CN114337416A - 电机控制方法、装置、压缩机、存储介质及空调器 - Google Patents

电机控制方法、装置、压缩机、存储介质及空调器 Download PDF

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CN114337416A CN202111631738.4A CN202111631738A CN114337416A CN 114337416 A CN114337416 A CN 114337416A CN 202111631738 A CN202111631738 A CN 202111631738A CN 114337416 A CN114337416 A CN 114337416A
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张明磊
曹锐
尹磊
刘晓飞
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Abstract

本发明公开了一种电机控制方法、装置、压缩机、存储介质及空调器，所述方法包括：基于有效磁链模型获取电机的第一反电动势信息；基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，以获取第二反电动势信息；根据基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度；根据电机的估计转子电角位置和电角速度对电机进行控制。该方法通过基于有效磁链模型获取电机的第一反电动势信息，然后基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，从而获取电机的估计转子电角位置和电角速度，可以避免幅值衰减与相位滞后，提高***的稳定性和转子位置的观测精度，降低对电机参数的敏感度及依赖性，提高***的鲁棒性。

Description

电机控制方法、装置、压缩机、存储介质及空调器
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，尤其是涉及一种电机控制方法、装置、压缩机、存储介质及空调器。
背景技术
在压缩机的应用当中，尤其是家用空调所采用的单转子压缩机，有两大核心问题，分别为：①准确并且稳定、平滑的估算出压缩机的转速以及转子位置；②抑制压缩机周期性波动负载导致的***振动。其中，对转速以及转子位置的估计又可分为两部分：①提取电机的反电动势信息；②根据反电动势信息计算电机的转速及转子位置。
现有相关技术中，通常采用基于扩展反电动势模型或基于观测轴系轴误差的方法，获取反电动势信息，但该方法对电机参数的依赖性较强。同时，在变频控制***中，尤其是压缩机的变频控制当中，其定子电阻R，d轴电感Ld，q轴电感Lq，转子磁链ψf受到生产工艺、电流、温度、老化等因素的影响，总会与标称值产生偏差，电机的转速ωe则会受到电机负载的影响产生明显波动，其均会对反电动势信息观测的准确性产生负面影响，从而降低电机转子位置估计的精度，并进一步恶化***的控制性能与可靠性，从而导致电机电流以及负载变化的响应速度较慢，在压缩机控制中动态精度较低。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种电机控制方法、装置、压缩机、存储介质及空调器。
本发明提出的一种电机控制方法，所述方法包括以下步骤：
基于有效磁链模型获取电机的第一反电动势信息；
基于复系数滤波器对所述第一反电动势信息进行滤波，以获取第二反电动势信息；
根据基于扩张状态观测器的锁相环和所述第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度；
根据所述电机的估计转子电角位置和电角速度对所述电机进行控制。
另外，根据本发明实施例的电机控制方法，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，基于有效磁链模型获取电机的第一反电动势信息，包括：
基于所述有效磁链模型构建反电动势滑模观测器；
根据所述反电动势滑模观测器，将观测得到的滑模控制函数作为所述第一反电动势信息。
进一步地，基于所述有效磁链模型构建反电动势滑模观测器，包括：
Figure BDA0003440439930000021
其中，iαβ＝[iα,iβ]T，
Figure BDA0003440439930000022
为iαβ在α-β轴系下电流分量的观测值；uαβ＝[uα,uβ]T，uαβ为α-β轴系下电压分量；A＝-(R/Lq)I，B＝(1/Lq)I，R为定子电阻，I为二阶单位矩阵，Lq为电机的q轴电感；zαβ为所述滑模控制函数。
进一步地，根据所述反电动势滑模观测器，将观测得到的滑模控制函数作为第一反电动势信息，包括：
Figure BDA0003440439930000023
其中，zαβ为所述第一反电动势信息，zαβ＝[zα,zβ]T；S为开关函数，且
Figure BDA0003440439930000024
Ke为所述反电动势滑模观测器的增益，δe为边界层厚度，sgn()为符号函数。
进一步地，基于复系数滤波器对所述第一反电动势信息进行滤波，以获取第二反电动势信息，包括：
Figure BDA0003440439930000025
Figure BDA0003440439930000026
Figure BDA0003440439930000027
其中，eαβ为所述第二反电动势信息，ωr为中心频率，ωc为滤波器截止频率，zα,zβ为滑模控制函数在α-β轴系下的横轴分量和纵轴分量，j为将α-β轴系的变量相互耦合得到的虚数。
进一步地，根据基于扩张状态观测器的锁相环和所述第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度，包括：
Figure BDA0003440439930000031
Figure BDA0003440439930000032
其中，
Figure BDA0003440439930000033
为电机的估计转子电角位置，
Figure BDA0003440439930000034
为电机的电角速度，
Figure BDA0003440439930000035
为电机转子机械角位置的观测值，
Figure BDA0003440439930000036
为电机机械角速度的观测值，Pn为电机极对数。
进一步地，所述电机转子机械角位置的观测值满足以下条件：
Figure BDA0003440439930000037
其中，
Figure BDA0003440439930000038
为估计的电机机械角速度的观测值，β1为基于扩张状态观测器的锁相环的第一观测系数，θm-err为电机转子机械角位置误差。
进一步地，所述电机机械角速度的观测值满足以下条件：
Figure BDA0003440439930000039
其中，Te为电磁转矩，J为转动惯量，
Figure BDA00034404399300000310
为与负载转矩相关的外部扰动分量的观测值，β2为基于扩张状态观测器的锁相环的第二观测系数，θm-err为电机转子机械角位置误差。
进一步地，所述外部扰动分量的观测值满足以下条件：
Figure BDA00034404399300000311
其中，β3为基于扩张状态观测器的锁相环的第三观测系数，θm-err为电机转子机械角位置误差。
进一步地，所述电机转子机械角位置误差根据反电动势滑模观测器确定，包括：
Figure BDA00034404399300000312
Figure BDA00034404399300000313
其中，θm-err为电机转子机械角位置误差，θe-err为根据反电动势观测器计算得到的转子位置误差，Pn为电机极对数，
Figure BDA00034404399300000314
为所述估计转子电角位置，
Figure BDA00034404399300000315
