CN113992101A - 一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法及装置 - Google Patents

一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法及装置，涉及电子技术领域。电流补偿方法包括：对采样电流信号进行坐标变换处理，得到待处理电流信号；利用基于激活函数确定的估计函数的自适应滤波模型对待处理电流信号进行滤波处理；对滤波处理后的待处理电流信号进行比例积分控制处理，得到待处理电压信号；基于待处理电压信号确定目标电流信号，将目标电流信号注入到电机的定子电流中，完成对定子电流的补偿，对噪声的干扰进行剔除，保证算法性能从而提高电流环的稳定性，提升了永磁同步电机矢量控制的性能，减小了***的抖动，对滤波处理后的待处理电流信号进行比例积分控制处理，加快电机过渡到稳定状态，具有较大的实用价值。

Description

一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法及装置
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法及装置。
背景技术
随着控制理论的不断发展，以及永磁同步电机体积小、功率密度高、寿命长、高效率以及较快的响应速度等特点，永磁同步电机被广泛应用于电动汽车、家用电器和航空航天等领域。
目前，大部分的永磁同步电机采用矢量控制的方法对其进行控制，对于电机控制***来说，获取准确的电流采样值至关重要，电流采样值的精确与否直接决定了控制***性能的好坏。在矢量控制中，通常通过电流传感器、运算放大器以及模数（AD）转换器件后，将电流采样值送入微控制单元（Micro Control Unit，MCU）控制器进行矢量控制的计算。在电流环采样阶段，电流传感器采样会引入干扰噪声，调理电路中会引入运算放大器及其阻性电路有关的随机噪声，采样过程的控制线路等因素也会引入噪声，影响电流环性能，因此需要对噪声的干扰进行剔除来保证算法的性能从而提高电流环的稳定性。
因此亟需一种控制方法进行噪声的剔除，提高电流环的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法及装置，以解决目前的亟需一种控制方法进行噪声的剔除，提高电流环的稳定性的问题。
第一方面，本发明提供一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法，所述方法包括：
获取采样电流信号；
对所述采样电流信号进行坐标变换处理，得到待处理电流信号；
利用基于激活函数确定的估计函数的自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理；
对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，得到待处理电压信号；
基于所述待处理电压信号确定目标电流信号，将所述目标电流信号注入到电机的定子电流中，完成对所述定子电流的补偿。
采用上述技术方案的情况下，可以获取采样电流信号，对所述采样电流信号进行坐标变换处理，得到待处理电流信号，利用基于激活函数确定的估计函数的自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理，对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，得到待处理电压信号，基于所述待处理电压信号确定目标电流信号，将所述目标电流信号注入到电机的定子电流中，完成对所述定子电流的补偿，本发明所提出的基于激活函数的估计函数，可以重新定义了LMS算法的权值更新公式，能够充分利用误差信号中所包含的信息，对噪声的干扰进行剔除，保证算法的性能从而提高电流环的稳定性，进而提升了永磁同步电机矢量控制的性能，减小了***的抖动，并且对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，也即是使用动态调节比例积分控制的方法，加快电机过渡到稳定状态，具有较大的实用价值。
在一种可能的实现方式中，所述利用基于激活函数确定的估计函数的自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理，包括：
确定所述基于激活函数确定的估计函数的所述自适应滤波模型；
基于所述自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理。
在一种可能的实现方式中，所述确定所述基于激活函数确定的估计函数的自适应滤波模型，包括：
获取初始自适应滤波模型；
基于最小均方算法、步长因子函数以及基于所述激活函数确定的所述估计函数确定自适应权值更新函数；
基于所述权值更新函数对所述初始自适应滤波模型进行更新，得到所述自适应滤波模型。
在一种可能的实现方式中，所述基于最小均方算法、步长因子函数以及基于所述激活函数确定的所述估计函数确定自适应权值更新函数，包括：
基于所述激活函数，以及所述最小均方算法的误差值确定所述估计函数；
基于所述最小均方算法的误差值确定所述步长因子函数；
基于所述步长因子函数和所述估计函数确定所述自适应权值更新函数。
在一种可能的实现方式中，所述基于所述待处理电压信号确定目标电流信号，包括：
对所述待处理电压信号进行坐标反变换处理，得到参考电压信号；
基于所述参考电压信号确定所述目标电流信号。
