CN103595328B - 一种永磁同步电机的控制方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机的控制方法及***，所述方法包括采用电压模型和电流模型计算永磁同步电机的定子磁链并计算出定子磁链的偏差；再利用两相静止坐标系与两相同步旋转坐标系间的转换矩阵计算出dq坐标系下同步电机定子的磁链、转子磁链，最后利用转子q轴磁链的闭环锁相技术计算出永磁同步电机的转子位置角度、角速度。实施本发明的有益效果是，基于永磁同步电机转子磁链闭环锁相环的无传感器估算方法，采用了电压-电流双模型对定子磁链偏差进行补偿的技术，提高了估算算法的准确性，可以实现对永磁同步电机全速度范围内的有效控制。

Description

一种永磁同步电机的控制方法及***

技术领域

本发明涉及同步电机的控制领域，更具体地说，涉及一种应用于全功率风电变流器的永磁同步电机的控制方法及***。

背景技术

直驱型风力发电***是一种新型的风力发电***，采用风机直接驱动多极低速永磁同步电机（PMSM）发电，然后通过全功率变流器转换后的电能并入电网。相对双馈异步电机（DFIG）风电***，直驱型风力发电***省去了传统齿轮箱，***效率和运行可靠性高，并具有更容易实现低压穿越功能的优点，所以直驱型风力发电***具有广泛的应用前景。

全功率变流器直驱型风力发电***中的关键设备，既要实现对电网转换优质电能的功能，又要对PMSM进行控制，其中PMSM的控制的前提是需要获得可靠的转子信息。

现有的获得可靠的转子信息的方法包括（1）有传感器技术，采用光电码盘、旋转变压器等机械装置测量，会带来成本增加、安装维护困难、外界干扰等问题；（2）反电动势法，是现有风电变流器中应用较多的永磁同步电机无传感器方法。但由于低速时电机的反电动势较小，加上受外界干扰因素影响，难以准确检测到反电动势。因此，该方法无法控制电机在低速时的稳定运行。以及一些其它无传感器估算转子位置角的方法不仅处理方法和实现过程较为复杂、其实际应用的有效性有待验证，而且无法保证其计算精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种应用于全功率风电变流器的永磁同步电机的控制方法及***。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种永磁同步电机的控制方法，所述方法包括：

采样永磁同步电机的三相定子电压u_a、u_b、u_c，定子电流i_a、i_b、i_c，通过从abc三相静止坐标系变换到αβ两相静止坐标系，计算出αβ坐标系下的电压u_α、u_β和电流i_α、i_β；

采用电压模型计算永磁同步电机αβ坐标系下的第一定子磁链ψ_α-u和ψ_β-u：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}=\∫(u_{\mathrm{\α}}-i_{\mathrm{\α}}\·R_s-u_{\mathrm{\α}-z})\mathrm{dt}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}=\∫(u_{\mathrm{\β}}-i_{\mathrm{\β}}\·R_s-u_{\mathrm{\β}-z})\mathrm{dt}\end{array}\right.;$

式中，u_α-z、u_β-z为补偿的电压量；R_s为磁同步电机的定子绕组的电阻；

采用电流模型计算永磁同步电机αβ坐标系下的第二定子磁链ψ_α-i和ψ_β-i：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}=i_{\mathrm{\α}}\·L_s+{\mathrm{\ψ}}_f\·\cos {\mathrm{\θ}}_s\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}=i_{\mathrm{\β}}\·L_s+{\mathrm{\ψ}}_f\·\sin {\mathrm{\θ}}_s\end{array}\right.;$

式中，L_s为永磁同步电机的定子电感；ψ_f为永磁同步电机的永磁体磁通量；sinθ_s、cosθ_s为估算的永磁同步电机转子角度θ_s计算的正弦、余弦值；

计算出永磁同步电机αβ坐标系下第一定子磁链和第二定子磁链间的偏差ψ_α-err和ψ_β-err：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-\mathrm{err}}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-\mathrm{err}}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}\end{array}\right.;$

利用两相静止坐标系αβ与两相同步旋转坐标系dq间的转换矩阵计算出dq坐标系下永磁同步电机定子的磁链ψ_d-s和ψ_q-s：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{d-s}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}\·\cos {\mathrm{\θ}}_s+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}\·\sin {\mathrm{\θ}}_s\\ {\mathrm{\ψ}}_{q-s}=-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}\·\sin {\mathrm{\θ}}_s+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}\·\cos {\mathrm{\θ}}_s\end{array}\right.;$

计算出永磁同步电机转子q轴的磁链ψ_q-r：

ψ_q-r＝ψ_q-s-L_s·i_q；

式中，i_q是永磁同步电机定子电流dq坐标系下的q轴分量；

令ψ_q-r＝0，计算出估算的永磁同步电机转子角度θ_s，根据所述估算的永磁同步电机转子角度θ_s控制永磁同步电机转子转动。

在上述永磁同步电机的控制方法中，补偿的电压量u_α-z、u_β-z采用PI控制器调节，计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-p}=K_{P-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-\mathrm{err}}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-p}=K_{P-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-\mathrm{err}}\end{array}\right.;$