为第二反电动势信息。
进一步地，该电机控制方法还包括：
根据所述基于扩张状态观测器的锁相环获取电机负载转矩的观测值；
对所述电机负载转矩的观测值进行修正；
根据所述修正后的电机负载转矩的观测值对电机q轴电流的目标值进行补偿。
进一步地，根据所述基于扩张状态观测器的锁相环获取电机负载转矩的观测值，包括：
Figure BDA0003440439930000041
其中，
Figure BDA0003440439930000042
为所述电机负载转矩的观测值，J为转动惯量，
Figure BDA0003440439930000043
为与所述负载转矩相关的外部扰动分量的观测值。
进一步地，对所述电机负载转矩的观测值进行修正，包括：
获取所述电机负载转矩的观测值的交流分量；
对所述电机负载转矩的观测值的交流分量进行相位与幅度修正。
进一步地，获取所述电机负载转矩的观测值的交流分量，包括：
Figure BDA0003440439930000044
或
Figure BDA0003440439930000045
其中，
Figure BDA0003440439930000046
为电机负载转矩的观测值经高通滤波后的交流分量，
Figure BDA0003440439930000047
为电机负载转矩的观测值经带通滤波后的交流分量，
Figure BDA0003440439930000048
为所述电机负载转矩的观测值的交流分量，
Figure BDA0003440439930000049
为所述电机负载转矩的观测值。
进一步地，对所述电机负载转矩的观测值的交流分量进行相位与幅度修正，包括：
Figure BDA00034404399300000410
其中，
Figure BDA00034404399300000411
为所述电机负载转矩的观测值的交流分量，
Figure BDA00034404399300000412
为相位和幅值修正后的电机负载转矩的观测值的交流分量，ωL为压缩机负载的波动频率。
进一步地，根据所述修正后的电机负载转矩的观测值对电机q轴电流的目标值进行补偿，包括：
Figure BDA00034404399300000413
其中，△iq*为补偿后的电机q轴电流的目标值，
Figure BDA00034404399300000414
表示负载转矩观测值经低通滤波后的直流分量；
Figure BDA00034404399300000415
为相位和幅值修正后的电机负载转矩的观测值的交流分量；KT为电机的转矩系数。
进一步地，所述基于扩张状态观测器的锁相环与所述压缩机负载的波动频率满足以下条件：
Figure BDA0003440439930000051
其中，β1为基于扩张状态观测器的锁相环的第一观测系数，β2为基于扩张状态观测器的锁相环的第二观测系数，β3为基于扩张状态观测器的锁相环的第三观测系数，ωL为所述压缩机负载的波动频率。
根据本发明实施例的电机控制方法，通过基于有效磁链模型构建反电动势滑模观测器，即可观测得到滑模控制函数，作为电机的第一反电动势信息，然后基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，得到稳定、平滑的第二反电动势信息，根据基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度，可以提高***的稳定性，避免幅值衰减与相位滞后，提高转子位置的观测精度，降低***对电机参数的敏感度及依赖性，有效提高***对于内、外扰动的鲁棒性。同时，将滑模控制自身所具有的强鲁棒性与有效磁链模型相结合，进一步提升了***的鲁棒性，使得***的鲁棒性更强，可靠性更高。进一步的，通过观测得到电机的负载转矩，经过进一步的自动相位与幅值修正，可以消除与真实负载转矩之间的相位滞后与幅值衰减，将其应用于转矩补偿，可实现压缩机的自适应转矩补偿，有效抑制***振动。
针对上述存在的问题，本发明还提出一种电机控制装置，所述装置包括：
第一获取模块，用于基于有效磁链模型获取电机的第一反电动势信息；
第二获取模块，用于基于复系数滤波器对所述第一反电动势信息进行滤波，以获取第二反电动势信息；
第三获取模块，用于根据基于扩张状态观测器的锁相环和所述第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度；
控制模块，用于根据所述电机的估计转子电角位置和电角速度对所述电机进行控制。
根据本发明实施例的电机控制装置，通过基于有效磁链模型构建反电动势滑模观测器，即可观测得到滑模控制函数，作为电机的第一反电动势信息，然后基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，得到稳定、平滑的第二反电动势信息，根据基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度，可以提高***的稳定性，避免幅值衰减与相位滞后，提高转子位置的观测精度，降低***对电机参数的敏感度及依赖性，有效提高***对于内、外扰动的鲁棒性。同时，将滑模控制自身所具有的强鲁棒性与有效磁链模型相结合，进一步提升了***的鲁棒性，使得***的鲁棒性更强，可靠性更高。进一步的，通过观测得到电机的负载转矩，经过进一步的自动相位与幅值修正，可以消除与真实负载转矩之间的相位滞后与幅值衰减，将其应用于转矩补偿，可实现压缩机的自适应转矩补偿，有效抑制***振动。
针对上述存在的问题，本发明还提出一种压缩机，该压缩机包括：
如上述实施例所述的电机控制装置；或者，
处理器、存储器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电机控制程序，该电机控制程序被所述处理器执行时实现如上述任一实施例所述的电机控制方法。
根据本发明实施例的压缩机，通过基于有效磁链模型构建反电动势滑模观测器，即可观测得到滑模控制函数，作为电机的第一反电动势信息，然后基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，得到稳定、平滑的第二反电动势信息，根据基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度，可以提高***的稳定性，避免幅值衰减与相位滞后，提高转子位置的观测精度，降低***对电机参数的敏感度及依赖性，有效提高***对于内、外扰动的鲁棒性。同时，将滑模控制自身所具有的强鲁棒性与有效磁链模型相结合，进一步提升了***的鲁棒性，使得***的鲁棒性更强，可靠性更高。进一步的，通过观测得到电机的负载转矩，经过进一步的自动相位与幅值修正，可以消除与真实负载转矩之间的相位滞后与幅值衰减，将其应用于转矩补偿，可实现压缩机的自适应转矩补偿，有效抑制***振动。
针对上述存在的问题，本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有电机控制程序，所述电机控制程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的电机控制方法。
根据本发明实施例的计算机可读存储介质，其上存储的电机控制程序在被处理器执行时，通过基于有效磁链模型构建反电动势滑模观测器，即可观测得到滑模控制函数，作为电机的第一反电动势信息，然后基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，得到稳定、平滑的第二反电动势信息，根据基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度，可以提高***的稳定性，避免幅值衰减与相位滞后，提高转子位置的观测精度，降低***对电机参数的敏感度及依赖性，有效提高***对于内、外扰动的鲁棒性。同时，将滑模控制自身所具有的强鲁棒性与有效磁链模型相结合，进一步提升了***的鲁棒性，使得***的鲁棒性更强，可靠性更高。进一步的，通过观测得到电机的负载转矩，经过进一步的自动相位与幅值修正，可以消除与真实负载转矩之间的相位滞后与幅值衰减，将其应用于转矩补偿，可实现压缩机的自适应转矩补偿，有效抑制***振动。
