阅读说明：本技术 永磁同步电机的控制方法、系统、介质及终端 (Control method, system, medium and terminal of permanent magnet synchronous motor ) 是由 马少才 黄继慢 陈文峰 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种永磁同步电机的控制方法、系统、介质及终端；所述方法包括以下步骤：将永磁同步电机的预设转速与实时转速做差,并将差值输入至PI调节器；确定实时三相电压对应电压矢量的幅角及电压矢量所在的扇区；计算得到瞬时有功功率实际值和瞬时无功功率实际值；建立优化开关矢量表；从优化开关矢量表中选择相应的电压矢量组,并根据电压矢量组获取控制信号,以实现控制功能；本发明可直接从开关矢量表中选择合适的空间电压矢量实现对瞬时功率直接控制,进而达到调速的目的,在有功功率稳态波动得到显著减小的同时,无功功率的稳态波动也得到明显地抑制,进而转矩稳态波动也得到抑制,系统的控制性能得以改善,达到节能的目的。(The invention provides a control method, a system, a medium and a terminal of a permanent magnet synchronous motor; the method comprises the following steps: the method comprises the following steps of (1) making a difference between a preset rotating speed and a real-time rotating speed of the permanent magnet synchronous motor, and inputting the difference to a PI regulator; determining the amplitude of a voltage vector corresponding to the real-time three-phase voltage and a sector where the voltage vector is located; calculating to obtain an instantaneous active power actual value and an instantaneous reactive power actual value; establishing an optimized switch vector table; selecting a corresponding voltage vector group from the optimized switch vector table, and acquiring a control signal according to the voltage vector group to realize a control function; the invention can directly select proper space voltage vector from the switch vector table to realize the direct control of instantaneous power, thereby achieving the purpose of speed regulation, obviously inhibiting the steady-state fluctuation of reactive power while obviously reducing the steady-state fluctuation of active power, further inhibiting the steady-state fluctuation of torque, improving the control performance of the system and achieving the purpose of energy conservation.)

永磁同步电机的控制方法、系统、介质及终端

技术领域

本发明属于电机控制领域，特别是涉及一种永磁同步电机的控制方法、系统、介质及终端。

背景技术

永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流；当转子动能转化为电能，永磁同步电机作发电机用；此外，当定子侧通入三相对称电流，由于三相定子在空间位置上相差120，所以三相定子电流在空间中产生旋转磁场，转子旋转磁场中受到电磁力作用运动，此时电能转化为动能，永磁同步电机作电动机用。

永磁同步电机由于具有较高的转矩密度、功率密度、高效率、调速范围宽及噪声低的优点，被广泛应用于交通运输、压缩机、风力发电等领域，其高性能控制方案主要有直接转矩控制和矢量控制；其中，直接转矩控制策略具有控制结构简单、无复杂的坐标变换、鲁棒性好、电机参数依赖性小等优点，但是，由于它是以快速性为主要目标，常把定子磁链控制为常量，这样在低负载时，定子磁链会显得太大，不利于节能，输入功率因数也较低；矢量控制是采用基于电网电压定向的空间电压矢量合成的控制方法，需clack变换(clack变换是指将定子的a、b、c三相电流投影到静止的αβ两相坐标系下)、park坐标变换(Park'sTransformation，派克变换，也译作帕克变换，是目前分析同步电动机运行最常用的一种坐标变换，派克变换将定子的a、b、c三相电流投影到随着转子旋转的直轴(d轴)，交轴(q轴)与垂直于dq平面的零轴(0轴)上去，从而实现了对定子电感矩阵的对角化，即abc坐标系变换到dq坐标系)、park坐标逆变换(park坐标变换的逆运算)、多个PI调节器和复杂的调制策略，很多负载大部分时间处于稳态工作，这样的系统对动态性能要求不高，而对稳态运行时的节能有较大需求；目前，节能是我国的主要国策，研究一种既有直接转矩控制那样控制简单、计算简便而又能节能的控制方法就显得十分重要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种永磁同步电机的控制方法、系统、介质及终端，用于解决现有技术中对永磁同步电机的控制存在操作复杂、耗能的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种永磁同步电机的控制方法，包括以下步骤：获取永磁同步电机的实时转速及在两相静止坐标系下所述永磁同步电机的实时三相电压和实时三相电流；将所述永磁同步电机的预设转速与所述实时转速做差，并将差值输入至PI调节器，将所述PI调节器的输出作为瞬时有功功率预设值；瞬时无功功率预设值记为零；根据所述实时三相电压确定所述实时三相电压对应电压矢量的幅角，并根据所述幅角确定所述电压矢量所在的扇区；根据所述实时三相电压和所述实时三相电流，计算得到瞬时有功功率实际值和瞬时无功功率实际值；根据所述瞬时有功功率预设值、所述瞬时无功功率预设值、所述瞬时有功功率实际值、所述瞬时无功功率实际值及所述扇区，建立优化开关矢量表；从所述优化开关矢量表中选择相应的电压矢量组，并根据所述电压矢量组获取控制信号，以实现控制功能。

