CN110336510B - 电机的控制方法、***及家用电器 - Google Patents

电机的控制方法、***及家用电器 Download PDF

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Abstract

本申请提出一种电机的控制方法、***及家用电器。其中，电机的控制方法，包括以下步骤：获取上一采样时刻的电流指令值和电流采样值之间的电流误差；根据所述电流误差，对当前采样时刻的电流指令值进行校正，得到实际电流指令值；根据所述实际电流指令值得到电压指令值；根据所述电压指令值生成驱动信号，以驱动所述电机。本申请的电机的控制方法，采用基于电压预测的电流控制，避免了价值函数的建立和权重因数的选取，实现简便，且具有较高的预测精度。

Description

电机的控制方法、***及家用电器
技术领域
本申请涉及电器控制技术领域，特别涉及一种电机的控制方法、***及家用电器。
背景技术
永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，PMSM)具有重量轻、体积小和运行效率高等优点，被广泛应用于家用电器的领域中。永磁同步电机调速控制包括电流环控制环路，其中电流环控制性能是影响***动态特性的关键因素。
相关技术中，永磁同步电机电流控制策略主要包括比例积分控制、滞环控制及模型预测控制等。其中，比例积分控制通过旋转坐标变换将电机电流变为旋转坐标系下的直流分量分别进行控制，其本质是将控制环路校正为低通滤波器，受带宽限制，因此不容易得到高性能动态品质。滞环控制存在电流纹波大、开关频率不固定等问题。而永磁同步电机的模型预测电流控制需要根据控制目标建立价值函数，通过预测***状态计算价值函数，从而选取最优电压矢量，其控制效果依赖于权重系数的选取，并受逆变器的电平数影响，由于常用两电平逆变器的可选电压矢量有限，导致电流预测控制的精度不高，动态性能受限。此外，预测控制需要对控制对象进行精确建模，模型参数失配将使控制***性能恶化，可能严重时导致***失去稳定。
发明内容
本申请旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本申请的一个目的在于提出一种电机的控制方法。该方法采用基于电压预测的电流控制，避免了价值函数的建立和权重因数的选取，实现简便，且具有较高的预测精度。
本申请的第二个目的在于提出一种电机的控制***。
本申请的第三个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
本申请的第四个目的在于提出一种家用电器。
为了实现上述目的，本申请的第一方面公开了一种电机的控制方法，包括以下步骤：获取上一采样时刻的电流指令值和电流采样值之间的电流误差；根据所述电流误差，对当前采样时刻的电流指令值进行校正，得到实际电流指令值；根据所述实际电流指令值得到电压指令值；根据所述电压指令值生成驱动信号，以驱动所述电机。
本申请的电机的控制方法，采用基于电压预测的电流控制，避免了价值函数的建立和权重因数的选取，实现简便，且具有较高的预测精度。
在一些示例中，在根据所述电流误差，对当前采样时刻的电流指令值进行校正之前，还包括：根据滤波系数对所述电流误差进行滤波。
在一些示例中，还包括：根据所述电机的反馈转速，计算所述滤波系数。
在一些示例中，所述根据所述实际电流指令值得到电压指令值，包括：获取所述电机的电压方程；根据所述电压方程，通过所述电流指令值确定所述电压指令值。
本申请的第二方面公开了一种电机的控制***，包括：获取模块，用于获取上一采样时刻的电流指令值和电流采样值之间的电流误差；校正模块，用于根据所述电流误差，对当前采样时刻的电流指令值进行校正，得到实际电流指令值；电压确定模块，用于根据所述实际电流指令值得到电压指令值；控制模块，用于根据所述电压指令值生成驱动信号，以驱动所述电机。
本申请的电机的控制***，采用基于电压预测的电流控制，避免了价值函数的建立和权重因数的选取，实现简便，且具有较高的预测精度。
在一些示例中，还包括：滤波模块，用于在所述校正模块根据所述电流误差，对当前采样时刻的电流指令值进行校正之前，根据滤波系数对所述电流误差进行滤波。
在一些示例中，所述滤波模块还用于根据所述电机的反馈转速，计算所述滤波系数。
在一些示例中，所述电压确定模块用于根据所述电机的电压方程，通过所述电流指令值确定所述电压指令值。
本申请的第三方面的实施例公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有电机的控制程序，该电机的控制程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的电机的控制方法。
本申请的第四方面的实施例公开了一种家用电器，包括电机、存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的电机的控制程序，所述处理器执行所述电机的控制程序时实现上述第一方面所述的电机的控制方法。该家用电器中的电机采用基于电压预测的电流控制，避免了价值函数的建立和权重因数的选取，实现简便，且具有较高的预测精度。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述的和/或附加的方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本申请一个实施例的电机的控制方法的流程图；
图2是应用本申请一个实施例的电机的控制方法中的电流波形示意图；
图3是应用比例积分控制方法中的电流波形示意图；
图4是根据本申请一个实施例的电机的控制***的结构框图。
附图标记说明：
电机的控制***400、获取模块410、校正模块420、电压确定模块430以及控制模块440。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
以下结合附图描述根据本申请实施例的电机的控制方法、***及家用电器。
在以下描述中，电机通常指永磁同步电机。
图1是根据本申请实施例的电机的控制方法的流程图。如图1所示，根据本申请一个实施例的电机的控制方法，包括如下步骤：
S101：获取上一采样时刻的电流指令值和电流采样值之间的电流误差。
在具体示例中，计算上一采样时刻的电流指令值
Figure BDA0002136166170000051
与电流采样值id、iq之间的误差Δid、Δiq，在该示例中，例如采用如下计算公式计算电流误差，所述公式为：
Figure BDA0002136166170000052
其中，k为上一采样时刻，下标d、q表示对应旋转坐标系下的分量。
