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龙图腾网获悉西安理工大学申请的专利一种随机方波电压注入的PMSM转子位置和转速估计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116032175B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-17发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310188582.X，技术领域涉及：H02P21/18；该发明授权一种随机方波电压注入的PMSM转子位置和转速估计方法是由张彦平;尹忠刚;原东昇;崔阳阳设计研发完成，并于2023-03-01向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种随机方波电压注入的PMSM转子位置和转速估计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种随机方波电压注入的PMSM转子位置和转速估计方法，具体包括以下步骤：步骤1，通过服从Beta分布的随机数，设计逆变器的随机开关频率并在α轴注入随机高频方波电压信号；步骤2，提取并解调步骤1注入随机高频方波电压信号产生的高频电流响应得到的转子位置相关信号，并通过正交信号发生器得到转子位置相关信号的正交信号；步骤3，由步骤2中得到正交信号通过锁相环估计永磁同步电机的转子位置和转速；本发明解决了现有高频注入法因定子电流功率谱密度集中引起刺耳可听噪声以及因直流偏置导致估计的转子位置不准确的问题。

本发明授权一种随机方波电压注入的PMSM转子位置和转速估计方法在权利要求书中公布了：1.一种随机方波电压注入的PMSM转子位置和转速估计方法，其特征在于，具体包括以下步骤： 步骤1，通过服从Beta分布的随机数，设计逆变器的随机开关频率并在α轴注入随机高频方波电压信号，具体做法为： 步骤1.1，通过服从Beta分布的随机数设计逆变器的随机开关频率； Beta分布的概率密度函数如公式1所示： 其中，m和n是大于0的可调参数，x是产生的服从Beta分布的随机数，并且x∈[0,1]； 为了使服从Beta分布的随机数x的概率密度关于x＝0.5对称，设置m＝n；当m＝n1时，x的概率密度函数呈现凸形；当m＝n1时，x的概率密度函数呈现凹形；通过服从Beta分布的随机数x产生逆变器的随机开关频率如公式2所示： fsk＝fmin+xΔf2 其中，fsk是逆变器的随机开关频率，fmin是逆变器开关频率的最小值，Δf是逆变器开关频率的变化范围； 步骤1.2，通过服从Beta分布的随机数设计注入随机高频方波电压信号； 为了降低高频损耗并兼顾转子位置估计精度，每个注入周期中高频电流响应的振幅应相等，设高频电流响应的振幅为Ih，则在α轴注入随机高频方波电压如公式3所示： 其中，uαhk、uβhk分别是在第k个开关周期在α轴和β轴注入的高频方波电压，k是PWM中断周期的计数值，Vhk＝2πfskIhLn是第k个开关周期注入高频方波电压的振幅，是随逆变器的随机开关频率变化的，Ln＝2LdhLqhLdh+Lqh，Ldh、Lqh分别是d轴和q轴的电感； 步骤2，提取并解调步骤1注入随机高频方波电压信号产生的高频电流响应得到的转子位置相关信号，并通过正交信号发生器得到转子位置相关信号的正交信号，具体做法为： 步骤2.1，提取并解调步骤1注入随机高频方波电压信号产生的高频电流响应得到的转子位置相关信号； 由于注入的随机高频方波电压的频率远大于电机的运行频率，永磁同步电机认为是纯电感负载，在两相静止坐标系永磁同步电机高频电压方程如公式4所示： 其中，iαhk、iβhk分别是第k个开关周期高频电流在α轴和β轴的分量，θr是实际的转子位置，T-1θr是Tθr的转置，p是微分算子； 通过公式4得到高频电流响应的微分如公式5所示： 由公式3和公式5得到连续两次采样高频电流的差如公式6所示： 其中，Δiαhk是α轴第k个开关周期高频电流采样值与第k-1个开关周期高频电流采样值的差，Δiβhk是β轴第k个开关周期高频电流采样值与第k-1个开关周期高频电流采样值的差，In＝VhkπfskLn； 对公式6乘以-1k得到转子位置相关信号如公式7所示： 其中，Δiαdk、Δiβdk分别是α轴和β轴转子位置相关信号，θr是实际的转子位置； 步骤2.2，通过正交信号发生器得到转子位置相关信号的正交信号； 由于Δiαdk中包含直流偏置和2倍基频信号，当电机在低速运行时，直流偏置和2倍基频信号难以分离，而Δiβdk中只包含2倍基频信号，因此只采用Δiβdk估计转子位置和转速，锁相环的输入需要转子位置相关信号的正交信号，采用正交信号发生器得到Δiβdk的正交信号如公式6所示： 其中，Δiβdkq是由正交信号发生器产生的Δiβdk的正交信号，ωe是估计转子速度，s是复频率，c和g为可调参数； 采用正交信号发生器对Δiβdk进行噪声抑制如公式10所示： 其中，Δiβdkp为Δiβdk进行噪声抑制后的转子位置相关信号； 步骤3，由步骤2中得到正交信号通过锁相环估计永磁同步电机的转子位置和转速，具体做法为： 由公式8和公式10计算转子位置误差信号如下公式11所示： ε＝Δiβdkpcosθe-Δiβdkqsinθe11 其中，θe是估计的转子位置； 转子位置误差信号ε通过PI调节器调节得到估计的转速如下公式12所示： 其中，Kp是PI调节器的比例增益，Ki是PI调节器的积分增益； 对估计的转速ωe积分得到估计的转子位置如公式13所示：

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