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}+K_{I-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-\mathrm{err}}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}+K_{I-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-\mathrm{err}}\end{array}\right.;$

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}-z}={\mathrm{\ω}}_s\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-p}+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i})\\ u_{\mathrm{\β}-z}={\mathrm{\ω}}_s\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-p}+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i})\end{array}\right.;$

式中，K_P-ψ、K_I-ψ分别为第一定子磁链与第二定子磁链间的偏差采用PI闭环控制的比例、积分环节的参数；ω_s为估算的永磁同步电机转子角速度。

在上述永磁同步电机的控制方法中，估算的永磁同步电机转子角速度ω_s计算公式如下：

${\mathrm{\ω}}_s={-\mathrm{\ψ}}_{q-r}(K_{p-\mathrm{\θ}}+\frac{K_{I-\mathrm{\θ}}}{S});$

式中，K_p-θ、K_I-θ为估算的永磁同步电机转子的角度θ_s采用闭环锁相环控制的比例、积分参数。

还提供一种永磁同步电机的控制***，包括永磁同步电机、第一坐标变换单元、第二坐标变换单元、第一控制单元、第二控制单元、空间矢量脉宽调制单元以及变换器，其中，所述变换器与所述永磁同步电机连接；所述第一坐标变换单元和第二坐标变换单元依次连接在所述变换器与所述永磁同步电机之间；所述第一控制单元与第二控制单元均分别与所述第二变换单元和所述空间矢量脉宽调制单元连接，所述变换器与所述空间矢量脉宽调制单元连接；

所述第一坐标变换单元用于将永磁同步电机的三相定子电流i_a、i_b、i_c变换到αβ两相静止坐标***下的定子电流i_α、i_β；

所述第二坐标变换单元用于将定子电流i_α、i_β变换到dq同步旋转坐标系下的定子电流i_d、i_q；

所述第一控制单元用于根据参考定子电流定子电流i_d以及转子磁场旋转产生的感应电动势的轴d分量进行计算得出d轴定子电压分量v_d；

所述第二控制单元用于根据参考定子电流定子电流i_q以及转子磁场旋转产生的感应电动势的d轴分量进行计算得出q轴定子电压分量v_q；所述空间矢量脉宽调制单元用于根据定子电压v_d、v_q采用空间矢量脉宽调制算法生成脉宽信号送入所述变换器；

所述变换器用于根据所述空间矢量脉宽调制单元输出的脉宽信号生成三相定子电压以驱动所述永磁同步电机。

在上述永磁同步电机的控制***中，在dq轴坐标系下，所述第一控制单元和所述第二控制单元用于计算定子电压分量v_d和v_q的公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{v}_d=R_s{i}_d+L_d\frac{{\mathrm{di}}_d}{\mathrm{dt}}+\frac{d{\mathrm{\ψ}}_f}{\mathrm{dt}}-{\mathrm{\ω}}_s{L}_q{i}_q\\ v_q=R_s{i}_q+L_d\frac{{\mathrm{di}}_q}{\mathrm{dt}}+{\mathrm{\ω}}_s(L_d{i}_d+{\mathrm{\ψ}}_f)\end{array}\right.;$

式中，v_d、v_q分别是变换器施加给永磁同步电机上的电压的dq轴分量，

i_d、i_q分别是定子电流的dq轴分量；

L_d、L_q分别是定子dq轴的自感，其中：

$\left\{\begin{array}{c}{L}_d=L_{\mathrm{dm}}+L_{\mathrm{\σs}}\\ L_q=L_{\mathrm{qm}}+L_{\mathrm{\σs}}\end{array}\right.,$

L_dm、L_qm和L_σs分别为定子dq轴的励磁电感和漏感；

ω_s为估算的永磁同步电机转子角速度。

在上述永磁同步电机的控制***中，还包括连接在所述永磁同步电机和所述第二坐标变换单元之间的无传感器控制单元，所述无传感器控制单元用于采用电压模型计算永磁同步电机αβ坐标系下的第一定子磁链ψ_α-u和ψ_β-u：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}=\∫(u_{\mathrm{\α}}-i_{\mathrm{\α}}\·R_s-u_{\mathrm{\α}-z})\mathrm{dt}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}=\∫(u_{\mathrm{\β}}-i_{\mathrm{\β}}\·R_s-u_{\mathrm{\β}-z})\mathrm{dt}\end{array}\right.;$