在以上描述中，电流指令值指电流目标值。
S102：根据电流误差，对当前采样时刻的电流指令值进行校正，得到实际电流指令值。
在具体示例中，为了提升实际电流指令值的计算精度，在根据电流误差，对当前采样时刻的电流指令值进行校正，得到实际电流指令值之前，还包括：根据滤波系数对电流误差进行滤波。
其中，滤波系数可以根据所述电机的反馈转速计算得到，滤波系数指低通滤波器的滤波系数。
具体来说，根据电机反馈转速，计算低通滤波器滤波系数，在该示例中，例如通过如下公式计算，所述公式为：
λ(k)＝mTsωe(k)，
其中，ωe为电机的电角速度(即：反馈给电机驱动器的以电角度为基准得到的电机反馈转速)，Ts为采样周期，λ为小于1的正数，m为可调比例系数，在该示例中，m取1。
可以通过如下公式对电流误差进行滤波，所述公式为：
对电流误差
Figure BDA0002136166170000061
本实施例中，所采用的计算表达式如下：
Figure BDA0002136166170000062
其中，
Figure BDA0002136166170000063
为滤波后的电流误差。
接着，可以根据如下公式计算实际电流指令值，所述公式为：
Figure BDA0002136166170000064
其中，
Figure BDA0002136166170000065
和
Figure BDA0002136166170000066
分别为当前采样时刻的实际电流指令值的d、q轴电流分量，
Figure BDA00021361661700000612
和
Figure BDA00021361661700000613
分别为当前采样时刻的校正前电流指令值的d、q轴电流分量。
S103：根据实际电流指令值得到电压指令值。
首先获取电机的电压方程，然后根据电压方程，通过电流指令值确定所述电压指令值。
作为一个具体的示例，根据永磁同步电机的电压方程，从实际电流指令值
Figure BDA0002136166170000067
计算得到电压指令值
Figure BDA0002136166170000068
例如：采用如下公式计算电压指令值
Figure BDA0002136166170000069
所述公式如下：
Figure BDA00021361661700000610
Figure BDA00021361661700000611
Figure BDA0002136166170000071
其中，R表示电机相电阻，Ld表示d轴电感，Lq表示q轴电感，
Figure BDA0002136166170000072
表示电机永磁体磁链。
S104：根据电压指令值生成驱动信号，以驱动电机。
将电压指令值，经脉宽调制后生成逆变器驱动信号，驱动电机运行，即：将
Figure BDA0002136166170000073
经旋转坐标变换得到静止两相坐标系下指令值
Figure BDA0002136166170000074
再经空间矢量脉宽调制得到驱动信号。
如图2和图3所示，其中，图2为应用本申请实施例的方法的永磁同步电机驱动***动态加载时的dq轴电流波形，图3为应用比例积分控制的永磁同步电机驱动***动态加载时的dq轴电流波形。可以看出，应用本申请实施例的方法可以在动态过程中更好地实现dq轴电流解耦控制，同时稳态电流纹波更小，从而可以取得较高的动态品质，且稳态精度良好。
根据本申请实施例的电机的控制方法，采用基于电压预测的电流控制，避免了价值函数的建立和权重因数的选取，实现简便，且具有较高的预测精度。
另外，本申请实施例的电机的控制方法，还可以采用自适应滤波的方式对电流指令值进行校正，从而，可以有效避免模型失配导致的稳态误差，同时保证在整体速度范围内具有良好稳定的动态品质特性。
图4是根据本申请一个实施例的电机的控制***的结构框图。如图4所示，根据本申请一个实施例的电机的控制***400，包括：获取模块410、校正模块420、电压确定模块430和控制模块440。
其中，获取模块410用于获取上一采样时刻的电流指令值和电流采样值之间的电流误差。校正模块420用于根据所述电流误差，对当前采样时刻的电流指令值进行校正，得到实际电流指令值。电压确定模块430用于根据所述实际电流指令值得到电压指令值。控制模块440用于根据所述电压指令值生成驱动信号，以驱动所述电机。
在本申请的一个实施例中，还包括：滤波模块(图4中没有示出)，用于在所述校正模块420根据所述电流误差，对当前采样时刻的电流指令值进行校正之前，根据滤波系数对所述电流误差进行滤波。
在本申请的一个实施例中，所述滤波模块还用于根据所述电机的反馈转速，计算所述滤波系数。
在本申请的一个实施例中，所述电压确定模块430用于根据所述电机的电压方程，通过所述电流指令值确定所述电压指令值。
根据本申请实施例的电机的控制***，采用基于电压预测的电流控制，避免了价值函数的建立和权重因数的选取，实现简便，且具有较高的预测精度。
另外，本申请实施例的电机的控制***，还可以采用自适应滤波的方式对电流指令值进行校正，从而，可以有效避免模型失配导致的稳态误差，同时保证在整体速度范围内具有良好稳定的动态品质特性。
需要说明的是，本申请实施例的电机的控制***的具体实现方式与本申请实施例的电机的控制方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，此处不做赘述。
进一步地，本申请的实施例公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据上述任意一个实施例所述的电机的控制***方法。
进一步地，本申请的实施例公开了一种家用电器，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据上述任意一个实施例所述的电机的控制方法。该家用电器中的电机采用基于电压预测的电流控制，避免了价值函数的建立和权重因数的选取，实现简便，且具有较高的预测精度。
上述非临时性计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(Read Only Memory；以下简称：ROM)、可擦式可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read Only Memory；以下简称：EPROM)或闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LocalArea Network；以下简称：LAN)或广域网(Wide Area Network；以下简称：WAN)连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (6)