在一种可能的实现方式中，所述对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，得到待处理电压信号，包括：
确定所述永磁同步电机的转速误差值，基于所述转速误差值自适应调节比例积分控制器比例系数；
基于所述比例系数确定交轴参考电流值；
在所述永磁同步电机处于稳定状态的情况下，基于滤波处理后的所述待处理电流信号和所述交轴参考电流值进行比例积分控制处理，得到所述待处理电压信号。
在一种可能的实现方式中，所述获取采样电流信号，包括：
对三相电流进行采样处理得到所述采样电流信号。
第二方面，本发明还提供一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取采样电流信号；
坐标变换处理模块，用于对所述采样电流信号进行坐标变换处理，得到待处理电流信号；
滤波处理模块，用于利用基于激活函数确定的估计函数的自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理；
控制处理模块，用于对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，得到待处理电压信号；
确定模块，用于基于所述待处理电压信号确定目标电流信号，将所述目标电流信号注入到电机的定子电流中，完成对所述定子电流的补偿。
在一种可能的实现方式中，所述滤波处理模块包括：
第一确定子模块，用于确定所述基于激活函数确定的估计函数的所述自适应滤波模型；
滤波处理子模块，用于基于所述自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理。
在一种可能的实现方式中，所述第一确定子模块包括：
获取单元，用于获取初始自适应滤波模型；
确定单元，用于基于最小均方算法、步长因子函数以及基于所述激活函数确定的所述估计函数确定自适应权值更新函数；
更新单元，用于基于所述权值更新函数对所述初始自适应滤波模型进行更新，得到所述自适应滤波模型。
在一种可能的实现方式中，所述确定单元包括：
第一确定子单元，用于基于所述激活函数，以及所述最小均方算法的误差值确定所述估计函数；
第二确定子单元，用于基于所述最小均方算法的误差值确定所述步长因子函数；
第三确定子单元，用于基于所述步长因子函数和所述估计函数确定所述自适应权值更新函数。
在一种可能的实现方式中，所述确定模块包括：
坐标反变换处理子模块，用于对所述待处理电压信号进行坐标反变换处理，得到参考电压信号；
第二确定子模块，用于基于所述参考电压信号确定所述目标电流信号。
在一种可能的实现方式中，所述控制处理模块包括：
第三确定子模块，用于确定所述永磁同步电机的转速误差值，基于所述转速误差值自适应调节比例积分控制器比例系数；
第四确定子模块，用于基于所述比例系数确定交轴参考电流值；
控制处理子模块，用于在所述永磁同步电机处于稳定状态的情况下，基于滤波处理后的所述待处理电流信号和所述交轴参考电流值进行比例积分控制处理，得到所述待处理电压信号。
在一种可能的实现方式中，所述获取模块包括：
采样处理子模块，用于对三相电流进行采样处理得到所述采样电流信号。
第二方面提供的基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿装置的有益效果与第一方面或第一方面任一可能的实现方式描述的基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本申请实施例提供的一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法的流程示意图；
图2示出了本申请实施例提供的另一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法的流程示意图；
图3示出了本申请实施例提供的一种永磁同步电机的矢量控制***的结构示意图；
图4示出了本申请实施例提供的一种基于自适应滤波模型的结构示意图；
图5示出了本申请实施例提供的一种包括自适应PI控制模块的原理示意图；
图6示出了本申请实施例提供的一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图。
附图说明：
01-电流采样模块；02-电流坐标变换模块；03-自适应滤波模块；04-自适应PI控制模块；05-PI控制模块；06-电流坐标反变换模块；07-SVPWM算法模块；08-累加器；09-电机；010-位置速度估算模块；301-自适应滤波器；303-基于S函数的估计函数模块；500-电子设备；510-处理器；520-通信接口；530-存储器；540-通信线路。
具体实施方式
为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项（个）”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
图1示出了本申请实施例提供的一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法的流程示意图，如图1所示，该基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法包括：
步骤101：获取采样电流信号。
在本申请中，在本申请中，可以对三相电流进行采样处理得到所述采样电流信号（
Figure DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 490809DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure DEST_PATH_IMAGE003