式中，u_α-z、u_β-z为补偿的电压量；R_s为永磁同步电机的定子绕组的电阻；

采用电流模型计算永磁同步电机αβ坐标系下的第二定子磁链ψ_α-i和ψ_β-i：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}=i_{\mathrm{\α}}\·L_s+{\mathrm{\ψ}}_f\·\cos {\mathrm{\θ}}_s\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}=i_{\mathrm{\β}}\·L_s+{\mathrm{\ψ}}_f\·\sin {\mathrm{\θ}}_s\end{array}\right.;$

式中，L_s为永磁同步电机的定子电感；ψ_f为永磁同步电机的永磁体磁通量；sinθ_s、cosθ_s为估算的永磁同步电机转子角度θ_s计算的正弦、余弦值；

计算出永磁同步电机αβ坐标系下第一定子磁链和第二定子磁链间的偏差ψ_α-err和ψ_β-err：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-\mathrm{err}}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-\mathrm{err}}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}\end{array}\right.;$

利用两相静止坐标系αβ与两相同步旋转坐标系dq间的转换矩阵计算出dq坐标系下永磁同步电机定子的磁链ψ_d-s和ψ_q-s：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{d-s}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}\·\cos {\mathrm{\θ}}_s+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}\·\sin {\mathrm{\θ}}_s\\ {\mathrm{\ψ}}_{q-s}=-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}\·\sin {\mathrm{\θ}}_s+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}\·\cos {\mathrm{\θ}}_s\end{array}\right.;$

计算出同步电机转子q轴的磁链ψ_q-r：

ψ_q-r＝ψ_q-s-L_s·i_q；

式中，i_q是永磁同步电机定子电流dq坐标系下的q轴分量；

令ψ_q-r＝0，计算出估算的永磁同步电机转子角度θ_s，根据所述估算的永磁同步电机转子角度θ_s控制永磁同步电机的运行；

所述无传感器控制单元还用于采用PI控制器调节计算补偿的电压量u_α-z、u_β-z，计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-p}=K_{P-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-\mathrm{err}}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-p}=K_{P-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-\mathrm{err}}\end{array}\right.;$

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}+K_{I-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-\mathrm{err}}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}+K_{I-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-\mathrm{err}}\end{array}\right.;$

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}-z}={\mathrm{\ω}}_s\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-p}+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i})\\ u_{\mathrm{\β}-z}={\mathrm{\ω}}_s\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-p}+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i})\end{array}\right.;$

式中，K_P-ψ、K_I-ψ分别为第一定子磁链与第二定子磁链间的偏差采用PI闭环控制的比例、积分环节的参数；ω_s为估算的永磁同步电机转子角速度。

在上述永磁同步电机的控制***中，参考定子电流

实施本发明的永磁同步电机控制方法及***，具有以下有益效果：基于永磁同步电机转子磁链闭环锁相环的无传感器估算方法，采用了电压-电流双模型对永磁同步电机定子磁链偏差进行补偿，提高了估算算法的准确性，实现了对永磁同步电机全速度范围内的有效控制。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明提供的永磁同步电机的控制方法及***中永磁同步电机的参考坐标系；

图2是本发明提供的永磁同步电机的控制方法的流程图；

图3是本发明提供的永磁同步电机的控制方法中转子磁链闭环锁相环控制框图；

图4是本发明提供的永磁同步电机的控制***的模块方框图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1为本发明提供的永磁同步电机的控制方法及***中永磁同步电机的参考坐标系，永磁同步电机在abc三相静止坐标系中的任一相定子电压方程为：

$v_s=R_s{i}_s+L_s\frac{{\mathrm{di}}_s}{\mathrm{dt}}+\frac{d}{\mathrm{dt}}\left({\mathrm{\ψ}}_f{e}^{{\mathrm{j\θ}}_s}\right),$

式中，v_s即为永磁同步电机任一相定子电压，R_s为永磁同步电机的电阻，L_s为定子电感，ψ_f为永磁体磁通量，这三个参数为已知量。v_s为永磁同步电机的定子端电压矢量，i_s为定子电流矢量，θ_s为估算的永磁同步电机转子位置角度。

通过采用图1中的dq同步旋转坐标系为参考坐标系，d轴正方向为转子磁极直轴的正方向，q轴的正方向超前于d轴90°电角度的方向，dq轴随着转子磁极的旋转而旋转。在该dq坐标系下，永磁同步电机的定子电压方程又可表示为：

$\left\{\begin{array}{c}{v}_d=R_s{i}_d+L_d\frac{{\mathrm{di}}_d}{\mathrm{dt}}+\frac{d{\mathrm{\ψ}}_f}{\mathrm{dt}}-{\mathrm{\ω}}_s{L}_q{i}_q\\ v_q=R_s{i}_q+L_d\frac{{\mathrm{di}}_q}{\mathrm{dt}}+{\mathrm{\ω}}_s(L_d{i}_d+{\mathrm{\ψ}}_f)\end{array}\right.;$

