CN112290841B - 一种永磁同步电机控制方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

一种永磁同步电机控制方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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CN112290841B CN202011077337.4A CN202011077337A CN112290841B CN 112290841 B CN112290841 B CN 112290841B CN 202011077337 A CN202011077337 A CN 202011077337A CN 112290841 B CN112290841 B CN 112290841B
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Abstract

本申请提供了一种永磁同步电机控制方法、装置、电子设备及存储介质，属于电机驱动控制技术领域。本申请通过获取实测转速值、母线电压值和电角速度值；计算实测转速值和预设转速值的差值，得到转速差值；当实测转速值大于等于预设基速时，将转速差值输入至第一速度调节器中，得到转矩指令；将母线电压值和电角速度值代入预设公式中得到K值；在预设的转矩指令和K值与电流信息的对应关系中查找转矩指令和K值对应的电流信息，通过电流信息对电机进行控制。通过本申请查找的电流信息适用于母线电压变动的情况，使最终得到的电流信息更加准确。

Description

一种永磁同步电机控制方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及电机驱动控制技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机控制方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
近些年，在家电领域，降低成本是一个逐渐发展的趋势，因此广泛应用于家用电器中的永磁同步电机也进行了相应的改善。传统永磁同步电机驱动***中的母线电容采用大电解电容，然而大电解电容存在使用寿命短，体积大，价格高等缺点；而薄膜电容因其具有使用寿命长，体积小，廉价的优点，而替代大电解电容应用在电机驱动***中。使用薄膜电容的母线无电解电容永磁同步电机驱动***具有成本低的优势，但是母线无电解***技术还不成熟，一直存在电机输出转矩和转速波动较大的问题，因此需要研究能够抑制电机转速和转速波动的控制策略。
现有控制策略的实现方法是，当转速较大时利用查表法进行控制，该查表法使用的数据表是依据母线电压不变，直轴电流值和交轴电流给随电机的电角速度变化而变化进行制作的。
然而，电机实际运行过程中，当转速较大时，母线电压是变动的，所以通过上述查表法得到的直轴电流值和交轴电流值并不准确。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种永磁同步电机控制方法，以解决母线电压波动时，利用现有查表法得到的直轴电流值和交轴电流值不准确的问题。具体技术方案如下：
第一方面，提供了一种永磁同步电机控制方法，所述方法包括：
获取实测转速值、母线电压值和电角速度值；
计算所述实测转速值和预设转速值的差值，得到转速差值；
当所述实测转速值大于预设基速时，将所述转速差值输入至第一速度调节器中，得到转矩指令；
将所述母线电压值和电角速度值代入预设第一公式中得到K值；
在预设的转矩指令和K值与电流信息的对应关系中查找所述转矩指令和K值对应的电流信息，其中所述电流信息包括直轴电流值和交轴电流值；
通过所述电流信息对所述电机进行控制。
可选的，所述方法还包括：
针对转矩指令数据集中的每个转矩指令，将转矩指令与K值数据集中的每个K值逐一组合，得到多个包含转矩指令和K值的数据组合；
针对每个数据组合，将所述数据组合中的转矩指令和K值代入预设第二公式中，得到每个数据组合对应的电流信息，其中所述预设第二公式为：
Te＝1.5Pniq[id(Ld-Lq)+ψf]
K2＝(Lqiq)2+(Ldid+ψf)2
其中，Te为转矩指令，
Figure GDA0003427010210000021
id为直轴电流值，iq为交轴电流值，Ld为定子直轴电感，Lq为定子交轴电感，ψf为永磁电机的转子磁链，Pn为电机的极对数；
根据所述数据组合、电流信息以及数据组合与电流信息的对应关系，制作对应关系表。
可选的，所述通过所述电流信息对所述电机进行控制，包括：
根据所述直轴电流值、交轴电流值和直轴电流实测值、交轴电流实测值，计算弱磁电流值；