针对上述存在的问题，本发明还提出一种空调器，包括如上述实施例所述的压缩机。
根据本发明实施例的空调器，通过基于有效磁链模型构建反电动势滑模观测器，即可观测得到滑模控制函数，作为电机的第一反电动势信息，然后基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，得到稳定、平滑的第二反电动势信息，根据基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度，可以提高***的稳定性，避免幅值衰减与相位滞后，提高转子位置的观测精度，降低***对电机参数的敏感度及依赖性，有效提高***对于内、外扰动的鲁棒性。同时，将滑模控制自身所具有的强鲁棒性与有效磁链模型相结合，进一步提升了***的鲁棒性，使得***的鲁棒性更强，可靠性更高。进一步的，通过观测得到电机的负载转矩，经过进一步的自动相位与幅值修正，可以消除与真实负载转矩之间的相位滞后与幅值衰减，将其应用于转矩补偿，可实现压缩机的自适应转矩补偿，有效抑制***振动。
本发明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，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从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是根据本发明一个实施例的电机控制方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的复系数滤波器实现原理的结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的电机控制方法的原理框图；
图4是根据本发明一个实施例的电机控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的电机控制方法、装置、压缩机、存储介质及空调器。
图1是根据本发明一个实施例的电机控制方法的流程图。如图1所示，一种电机控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1:基于有效磁链模型获取电机的第一反电动势信息。
在具体实施例中，针对永磁同步电机，有效磁链定义如(1)式所示：
Figure BDA0003440439930000081
其中，Te为电磁转矩，Pn为极对数，ψf、ψf a分别为永磁体磁链与有效磁链，Ld、Lq分别为电机d、q轴电感，id、iq分别为电机d、q轴电流。
基于有效磁链，可得永磁同步电机在α-β轴系下的状态方程如(2)式所示：
Figure BDA0003440439930000082
将(2)式展开，即在α-β轴系下，基于有效磁链，永磁同步电机的状态方程为如下所示的2个微分方程：
Figure BDA0003440439930000083
其中，uαβ＝[uα,uβ]T，α-β轴系下电压分量；iαβ＝[iα,iβ]T，α-β轴系下电流分量；eαβ＝[eα,eβ]T，α-β轴系下等效反电动势分量；A＝-(R/Lq)I，B＝(1/Lq)I，R为定子电阻，I为二阶单位矩阵。
而基于有效磁链的等效反电动势义如(3)式所示，因此，可以基于有效磁链模型获取电机的第一反电动势信息。
Figure BDA0003440439930000084
其中，ωe为电机电角速度，θe为电机转子电角位置。
步骤S2:基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，以获取第二反电动势信息。
具体而言，通常情况下，基于有效磁链模型获取电机的第一反电动势信息中含有抖振，直接应用其获取电机的转子位置信息，将会降低***的稳定性，因此，需通过复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，以获取稳定、平滑的第二反电动势信息。
步骤S3:根据基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度。
具体而言，由(3)式可以看出，等效反电动势eα、eβ中包含电机的转子位置信息，因此，可以通过观测等效反电动势获取转子位置信息，然后通过转子位置信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度。
基于上述，基于有效磁链模型的反电动势滑模观测器以及复系数滤波器，可以获得电机的反电动势信息eαβ，以此为基础，本发明提出一种基于扩张状态观测器的锁相环，以获取电机的转子位置及转速。在具体实施例中，基于扩张状态观测器的锁相环如(4)式所示：
Figure BDA0003440439930000091
其中，上标“^”表示观测值；β1、β2与β3为扩张状态观测器系数，Te为电磁转矩，ωm为电机机械角速度，θm为电机转子机械角位置，J为转动惯量；θm-err为电机转子机械角位置误差，
Figure BDA0003440439930000092
为与负载转矩相关的外部扰动分量，其分别如(5)式和(6)式所示：
Figure BDA0003440439930000093
Figure BDA0003440439930000094
其中，θe-err即为根据反电动势观测器计算得到的转子位置误差，Pn为电机极对数，TL为负载转矩。电机转子机械角位置误差θe-err如式(7)所示：
Figure BDA0003440439930000095
其中，
Figure BDA0003440439930000096
为电机转子电角位置的估计值。
根据(4)式至(7)式，可知基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息可以获取电机转子机械角位置
Figure BDA0003440439930000097
电机机械角速度
Figure BDA0003440439930000098
在计算电机转速与位置的过程中，将电磁转矩与负载转矩的影响考虑在内，因此对于二者的变化具有更快的响应速度，计算得到的电机转速与位置具有更高的动态精度。
将电机转子机械角位置
Figure BDA0003440439930000099
电机机械角速度
Figure BDA00034404399300000910
分别乘以电机极对数Pn，即可获得电机的估计转子电角位置
Figure BDA00034404399300000911
与电角速度
Figure BDA00034404399300000912
用于对电机进行FOC(Field OrientedControl,磁场导向控制)矢量控制，即估计转子电角位置
Figure BDA00034404399300000913
与电角速度
Figure BDA00034404399300000914
分别如(8)式和(9)式所示：
Figure BDA00034404399300000915
Figure BDA00034404399300000916
步骤S4:根据电机的估计转子电角位置和电角速度对电机进行控制。
具体而言，本发明实施例的电机控制方法通过基于有效磁链模型获取电机的第一反电动势信息，然后基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，得到稳定、平滑的第二反电动势信息，根据基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度，对电机进行控制，可以提高***的稳定性。
在本发明的一个实施例中，基于有效磁链模型获取电机的第一反电动势信息，包括：基于有效磁链模型构建反电动势滑模观测器；根据反电动势滑模观测器，将观测得到的滑模控制函数作为第一反电动势信息。
在本发明的一个实施例中，基于有效磁链模型构建反电动势滑模观测器，包括：