式中，v_d、v_q分别是变换器施加给永磁同步电机上的电压的dq轴分量，

i_d、i_q分别是定子电流的dq轴分量；

L_d、L_q分别是定子dq轴的自感，其中：

$\left\{\begin{array}{c}{L}_d=L_{\mathrm{dm}}+L_{\mathrm{\σs}}\\ L_q=L_{\mathrm{qm}}+L_{\mathrm{\σs}}\end{array}\right.,$

L_dm、L_qm和L_σs分别为定子dq轴的励磁电感和漏感；

ω_s为估算的永磁同步电机转子角速度。

图2为本发明提供的永磁同步电机的控制方法的流程图，具体步骤如下：采样永磁同步电机的三相定子电压u_a、u_b、u_c，定子电流i_a、i_b、i_c，通过从abc三相静止坐标系变换到αβ两相静止坐标系的矩阵为

$T_{\mathrm{abc}/\mathrm{\α\β}}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right];$

由上述方程可计算出αβ坐标系下的电压u_α、u_β和电流i_α、i_β。

采用电压模型计算永磁同步电机αβ坐标系下的第一定子磁链ψ_α-u和ψ_β-u：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}=\∫(u_{\mathrm{\α}}-i_{\mathrm{\α}}\·R_s-u_{\mathrm{\α}-z})\mathrm{dt}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}=\∫(u_{\mathrm{\β}}-i_{\mathrm{\β}}\·R_s-u_{\mathrm{\β}-z})\mathrm{dt}\end{array}\right.;$

式中，u_α-z、u_β-z为补偿的电压量，可通过后面的PI控制器调节计算；R_s为磁同步电机的定子绕组的电阻。

采用电流模型计算永磁同步电机αβ坐标系下的第二定子磁链ψ_α-i和ψ_β-i：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}=i_{\mathrm{\α}}\·L_s+{\mathrm{\ψ}}_f\·\cos {\mathrm{\θ}}_s\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}=i_{\mathrm{\β}}\·L_s+{\mathrm{\ψ}}_f\·\sin {\mathrm{\θ}}_s\end{array}\right.;$

式中，L_s为永磁同步电机的定子电感；ψ_f为永磁同步电机的永磁体磁通量；sinθ_s、cosθ_s为估算的电机转子角度θ_s计算的正弦、余弦值。

计算出永磁同步电机αβ坐标系下第一定子磁链和第二定子磁链间的偏差ψ_α-err和ψ_β-err：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-\mathrm{err}}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-\mathrm{err}}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}\end{array}\right.;$

采用PI控制器调节计算补偿的电压量u_α-z、u_β-z，计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-p}=K_{P-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-\mathrm{err}}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-p}=K_{P-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-\mathrm{err}}\end{array}\right.;$

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}+K_{I-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-\mathrm{err}}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}+K_{I-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-\mathrm{err}}\end{array}\right.;$

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}-z}={\mathrm{\ω}}_s\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-p}+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i})\\ u_{\mathrm{\β}-z}={\mathrm{\ω}}_s\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-p}+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i})\end{array}\right.;$

式中，K_P-ψ、K_I-ψ分别为第一定子磁链与第二定子磁链间的偏差采用PI闭环控制的比例、积分环节的参数；ω_s为估算的永磁同步电机转子的角速度。

利用两相静止坐标系αβ与两相同步旋转坐标系dq间的转换矩阵：

$T_{\mathrm{\α\β}\→\mathrm{dq}}=\left[\begin{array}{cc}{\cos \mathrm{\θ}}_s& \sin {\mathrm{\θ}}_s\\ -\sin {\mathrm{\θ}}_s& \cos {\mathrm{\θ}}_s\end{array}\right];$

式中，sinθ_s、cosθ_s为估算的电机转子角度θ_s计算的正弦、余弦值。

计算出dq坐标系下同步电机定子的磁链ψ_d-s和ψ_q-s：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{d-s}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}\·\cos {\mathrm{\θ}}_s+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}\·\sin {\mathrm{\θ}}_s\\ {\mathrm{\ψ}}_{q-s}=-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}\·\sin {\mathrm{\θ}}_s+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}\·\cos {\mathrm{\θ}}_s\end{array}\right.;$

计算出同步电机转子q轴的磁链ψ_q-r：

ψ_q-r＝ψ_q-s-L_s·i_q；

式中，i_q是永磁同步电机定子电流dq坐标系下的q轴分量。

其中，估算的永同步电机转子的角速度ω_s计算公式如下：

${\mathrm{\ω}}_s=-{\mathrm{\ψ}}_{q-r}(K_{p-\mathrm{\θ}}+\frac{K_{I-\mathrm{\θ}}}{S});$