将所述弱磁电流值与所述直轴电流值之和生成弱磁电流指令；
通过所述弱磁电流指令对所述电机进行控制。
可选的，所述根据所述直轴电流值、交轴电流值和直轴电流实测值、交轴电流实测值，计算弱磁电流值，包括：
将所述直轴电流实测值与所述直轴电流值做差得到直轴电流差值，并将所述交轴电流实测值与所述交轴电流值做差得到交轴电流差值；
将所述直轴电流差值和交轴电流差值输入至电流控制器中，输出直轴电压值和交轴电压值；
将所述直轴电压值和交轴电压值代入三相静止坐标系与两相静止坐标系的转换公式中，得到矢量电压；
将所述矢量电压输入至空间矢量脉宽调制SVPWM模块中，计算得到零矢量的作用时间；
将所述作用时间输入至比例积分调节器PIR中，输出所述弱磁电流值。
可选的，所述将所述作用时间输入比例积分调节器PIR中，输出所述弱磁电流值，包括：
将所述作用时间与预设数值相加得到第一数值，其中所述预设数值为正数值；
将所述第一数值输入至第一限幅器，输出第二数值，其中，所述第二数值小于等于零；
将所述第二数值输入至所述比例积分调节器PIR中，输出第一电流值；
将所述第一电流值输入至第二限幅器中，输出所述弱磁电流值，其中所述弱磁电流值小于预设阈值。
可选的，所述将所述矢量电压输入到空间矢量脉宽调制SVPWM模块中，计算得到零矢量的作用时间之前，还包括：
将所述矢量电压输入至第三限幅器中，得到限幅后的矢量电压，其中所述限幅后的矢量电压小于等于
Figure GDA0003427010210000041
Udc(t)为实测母线电压值。
可选的，所述方法还包括：
当实测转速值小于等于预设基速时，将所述转速差值输入至第二速度调节器中，得到电流幅值；
将所述电流幅值输入至最大转矩电流比MTPA控制模块，输出电流信息；
通过所述电流信息对所述电机进行控制。
第二方面，提供了一种永磁同步电机控制装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取实测转速值、母线电压值和电角速度值；
计算模块，用于计算所述实测转速值和预设转速值的差值，得到转速差值；
输入模块，用于当所述实测转速值大于预设基速时，将所述转速差值输入至第一速度调节器中，得到转矩指令；
得到模块，用于将所述母线电压值和电角速度值代入预设第一公式中得到K值；
查找模块，用于在预设的转矩指令和K值与电流信息的对应关系中查找所述转矩指令和K值对应的电流信息，其中所述电流信息包括直轴电流值和交轴电流值；
控制模块，用于通过所述电流信息对所述电机进行控制。
可选的，所述装置还包括：
组合模块，用于针对转矩指令数据集中的每个转矩指令，将转矩指令与K值数据集中的每个K值逐一组合，得到多个包含转矩指令和K值的数据组合；
电流信息得到模块，用于针对每个数据组合，将所述数据组合中的转矩指令和K值代入预设第二公式中，得到每个数据组合对应的电流信息，其中所述预设第二公式为：
Te＝1.5Pniq[id(Ld-Lq)+ψf]
K2＝(Lqiq)2+(Ldid+ψf)2
其中，Te为转矩指令，
Figure GDA0003427010210000051
id为直轴电流值，iq为交轴电流值，Ld为定子直轴电感，Lq为定子交轴电感，ψf为永磁电机的转子磁链，Pn为电机的极对数；
制作模块，用于根据所述数据组合、电流信息以及数据组合与电流信息的对应关系，制作对应关系表。
可选的，所述控制模块，包括：
计算子模块，用于根据所述直轴电流值、交轴电流值和直轴电流实测值、交轴电流实测值，计算弱磁电流值；
生成子模块，用于将所述弱磁电流值与所述直轴电流值之和生成弱磁电流指令；
控制子模块，用于通过所述弱磁电流指令对所述电机进行控制。
可选的，所述计算子模块，包括：
计算单元，用于将所述直轴电流实测值与所述直轴电流值做差得到直轴电流差值，并将所述交轴电流实测值与所述交轴电流值做差得到交轴电流差值；
输入单元，用于将所述直轴电流差值和交轴电流差值输入至电流控制器中，输出直轴电压值和交轴电压值；
转换单元，用于将所述直轴电压值和交轴电压值代入三相静止坐标系与两相静止坐标系的转换公式中，得到矢量电压；
零矢量计算单元，用于将所述矢量电压输入至空间矢量脉宽调制SVPWM模块中，计算得到零矢量的作用时间；
作用时间输入单元，用于将所述作用时间输入至比例积分调节器PIR中，输出所述弱磁电流值。
可选的，所述作用时间输入单元，包括：
相加子单元，用于将所述作用时间与预设数值相加得到第一数值，其中所述预设数值为正数值；
第一数值输入子单元，用于将所述第一数值输入至第一限幅器，输出第二数值，其中，所述第二数值小于等于零；
第二数值输入子单元，用于将所述第二数值输入至所述比例积分调节器PIR中，输出第一电流值；