Figure BDA0003440439930000101
其中，iαβ＝[iα,iβ]T，
Figure BDA0003440439930000102
为iαβ在α-β轴系下电流分量的观测值；uαβ＝[uα,uβ]T，uαβ为α-β轴系下电压分量；A＝-(R/Lq)I，B＝(1/Lq)I，R为定子电阻，I为二阶单位矩阵，Lq为电机的q轴电感；zαβ为所述滑模控制函数。
在本发明的一个实施例中，根据反电动势滑模观测器，将观测得到的滑模控制函数作为第一反电动势信息，包括：
Figure BDA0003440439930000103
其中，zαβ为所述第一反电动势信息，zαβ＝[zα,zβ]T；S为开关函数，且
Figure BDA0003440439930000104
Ke为反电动势滑模观测器的增益，δe为边界层厚度，sgn()为符号函数。
在具体实施例中，根据(2)式所示的电机模型，以及基于上述有效磁链模型与滑模控制的基本原理，构建反电动势滑模观测器如(10)式所示：
Figure BDA0003440439930000105
其中，上标“^”表示观测值；zαβ＝[zα,zβ]T为滑模控制函数，如(11)式所示：
Figure BDA0003440439930000106
其中，S为开关函数，用于定义电流误差为滑模面且
Figure BDA0003440439930000107
Ke为观测器增益，δe为边界层厚度，sgn()为符号函数。
通过有效磁链模型构建上述反电动势滑模观测器，可观测得到滑模控制函数zαβ，其为初步获取的反电动势信息，即第一反电动势信息。
具体而言，通过基于有效磁链模型构建反电动势滑模观测器，即可观测得到滑模控制函数，其为初步获取的反电动势信息，将其作为第一反电动势信息。需要重点说明的是，通过(2)式和(10)式可以看出，本发明提出的基于有效磁链模型的滑模观测器，所需电机参数仅有2个，分别为q轴电感Lq与定子电阻R，即只有Lq与R的参数误差会对反电动势滑模观测器造成影响，有效***降低对电机参数的依赖性，即转子位置估计所需的电机内、外部参数少，对电机内部、外部参数的依赖性低。
与传统的基于扩展反电动势模型的方法与基于观测轴系轴误差的方法获取第一反电动势信息相比，本发明实施例去除了d轴电感Ld，转子磁链ψf以及电机转速ωe对于第一反电动势信息的影响，从而可以降低***对电机参数的敏感度及依赖性，有效提高***对于内、外扰动的鲁棒性。同时，本发明实施例还将滑模控制自身所具有的强鲁棒性与有效磁链模型相结合，进一步提升了***的鲁棒性，使得***的鲁棒性更强，可靠性更高。
在本发明的一个实施例中，基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，以获取第二反电动势信息，包括：
Figure BDA0003440439930000111
Figure BDA0003440439930000112
Figure BDA0003440439930000113
其中，eαβ为第二反电动势信息，ωr为中心频率，ωc为滤波器截止频率，zα,zβ为滑模控制函数在α-β轴系下的横轴分量和纵轴分量，j为将α-β轴系的变量相互耦合得到的虚数。
在具体实施例中，由于反电动势滑模观测器的直接输出为滑模控制函数zα、zβ，但是zα、zβ中通常含有较多的抖振信号，信号噪声大，一般情况下无法直接应用，需对其进行滤波，才能获取最终的等效反电动势eα、eβ，即对zαβ进行低通滤波，即可获得稳定、平滑的等效反电动势eαβ，即第二反电动势信息，然后根据eαβ获取电机的转子位置，然后通过转子位置信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度。
在具体实施例中，复系数滤波器的数学模型如(12)式所示：
Figure BDA0003440439930000114
其中，ωr为中心频率，ωc为滤波器截止频率。
基于(12)式，采用复系数滤波器，对滑模控制函数zα、zβ进行滤波，获取最终的、无相位滞后于幅值衰减的等效反电动势eα、eβ，如(13)式和(14)式所示：
Figure BDA0003440439930000121
Figure BDA0003440439930000122
由于复系数滤波器具有如下的特性：在中心频率ωr处，无幅值衰减、无相位滞后；而在其他频率处，其具有低通滤波器的特性。因此，采用复系数滤波器代替低通滤波器，并根据电机的运行频率设置中心频率ωr，即令ωr＝ωe，便可保证在抑制zαβ抖振的同时，获取无幅值衰减、无相位滞后的等效反电动势eαβ，即第二反电动势信息，从而在保证滤波效果的同时，避免幅值衰减与相位滞后，提高转子位置的观测精度。
在具体实施例中，复系数滤波器的难点为，其分母中含有虚数j，通常情况下难以对其进行实现。虚数j的意义为，表示与实数信号幅值相等、相位相差90°的正交信号。而在电机变频控制***中，α-β轴系下的变量，如电压、电流、反电动势等，即为幅值相等、相位相差90°的正交信号。因此，在对复系数滤波器进行实现时，可以应用电机在α-β轴系下的特性，将α-β轴的变量相互耦合，即可实现复系数滤波器，即通过α-β轴系的相互耦合，实现式(12)中分母的虚数j，其实现的原理图如图2所示。
此外，由于上述基于有效磁链模型的反电动势滑模观测器在α-β轴系下构建，其变量均为α-β轴系下的变量，与复系数滤波器的应用相契合。因此，按照图2构建复系数滤波器，可实现无幅值衰减、无相位滞后的对滑模控制函数zαβ(即第一反电动势信息)进行滤波，获取准确的反电动势信息eαβ(即第二反电动势信息)，从而在保证滤波效果的同时，避免幅值衰减与相位滞后，保证了转子位置估计的准确性。
在本发明的一个实施例中，根据基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度，包括：
Figure BDA0003440439930000123
Figure BDA0003440439930000124
其中，
Figure BDA0003440439930000125
为电机的估计转子电角位置，
Figure BDA0003440439930000126
为电机的电角速度，
Figure BDA0003440439930000127
为电机转子机械角位置的观测值，
Figure BDA0003440439930000128
为电机机械角速度的观测值，Pn为电机极对数。
具体而言，本发明实施例通过基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的转子位置，即电机转子机械角位置的观测值和电机机械角速度的观测值，然后根据电机转子机械角位置的观测值和电机机械角速度的观测值获取电机的估计转子电角位置和电角速度。由于第二反电动势信息由第一反电动势信息滤波后获取，可以避免幅值衰减与相位滞后，可以提高转子位置的观测精度，从而得到更高精度的电机的估计转子电角位置和电角速度，以使电机转速更加平滑。
在本发明的一个实施例中，电机转子机械角位置的观测值满足以下条件：
Figure BDA0003440439930000131
其中，
Figure BDA0003440439930000132
为估计的电机机械角速度的观测值，β1为基于扩张状态观测器的锁相环的第一观测系数，θm-err为电机转子机械角位置误差。
在具体实施例中，由(4)式可知，将电机转子机械角位置误差θm-err与基于扩张状态观测器的锁相环的第一观测系数β1相乘，并加上估计的电机机械角速度的观测值
Figure BDA0003440439930000133
对相加结果进行积分，即可获得电机转子机械角位置的观测值
Figure BDA0003440439930000134
在本发明的一个实施例中，所述电机机械角速度的观测值满足以下条件：
Figure BDA0003440439930000135
其中，Te为电磁转矩，J为转动惯量，
Figure BDA0003440439930000136