式中，K_p-θ、K_I-θ为估算的永磁同步电机转子的角度θ_s采用闭环锁相环控制的比例、积分参数。

当估算的永磁同步电机转子位置与实际的转子位置一致时，电机永磁体产生的磁链没有q轴分量，即ψ_q-r＝0。所以，利用PI调节闭环控制使ψ_q-r→0，从而使估算的转子位置θ_s跟踪实际的转子位置角度。根据该估算的永磁同步电机转子角度θ_s计算出电机dq坐标系下的定子电压分量，以驱动永磁同步电机的运行。同时，转子的角速度ω_s可通过PI直接输出，如图3所示，由于对估算的转子位置θ_s采用了闭环锁相环控制，比开环计算方法具有更好的鲁棒性和计算精度。

图4为本发明提供的永磁同步电机的控制***的模块方框图，包括永磁同步电机（PMSM）101、第一坐标变换单元102、第二坐标变换单元103、第一控制单元104、第二控制单元105、空间矢量脉宽调制单元106以及变换器107。变换器107与永磁同步电机101连接，第一坐标变换单元102和第二坐标变换单元103依次连接在变换器107和永磁同步电机101之间，第一控制单元104与第二控制单元105均分别与第二变换单元103和空间矢量脉宽调制单元106连接，变换器107与空间矢量脉宽调制单元106连接。

第一坐标变换单元102用于将永磁同步电机101的三相定子电流i_a、i_b、i_c变换到αβ两相静止坐标***下的定子电流i_α、i_β，即Clarke变换，其中，可通过电流互感器来测量永磁同步电机的任意两相定子电流，再计算得出第三相定子电流，也可通过电流互感器测量永磁同步电机三相定子电流。第二坐标变换单元103用于将定子电流i_α、i_β变换到dq同步旋转坐标系下的定子电流i_d、i_q，即Park变换。

第一控制单元104用于根据参考定子电流定子电流i_d以及转子磁场旋转产生的感应电动势的d轴分量进行计算得出d轴定子电压分量v_d。具体地，先通过比较器得到参考定子电流与定子电流i_d比较的差值，再通过PI控制器对其比较差值进行比例、积分运算，之后再叠加转子磁场旋转产生的感应电动势的d轴分量计算出d轴定子电压分量v_d，其中，参考定子电流

第二控制单元105用于根据参考定子电流定子电流i_q以及转子磁场旋转产生的感应电动势的q轴分量计算得出q轴定子电压分量v_q。具体地，先通过比较器得到参考定子电流与定子电流i_q比较的差值，再通过PI控制器对其比较差值进行比例、积分运算，之后再叠加转子磁场旋转产生的感应电动势的q轴分量计算得出q轴定子电压分量v_q。其中，参考定子电流*由需输出的电机转矩计算得到。

因此，通过对电流的闭环控制，在dq轴坐标系下，第一控制单元104和第二控制单元105计算定子电压分量的公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{v}_d=R_s{i}_d+L_d\frac{{\mathrm{di}}_d}{\mathrm{dt}}+\frac{d{\mathrm{\ψ}}_f}{\mathrm{dt}}-{\mathrm{\ω}}_s{L}_q{i}_q\\ v_q=R_s{i}_q+L_d\frac{{\mathrm{di}}_q}{\mathrm{dt}}+{\mathrm{\ω}}_s(L_d{i}_d+{\mathrm{\ψ}}_f)\end{array}\right.;$

式中，v_d、v_q分别是变换器施加给永磁同步电机上的电压的dq轴分量，

i_d、i_q分别是定子电流的dq轴分量；

L_d、L_q分别是定子dq轴的自感，其中：

$\left\{\begin{array}{c}{L}_d=L_{\mathrm{dm}}+L_{\mathrm{\σs}}\\ L_q=L_{\mathrm{qm}}+L_{\mathrm{\σs}}\end{array}\right.,$

L_dm、L_qm和L_σs分别为定子dq轴的励磁电感和漏感；

ω_s为通过上述无传感器方法估算的永磁同步电机转子角速度。

根据上述公式，使得实际的定子电流i_d、i_q最终跟踪上参考定子电流采用基于定子电流的控制方式可以减少永磁体的去磁，并可以通过直接控制iq实现对电机转矩的控制，控制简单。而参考定子电流是由风电变流器中主控***通过通信协议传输过来的，依据需控制的电机转矩大小计算得到。此处计算参考定子电流为现有技术，不再赘述。

根据上述计算出的d轴定子电压分量v_d和q轴定子电压分量v_q，再将v_d和v_q作为空间矢量脉宽调制单元106的两个输入量，通过空间矢量脉宽调制算法输出为脉宽控制信号S_a、S_b、S_c，将该脉冲控制信号送入变换器，变换器107则根据空间矢量脉宽调制单元106输出的脉宽控制信号生成三相定子电压以驱动永磁同步电机101工作。