第一电流值输入子单元，用于将所述第一电流值输入至第二限幅器中，输出所述弱磁电流值，其中所述弱磁电流值小于预设阈值。
可选的，所述计算子模块，还包括：
矢量电压输入单元，用于将所述矢量电压输入至第三限幅器中，得到限幅后的矢量电压，其中所述限幅后的矢量电压小于等于
Figure GDA0003427010210000071
Udc(t)为实测母线电压值。
可选的，所述装置还包括：
电流幅值得到模块，用于当实测转速值小于等于预设基速时，将所述转速差值输入至第二速度调节器中，得到电流幅值；
电流幅值输入模块，用于将所述电流幅值输入至最大转矩电流比MTPA控制模块，输出电流信息；
控制模块，用于通过所述电流信息对所述电机进行控制。
第三方面，提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现第一方面任一所述的方法步骤。
第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一所述的方法步骤。
第五方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一所述的永磁同步电机控制方法。
本申请实施例有益效果：
本申请实施例提供了一种永磁同步电机控制方法，所述方法包括：获取实测转速值、母线电压值和电角速度值；计算实测转速值和预设转速值的差值，得到转速差值；当实测转速值大于等于预设基速时，将转速差值输入至第一速度调节器中，得到转矩指令；将母线电压值和电角速度值代入预设公式中得到K值；在预设的转矩指令和K值与电流信息的对应关系中查找转矩指令和K值对应的电流信息，通过电流信息对电机进行控制。
本申请中将母线电压值和电角速度值代入预设公式中得到K值，利用K值在预设的对应关系中查找电流信息，母线电压变动时，因为电角速度也会相应变动，所以加入电角速度的变动情况可以抑制K值变化，使得查找电流信息的过程不再仅依赖母线电压，而是依赖于K值这一变量，因此通过本申请查找的电流信息适用于母线电压变动的情况，使最终得到的电流信息更加准确。
当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的永磁同步电机控制方法的一种流程图；
图2为本申请实施例提供的永磁同步电机控制方法的另一种流程图；
图3为本申请实施例提供的永磁同步电机控制方法的另一种流程图；
图4为本申请实施例提供的一种永磁同步电机控制装置的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的永磁同步电机控制原理示意图；
图7为采用传统矢量控制的无电解***的电机转矩图；
图8为采用传统矢量控制的无电解***的电机转速图；
图9为采用本申请实施例提供的永磁同步电机控制方法得到的无电解***的电机转矩图；
图10为采用本申请实施例提供的永磁同步电机控制方法得到的无电解***的电机转矩图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
由于电机实际运行过程中，当转速较大时，母线电压是变动的，通过现有查表法得到的直轴电流值和交轴电流值并不准确。为此，本申请实施例提供了一种永磁同步电机控制方法，可以应用于电机驱动控制***。
下面将结合具体实施方式，对本申请实施例提供的一种永磁同步电机控制方法进行详细的说明，如图1所示，具体步骤如下：
S101，获取实测转速值、母线电压值和电角速度值。
在本申请实施例中，实测转速值、母线电压值和电角速度值为电机运转时实时测量得到的值，电机控制***可以通过传感器实时获取电机运转时的实测转速值、母线电压值和电角速度值。
S102，计算实测转速值和预设转速值的差值，得到转速差值。
在本申请实施例中，预设转速值为预先给定的转速值。在电机运转时，实测转速值与预设转速值会产生一定误差，为了抑制这种误差造成的转速波动，需要计算实测转速值和预设转速值的差值，得到转速差值，后续将转速差值作为反馈信息输入到电机控制***中。
S103，当实测转速值大于预设基速时，将转速差值输入至第一速度调节器中，得到转矩指令。
在本申请实施例中，当实测转速值大于预设基速时，母线电压波动大，使用本申请提供的新的查表法查找用于控制电机的电流信息，将转速差值输入至第一速度调节器中，得到转矩指令，用于后续查表。
S104，将母线电压值和电角速度值代入预设公式中得到K值。
在本申请实施例中，将母线电压值和电角速度值代入预设公式中得到K值，因为母线电压波动时，电角速度也会相应波动，所以加入电角速度的变化情况可以抑制K值变动。
S105，在预设的转矩指令和K值与电流信息的对应关系中查找转矩指令和K值对应的电流信息，其中电流信息包括直轴电流值和交轴电流值。