）。
在获取采样电流信号之后，执行步骤102。
步骤102：对所述采样电流信号进行坐标变换处理，得到待处理电流信号。
在本申请中，可以对采样电流信号进行坐标变换，得到电流环d-q轴的电流
Figure 812069DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure DEST_PATH_IMAGE005
。
在对所述采样电流信号进行坐标变换处理，得到待处理电流信号之后，执行步骤103。
步骤103：利用基于激活函数确定的估计函数的自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理。
确定所述基于激活函数确定的估计函数的所述自适应滤波模型，基于最小均方算法、步长因子函数以及基于所述激活函数确定的所述估计函数确定自适应权值更新函数，基于所述权值更新函数对所述初始自适应滤波模型进行更新，得到所述自适应滤波模型；基于所述自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理。
在利用基于激活函数确定的估计函数的自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理之后，执行步骤104。
步骤104：对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，得到待处理电压信号。
在本申请中，可以确定所述永磁同步电机的转速误差值，基于所述转速误差值自适应调节比例积分控制器比例系数，基于所述比例系数确定交轴（q轴）参考电流值；在所述永磁同步电机处于所述稳定状态的情况下，基于滤波处理后的所述待处理电流信号和所述q轴参考电流值进行比例积分控制处理，得到所述待处理电压信号。
在对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，得到待处理电压信号之后，执行步骤105。
步骤105：基于所述待处理电压信号确定目标电流信号，将所述目标电流信号注入到电机的定子电流中，完成对所述定子电流的补偿。
在本申请中，可以对所述待处理电压信号进行坐标反变换处理，得到参考电压信号；基于所述参考电压信号确定所述目标电流信号。
综上，采用本申请实施例提供的基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法，可以获取采样电流信号，对所述采样电流信号进行坐标变换处理，得到待处理电流信号，利用基于激活函数确定的估计函数的自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理，对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，得到待处理电压信号，基于所述待处理电压信号确定目标电流信号，将所述目标电流信号注入到电机的定子电流中，完成对所述定子电流的补偿，本发明所提出的基于激活函数的估计函数，可以重新定义了LMS算法的权值更新公式，能够充分利用误差信号中所包含的信息，对噪声的干扰进行剔除，保证算法的性能从而提高电流环的稳定性，进而提升了永磁同步电机矢量控制的性能，减小了***的抖动，并且对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，也即是使用动态调节比例积分控制的方法，加快电机过渡到稳定状态，具有较大的实用价值。
图2示出了本申请实施例提供的另一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法的流程示意图，如图2所示，该基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法包括：
步骤201：获取采样电流信号。
本申请实施例所述的电流补偿方法可以应用于永磁同步电机的矢量控制***，图3示出了本申请实施例提供的一种永磁同步电机的矢量控制***的结构示意图，如图3所示，永磁同步电机的矢量控制***包括电流采样模块（三相桥）01、电流坐标（Clack和Park）变换模块02、自适应滤波模块03、自适应PI（比例积分）控制模块04、多个PI控制模块05、电流坐标反变换（Repark）模块06和SVPWM（空间矢量脉宽调制，Space Vector Pulse WidthModulation）算法模块07、多个累加器08、电机09、位置速度估算模块010，其中，一个累加器08依次和自适应PI控制模块04、另一累加器08、一个PI控制模块05、电流坐标反变换（Repark）模块06、SVPWM算法模块07、电机09、以及位置速度估算模块010完成首尾连接，形成闭环。
参见图3，又一累加器08依次和另一个PI控制模块05、电流坐标反变换（Repark）模块06、SVPWM算法模块07、电流采样模块01、电流坐标变换（Clack和Park）模块02、以及自适应滤波模块03完成收尾相连。上述另一累加器的一端和所述自适应滤波模块03的输出端相连。
在本申请中，参见图3，可以对三相电流进行采样处理得到所述采样电流信号（
Figure 880913DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 680241DEST_PATH_IMAGE008
）。
步骤202：对所述采样电流信号进行坐标变换处理，得到待处理电流信号。