该永磁同步电机控制***还包括连接在永磁同步电机101和第二坐标变换单元103之间的无传感器控制单元108，无传感器控制单元108用于根据上述同步电机无传感器控制方法估算出电机转子位置信息，即转子位置角度θ_s和转子的角速度ω_s。具体的，无传感器控制单元108用于采用电压模型计算永磁同步电机的第一定子磁链：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}=\∫(u_{\mathrm{\α}}-i_{\mathrm{\α}}\·R_s-u_{\mathrm{\α}-z})\mathrm{dt}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}=\∫(u_{\mathrm{\β}}-i_{\mathrm{\β}}\·R_s-u_{\mathrm{\β}-z})\mathrm{dt}\end{array}\right.;$

式中，u_α-z、u_β-z为补偿的电压量；R_s为永磁同步电机的定子绕组的电阻。

采用电流模型计算永磁同步电机的第二定子磁链：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}=i_{\mathrm{\α}}\·L_s+{\mathrm{\ψ}}_f\·\cos {\mathrm{\θ}}_s\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}=i_{\mathrm{\β}}\·L_s+{\mathrm{\ψ}}_f\·\sin {\mathrm{\θ}}_s\end{array}\right.;$

式中，L_s为永磁同步电机的定子电感；ψ_f为永磁同步电机的永磁体磁通量；sinθ_s、cosθ_s为估算的电机转子角度θ_s计算的正弦、余弦值。

计算出第一定子磁链和第二定子磁链间的偏差：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-\mathrm{err}}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-\mathrm{err}}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}\end{array}\right.;$

利用两相静止坐标系与两相同步旋转坐标系间的转换矩阵：

$T_{\mathrm{\α\β}\→\mathrm{dq}}=\left[\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\θ}}_s& \sin {\mathrm{\θ}}_s\\ -\sin {\mathrm{\θ}}_s& \cos {\mathrm{\θ}}_s\end{array}\right];$

式中，sinθ_s、cosθ_s为估算的电机转子角度θ_s计算的正弦、余弦值。

计算出dq坐标系下同步电机定子的磁链：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{d-s}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}\·\cos {\mathrm{\θ}}_s+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}\·\sin {\mathrm{\θ}}_s\\ {\mathrm{\ψ}}_{q-s}=-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}\·\sin {\mathrm{\θ}}_s+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}\·\cos {\mathrm{\θ}}_s\end{array}\right.;$

计算出同步电机转子q轴的磁链：

ψ_q-r＝ψ_q-s-L_s·i_q；

式中，i_q是永磁同步电机定子电流dq坐标系下的q轴分量。

上述中补偿的电压量u_α-z、u_β-z可根据PI控制器调节计算得出，计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-p}=K_{P-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-\mathrm{err}}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-p}=K_{P-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-\mathrm{err}}\end{array}\right.;$

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}+K_{I-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-\mathrm{err}}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}+K_{I-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-\mathrm{err}}\end{array}\right.;$

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}-z}={\mathrm{\ω}}_s\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-p}+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i})\\ u_{\mathrm{\β}-z}={\mathrm{\ω}}_s\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-p}+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i})\end{array}\right.;$

式中，K_P-ψ、K_I-ψ分别为第一定子磁链与第二定子磁链间的偏差采用PI闭环控制的比例、积分环节的参数；ω_s为估算的永磁同步电机转子的角速度。

当估算的永磁同步电机转子位置与实际的转子位置一致时，电机永磁体产生的磁链没有q轴分量，即ψ_q-r＝0。所以，利用图3中的PI调节闭环控制使ψ_q-r→0，从而使估算的转子位置θ_s跟踪实际的转子位置角度。并根据该估算的永磁同步电机转子角度θ_s计算出电机dq坐标系下的定子电压分量，即d轴定子电压分量v_d和q轴定子电压分量v_q，再将v_d和v_q作为空间矢量脉宽调制单元的两个输入量，通过空间矢量脉宽调制算法输出为脉宽控制信号并送入变换器，生成三相定子电压以驱动永磁同步电机工作，从而有效地对永磁同步电机进行控制。

实施本发明提供的永磁同步电机控制方法及***，通过采用电压-电流双模型计算永磁同步电机的定子磁链，利用计算的磁链偏差补偿电机的电压，保证了全速度范围内，尤其是低速时电机电压、磁链计算的准确性；以及利用电机转子q轴磁链闭环锁相环技术，当估算的电机转子位置与实际的转子位置一致时，电机永磁体产生的磁链没有q轴分量，再利用PI调节闭环控制可直接计算出电机的转子位置和角速度，比开环计算方法具有更好的鲁棒性和计算精度。

此外，本发明提出的永磁同步电机控制方法及***对硬件和控制器要求低，实现简单；同时，其可操作性强，能够准确估算出永磁同步电机在全速度范围内的转子位置和角速度，具有较高的可靠性、实际应用价值和显著的成本优势。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种永磁同步电机的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