1.一种电机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取上一采样时刻的电流指令值和电流采样值之间的电流误差；
根据所述电流误差，对当前采样时刻的电流指令值进行校正，得到实际电流指令值；
根据所述实际电流指令值得到电压指令值；
根据所述电压指令值生成驱动信号，以驱动所述电机；
在根据所述电流误差，对当前采样时刻的电流指令值进行校正之前，还包括：
根据滤波系数对所述电流误差进行滤波；
所述方法还包括：
根据所述电机的反馈转速，计算所述滤波系数；
所述根据滤波系数对电流误差进行滤波，包括：
通过如下公式对电流误差进行滤波：
Figure FDA0003018364290000011
其中，
Figure FDA0003018364290000012
为滤波后的电流误差，Δid(k)、Δiq(k)为上一采样时刻的电流指令值和电流采样值之间的误差，λ(k)为滤波系数，滤波系数为小于1的正数，k为上一采样时刻，下标d、q表示对应旋转坐标系下的分量。
2.根据权利要求1所述的电机的控制方法，其特征在于，所述根据所述实际电流指令值得到电压指令值，包括：
获取所述电机的电压方程；
根据所述电压方程，通过所述实际电流指令值确定所述电压指令值。
3.一种电机的控制***，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取上一采样时刻的电流指令值和电流采样值之间的电流误差；
校正模块，用于根据所述电流误差，对当前采样时刻的电流指令值进行校正，得到实际电流指令值；
电压确定模块，用于根据所述实际电流指令值得到电压指令值；
控制模块，用于根据所述电压指令值生成驱动信号，以驱动所述电机；
滤波模块，用于在所述校正模块根据所述电流误差，对当前采样时刻的电流指令值进行校正之前，根据滤波系数对所述电流误差进行滤波；
所述滤波模块还用于根据所述电机的反馈转速，计算所述滤波系数；
所述根据滤波系数对电流误差进行滤波，包括：
通过如下公式对电流误差进行滤波：
Figure FDA0003018364290000021
其中，
Figure FDA0003018364290000022
为滤波后的电流误差，Δid(k)、Δiq(k)为上一采样时刻的电流指令值和电流采样值之间的误差，λ(k)为滤波系数，滤波系数为小于1的正数，k为上一采样时刻，下标d、q表示对应旋转坐标系下的分量。
4.根据权利要求3所述的电机的控制***，其特征在于，所述电压确定模块用于根据所述电机的电压方程，通过所述实际电流指令值确定所述电压指令值。
5.一种计算机可读存储介质，其上存储有电机的控制程序，该电机的控制程序被处理器执行时实现权利要求1-2任一项所述的电机的控制方法。
6.一种家用电器，其特征在于，包括电机、存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的电机的控制程序，所述处理器执行所述电机的控制程序时实现权利要求1-2任一项所述的电机的控制方法。
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