在本申请实施例中，预先设置了转矩指令和K值与电流信息的对应关系，其对应关系可以以表的形式存储，根据转矩指令和K值查找对应的电流信息，其中电流信息包括直轴电流值和交轴电流值，直轴电流值和交轴电流值是同步旋转坐标系dq下的永磁同步电机的电流分量。
S106，通过电流信息对电机进行控制。
在本申请实施例中，通过电流信息中包括的直轴电流值和交轴电流值对电机进行控制。
本申请实施例中，利用母线电压与电角速度计算得到的K值查找电流信息，母线电压变动时，因为电角速度也会相应变动，所以加入电角速度的变化情况可以抑制K值变化，使得查找电流信息的过程不再仅依赖母线电压，而是依赖于K值这一变量，因此通过本申请查找的电流信息适用于母线电压变动的情况，使最终得到的电流信息更加准确。
在本申请的又一实施例中，如图2所示，所述永磁同步电机控制方法还可以包括以下步骤：
S201，针对转矩指令数据集中的每个转矩指令，将转矩指令与K值数据集中的每个K值逐一组合，得到多个包含转矩指令和K值的数据组合。
在本申请实施例中，转矩指令数据集中包括所有可能产生的转矩指令，K值数据集中包括所有可能产生的K值，针对转矩指令数据集中的每个转矩指令，将转矩指令与K值数据集中的每个K值逐一组合，可以得到多个包含转矩指令和K值的数据组合。
示例性的，转矩指令数据集为{a1,a2}，其中a1,a2均为可能产生的转矩指令，K值数据集{k1,k2,k3}，其中k1,k2,k3均为可能产生的K值，针对转矩指令数据集中的每个转矩指令，将转矩指令与K值数据集中的每个K值逐一组合，得到的包含转矩指令和K值的数据组合为：(a1,k1)，(a1,k2)，(a1,k3)，(a2,k1)，(a2,k2)，(a2,k3)。
S202，针对每个数据组合，将数据组合中的转矩指令和K值代入预设公式中，得到每个数据组合对应的电流信息，其中预设公式为：
Te＝1.5Pniq[id(Ld-Lq)+ψf]
K2＝(Lqiq)2+(Ldid+ψf)2
其中，Te为转矩指令，
Figure GDA0003427010210000121
id为直轴电流，iq为交轴电流，Ld为定子直轴电感，Lq为定子交轴电感，ψf为永磁电机的转子磁链，Pn为电机的极对数。其中，
Figure GDA0003427010210000122
Udcmax为母线电压最大值，Udcmin为母线电压最小值。
在本申请实施例中，电机的三相定子电流iabc从物理abc坐标系变换到同步旋转坐标系dq的公式为：
Figure GDA0003427010210000123
其中：ia、ib、ic为电机的三相定子电流。
永磁同步电机在同步旋转坐标系dq下的的数学模型为：
定子电压方程：
Figure GDA0003427010210000124
机械方程：Te＝1.5Pniq[id(Ld-Lq)+ψf] (3)
其中：ud和uq为同步旋转坐标系dq下的永磁同步电机的电压分量，其中ud为直轴电压，uq为交轴电压，id、iq为同步旋转坐标系dq下的永磁同步电机的电流分量，其中id为直轴电流值，iq为交轴电流值，R为电机定子绕组的电阻；Ld和Lq分别为定子直轴电感和定子交轴电感；ωe为电角速度；ψf为永磁电机的转子磁链；Pn为电机的机对数。
在弱磁区域，电机转速较高，电阻R很小，式(1)第二项中id、iq在稳态时为直流，故对其求导为零；将上式简化后两端平方相加可得：
Figure GDA0003427010210000131
针对每个数据组合，将数据组合中的转矩指令和K值代入公式(3)和公式(4)中，可以得到每个数据组合对应的电流信息。
S203，根据数据组合、电流信息以及数据组合与电流信息的对应关系，制作对应关系表。
在本申请实施例中，根据数据组合、电流信息以及数据组合与电流信息的对应关系，制作对应关系表，对应关系表中包含一一对应的数据组合和电流信息。
本申请实施例中，将母线电压与电角速度的比值K值和转矩指令代入预设公式中，得到对应的电流信息，根据数据组合、电流信息以及数据组合与电流信息的对应关系，制作对应关系表。通过本申请实施例制作对应关系表，对应关系表中的数据不是依赖母线电压得到，是依赖于母线电压与电角速度比值K值得到的，母线电压波动时，电角速度也会产生波动，因此会抑制K值变动，所以通过本申请制作的对应关系表可以适应母线电压波动的情况。
在本申请的又一实施例中，所述永磁同步电机控制方法还可以包括以下步骤：
根据直轴电流值、交轴电流值和直轴电流实测值、交轴电流实测值，计算弱磁电流值；将弱磁电流值与直轴电流值之和生成弱磁电流指令；通过弱磁电流指令对电机进行控制。