采样永磁同步电机的三相定子电压u_a、u_b、u_c，定子电流i_a、i_b、i_c，通过从abc三相静止坐标系变换到αβ两相静止坐标系，计算出αβ坐标系下的电压u_α、u_β和电流i_α、i_β；

采用电压模型计算永磁同步电机αβ坐标系下的第一定子磁链ψ_α-u和ψ_β-u：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}=\∫(u_{\mathrm{\α}}-i_{\mathrm{\α}}\·R_s-u_{\mathrm{\α}-z})dt\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}=\∫(u_{\mathrm{\β}}-i_{\mathrm{\β}}\·R_s-u_{\mathrm{\β}-z})dt\end{array}\right.;$

式中，u_α-z、u_β-z为补偿的电压量；R_s为永磁同步电机的定子绕组的电阻；

采用电流模型计算永磁同步电机αβ坐标系下的第二定子磁链ψ_α-i和ψ_β-i：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}=i_{\mathrm{\α}}\·L_s+{\mathrm{\ψ}}_f\·cos{\mathrm{\θ}}_s\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}=i_{\mathrm{\β}}\·L_s+{\mathrm{\ψ}}_f\·{\mathrm{sin\θ}}_s\end{array}\right.;$

式中，L_s为永磁同步电机的定子电感；ψ_f为永磁同步电机的永磁体磁通量；sinθ_s、cosθ_s为估算的永磁同步电机转子角度θ_s计算的正弦、余弦值；

计算出永磁同步电机αβ坐标系下第一定子磁链和第二定子磁链间的偏差ψ_α-err和ψ_β-err：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-err}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-err}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}\end{array}\right.;$

利用两相静止坐标系αβ与两相同步旋转坐标系dq间的转换矩阵计算出dq坐标系下永磁同步电机定子的磁链ψ_d-s和ψ_q-s：

$\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{d-s}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}\·{\mathrm{cos\θ}}_s+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}\·{\mathrm{sin\θ}}_s\\ {\mathrm{\ψ}}_{q-s}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}\·{\mathrm{sin\θ}}_s+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}\·{\mathrm{cos\θ}}_s\end{array};$

计算出永磁同步电机转子q轴的磁链ψ_q-r：

ψ_q-r＝ψ_q-s-L_s·i_q；

式中，i_q是永磁同步电机定子电流dq坐标系下的q轴分量；

利用PI调节闭环控制使ψ_q-r趋向于0，计算出估算的永磁同步电机转子角度θ_s，根据所述估算的永磁同步电机转子角度θ_s控制永磁同步电机的运行；

其中，补偿的电压量u_α-z、u_β-z采用PI控制器调节，计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-p}=K_{P-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-err}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-p}=K_{P-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-err}\end{array}\right.;$

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}+K_{I-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-err}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}+K_{I-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-err}\end{array}\right.;$

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}-z}={\mathrm{\ω}}_s\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-p}+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i})\\ u_{\mathrm{\β}-z}={\mathrm{\ω}}_s\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-p}+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i})\end{array}\right.;$

式中，K_P-ψ、K_I-ψ分别为第一定子磁链与第二定子磁链间的偏差采用PI闭环控制的比例、积分环节的参数；ω_s为估算的永磁同步电机转子角速度。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的控制方法，其特征在于，估算的永磁同步电机转子角速度ω_s计算公式如下：

${\mathrm{\ω}}_s=-{\mathrm{\ψ}}_{q-r}(K_{p-\mathrm{\θ}}+\frac{K_{I-\mathrm{\θ}}}{S});$

式中，K_p-θ、K_I-θ为估算的永磁同步电机转子的角度θ_s采用闭环锁相环控制的比例、积分参数。

3.一种永磁同步电机的控制***，其特征在于，包括永磁同步电机、第一坐标变换单元、第二坐标变换单元、第一控制单元、第二控制单元、空间矢量脉宽调制单元、变换器以及连接在所述永磁同步电机和所述第二坐标变换单元之间的无传感器控制单元，其中，所述变换器与所述永磁同步电机连接；所述第一坐标变换单元和第二坐标变换单元依次连接在所述变换器与所述永磁同步电机之间；所述第一控制单元与第二控制单元均分别与所述第二变换单元和所述空间矢量脉宽调制单元连接，所述变换器与所述空间矢量脉宽调制单元连接；