于本发明的一实施例中，获取永磁同步电机的实时转速包括以下步骤：建立所述永磁同步电机在所述两相静止坐标系下的电压方程及反电动势方程；所述电压方程为：

所述反电动势方程为：

其中，i_α、i_β分别为实时三相电流在两相静止坐标系的α轴和β轴上的分量；u_α、u_β分别为实时三相电压在两相静止坐标系的α轴和β轴上的分量；e_α、e_β分别为反电动势在两相静止坐标系的α轴和β轴上的分量；R_s为定子相电阻；L_s为定子相电感；k_e为反电动势系数；ω_r为转子电角速度；θ_r为转子位置角；

根据所述电压方程获取电流方程；所述电流方程为：

定义滑模面；所述滑模面为：

其中，分别为估计的三相电流在两相静止坐标系的α轴和β轴上的分量；x表示状态变量表示在两相静止坐标系下对状态变量x进行的两行一列矩阵的运算；S表示滑模面；

根据所述电流方程，构造滑模观测器；所述滑模观测器为：

其中，k为滑模增益系数；Sigmoid函数为其中，a为大于零的常数；

根据所述反电动势方程，计算出所述实时转速；计算公式为：

其中，分别为滑模观测器估算的反电动势在两相静止坐标系的α轴和β轴上的分量；表示根据滑模观测器估算的反电动势计算得到的估计转子位置角；ω表示实时转速。

于本发明的一实施例中，根据所述实时三相电压确定所述实时三相电压对应电压矢量的幅角，计算公式为：

其中，θ表示幅角；u_α、u_β分别为实时三相电压在两相静止坐标系的α轴和β轴上的分量。

于本发明的一实施例中，根据所述实时三相电压和所述实时三相电流，计算得到瞬时有功功率实际值和瞬时无功功率实际值，计算公式为：

p＝1.5(u_βi_β+u_αi_α)

q＝1.5(u_βi_α-u_αi_β)；

其中，i_α、i_β分别为实时三相电流在两相静止坐标系的α轴和β轴上的分量；u_α、u_β分别为实时三相电压在两相静止坐标系的α轴和β轴上的分量；p表示瞬时有功功率实际值；q表示瞬时无功功率实际值。

于本发明的一实施例中，根据所述瞬时有功功率预设值、所述瞬时无功功率预设值、所述瞬时有功功率实际值、所述瞬时无功功率实际值及所述扇区，建立优化开关矢量表包括以下步骤：将所述瞬时有功功率预设值与所述瞬时有功功率实际值进行比较，获取有功功率变化率；将所述瞬时无功功率预设值与所述瞬时无功功率实际值进行比较，获取无功功率变化率；根据在不同所述扇区内的所述电压矢量对应的所述有功功率变化率和所述无功功率变化率及预设开关矢量表，建立所述优化开关矢量表。

于本发明的一实施例中，从所述优化开关矢量表中选择相应的电压矢量组，并根据所述电压矢量组获取控制信号，以实现控制功能包括以下步骤：计算所述电压矢量组中对应电压矢量的作用时间，计算公式为：