在本申请实施例中，由于逆变器直流侧电压达到最大值后会引起电流调节器的饱和，为了获得较宽的调速范围，在基速以上高速运行时实现恒功率调速，需要对电动机进行弱磁控制。可以根据直轴电流值、交轴电流值和直轴电流实测值、交轴电流实测值，计算得到弱磁电流值，将弱磁电流值与直轴电流值之和生成弱磁电流指令；通过弱磁电流指令对电机进行弱磁控制。
在本申请的又一实施例中，所述永磁同步电机控制方法还可以包括以下步骤：
将直轴电流实测值与直轴电流值做差得到直轴电流差值，并将交轴电流实测值与交轴电流值做差得到交轴电流差值；将直轴电流差值和交轴电流差值输入至电流控制器中，输出直轴电压值ud和交轴电压值uq；将直轴电压值ud和交轴电压值uq代入三相静止坐标系与两相静止坐标系的转换公式中，得到矢量电压；将矢量电压输入至空间矢量脉宽调制SVPWM模块中，计算得到零矢量的作用时间；将作用时间输入至比例积分调节器PIR中，输出所述弱磁电流值。
在本申请实施例中，控制***可以将直轴电流实测值与直轴电流值做差得到直轴电流差值，并将交轴电流实测值与交轴电流值做差得到交轴电流差值；将直轴电流差值和交轴电流差值输入至电流控制器中，可以输出直轴电压值和交轴电压值；将直轴电压值和交轴电压值代入三相静止坐标系与两相静止坐标系的转换公式中，得到矢量电压Uα和Uβ；其中转换公式为：
Figure GDA0003427010210000141
其中，θe为电机转子的电角度。
将矢量电压Uα和Uβ输入至空间矢量脉宽调制SVPWM模块中，可以计算得到零矢量的作用时间T0；将所述作用时间T0输入至比例积分调节器PIR中，输出弱磁电流值。
根据SVPWM原理，矢量电压Uα和Uβ由基本空间矢量U1、U2和零矢量U0组合而成，设逆变器开关周期为Ts，基本空间矢量U1、U2的作用时间分别为T1、T2，零矢量U0作用时间为T0，Ts、T1、T2和T0满足关系：Ts＝T1+T2+T0。零矢量U0的作用时间T0随定子电压幅值的增加而减少,当定子电压达到最大值时,T0接近于零。当矢量电压的幅值未超出基本空间电压矢量六边形边界时，零矢量U0作用时间T0>0；当矢量电压的幅值超出基本空间电压矢量六边形边界时，零矢量U0作用时间T0<0；因此可以利用零矢量U0的作用时间T0进行弱磁电流的调节控制。
本申请实施例中，计算弱磁电流值时没有涉及到电机参数，对电机参数变化不敏感，具有鲁棒性。仅依据零电压矢量量的时间T0，运算过程简单，算法计算量小。
在本申请的又一实施例中，如图3所示，所述永磁同步电机控制方法还可以包括以下步骤：
S301，将作用时间与预设数值相加得到第一数值，其中预设数值为正数值。
在本申请实施例中，SVPWM模块根据矢量电压Uα和Uβ计算出零矢量U0的作用时间T0后，预设一个正数值T0*，将作用时间T0与正数值T0*相加得到第一数值，添加正数值T0*可以使作用时间T0在小范围波动时无需进行弱磁控制。正数值T0*可以根据本领域技术人员根据经验或试凑预先设置。
S302，将第一数值输入至第一限幅器，输出第二数值，其中，第二数值小于等于零。
在本申请实施例中，控制***可以将第一数值输入至第一限幅器，输出第二数值，其中，第二数值小于等于零。因为只有当第一数值小于零时才需要进行弱磁控制，当第一数值大于零时，第一限幅器可以对第一数值进行限制，使输出的第二数值等于零。
S303，将第二数值输入至比例积分调节器PIR中，输出第一电流值。
在本申请实施例中，控制***可以将第二数值输入至比例积分调节器PIR中，输出第一电流值。
S304，将第一电流值输入至第二限幅器中，输出弱磁电流值，其中弱磁电流值小于预设阈值。
在本申请实施例中，比例积分调节器PIR输出的第一电流有可能过大，所以需要将第一电流值输入至第二限幅器中，使输出的弱磁电流值小于预设阈值，避免弱磁电流值过大。
本申请实施例中，作用时间经过第一限幅器、比例积分调节器PIR和第二限幅器，输出弱磁电流值，通过第一限幅器可以对第一数值进行限制，使输出的第二数值等于零，通过第二限幅器使输出的弱磁电流值小于预设阈值，避免因弱磁电流值过大，造成电机不可逆退磁。
在本申请的又一实施例中，所述永磁同步电机控制方法还可以包括以下步骤：
将矢量电压输入至第三限幅器中，得到限幅后的矢量电压，其中所述限幅后的矢量电压小于等于
Figure GDA0003427010210000161
Udc(t)为实测母线电压值。
在本申请实施例中，因为在无电解***中母线电压一直处于波动状态，加载到永磁同步电机端也是一个波动的电压即
Figure GDA0003427010210000162
所以需要将矢量电压输入至第三限幅器中，限制矢量电压Uα、Uβ小于等于
Figure GDA0003427010210000163
避免矢量电压Uα、Uβ严重超出电压矢量六边形范围外，造成电流失控。
在本申请的又一实施例中，所述永磁同步电机控制方法还可以包括以下步骤：
