤波器的延迟范围；
步骤S222，通过所述滤波器对所述第一α轴估计分量以及所述第一β轴估计分量进行滤波，得到滤波后的第二α轴估计分量以及第二β轴估计分量。
本实施例中，在得到第一α轴估计分量以及第一β轴估计分量后，先将上一个采样时刻的转子转速ωe[k-1]反馈至滤波器中，固定滤波器的延迟范围，优选地，根据转子转速ωe[k-1]的不同，将滤波器固定延迟在35°至55°的范围内。
根据上一时刻转子转速，将第一α轴估计分量和第一β轴估计分量输入至滤波器中，对第一α轴估计分量以及第一β轴估计分量进行滤波，得到滤波后的第二α轴估计分量以及第二β轴估计分量，具体的，可以通过如下公式计算得到第二α轴估计分量以及第二β轴估计分量：
其中，T为系统采样周期，ωe[k-1]为上一个采样时刻的转子转速，为前一个采样时刻的第二α轴估计分量，为前一个采样时刻的第二β轴估计分量，为当前时刻第一α轴估计分量，为当前时刻第一β轴估计分量。
本实施例通过上述方式对第一α轴估计分量以及第一β轴估计分量进行滤波，得到较为平滑的数据，即第二α轴估计分量和第二β轴估计分量，从而减小采样干扰的影响，使得角度更为准确。
进一步地，所述将所述第一转子位置角和上一个采样时刻的转子位置角输入至预设锁相环计算公式中，得到当前采样时刻的转子位置角和转子速度的步骤包括：
步骤S241，将所述第一转子位置角和上一个采样时刻的转子位置角输入至预设转子转速计算公式中，得到转子转速；
步骤S242，将所述转子转速和上一个采样时刻的转子位置角输入至预设锁相环计算公式中，得到当前采样时刻的转子位置角。
本实施例中，预设锁相环公式包括预设转子转速计算公式，容易理解的是，转子转速是与转子及其支承系统的转动频率相对应的转速，它是反映电机运行状态的重要参数。将第一转子位置角和上一个采样时刻的转子位置角输入至预设转子转速计算公式中，计算得到转子转速ωe[k]，具体的，预设转子转速计算公式为：
其中，Δθe[k] 为当前时刻第一转子位置角与上一个采样时刻的转子位置角的差值，Δθe[k-1] 为上一个采样时刻的第一转子位置角与上两个采样时刻的转子位置角的差值，ωe[k-1]为上一个采样时刻的转子转速，Kp_PLL与Ki_PLL为控制器控制参数。
本实施例中，预设锁相环公式包括有转子位置角计算公式，将转子转速和上一个采样时刻的转子位置角输入至预设转子位置角计算公式中，得到当前采样时刻的转子位置角，具体的，预设转子位置角计算公式为：
其中，T为控制系统采样周期，为当前时刻的转子转速，为上一个采样时刻的转子位置角。
本实施例中通过准确地估计电机实时的转子位置角以及转子转速，此外对于电机参数变化具有强鲁棒性，实现宽调速范围下的高性能电机驱动控制。
进一步地，所述根据所述α轴电流、所述β轴电流、所述转子位置角，预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流生成控制信号的步骤包括：
步骤S31，根据所述转子位置角，对所述α轴电流以及所述β轴电流进行Park变换，分别得到对应的d轴电流id[k]以及q轴电流iq[k]；
步骤S32，根据所述d轴电流、所述q轴电流、所述转子位置角、预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流，得到当前采样时刻的当前α轴参考电压以及当前β轴参考电压；
步骤S33，将所述当前α轴参考电压以及所述β轴参考电压作为预设SVPWM调制算法的输入，生成所述控制信号。
本实施例中，在得到转子位置角后，根据转子位置角对两相静止坐标系下的α相电流和β相电流进行Park变换，得到两相旋转坐标系下的d轴电流和q轴电流。容易理解的是，Park变化是将2轴静止坐标系的定子矢量变换至同步旋转的2轴坐标系的一种坐标变换方法。