其中，所述电压矢量组包括两个有效工作矢量和一零矢量；p^k+1、q^k+1分别表示k+1时刻的瞬时有功功率实际值和瞬时无功功率实际值；p^k、q^k分别表示k时刻的瞬时有功功率实际值和瞬时无功功率实际值；p^ref、q^ref分别表示瞬时有功功率参考值和瞬时无功功率参考值，令p^k+1＝p^ref，q^k+1＝q^ref；f_p1、f_p2、f_p0分别表示k时刻两个有效工作矢量和一零矢量对应的有功功率变化率；f_q1、f_q2、f_q0分别表示k时刻两个有效工作矢量和一零矢量对应的无功功率变化率；t₁、t₂、t₀分别表示两个有效工作矢量和一零矢量的作用时间；t_sc表示一控制周期；

通过PWM调制将所述作用时间转换为所述控制信号，以实现控制功能。

于本发明的一实施例中，当在一个开关周期中，两个所述有效工作矢量的作用时间之和大于一个所述控制周期时，两个所述有效工作矢量和所述零矢量的作用时间的计算公式为：

其中，t₁'、t₂'、t₀'分别表示在一个开关周期中，当两个所述有效工作矢量的作用时间之和大于一个控制周期时，两个所述有效工作矢量和所述零矢量的作用时间。

本发明提供一种永磁同步电机的控制系统，包括：获取模块、输出模块、确定模块、计算模块、建立模块及控制模块；所述获取模块用于获取永磁同步电机的实时转速及在两相静止坐标系下所述永磁同步电机的实时三相电压和实时三相电流；所述输出模块用于将所述永磁同步电机的预设转速与所述实时转速做差，并将差值输入至PI调节器，将所述PI调节器的输出作为瞬时有功功率预设值；瞬时无功功率预设值记为零；所述确定模块用于根据所述实时三相电压确定所述实时三相电压对应电压矢量的幅角，并根据所述幅角确定所述电压矢量所在的扇区；所述计算模块用于根据所述实时三相电压和所述实时三相电流，计算得到瞬时有功功率实际值和瞬时无功功率实际值；所述建立模块用于根据所述瞬时有功功率预设值、所述瞬时无功功率预设值、所述瞬时有功功率实际值、所述瞬时无功功率实际值及所述扇区，建立优化开关矢量表；所述控制模块用于从所述优化开关矢量表中选择相应的电压矢量组，并根据所述电压矢量组获取控制信号，以实现控制功能。

本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的永磁同步电机的控制方法。

本发明提供一种终端，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行上述的永磁同步电机的控制方法。

如上所述，本发明所述的永磁同步电机的控制方法、系统、介质及终端，具有以下有益效果：

(1)本发明采用直接功率控制的方式实现对永磁同步电机的控制，既具有传统直接转矩控制那样简洁的控制形式，又能使输入电机的无功功率控制接近于零，从而达到单位功率因数运行的目标，极大地改善了永磁同步电机的运行性能，提高了运行效率；

(2)相比较传统采用空间电压矢量合成的控制方法，不需park坐标变换和park坐标逆变换，可根据有功和无功功率变化的需求直接从开关矢量表中选择合适的空间电压矢量实现对瞬时功率直接控制，进而达到调速的目的；

(3)本发明旨在同时抑制有功功率、无功功率的问题脉动，在有功功率稳态波动得到显著减小的同时，无功功率的稳态波动也得到明显地抑制，进而转矩稳态波动也得到抑制，系统的控制性能得以改善，达到节能的目的。