为与负载转矩相关的外部扰动分量的观测值，β2为基于扩张状态观测器的锁相环的第二观测系数，θm-err为电机转子机械角位置误差。
在具体实施例中，由(4)式可知，将电机转子机械角位置误差θm-err与基于扩张状态观测器的锁相环的第二观测系数β2相乘，并加上与负载转矩相关的外部扰动分量的观测值
Figure BDA0003440439930000137
以及电磁转矩Te除以转动惯量J，对相加结果进行积分，即可获得电机机械角速度的观测值
Figure BDA0003440439930000138
由此，电机转速与位置误差之间不存在直接的比例关系，而是经过二阶积分与一阶积分得到，有滤波作用，因此其受位置误差中干扰信号的影响更小，得到的电机转速更加平滑。
在本发明的一个实施例中，与负载转矩相关的外部扰动分量的观测值满足以下条件：
Figure BDA0003440439930000139
其中，β3为基于扩张状态观测器的锁相环的第三观测系数，θm-err为电机转子机械角位置误差。
在具体实施例中，由(4)式可知，将电机转子机械角位置误差θm-err与基于扩张状态观测器的锁相环的第三观测系数β3相乘，对相乘结果进行积分，即可获得与负载转矩相关的外部扰动分量的观测值
Figure BDA00034404399300001310
在本发明的一个实施例中，电机转子机械角位置误差根据反电动势滑模观测器确定，包括：
Figure BDA0003440439930000141
Figure BDA0003440439930000142
其中，θm-err为电机转子机械角位置误差，θe-err为根据反电动势观测器计算得到的转子位置误差，Pn为电机极对数，
Figure BDA0003440439930000143
为估计转子电角位置，
Figure BDA0003440439930000144
为第二反电动势信息。
在具体实施例中，电机转子机械角位置误差θm-err是根据反电动势滑模观测器等手段获取的，获取θm-err的手段不影响本发明方法的有效性、控制性能等。
在本发明的一个实施例中，该电机控制方法还包括：根据基于扩张状态观测器的锁相环获取电机负载转矩的观测值；对电机负载转矩的观测值进行修正；根据修正后的电机负载转矩的观测值对电机q轴电流的目标值进行补偿。
具体而言，根据基于扩张状态观测器的锁相环获取电机负载转矩的观测值，无法直接用于压缩机的转矩补偿，原因为电机负载转矩的观测值与实际负载转矩之间存在明显的相位滞后与幅值衰减，若将其直接用于转矩补偿，难以取得良好的振动抑制效果，因此需对其进行修正，然后根据修正后的电机负载转矩的观测值对电机q轴电流的目标值进行补偿。
在本发明的一个实施例中，根据基于扩张状态观测器的锁相环获取电机负载转矩的观测值，包括：
Figure BDA0003440439930000145
其中，
Figure BDA0003440439930000146
为电机负载转矩的观测值，J为转动惯量，
Figure BDA0003440439930000147
为与负载转矩相关的外部扰动分量的观测值。
在具体实施例中，将电机转子机械角位置误差θm-err与上述基于扩张状态观测器的锁相环的第三观测系数β3相乘，对相乘结果进行积分，获得外部扰动分量f，将f乘-1并乘以电机的转动惯量J，即可获取电机负载转矩的观测值
Figure BDA0003440439930000148
在本发明的一个实施例中，对电机负载转矩的观测值进行修正，包括：获取电机负载转矩的观测值的交流分量；对电机负载转矩的观测值的交流分量进行相位与幅度修正。
具体而言，对基于扩张状态观测器的锁相环的系数进行设计，其取值如(15)式所示：
Figure BDA0003440439930000151
其中，ωL为压缩机负载的波动频率，可知，当压缩机为单转子压缩机时，ωL与压缩机运行的机械频率ωm相等，即ωL＝ωm；当压缩机为双转子压缩机时，ωL＝2ωm；以此类推。
按照(15)式所示的扩张状态观测器系数取值方法，由(4)式和(15)式可得此时电机负载转矩的观测值
Figure BDA0003440439930000152
与实际负载转矩TL的关系(16)式所示：
Figure BDA0003440439930000153
由于压缩机的负载转矩可以近似分解为直流分量与交流分量的叠加，因此，实际负载转矩与观测负载转矩(即负载转矩的观测值
Figure BDA0003440439930000154
)可分别如(17)式和(18)式所示：
TL＝TL-dc+TL-ac (17)
Figure BDA0003440439930000155
其中，下标“dc”表示直流分量，下标“ac”表示交流分量。
由(16)式可知，在稳态下，观测负载转矩的直流分量与实际负载转矩的直流分量相等，而交流分量满足(16)式所示关系，因此在对观测负载转矩进行相位与幅值修正时，只对其交流分量进行修正即可。
在本发明的一个实施例中，获取电机负载转矩的观测值的交流分量，包括：
Figure BDA0003440439930000156
或
Figure BDA0003440439930000157
其中，
Figure BDA0003440439930000158
为电机负载转矩的观测值经高通滤波后的交流分量，
Figure BDA0003440439930000159
为电机负载转矩的观测值经带通滤波后的交流分量，
Figure BDA00034404399300001510
为电机负载转矩的观测值的交流分量，
Figure BDA00034404399300001511
为电机负载转矩的观测值。
具体而言，可以用高通滤波或带通滤波将电机负载转矩的观测值的交流分量提取出来。
在本发明的一个实施例中，对电机负载转矩的观测值的交流分量进行相位与幅度修正，包括：
Figure BDA00034404399300001512
其中，
Figure BDA00034404399300001513
为电机负载转矩的观测值的交流分量，
Figure BDA00034404399300001514
为相位和幅值修正后的电机负载转矩的观测值的交流分量，ωL为压缩机负载的波动频率。
具体而言，对电机负载转矩的观测值的交流分量的相位与幅值修正方法为：对电机负载转矩的观测值的交流分量
Figure BDA0003440439930000161
进行低通滤波，低通滤波的带宽与(15)式中所示的压缩机负载的波动频率ωL相等，再对低通滤波后的变量乘以-4，即可获得相位和幅值修正后的负载转矩的观测值的交流分量
Figure BDA0003440439930000162
(15)式中的参数ωL随压缩机运行频率自动进行调整，始终保证无相位滞后与幅值衰减，无需大量调试，即可实现自适应的转矩补偿。
在本发明的一个实施例中，根据修正后的电机负载转矩的观测值对电机q轴电流的目标值进行补偿，包括：
Figure BDA0003440439930000163
其中，△iq*为补偿后的电机q轴电流的目标值，
Figure BDA0003440439930000164
表示负载转矩观测值经低通滤波后的直流分量；
Figure BDA0003440439930000165
为相位和幅值修正后的电机负载转矩的观测值的交流分量；KT为电机的转矩系数。
具体而言，根据上述步骤获取的电机负载转矩的观测值，其与实际负载转矩之间无相位滞后与幅值衰减，以此为基础，对电机q轴电流的目标值进行补偿，即可实现对压缩机的自适应转矩补偿，有效抑制***振动。
在本发明的一个实施例中，基于扩张状态观测器的锁相环与压缩机负载的波动频率满足以下条件：
Figure BDA0003440439930000166
其中，β1为基于扩张状态观测器的锁相环的第一观测系数，β2为基于扩张状态观测器的锁相环的第二观测系数，β3为基于扩张状态观测器的锁相环的第三观测系数，ωL为压缩机负载的波动频率。
在具体实施例中，本发明实施例提出方法原理框图如图3所示，其具体实现方式与上述本发明实施例的任一项电机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，为了减少冗余，此处不再赘述。