当实测转速值小于等于预设基速时，将转速差值输入至第二速度调节器中，得到电流幅值；将电流幅值输入至最大转矩电流比MTPA控制模块，输出电流信息；通过电流信息对电机进行控制。
在本申请实施例中，在无电解***中，当实测转速值小于等于预设基速时，母线电压的波动很小，基本保持恒值。可以利用最大转矩电流比MTPA控制方法进行控制，即将转速差值输入至第二速度调节器中，得到电流幅值；将电流幅值输入至最大转矩电流比MTPA控制模块，输出电流信息；通过电流信息对电机进行控制。这里也可采用例如d＝0控制方式等其他常用控制方式代替最大转矩电流比MTPA控制方法。
本申请实施例中，当实测转速值小于等于预设基速时，利用最大转矩电流比MTPA控制方法对电机进行控制，可以减少本申请中查表法的数据存储量。
在本申请实施例提供了永磁同步电机的控制原理示意图，如图6所示，具体如下：
获取实测转速值n、母线电压值Udc和电角速度值ωe。
当实测转速值n大于预设基速时，通过查表法查找电流信息，即，将转速差值Δn输入至第一速度调节器ASR中，得到转矩指令Te*，将母线电压值Udc和电角速度值ωe代入预设公式中得到
Figure GDA0003427010210000171
在预设的转矩指令Te*和K值与电流信息的对应关系中查找所述转矩指令和K值对应的电流信息，即id*和iq*。
当实测转速值n小于等于预设基速时，通过最大转矩电流比MTPA控制模块查找电流信息，即，将转速差值Δn输入至第二速度调节器ASR中，得到电流幅值is*；将is*输入至最大转矩电流比MTPA控制模块，输出电流信息，即id*和iq*。
将直轴电流实测值id与直轴电流值id*做差得到直轴电流差值Δid，并将交轴电流实测值iq与所述交轴电流值iq*做差得到交轴电流差值Δiq。
将Δid和Δiq输入至电流控制器中，输出直轴电压值ud和交轴电压值uq；将ud和uq代入三相静止坐标系与两相静止坐标系的转换公式中，即dq-αβ转换，得到矢量电压Uα和Uβ；将Uα和Uβ至空间矢量脉宽调制SVPWM模块中，计算得到零矢量的作用时间T0。
将T0与预设数值T0*相加得到第一数值，其中预设数值为正数值；将第一数值输入至限幅器2，输出第二数值；将第二数值输入至比例积分调节器PIR中，输出第一电流值；将第一电流值输入至限幅器1中，输出弱磁电流值Δid*；将Δid*与Δid相加之和生成弱磁电流指令；通过弱磁电流指令对所述电机进行控制。
图7和图8为采用传统矢量控制的无电解***的电机转矩图和电机转速图，电机转矩波动量为0.31N·m，电机转速波动量为30rpm，图9和图10为采用本申请提供的方案得到的无电解***的电机转矩图和电机转速图，电机转矩波动量为0.042N·m，电机转速波动量为10rpm，可见，通过本申请提供的方案可以减小电机转矩波动和转速波动。
本申请实施例中，利用母线电压与电角速度计算得到的K值查找电流信息，母线电压变动时，因为电角速度也会相应变动，所以加入电角速度的变化情况可以抑制K值变化，使得查找电流信息的过程不再仅依赖母线电压，而是依赖于K值这一变量，因此通过本申请查找的电流信息适用于母线电压变动的情况，使最终得到的电流信息更加准确。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种永磁同步电机控制装置，如图4所示，该装置包括：
获取模块401，用于获取实测转速值、母线电压值和电角速度值；
计算模块402，用于计算所述实测转速值和预设转速值的差值，得到转速差值；
输入模块403，用于当所述实测转速值大于预设基速时，将所述转速差值输入至第一速度调节器中，得到转矩指令；
得到模块404，用于将所述母线电压值和电角速度值代入预设第一公式中得到K值；
查找模块405，用于在预设的转矩指令和K值与电流信息的对应关系中查找所述转矩指令和K值对应的电流信息，其中所述电流信息包括直轴电流值和交轴电流值；
控制模块，用于通过所述电流信息对所述电机进行控制。
可选的，所述装置还包括：
组合模块，用于针对转矩指令数据集中的每个转矩指令，将转矩指令与K值数据集中的每个K值逐一组合，得到多个包含转矩指令和K值的数据组合；
电流信息得到模块，用于针对每个数据组合，将所述数据组合中的转矩指令和K值代入预设第二公式中，得到每个数据组合对应的电流信息，其中所述预设第二公式为：
Te＝1.5Pniq[id(Ld-Lq)+ψf]
K2＝(Lqiq)2+(Ldid+ψf)2
其中，Te为转矩指令，
Figure GDA0003427010210000201
id为直轴电流值，iq为交轴电流值，Ld为定子直轴电感，Lq为定子交轴电感，ψf为永磁电机的转子磁链，Pn为电机的极对数；
制作模块，用于根据所述数据组合、电流信息以及数据组合与电流信息的对应关系，制作对应关系表。