附图说明

图1显示为本发明的永磁同步电机的控制方法于一实施例中的流程图。

图2显示为本发明的获取永磁同步电机的实时转速于一实施例中的流程图。

图3显示为本发明的建立优化开关矢量表于一实施例中的流程图。

图4显示为本发明的不同扇区内不同电压矢量对有功功率的影响于一实施例中的示意图。

图5显示为本发明的不同扇区内不同电压矢量对无功功率的影响于一实施例中的示意图。

图6显示为本发明的获取控制信号于一实施例中的流程图。

图7显示为本发明的永磁同步电机的控制系统于一实施例中的结构示意图。

图8显示为本发明的终端于一实施例中的结构示意图。

图9显示为本发明的永磁同步电机的控制方法于一实施例中的工作原理框图。

图10显示为本发明的定子绕组输入的瞬时有功功率于一实施例中的波形图。

图11显示为本发明的无功功率于一实施例中的波形图。

图12显示为本发明的三相电流于一实施例中的波形图。

图13显示为本发明的转矩于一实施例中的波形图。

图14显示为本发明的电机转速于一实施例中的波形图。

标号说明

71 获取模块

72 输出模块

73 确定模块

74 计算模块

75 建立模块

76 控制模块

81 处理器

82 存储器

S1～S6 步骤

S11～S15 步骤

S51～S53 步骤

S61～S62 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明的永磁同步电机的控制方法、系统、介质及终端，采用直接功率控制的方式实现对永磁同步电机的控制，既具有传统直接转矩控制那样简洁的控制形式，又能使输入电机的无功功率控制接近于零，从而达到单位功率因数运行的目标，极大地改善了永磁同步电机的运行性能，提高了运行效率；相比较传统采用空间电压矢量合成的控制方法，不需park坐标变换和park坐标逆变换，可根据有功和无功功率变化的需求直接从开关矢量表中选择合适的空间电压矢量实现对瞬时功率直接控制，进而达到调速的目的；本发明旨在同时抑制有功功率、无功功率的问题脉动，在有功功率稳态波动得到显著减小的同时，无功功率的稳态波动也得到明显地抑制，进而转矩稳态波动也得到抑制，系统的控制性能得以改善，达到节能的目的。

如图1所示，于一实施例中，本发明的永磁同步电机的控制方法包括以下步骤：

步骤S1、获取永磁同步电机的实时转速及在两相静止坐标系下所述永磁同步电机的实时三相电压和实时三相电流。

如图2所示，于一实施例中，获取永磁同步电机的实时转速包括以下步骤：

步骤S11、建立所述永磁同步电机在所述两相静止坐标系下的电压方程及反电动势方程。

需要说明的是，忽略铁芯饱和，不计磁滞和涡流损耗，设永磁同步电机永磁体电导率为零，建立永磁同步电机在两相静止坐标系下的电压方程和反电动势方程。

具体地，所述电压方程为：

所述反电动势方程为：

其中，i_α、i_β分别为实时三相电流在两相静止坐标系的α轴和β轴上的分量；u_α、u_β分别为实时三相电压在两相静止坐标系的α轴和β轴上的分量；e_α、e_β分别为反电动势在两相静止坐标系的α轴和β轴上的分量；R_s为定子相电阻；L_s为定子相电感；k_e为反电动势系数；ω_r为转子电角速度；θ_r为转子位置角。

步骤S12、根据所述电压方程获取电流方程。

需要说明的是，为了便于应用滑模观测器观测反电动势，将上述步骤S11中的电压方程改写为电流的状态方程。

具体地，所述电流方程为：

步骤S13、定义滑模面。

具体地，根据滑模控制理论，定义滑模面，所述滑模面为：

其中，分别为估计的三相电流在两相静止坐标系的α轴和β轴上的分量；x表示状态变量表示在两相静止坐标系下对状态变量x进行的两行一列矩阵的运算；S表示滑模面。

需要说明的是，滑模控制(sliding mode control，SMC)也叫变结构控制，本质上是一类特殊的非线性控制，且非线性表现为控制的不连续性，这种控制策略与其他控制的不同之处在于系统的“结构”并不固定，而是可以在动态过程中，根据系统当前的状态(如偏差及其各阶导数等)有目的地不断变化，迫使系统按照预定“滑动模态”的状态轨迹运动。

步骤S14、根据所述电流方程，构造滑模观测器。

具体地，根据步骤S12中的电流方程，构建滑模观测器，所述滑模观测器为：

其中，k为滑模增益系数；Sigmoid函数为其中，a为大于零的常数；

步骤S15、根据所述反电动势方程，计算出所述实时转速。

具体地，计算公式为：

其中，分别为滑模观测器估算的反电动势在两相静止坐标系的α轴和β轴上的分量；表示根据滑模观测器估算的反电动势计算得到的估计转子位置角；ω表示实时转速。

步骤S2、将所述永磁同步电机的预设转速与所述实时转速做差，并将差值输入至PI调节器，将所述PI调节器的输出作为瞬时有功功率预设值；瞬时无功功率预设值记为零。

具体地，将经步骤S1得到的实时转速与预设转速做差，然后将差值输入至PI调节器中，将PI调节器的输出作为瞬时有功功率预设值。

进一步地，为了保持单位功率因数运行，将瞬时无功功率预设值记为零。

步骤S3、根据所述实时三相电压确定所述实时三相电压对应电压矢量的幅角，并根据所述幅角确定所述电压矢量所在的扇区。

需要说明的是，扇区是指将平面360°平均划分为6个区域后形成的，0°～60°、60°～120°、120°～180°、180°～240°、240°～360°分别对应一个扇区，在确定电压矢量的幅角后，根据幅角可直接判断出该电压矢量所在扇区。