综上所述，根据本发明实施例的电机控制方法，通过基于有效磁链模型构建反电动势滑模观测器，即可观测得到滑模控制函数，作为电机的第一反电动势信息，然后基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，得到稳定、平滑的第二反电动势信息，根据基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度，可以提高***的稳定性，避免幅值衰减与相位滞后，提高转子位置的观测精度，降低***对电机参数的敏感度及依赖性，有效提高***对于内、外扰动的鲁棒性。同时，将滑模控制自身所具有的强鲁棒性与有效磁链模型相结合，进一步提升了***的鲁棒性，使得***的鲁棒性更强，可靠性更高。进一步的，通过观测得到电机的负载转矩，经过进一步的自动相位与幅值修正，可以消除与真实负载转矩之间的相位滞后与幅值衰减，将其应用于转矩补偿，可实现压缩机的自适应转矩补偿，有效抑制***振动。
本发明的进一步实施例还公开了一种电机控制装置。图4是根据本发明一个实施例的电机控制装置的结构示意图，如图4所示，该装置10包括：第一获取模块11、第二获取模块12、第三获取模块13和控制模块14。
其中，第一获取模块11，用于基于有效磁链模型获取电机的第一反电动势信息；第二获取模块12，用于基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，以获取第二反电动势信息；第三获取模块13，用于根据基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度；控制模块14，用于根据电机的估计转子电角位置和电角速度对电机进行控制。
在本发明的一个实施例中，第一获取模块11基于有效磁链模型获取电机的第一反电动势信息，包括：基于有效磁链模型构建反电动势滑模观测器；根据反电动势滑模观测器，将观测得到的滑模控制函数作为第一反电动势信息。
在本发明的一个实施例中，第一获取模块11基于有效磁链模型构建反电动势滑模观测器，包括：
Figure BDA0003440439930000171
其中，iαβ＝[iα,iβ]T，
Figure BDA0003440439930000172
为iαβ在α-β轴系下电流分量的观测值；uαβ＝[uα,uβ]T，uαβ为α-β轴系下电压分量；A＝-(R/Lq)I，B＝(1/Lq)I，R为定子电阻，I为二阶单位矩阵，Lq为电机的q轴电感；zαβ为所述滑模控制函数。
在本发明的一个实施例中，第一获取模块11根据反电动势滑模观测器，将观测得到的滑模控制函数作为第一反电动势信息，包括：
Figure BDA0003440439930000173
其中，zαβ为所述第一反电动势信息，zαβ＝[zα,zβ]T；S为开关函数，且
Figure BDA0003440439930000174
Ke为反电动势滑模观测器的增益，δe为边界层厚度，sgn()为符号函数。
在本发明的一个实施例中，第二获取模块12基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，以获取第二反电动势信息，包括：
Figure BDA0003440439930000181
Figure BDA0003440439930000182
Figure BDA0003440439930000183
其中，eαβ为第二反电动势信息，ωr为中心频率，ωc为滤波器截止频率，zα,zβ为滑模控制函数在α-β轴系下的横轴分量和纵轴分量，j为将α-β轴系的变量相互耦合得到的虚数。
在本发明的一个实施例中，第三获取模块13根据基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度，包括：
Figure BDA0003440439930000184
Figure BDA0003440439930000185
其中，
Figure BDA0003440439930000186
为电机的估计转子电角位置，
Figure BDA0003440439930000187
为电机的电角速度，
Figure BDA0003440439930000188
为电机转子机械角位置的观测值，
Figure BDA0003440439930000189
为电机机械角速度的观测值，Pn为电机极对数。
在本发明的一个实施例中，电机转子机械角位置的观测值满足以下条件：
Figure BDA00034404399300001810
其中，
Figure BDA00034404399300001811
为估计的电机机械角速度的观测值，β1为基于扩张状态观测器的锁相环的第一观测系数，θm-err为电机转子机械角位置误差。
在本发明的一个实施例中，所述电机机械角速度的观测值满足以下条件：
Figure BDA00034404399300001812
其中，Te为电磁转矩，J为转动惯量，
Figure BDA00034404399300001813
为与负载转矩相关的外部扰动分量的观测值，β2为基于扩张状态观测器的锁相环的第二观测系数，θm-err为电机转子机械角位置误差。
在本发明的一个实施例中，与负载转矩相关的外部扰动分量的观测值满足以下条件：
Figure BDA00034404399300001814
其中，β3为基于扩张状态观测器的锁相环的第三观测系数，θm-err为电机转子机械角位置误差。
在本发明的一个实施例中，电机转子机械角位置误差根据反电动势滑模观测器确定，包括：
Figure BDA0003440439930000191
Figure BDA0003440439930000192
其中，θm-err为电机转子机械角位置误差，θe-err为根据反电动势观测器计算得到的转子位置误差，Pn为电机极对数，
Figure BDA0003440439930000193
为估计转子电角位置，
Figure BDA0003440439930000194
为第二反电动势信息。
在本发明的一个实施例中，该电机控制装置还包括第四获取模块，用于根据基于扩张状态观测器的锁相环获取电机负载转矩的观测值。
在本发明的一个实施例中，该电机控制装置还包括修正模块，用于对电机负载转矩的观测值进行修正。
在本发明的一个实施例中，该电机控制装置还包括补偿模块，用于根据修正后的电机负载转矩的观测值对电机q轴电流的目标值进行补偿。
在本发明的一个实施例中，第四获取模块根据基于扩张状态观测器的锁相环获取电机负载转矩的观测值，包括：
Figure BDA0003440439930000195
其中，
Figure BDA0003440439930000196
为电机负载转矩的观测值，J为转动惯量，
Figure BDA0003440439930000197
为与负载转矩相关的外部扰动分量的观测值。
在本发明的一个实施例中，修正模块对电机负载转矩的观测值进行修正，包括：获取电机负载转矩的观测值的交流分量；对电机负载转矩的观测值的交流分量进行相位与幅度修正。
在本发明的一个实施例中，修正模块获取电机负载转矩的观测值的交流分量，包括：
Figure BDA0003440439930000198
或
Figure BDA0003440439930000199
其中，
Figure BDA00034404399300001910
为电机负载转矩的观测值经高通滤波后的交流分量，
Figure BDA00034404399300001911
为电机负载转矩的观测值经带通滤波后的交流分量，
Figure BDA00034404399300001912
为电机负载转矩的观测值的交流分量，
Figure BDA00034404399300001913
为电机负载转矩的观测值。
在本发明的一个实施例中，修正模块对电机负载转矩的观测值的交流分量进行相位与幅度修正，包括：
Figure BDA0003440439930000201
其中，