所述第一坐标变换单元用于将永磁同步电机的三相定子电流i_a、i_b、i_c变换到αβ两相静止坐标***下的定子电流i_α、i_β；

所述第二坐标变换单元用于将定子电流i_α、i_β变换到dq同步旋转坐标系下的定子电流i_d、i_q；

所述第一控制单元用于根据参考定子电流定子电流i_d以及转子磁场旋转产生的感应电动势的d轴分量进行计算得出d轴定子电压分量v_d；

所述第二控制单元用于根据参考定子电流定子电流i_q以及转子磁场旋转产生的感应电动势的q轴分量进行计算得出q轴定子电压分量v_q；

所述空间矢量脉宽调制单元用于根据定子电压v_d、v_q采用空间矢量脉宽调制算法生成脉宽信号送入所述变换器；

所述变换器用于根据所述空间矢量脉宽调制单元输出的脉宽信号生成三相定子电压以驱动所述永磁同步电机；

所述无传感器控制单元用于采用电压模型计算永磁同步电机αβ坐标系下的第一定子磁链ψ_α-u和ψ_β-u：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}=\∫(u_{\mathrm{\α}}-i_{\mathrm{\α}}\·R_s-u_{\mathrm{\α}-z})dt\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}=\∫(u_{\mathrm{\β}}-i_{\mathrm{\β}}\·R_s-u_{\mathrm{\β}-z})dt\end{array}\right.;$

式中，u_α-z、u_β-z为补偿的电压量；R_s为永磁同步电机的定子绕组的电阻；

采用电流模型计算永磁同步电机αβ坐标系下的第二定子磁链ψ_α-i和ψ_β-i：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}=i_{\mathrm{\α}}\·L_s+{\mathrm{\ψ}}_f\·{\mathrm{cos\θ}}_s\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}=i_{\mathrm{\β}}\·L_s+{\mathrm{\ψ}}_f\·{\mathrm{sin\θ}}_s\end{array}\right.;$

式中，L_s为永磁同步电机的定子电感；ψ_f为永磁同步电机的永磁体磁通量；sinθ_s、cosθs为估算的永磁同步电机转子角度θ_s计算的正弦、余弦值；

计算出永磁同步电机αβ坐标系下第一定子磁链和第二定子磁链间的偏差ψ_α-err和ψ_β-err：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-err}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-err}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}\end{array}\right.;$

利用两相静止坐标系αβ与两相同步旋转坐标系dq间的转换矩阵计算出dq坐标系下永磁同步电机定子的磁链ψd-s和ψq-s：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{d-s}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}\·{\mathrm{cos\θ}}_s+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}\·{\mathrm{sin\θ}}_s\\ {\mathrm{\ψ}}_{q-s}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-u}\·{\mathrm{sin\θ}}_s+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-u}\·{\mathrm{cos\θ}}_s\end{array}\right.;$

计算出同步电机转子q轴的磁链ψ_q-r：

ψ_q-r＝ψ_q-s-L_s·i_q；

式中，i_q是永磁同步电机定子电流dq坐标系下的q轴分量；

利用PI调节闭环控制使ψ_q-r趋向于0，计算出估算的永磁同步电机转子角度θs，根据所述估算的永磁同步电机转子角度θ_s控制永磁同步电机的运行；

所述无传感器控制单元还用于采用PI控制器调节计算补偿的电压量u_α-z、u_β-z，计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-p}=K_{P-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-err}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-p}=K_{P-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-err}\end{array}\right.;$

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i}+K_{I-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-err}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i}+K_{I-\mathrm{\ψ}}\·{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-err}\end{array}\right.;$

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}-z}={\mathrm{\ω}}_s\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-p}+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}-i})\\ u_{\mathrm{\β}-z}={\mathrm{\ω}}_s\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-p}+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}-i})\end{array}\right.;$

式中，K_P-ψ、K_I-ψ分别为第一定子磁链与第二定子磁链间的偏差采用PI闭环控制的比例、积分环节的参数；ω_s为估算的永磁同步电机转子角速度。

4.根据权利要求3所述的永磁同步电机的控制***，其特征在于，在dq轴坐标系下，所述第一控制单元和所述第二控制单元用于计算定子电压分量v_d和v_q的公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{v}_d=R_s{i}_d+L_d\frac{{\mathrm{di}}_d}{dt}+\frac{{\mathrm{d\ψ}}_f}{dt}-{\mathrm{\ω}}_s{L}_q{i}_q\\ v_q=R_s{i}_q+L_q\frac{{\mathrm{di}}_q}{dt}+{\mathrm{\ω}}_s(L_d{i}_d+{\mathrm{\ψ}}_f);\end{array}\right.;$

式中，v_d、v_q分别是变换器施加给永磁同步电机上的电压的dq轴分量，

i_d、i_q分别是定子电流的dq轴分量；

L_d、L_q分别是定子dq轴的自感，其中：

$\left\{\begin{array}{c}{L}_d=L_{dm}+L_{\mathrm{\σ}s}\\ L_q=L_{qm}+L_{\mathrm{\σ}s}\end{array}\right.,$

L_dm、L_qm和L_σs分别为定子dq轴的励磁电感和漏感；

ω_s为估算的永磁同步电机转子角速度。

5.根据权利要求4所述的永磁同步电机的控制***，其特征在于，参考定子电流 $i_d^{*}=0.$