可选的，在本申请中，参见图3，可以通过电流坐标变换模块02对采样电流信号进行坐标变换，得到电流环直轴-交轴（d-q轴）的电流
Figure DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 751097DEST_PATH_IMAGE010
。
步骤203：确定所述基于激活函数确定的估计函数的所述自适应滤波模型。
可选的，在本申请中，上述步骤203的具体实现过程可以包括以下子步骤：
子步骤A1：获取初始自适应滤波模型。
在本申请中，自适应滤波模型可以设置在所述自适应滤波模块03中，图4示出了本申请实施例提供的一种基于自适应滤波模型的结构示意图，如图4所示，所述自适应滤波模型可以包括自适应滤波器301、累加器08和基于S函数的估计函数模块303。其中，所述自适应滤波器301的输出端和所述累加器的输入端连接，累加器的输出端和所述估计函数的输入端连接，所述估计函数的输出端和所述自适应滤波器的输入端连接，其中，所述估计函数模块303也即是基于S（Sigmoid）函数的估计函数模块303。
在图4所示的自适应滤波模型中，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 289263DEST_PATH_IMAGE012
表示自适应滤波模型的输入和输出，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
表示期望输出，
Figure 327626DEST_PATH_IMAGE014
表示误差值，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
表示权值，其中权值可看作自适应算法中待辨识的参数。在LMS算法的基础上，本发明进一步使用了变步长因子和基于S（Sigmoid）函数的估计函数来对自适应算法进行改进。
子步骤A2：基于最小均方算法、步长因子函数以及基于所述激活函数确定的所述估计函数确定自适应权值更新函数。
具体的，上述子步骤A2的实现过程可以包括以下子步骤：
子步骤B1：基于所述激活函数，以及所述最小均方算法的误差值确定所述估计函数。
在本申请中，所使用的自适应基本算法为LMS算法，
Figure 415799DEST_PATH_IMAGE016
Figure 856008DEST_PATH_IMAGE016
（1）
Figure DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 253491DEST_PATH_IMAGE018
表示自适应滤波模型的第k次输入信号和经滤波后的输出信号，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
表示期望输出，
Figure 291067DEST_PATH_IMAGE020
表示误差值，
Figure 901040DEST_PATH_IMAGE021
表示权值。在LMS算法的基础上，本发明进一步使用了步长因子函数和基于Sigmoid（激活）函数的估计函数来对算法进行改进
Figure 930176DEST_PATH_IMAGE022
为基于Sigmoid函数的估计函数，可表示为：
Figure 718135DEST_PATH_IMAGE023
（2）；
其中，
Figure 465511DEST_PATH_IMAGE024
为一种s型函数，其定义
Figure 879175DEST_PATH_IMAGE025
，
Figure 762817DEST_PATH_IMAGE026
Figure 485791DEST_PATH_IMAGE027
,
Figure 454884DEST_PATH_IMAGE028
取值范围为
Figure 609922DEST_PATH_IMAGE029
,
Figure 613650DEST_PATH_IMAGE030
,
Figure 992679DEST_PATH_IMAGE031
，N取值范围为
Figure 199801DEST_PATH_IMAGE032
，
Figure 955267DEST_PATH_IMAGE033
表示取中间值函数。
子步骤B2：基于所述最小均方算法的误差值确定所述步长因子函数。
在本申请中，可以通过以下步长因子函数确定第K时刻的步长因子：
Figure 79081DEST_PATH_IMAGE034
（3）；
其中γ取值范围为0.0001~1。
子步骤B3：基于所述步长因子函数和所述估计函数确定所述自适应权值更新函数。
在本申请中，可以用
Figure 894590DEST_PATH_IMAGE035
，
Figure 90473DEST_PATH_IMAGE036
取代权值更新函数
Figure 384051DEST_PATH_IMAGE037
中的
Figure 96792DEST_PATH_IMAGE038
和
Figure 286465DEST_PATH_IMAGE039
，可得到基于Sigmoid函数估计函数的自适应算法的权值更新函数
Figure 717446DEST_PATH_IMAGE040
（4）。
子步骤A3：基于所述权值更新函数对所述初始自适应滤波模型进行更新，得到所述自适应滤波模型。
根据上述公式（1）、（2）、（3）、（4），设计电流环d-q轴的滤波器模型为
Figure 565447DEST_PATH_IMAGE041
（5）
其中，
Figure 132695DEST_PATH_IMAGE042
和
Figure 290007DEST_PATH_IMAGE043
为算法的输入变量，