可选的，所述控制模块，包括：
计算子模块，用于根据所述直轴电流值、交轴电流值和直轴电流实测值、交轴电流实测值，计算弱磁电流值；
生成子模块，用于将所述弱磁电流值与所述直轴电流值之和生成弱磁电流指令；
控制子模块，用于通过所述弱磁电流指令对所述电机进行控制。
可选的，所述计算子模块，包括：
计算单元，用于将所述直轴电流实测值与所述直轴电流值做差得到直轴电流差值，并将所述交轴电流实测值与所述交轴电流值做差得到交轴电流差值；
输入单元，用于将所述直轴电流差值和交轴电流差值输入至电流控制器中，输出直轴电压值和交轴电压值；
转换单元，用于将所述直轴电压值和交轴电压值代入三相静止坐标系与两相静止坐标系的转换公式中，得到矢量电压；
零矢量计算单元，用于将所述矢量电压输入至空间矢量脉宽调制SVPWM模块中，计算得到零矢量的作用时间；
作用时间输入单元，用于将所述作用时间输入至比例积分调节器PIR中，输出所述弱磁电流值。
可选的，所述作用时间输入单元，包括：
相加子单元，用于将所述作用时间与预设数值相加得到第一数值，其中所述预设数值为正数值；
第一数值输入子单元，用于将所述第一数值输入至第一限幅器，输出第二数值，其中，所述第二数值小于等于零；
第二数值输入子单元，用于将所述第二数值输入至所述比例积分调节器PIR中，输出第一电流值；
第一电流值输入子单元，用于将所述第一电流值输入至第二限幅器中，输出所述弱磁电流值，其中所述弱磁电流值小于预设阈值。
可选的，所述计算子模块，还包括：
矢量电压输入单元，用于将所述矢量电压输入至第三限幅器中，得到限幅后的矢量电压，其中所述限幅后的矢量电压小于等于
Figure GDA0003427010210000211
Udc(t)为实测母线电压值。
可选的，所述装置还包括：
电流幅值得到模块，用于当实测转速值小于等于预设基速时，将所述转速差值输入至第二速度调节器中，得到电流幅值；
电流幅值输入模块，用于将所述电流幅值输入至最大转矩电流比MTPA控制模块，输出电流信息；
控制模块，用于通过所述电流信息对所述电机进行控制。
本申请实施例中，利用母线电压与电角速度计算得到的K值查找电流信息，母线电压变动时，因为电角速度也会相应变动，所以加入电角速度的变化情况可以抑制K值变化，使得查找电流信息的过程不再仅依赖母线电压，而是依赖于K值这一变量，因此通过本申请查找的电流信息适用于母线电压变动的情况，使最终得到的电流信息更加准确。
基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种电子设备，如图5所示，包括处理器501、通信接口502、存储器503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信，
存储器503，用于存放计算机程序；
处理器501，用于执行存储器503上所存放的程序时，实现如下步骤：
获取实测转速值、母线电压值和电角速度值；
计算所述实测转速值和预设转速值的差值，得到转速差值；
当所述实测转速值大于预设基速时，将所述转速差值输入至第一速度调节器中，得到转矩指令；
将所述母线电压值和电角速度值代入预设第一公式中得到K值；
在预设的转矩指令和K值与电流信息的对应关系中查找所述转矩指令和K值对应的电流信息，其中所述电流信息包括直轴电流值和交轴电流值；
通过所述电流信息对所述电机进行控制。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一永磁同步电机控制方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一永磁同步电机控制方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取实测转速值、母线电压值和电角速度值；
计算所述实测转速值和预设转速值的差值，得到转速差值；
当所述实测转速值大于预设基速时，将所述转速差值输入至第一速度调节器中，得到转矩指令；
将所述母线电压值和电角速度值代入预设第一公式中得到K值；
在预设的转矩指令和K值与电流信息的对应关系中查找所述转矩指令和K值对应的电流信息，其中所述电流信息包括直轴电流值和交轴电流值；
通过所述电流信息对所述电机进行控制；
其中，所述方法还包括：
针对转矩指令数据集中的每个转矩指令，将转矩指令与K值数据集中的每个K值逐一组合，得到多个包含转矩指令和K值的数据组合；
针对每个数据组合，将所述数据组合中的转矩指令和K值代入预设第二公式中，得到每个数据组合对应的电流信息，其中所述预设第二公式为：
Te＝1.5Pniq[id(Ld-Lq)+ψf]
K2＝(Lqiq)2+(Ldid+ψf)2
其中，Te为转矩指令，