得到d轴电流和q轴电流后，使用d轴电流、q轴电流、转子位置角、预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流计算得到当前采样时刻的当前α轴参考电压以及当前β轴参考电压，具体的计算方法请参阅后续实施例。其后，本实施例中还预设有SVPWM调制算法，将当前α轴参考电压以及β轴参考电压作为SVPWM调制算法的输入，计算得到上述参考电压所在扇区和施加时间，生成相应的控制信号。容易理解的是，参考电压所在扇区和施加时间与参考电压本身有关；SVPWM是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波形。相较于SPWM，其能使直流母线电压的利用率提高，且更易于实现数字化。
本实施例通过上述方式根据转子位置角，生成对应的控制信号，从而准确地根据电机的实际情况，实现对电机的驱动。
进一步地，请参阅图5，图5为本发明无位置传感器电机驱动方法中所述根据所述d轴电流、所述q轴电流、所述转子位置角、预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流，得到当前采样时刻的当前α轴参考电压以及当前β轴参考电压的步骤细化流程示意图。所述根据所述d轴电流、所述q轴电流、所述转子位置角、预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流，得到当前采样时刻的当前α轴参考电压以及当前β轴参考电压的步骤包括：
步骤S321，将所述d轴电流以及预设d轴参考电流作为预设d轴电流控制器的输入，得到d轴参考电压；
步骤S322，将所述q轴电流以及预设q轴参考电流作为预设q轴电流控制器的输入，得到q轴参考电压；
步骤S323，根据所述转子位置角，对所述d轴参考电压以及所述q轴参考电压进行Park逆变换，分别得到对应的所述当前α轴参考电压以及所述当前β轴参考电压。
本实施例中还预设有d轴电流控制器，将d轴电流以及预设d轴参考电流输入至d轴电流控制器中，得到d轴参考电压，具体的，请参阅下述公式：
其中，Kp_Cur和Ki_Cur为预设控制器参数，为上一个采样时刻的d轴参考电压，Δid[k]为当前时刻预设d轴参考电流与当前时刻d轴电流的差值，Δid[k-1]为上一个采样时刻的预设d轴参考电流与上一个采样时刻的d轴电流的差值。
本实施例中还预设有q轴电流控制器，将q轴电流以及预设q轴参考电流输入至q轴电流控制器中，得到q轴参考电压，具体的，请参阅下述公式：
其中，为上一个采样时刻的q轴参考电压，Δiq[k]为当前时刻预设q轴参考电流与当前时刻q轴电流的差值，Δiq[k-1]为上一个采样时刻的预设q轴参考电流与上一个采样时刻的q轴电流的差值。
应当理解的是，本发明的转子位置角及转子转速估算方法可结合任意电流控制器使用，而非限制于本实施例选用的PI控制器。
得到d轴参考电压以及q轴参考电压后，根据上述过程中得到的转子位置角，对两相旋转坐标系下的d轴参考电压以及q轴参考电压进行Park逆变换，得到两相静止坐标系下的当前α轴参考电压以及所述当前β轴参考电压。容易理解的是，Park逆变换与Park变换相反，它是一种将同步旋转的2轴坐标系的定子矢量变换至2轴静止坐标系的一种坐标变换方法。
本实施例先是将d轴电流和q轴电流、所述转子位置角、预设d轴参考电流以及预设q轴参考电流代入预设参考电压公式中，再对输出结果进行Park逆变换，最后得到当前α轴参考电压以及当前β轴参考电压，进而确保后续步骤生成的控制信号的准确性。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有电机驱动程序，所述电机驱动程序被处理器执行时实现如上所述无位置传感器电机驱动方法的操作。
本发明计算机可读存储介质的具体实施例与上述无位置传感器电机驱动方法各实施例基本相同，在此不作赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
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