Figure 473863DEST_PATH_IMAGE044
是矢量控制实时输出的q轴电流，
Figure 358512DEST_PATH_IMAGE043
为q轴电流的期望值，通过对
Figure 780266DEST_PATH_IMAGE042
进行低通滤波后得到
Figure 108479DEST_PATH_IMAGE043
近似值，
Figure 248473DEST_PATH_IMAGE045
为算法的输出变量，是经过自适应滤波器算法处理后的q轴电流，最后作为q轴电流环的反馈电流进行后续的矢量控制的运算。
在本申请中，d轴电流与q轴电流处理过程相同，如下所示
Figure 703856DEST_PATH_IMAGE046
(6)
其中，
Figure 511275DEST_PATH_IMAGE047
和
Figure 10390DEST_PATH_IMAGE048
为输入变量，
Figure 637680DEST_PATH_IMAGE047
是矢量控制实时输出的d轴电流，
Figure 884639DEST_PATH_IMAGE048
为d轴电流的期望值，通过对
Figure 546565DEST_PATH_IMAGE047
进行低通滤波得到，
Figure 216580DEST_PATH_IMAGE049
为算法的输出变量，是经过自适应滤波器算法处理后的d轴电流，最后作为d轴电流环的反馈后续矢量控制的运算。
步骤204：基于所述自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理。
在本申请中，在基于所述自适应滤波模型对待处理电流信号进行滤波处理之后，执行步骤205。
步骤205：对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，得到待处理电压信号。
在本申请中，上述步骤205的具体实现过程可以包括以下子步骤：
子步骤C1：确定所述永磁同步电机的转速误差值，基于所述转速误差值自适应调节比例积分控制器比例系数。
在本申请中，可以基于PI控制器理论，根据电机参数推算出比例系
Figure 331167DEST_PATH_IMAGE050
数，对于第
Figure 862773DEST_PATH_IMAGE051
次比例系数
Figure 582468DEST_PATH_IMAGE052
，可以基于如下的公式对其进行更新：
Figure 423385DEST_PATH_IMAGE053
参数
Figure 25267DEST_PATH_IMAGE054
和
Figure 609833DEST_PATH_IMAGE055
，
Figure 230039DEST_PATH_IMAGE056
为公式（2）的方法，其中
Figure 507436DEST_PATH_IMAGE057
为第k次估算速度（speed）与目标参考速度（speedref）的误差，这样可以动态调节PI控制器的比例系数。
子步骤C2：基于所述比例系数确定q轴参考电流值，在所述永磁同步电机处于所述稳定状态的情况下，基于滤波处理后的所述待处理电流信号和所述q轴参考电流值进行比例积分控制处理，得到所述待处理电压信号。
步骤204为第k次电流环优化过程，步骤205过程为第k次速度环PI控制过程，从第一次适量控制计算开始，可以不断重复上述步骤204和205过程，直至满足永磁同步电机处于所述稳定状态的情况下。
步骤206：基于所述待处理电压信号确定目标电流信号，将所述目标电流信号注入到电机的定子电流中，完成对所述定子电流的补偿。
在本申请中，可以对所述待处理电压信号进行坐标反变换处理，得到参考电压信号；基于所述参考电压信号确定所述目标电流信号。
本发明所提出的基于Sigmoid函数的估计函数，重新定义了LMS算法的权值更新公式，能够充分利用误差信号中所包含的信息，对噪声的干扰进行剔除，保证算法的性能从而提高电流环的稳定性，进而提升了永磁同步电机矢量控制的性能。采用Sigmoid函数的估计函数对LMS算法进行改进，减小了***的抖动，步长因子的设计可以提高自适应滤波器的收敛速度；使用动态调节PI控制的方法，加快电机过渡到稳定状态，具有较大的实用价值。
在本申请中，参见图3，可以对三相电流进行采样处理得到所述采样电流信号（
Figure 331036DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 719292DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 695469DEST_PATH_IMAGE060
）。自适应PI模块：通过对转速误差测量，自适应调节PI控制器比例系数，对速度进行控制。PI控制模块对滤波后的d-q轴的电流
Figure 878189DEST_PATH_IMAGE061
、
Figure 657926DEST_PATH_IMAGE062
进行控制；电流坐标反变换模块：对PI模块输出的Vq、Vd进行Repark变换，生成参考电压Va、Vb；SVPWM算法模块：对Va、Vb电压信号进行计算生成最终的电流信号，注入到三相电机的定子电流中。
可选的，参见图3，估算速度（speed）与目标参考速度（speedref）的误差汇入累加器，在自适应PI模块输出q轴目标参考电流（Iqref），电流坐标变换（Clack和Park）模块02可以对采样电流信号（
Figure DEST_PATH_IMAGE063
、
Figure 115452DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure DEST_PATH_IMAGE065