Figure BDA0003440439930000202
为电机负载转矩的观测值的交流分量，
Figure BDA0003440439930000203
为相位和幅值修正后的电机负载转矩的观测值的交流分量，ωL为压缩机负载的波动频率。
在本发明的一个实施例中，补偿模块根据修正后的电机负载转矩的观测值对电机q轴电流的目标值进行补偿，包括：
Figure BDA0003440439930000204
其中，△iq*为补偿后的电机q轴电流的目标值，
Figure BDA0003440439930000205
表示负载转矩观测值经低通滤波后的直流分量；
Figure BDA0003440439930000206
为相位和幅值修正后的电机负载转矩的观测值的交流分量；KT为电机的转矩系数。
在本发明的一个实施例中，基于扩张状态观测器的锁相环与压缩机负载的波动频率满足以下条件：
Figure BDA0003440439930000207
其中，β1为基于扩张状态观测器的锁相环的第一观测系数，β2为基于扩张状态观测器的锁相环的第二观测系数，β3为基于扩张状态观测器的锁相环的第三观测系数，ωL为压缩机负载的波动频率。
需要说明的是，本发明实施例的电机控制装置10在进行电机控制时，其具体实现方式与本发明实施例的电机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，为了减少冗余，此处不再赘述。
根据本发明实施例的电机控制装置10，通过基于有效磁链模型构建反电动势滑模观测器，即可观测得到滑模控制函数，作为电机的第一反电动势信息，然后基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，得到稳定、平滑的第二反电动势信息，根据基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度，可以提高***的稳定性，避免幅值衰减与相位滞后，提高转子位置的观测精度，降低***对电机参数的敏感度及依赖性，有效提高***对于内、外扰动的鲁棒性。同时，将滑模控制自身所具有的强鲁棒性与有效磁链模型相结合，进一步提升了***的鲁棒性，使得***的鲁棒性更强，可靠性更高。进一步的，通过观测得到电机的负载转矩，经过进一步的自动相位与幅值修正，可以消除与真实负载转矩之间的相位滞后与幅值衰减，将其应用于转矩补偿，可实现压缩机的自适应转矩补偿，有效抑制***振动。
本发明的进一步实施例还公开了一种压缩机。
在一些实施例中，该压缩机包括如上述实施例所述的电机控制装置10。
在一些实施例中，该压缩机包括处理器、存储器和存储在存储器上并可在处理器上运行的电机控制程序，该电机控制程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的电机控制方法。
根据本发明实施例的压缩机，通过基于有效磁链模型构建反电动势滑模观测器，即可观测得到滑模控制函数，作为电机的第一反电动势信息，然后基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，得到稳定、平滑的第二反电动势信息，根据基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度，可以提高***的稳定性，避免幅值衰减与相位滞后，提高转子位置的观测精度，降低***对电机参数的敏感度及依赖性，有效提高***对于内、外扰动的鲁棒性。同时，将滑模控制自身所具有的强鲁棒性与有效磁链模型相结合，进一步提升了***的鲁棒性，使得***的鲁棒性更强，可靠性更高。进一步的，通过观测得到电机的负载转矩，经过进一步的自动相位与幅值修正，可以消除与真实负载转矩之间的相位滞后与幅值衰减，将其应用于转矩补偿，可实现压缩机的自适应转矩补偿，有效抑制***振动。
本发明的进一步实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有电机控制程序，该电机控制程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的电机控制方法。
根据本发明实施例的计算机可读存储介质，其上存储的电机控制程序在被处理器执行时，通过基于有效磁链模型构建反电动势滑模观测器，即可观测得到滑模控制函数，作为电机的第一反电动势信息，然后基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，得到稳定、平滑的第二反电动势信息，根据基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度，可以提高***的稳定性，避免幅值衰减与相位滞后，提高转子位置的观测精度，降低***对电机参数的敏感度及依赖性，有效提高***对于内、外扰动的鲁棒性。同时，将滑模控制自身所具有的强鲁棒性与有效磁链模型相结合，进一步提升了***的鲁棒性，使得***的鲁棒性更强，可靠性更高。进一步的，通过观测得到电机的负载转矩，经过进一步的自动相位与幅值修正，可以消除与真实负载转矩之间的相位滞后与幅值衰减，将其应用于转矩补偿，可实现压缩机的自适应转矩补偿，有效抑制***振动。
本发明的进一步实施例还公开了一种空调器，包括如上述实施例所述的压缩机。
根据本发明实施例的空调器，通过基于有效磁链模型构建反电动势滑模观测器，即可观测得到滑模控制函数，作为电机的第一反电动势信息，然后基于复系数滤波器对第一反电动势信息进行滤波，得到稳定、平滑的第二反电动势信息，根据基于扩张状态观测器的锁相环和第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度，可以提高***的稳定性，避免幅值衰减与相位滞后，提高转子位置的观测精度，降低***对电机参数的敏感度及依赖性，有效提高***对于内、外扰动的鲁棒性。同时，将滑模控制自身所具有的强鲁棒性与有效磁链模型相结合，进一步提升了***的鲁棒性，使得***的鲁棒性更强，可靠性更高。进一步的，通过观测得到电机的负载转矩，经过进一步的自动相位与幅值修正，可以消除与真实负载转矩之间的相位滞后与幅值衰减，将其应用于转矩补偿，可实现压缩机的自适应转矩补偿，有效抑制***振动。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (21)

1.一种电机控制方法，其特征在于，所述方法包括：
基于有效磁链模型获取电机的第一反电动势信息；
基于复系数滤波器对所述第一反电动势信息进行滤波，以获取第二反电动势信息；
根据基于扩张状态观测器的锁相环和所述第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度；
根据所述电机的估计转子电角位置和电角速度对所述电机进行控制。
2.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，基于有效磁链模型获取电机的第一反电动势信息，包括：
基于所述有效磁链模型构建反电动势滑模观测器；
根据所述反电动势滑模观测器，将观测得到的滑模控制函数作为所述第一反电动势信息。
3.根据权利要求2所述的电机控制方法，其特征在于，基于所述有效磁链模型构建反电动势滑模观测器，包括：
Figure FDA0003440439920000011
其中，iαβ＝[iα,iβ]T，
Figure FDA0003440439920000012
为iαβ在α-β轴系下电流分量的观测值；uαβ＝[uα,uβ]T，uαβ为α-β轴系下电压分量；A＝-(R/Lq)I，B＝(1/Lq)I，R为定子电阻，I为二阶单位矩阵，Lq为电机的q轴电感；zαβ为所述滑模控制函数。
4.根据权利要求3所述的电机控制方法，其特征在于，根据所述反电动势滑模观测器，将观测得到的滑模控制函数作为第一反电动势信息，包括：
Figure FDA0003440439920000013
其中，zαβ为所述第一反电动势信息，zαβ＝[zα,zβ]T；S为开关函数，且