Figure FDA0003427010200000011
Udc为母线电压值，id为直轴电流值，iq为交轴电流值，Ld为定子直轴电感，Lq为定子交轴电感，ψf为永磁电机的转子磁链，Pn为电机的极对数；
根据所述数据组合、电流信息以及数据组合与电流信息的对应关系，制作对应关系表。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述电流信息对所述电机进行控制，包括：
根据所述直轴电流值、交轴电流值和直轴电流实测值、交轴电流实测值，计算弱磁电流值；
将所述弱磁电流值与所述直轴电流值之和生成弱磁电流指令；
通过所述弱磁电流指令对所述电机进行控制。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述直轴电流值、交轴电流值和直轴电流实测值、交轴电流实测值，计算弱磁电流值，包括：
将所述直轴电流实测值与所述直轴电流值做差得到直轴电流差值，并将所述交轴电流实测值与所述交轴电流值做差得到交轴电流差值；
将所述直轴电流差值和交轴电流差值输入至电流控制器中，输出直轴电压值和交轴电压值；
将所述直轴电压值和交轴电压值代入三相静止坐标系与两相静止坐标系的转换公式中，得到矢量电压；
将所述矢量电压输入至空间矢量脉宽调制SVPWM模块中，计算得到零矢量的作用时间；
将所述作用时间输入至比例积分调节器PIR中，输出所述弱磁电流值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述作用时间输入比例积分调节器PIR中，输出所述弱磁电流值，包括：
将所述作用时间与预设数值相加得到第一数值，其中所述预设数值为正数值；
将所述第一数值输入至第一限幅器，输出第二数值，其中，所述第二数值小于等于零；
将所述第二数值输入至所述比例积分调节器PIR中，输出第一电流值；
将所述第一电流值输入至第二限幅器中，输出所述弱磁电流值，其中所述弱磁电流值小于预设阈值。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述矢量电压输入到空间矢量脉宽调制SVPWM模块中，计算得到零矢量的作用时间之前，还包括：
将所述矢量电压输入至第三限幅器中，得到限幅后的矢量电压，其中所述限幅后的矢量电压小于等于
Figure FDA0003427010200000031
Udc(t)为实测母线电压值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当实测转速值小于等于预设基速时，将所述转速差值输入至第二速度调节器中，得到电流幅值；
将所述电流幅值输入至最大转矩电流比MTPA控制模块，输出电流信息；
通过所述电流信息对所述电机进行控制。
7.一种永磁同步电机控制装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取实测转速值、母线电压值和电角速度值；
计算模块，用于计算所述实测转速值和预设转速值的差值，得到转速差值；
输入模块，用于当所述实测转速值大于预设基速时，将所述转速差值输入至第一速度调节器中，得到转矩指令；
得到模块，用于将所述母线电压值和电角速度值代入预设第一公式中得到K值；
查找模块，用于在预设的转矩指令和K值与电流信息的对应关系中查找所述转矩指令和K值对应的电流信息，其中所述电流信息包括直轴电流值和交轴电流值；
控制模块，用于通过所述电流信息对所述电机进行控制；
其中，所述装置还包括：
组合模块，用于针对转矩指令数据集中的每个转矩指令，将转矩指令与K值数据集中的每个K值逐一组合，得到多个包含转矩指令和K值的数据组合；
电流信息得到模块，用于针对每个数据组合，将所述数据组合中的转矩指令和K值代入预设第二公式中，得到每个数据组合对应的电流信息，其中所述预设第二公式为：
Te＝1.5Pniq[id(Ld-Lq)+ψf]
K2＝(Lqiq)2+(Ldid+ψf)2
其中，Te为转矩指令，
Figure FDA0003427010200000041
Udc为母线电压值，id为直轴电流值，iq为交轴电流值，Ld为定子直轴电感，Lq为定子交轴电感，ψf为永磁电机的转子磁链，Pn为电机的极对数；
制作模块，用于根据所述数据组合、电流信息以及数据组合与电流信息的对应关系，制作对应关系表。
8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-6任一所述的方法步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一所述的方法步骤。
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