）进行Clack变换，得到
Figure 978759DEST_PATH_IMAGE066
和
Figure DEST_PATH_IMAGE067
，再对
Figure 394697DEST_PATH_IMAGE066
和
Figure 943621DEST_PATH_IMAGE067
进行Park变换，得到
Figure 408101DEST_PATH_IMAGE068
和
Figure 608138DEST_PATH_IMAGE069
，最终输出d轴目标参考电流（Idref）和q轴目标参考电流（Iqref）。
在本申请中，可以通过Sigmoid误差估计函数动态调节比例系数
Figure 398239DEST_PATH_IMAGE070
，图5示出了本申请实施例提供的一种包括自适应PI控制模块的原理示意图，如图5所示，根据电机参数推算出比例系数
Figure 667415DEST_PATH_IMAGE070
，对于第
Figure DEST_PATH_IMAGE071
次比例系数
Figure 935586DEST_PATH_IMAGE072
，可以基于如下的公式对其进行更新：
Figure 990129DEST_PATH_IMAGE053
参数
Figure DEST_PATH_IMAGE073
和
Figure 967444DEST_PATH_IMAGE074
，
Figure DEST_PATH_IMAGE075
为公式（2）的方法，其中
Figure 271386DEST_PATH_IMAGE057
为第k次估算速度（speed）与目标参考速度（speedref）的误差，这样可以动态调节PI控制器的比例系数，这样可以动态调节PI控制器的比例系数，基于通过Sigmoid误差估计函数动态调节比例系数
Figure 608827DEST_PATH_IMAGE076
，以及积分环节获得的积分比例系数Ki，经过累加器后得到q轴目标参考电流（Iqref），最终施加至被控对象，再负反馈至前面的累加器，以供前方的累加器对目标参考速度和估算速度进行累加处理，调整电机转速，加快电机过渡到稳定状态。
综上，采用本申请实施例提供的基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法，可以获取采样电流信号，对所述采样电流信号进行坐标变换处理，得到待处理电流信号，利用基于激活函数确定的估计函数的自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理，对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，得到待处理电压信号，基于所述待处理电压信号确定目标电流信号，将所述目标电流信号注入到电机的定子电流中，完成对所述定子电流的补偿，本发明所提出的基于激活函数的估计函数，可以重新定义了LMS算法的权值更新公式，能够充分利用误差信号中所包含的信息，对噪声的干扰进行剔除，保证算法的性能从而提高电流环的稳定性，进而提升了永磁同步电机矢量控制的性能，减小了***的抖动，并且对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，也即是使用动态调节比例积分控制的方法，加快电机过渡到稳定状态，具有较大的实用价值。
图6示出了本申请实施例提供的一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿装置的结构示意图，如图6所示，该基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿装置400包括：
获取模块401，用于获取采样电流信号；
坐标变换处理模块402，用于对所述采样电流信号进行坐标变换处理，得到待处理电流信号；
滤波处理模块403，用于利用基于激活函数确定的估计函数的自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理；
控制处理模块404，用于对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，得到待处理电压信号；
确定模块405，用于基于所述待处理电压信号确定目标电流信号，将所述目标电流信号注入到电机的定子电流中，完成对所述定子电流的补偿。
在一种可能的实现方式中，所述滤波处理模块包括：
第一确定子模块，用于确定所述基于激活函数确定的估计函数的所述自适应滤波模型；
滤波处理子模块，用于基于所述自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理。
在一种可能的实现方式中，所述第一确定子模块包括：
获取单元，用于获取初始自适应滤波模型；
确定单元，用于基于最小均方算法、步长因子函数以及基于所述激活函数确定的所述估计函数确定自适应权值更新函数；
更新单元，用于基于所述权值更新函数对所述初始自适应滤波模型进行更新，得到所述自适应滤波模型。
在一种可能的实现方式中，所述确定单元包括：
第一确定子单元，用于基于所述激活函数，以及所述最小均方算法的误差值确定所述估计函数；
第二确定子单元，用于基于所述最小均方算法的误差值确定所述步长因子函数；
第三确定子单元，用于基于所述步长因子函数和所述估计函数确定所述自适应权值更新函数。
在一种可能的实现方式中，所述确定模块包括：
坐标反变换处理子模块，用于对所述待处理电压信号进行坐标反变换处理，得到参考电压信号；
第二确定子模块，用于基于所述参考电压信号确定所述目标电流信号。