Figure FDA0003440439920000014
Ke为所述反电动势滑模观测器的增益，δe为边界层厚度，sgn()为符号函数。
5.根据权利要求4所述的电机控制方法，其特征在于，基于复系数滤波器对所述第一反电动势信息进行滤波，以获取第二反电动势信息，包括：
Figure FDA0003440439920000021
Figure FDA0003440439920000022
Figure FDA0003440439920000023
其中，eαβ为所述第二反电动势信息，ωr为中心频率，ωc为滤波器截止频率，zα,zβ为滑模控制函数在α-β轴系下的横轴分量和纵轴分量，j为将α-β轴系的变量相互耦合得到的虚数。
6.根据权利要求5所述的电机控制方法，其特征在于，根据基于扩张状态观测器的锁相环和所述第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度，包括：
Figure FDA0003440439920000024
Figure FDA0003440439920000025
其中，
Figure FDA0003440439920000026
为电机的估计转子电角位置，
Figure FDA0003440439920000027
为电机的电角速度，
Figure FDA0003440439920000028
为电机转子机械角位置的观测值，
Figure FDA0003440439920000029
为电机机械角速度的观测值，Pn为电机极对数。
7.根据权利要求6所述的电机控制方法，其特征在于，所述电机转子机械角位置的观测值满足以下条件：
Figure FDA00034404399200000210
其中，
Figure FDA00034404399200000211
为估计的电机机械角速度的观测值，β1为基于扩张状态观测器的锁相环的第一观测系数，θm-err为电机转子机械角位置误差。
8.根据权利要求6所述的电机控制方法，其特征在于，所述电机机械角速度的观测值满足以下条件：
Figure FDA00034404399200000212
其中，Te为电磁转矩，J为转动惯量，
Figure FDA00034404399200000213
为与负载转矩相关的外部扰动分量的观测值，β2为基于扩张状态观测器的锁相环的第二观测系数，θm-err为电机转子机械角位置误差。
9.根据权利要求8所述的电机控制方法，其特征在于，所述外部扰动分量的观测值满足以下条件：
Figure FDA00034404399200000214
其中，β3为基于扩张状态观测器的锁相环的第三观测系数，θm-err为电机转子机械角位置误差。
10.根据权利要求7-9任一项所述的电机控制方法，其特征在于，所述电机转子机械角位置误差根据所述反电动势滑模观测器确定，包括：
Figure FDA0003440439920000031
Figure FDA0003440439920000032
其中，θm-err为电机转子机械角位置误差，θe-err为根据反电动势滑模观测器计算得到的转子位置误差，Pn为电机极对数，
Figure FDA0003440439920000033
为所述估计转子电角位置，
Figure FDA0003440439920000034
为第二反电动势信息。
11.根据权利要求10所述的电机控制方法，其特征在于，还包括：
根据所述基于扩张状态观测器的锁相环获取电机负载转矩的观测值；
对所述电机负载转矩的观测值进行修正；
根据所述修正后的电机负载转矩的观测值对电机q轴电流的目标值进行补偿。
12.根据权利要求11所述的电机控制方法，其特征在于，根据所述基于扩张状态观测器的锁相环获取电机负载转矩的观测值，包括：
Figure FDA0003440439920000035
其中，
Figure FDA0003440439920000036
为所述电机负载转矩的观测值，J为转动惯量，
Figure FDA0003440439920000037
为与所述负载转矩相关的外部扰动分量的观测值。
13.根据权利要求11所述的电机控制方法，其特征在于，对所述电机负载转矩的观测值进行修正，包括：
获取所述电机负载转矩的观测值的交流分量；
对所述电机负载转矩的观测值的交流分量进行相位与幅度修正。
14.根据权利要求13所述的电机控制方法，其特征在于，获取所述电机负载转矩的观测值的交流分量，包括：
Figure FDA0003440439920000038
或
Figure FDA0003440439920000039
其中，
Figure FDA00034404399200000310
为电机负载转矩的观测值经高通滤波后的交流分量，
Figure FDA00034404399200000311
为电机负载转矩的观测值经带通滤波后的交流分量，
Figure FDA00034404399200000312
为所述电机负载转矩的观测值的交流分量，
Figure FDA0003440439920000041
为所述电机负载转矩的观测值。
15.根据权利要求13所述的电机控制方法，其特征在于，对所述电机负载转矩的观测值的交流分量进行相位与幅度修正，包括：
Figure FDA0003440439920000042
其中，
Figure FDA0003440439920000043
为所述电机负载转矩的观测值的交流分量，
Figure FDA0003440439920000044
为相位和幅值修正后的电机负载转矩的观测值的交流分量，ωL为压缩机负载的波动频率。
16.根据权利要求15所述的电机控制方法，其特征在于，根据所述修正后的电机负载转矩的观测值对电机q轴电流的目标值进行补偿，包括：
Figure FDA0003440439920000045
其中，△iq*为补偿后的电机q轴电流的目标值，
Figure FDA0003440439920000046
表示负载转矩观测值经低通滤波后的直流分量；
Figure FDA0003440439920000047
为相位和幅值修正后的电机负载转矩的观测值的交流分量；KT为电机的转矩系数。
17.根据权利要求15所述的电机控制方法，其特征在于，所述基于扩张状态观测器的锁相环与所述压缩机负载的波动频率满足以下条件：
Figure FDA0003440439920000048
其中，β1为基于扩张状态观测器的锁相环的第一观测系数，β2为基于扩张状态观测器的锁相环的第二观测系数，β3为基于扩张状态观测器的锁相环的第三观测系数，ωL为所述压缩机负载的波动频率。
18.一种电机控制装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于基于有效磁链模型获取电机的第一反电动势信息；
第二获取模块，用于基于复系数滤波器对所述第一反电动势信息进行滤波，以获取第二反电动势信息；
第三获取模块，用于根据基于扩张状态观测器的锁相环和所述第二反电动势信息获取电机的估计转子电角位置和电角速度；
控制模块，用于根据所述电机的估计转子电角位置和电角速度对所述电机进行控制。
19.一种压缩机，其特征在于，包括：
如权利要求18所述的电机控制装置；或者，
处理器、存储器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电机控制程序，该电机控制程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-17任一项所述的电机控制方法。
20.一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上存储有电机控制程序，所述电机控制程序被处理器执行时实现如权利要求1-17任一项所述的电机控制方法。
21.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求19所述的压缩机。
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