在一种可能的实现方式中，所述控制处理模块包括：
第三确定子模块，用于确定所述永磁同步电机的转速误差值，基于所述转速误差值自适应调节比例积分控制器比例系数；
第四确定子模块，用于基于所述比例系数确定q轴参考电流值；
控制处理子模块，用于在所述永磁同步电机处于所述稳定状态的情况下，基于滤波处理后的所述待处理电流信号和所述q轴参考电流值进行比例积分控制处理，得到所述待处理电压信号。
在一种可能的实现方式中，所述获取模块包括：
采样处理子模块，用于对三相电流进行采样处理得到所述采样电流信号。
综上，采用本申请实施例提供的基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿装置，可以获取采样电流信号，对所述采样电流信号进行坐标变换处理，得到待处理电流信号，利用基于激活函数确定的估计函数的自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理，对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，得到待处理电压信号，基于所述待处理电压信号确定目标电流信号，将所述目标电流信号注入到电机的定子电流中，完成对所述定子电流的补偿，本发明所提出的基于激活函数的估计函数，可以重新定义了LMS算法的权值更新公式，能够充分利用误差信号中所包含的信息，对噪声的干扰进行剔除，保证算法的性能从而提高电流环的稳定性，进而提升了永磁同步电机矢量控制的性能，减小了***的抖动，并且对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，也即是使用动态调节比例积分控制的方法，加快电机过渡到稳定状态，具有较大的实用价值。
图7示出了本发明实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图。如图7所示，该电子设备500包括处理器510。
如图7所示，上述处理器510可以是一个通用中央处理器（central processingunit，CPU），微处理器，专用集成电路（application-specific integrated circuit，ASIC），或一个或多个用于控制本发明方案程序执行的集成电路。
如图7所示，上述电子设备500还可以包括通信线路540。通信线路540可包括一通路，在上述组件之间传送信息。
可选的，如图7所示，上述电子设备还可以包括通信接口520。通信接口520可以为一个或多个。通信接口520可使用任何收发器一类的装置，用于与其他设备或通信网络通信。
可选的，如图7所示，该电子设备还可以包括存储器530。存储器530用于存储执行本发明方案的计算机执行指令，并由处理器来控制执行。处理器用于执行存储器中存储的计算机执行指令，从而实现本发明实施例提供的方法。
如图7所示，存储器530可以是只读存储器（read-only memory，ROM）或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器（random access memory，RAM）或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器（electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM）、只读光盘（compactdisc read-only memory，CD-ROM）或其他光盘存储、光碟存储（包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等）、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器530可以是独立存在，通过通信线路540与处理器510相连接。存储器也530可以和处理器510集成在一起。
可选的，本发明实施例中的计算机执行指令也可以称之为应用程序代码，本发明实施例对此不作具体限定。
在具体实现中，作为一种实施例，如图7所示，处理器510可以包括一个或多个CPU，如图7中的CPU0和CPU1。
在具体实现中，作为一种实施例，如图7所示，终端设备可以包括多个处理器，如图7中的处理器510。处理器中的每一个可以是一个单核处理器，也可以是一个多核处理器。
一方面，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当指令被运行时，实现上述实施例中由终端设备执行的功能。
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程序或指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序或指令时，全部或部分地执行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、终端、用户设备或者其它可编程装置。所述计算机程序或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，所述计算机程序或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或无线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集成一个或多个可用介质的服务器、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；也可以是光介质，例如，数字视频光盘（digital video disc，DVD）；还可以是半导体介质，例如，固态硬盘（solid state drive，SSD）。
尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”（comprising）一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法，其特征在于，所述方法包括：
获取采样电流信号；
对所述采样电流信号进行坐标变换处理，得到待处理电流信号；
利用基于激活函数确定的估计函数的自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理；
对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，得到待处理电压信号；
基于所述待处理电压信号确定目标电流信号，将所述目标电流信号注入到电机的定子电流中，完成对所述定子电流的补偿。
2.根据权利要求1所述的基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法，其特征在于，所述利用基于激活函数确定的估计函数的自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理，包括：
确定所述基于激活函数确定的估计函数的所述自适应滤波模型；
基于所述自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理。
3.根据权利要求2所述的基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法，其特征在于，所述确定所述基于激活函数确定的估计函数的自适应滤波模型，包括：
获取初始自适应滤波模型；
基于最小均方算法、步长因子函数以及基于所述激活函数确定的所述估计函数确定自适应权值更新函数；
基于所述权值更新函数对所述初始自适应滤波模型进行更新，得到所述自适应滤波模型。
4.根据权利要求3所述的基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法，其特征在于，所述基于最小均方算法、步长因子函数以及基于所述激活函数确定的所述估计函数确定自适应权值更新函数，包括：
基于所述激活函数，以及所述最小均方算法的误差值确定所述估计函数；
基于所述最小均方算法的误差值确定所述步长因子函数；
基于所述步长因子函数和所述估计函数确定所述自适应权值更新函数。
5.根据权利要求1所述的基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法，其特征在于，所述基于所述待处理电压信号确定目标电流信号，包括：
对所述待处理电压信号进行坐标反变换处理，得到参考电压信号；
基于所述参考电压信号确定所述目标电流信号。
6.根据权利要求1所述的基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法，其特征在于，所述对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，得到待处理电压信号，包括：
确定所述永磁同步电机的转速误差值，基于所述转速误差值自适应调节比例积分控制器比例系数；
基于所述比例系数确定交轴参考电流值；
在所述永磁同步电机处于稳定状态的情况下，基于滤波处理后的所述待处理电流信号和所述交轴参考电流值进行比例积分控制处理，得到所述待处理电压信号。
7.根据权利要求1所述的基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法，其特征在于，所述获取采样电流信号，包括：
对三相电流进行采样处理得到所述采样电流信号。
8.一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取采样电流信号；
坐标变换处理模块，用于对所述采样电流信号进行坐标变换处理，得到待处理电流信号；
滤波处理模块，用于利用基于激活函数确定的估计函数的自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理；
控制处理模块，用于对滤波处理后的所述待处理电流信号进行比例积分控制处理，得到待处理电压信号；
确定模块，用于基于所述待处理电压信号确定目标电流信号，将所述目标电流信号注入到电机的定子电流中，完成对所述定子电流的补偿。
9.根据权利要求8所述的基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿装置，其特征在于，所述滤波处理模块包括：
第一确定子模块，用于确定所述基于激活函数确定的估计函数的所述自适应滤波模型；
滤波处理子模块，用于基于所述自适应滤波模型对所述待处理电流信号进行滤波处理。
10.根据权利要求9所述的基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿装置，其特征在于，所述第一确定子模块包括：
获取单元，用于获取初始自适应滤波模型；
确定单元，用于基于最小均方算法、步长因子函数以及基于所述激活函数确定的所述估计函数确定自适应权值更新函数；
更新单元，用于基于所述权值更新函数对所述初始自适应滤波模型进行更新，得到所述自适应滤波模型。
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