于一实施例中，根据所述实时三相电压确定所述实时三相电压对应电压矢量的幅角，计算公式为：

其中，θ表示幅角；u_α、u_β分别为实时三相电压在两相静止坐标系的α轴和β轴上的分量。

步骤S4、根据所述实时三相电压和所述实时三相电流，计算得到瞬时有功功率实际值和瞬时无功功率实际值。

具体地，基于瞬时功率理论，在已知实时三相电压和实时三相电流的前提下，计算得到瞬时有功功率实际值和瞬时无功功率实际值。

于一实施例中，根据所述实时三相电压和所述实时三相电流，计算得到瞬时有功功率实际值和瞬时无功功率实际值，计算公式为：

p＝1.5(u_βi_β+u_αi_α)

q＝1.5(u_βi_α-u_αi_β)；

其中，i_α、i_β分别为实时三相电流在两相静止坐标系的α轴和β轴上的分量；u_α、u_β分别为实时三相电压在两相静止坐标系的α轴和β轴上的分量；p表示瞬时有功功率实际值；q表示瞬时无功功率实际值。

步骤S5、根据所述瞬时有功功率预设值、所述瞬时无功功率预设值、所述瞬时有功功率实际值、所述瞬时无功功率实际值及所述扇区，建立优化开关矢量表。

如图3所示，于一实施例中，根据所述瞬时有功功率预设值、所述瞬时无功功率预设值、所述瞬时有功功率实际值、所述瞬时无功功率实际值及所述扇区，建立优化开关矢量表包括以下步骤：

步骤S51、将所述瞬时有功功率预设值与所述瞬时有功功率实际值进行比较，获取有功功率变化率。

步骤S52、将所述瞬时无功功率预设值与所述瞬时无功功率实际值进行比较，获取无功功率变化率。

步骤S53、根据在不同所述扇区内的所述电压矢量对应的所述有功功率变化率和所述无功功率变化率及预设开关矢量表，建立所述优化开关矢量表。

需要说明的是，在两相静止坐标系下，三相电压矢量包括8种情况，如下表1所示。

表1两相静止坐标系下的8个电压矢量值表

如图4和图5所示，根据步骤S51和步骤S52可以得到表1中不同电压矢量作用下的有功功率变化率和无功功率变化率。

进一步地，预设开关矢量表如下表2所示。

表2预设开关矢量表

扇区	p增加q增加	p增加q减少	p减少q增加	p减少q减少
					0°～60°	V<sub>0</sub>，V<sub>4</sub>	V<sub>0</sub>，V<sub>6</sub>	V<sub>2</sub>，V<sub>0</sub>	V<sub>1</sub>，V<sub>0</sub>
60°～120°	V<sub>0</sub>，V<sub>5</sub>	V<sub>1</sub>，V<sub>0</sub>	V<sub>3</sub>，V<sub>0</sub>	V<sub>2</sub>，V<sub>0</sub>
					120°～180°	V<sub>0</sub>，V<sub>6</sub>	V<sub>0</sub>，V<sub>2</sub>	V<sub>4</sub>，V<sub>0</sub>	V<sub>3</sub>，V<sub>0</sub>
180°～240°	V<sub>1</sub>，V<sub>0</sub>	V<sub>0</sub>，V<sub>3</sub>	V<sub>5</sub>，V<sub>0</sub>	V<sub>4</sub>，V<sub>0</sub>
					240°～300°	V<sub>0</sub>，V<sub>2</sub>	V<sub>0</sub>，V<sub>4</sub>	V<sub>6</sub>，V<sub>0</sub>	V<sub>5</sub>，V<sub>0</sub>
300°～360°	V<sub>0</sub>，V<sub>3</sub>	V<sub>0</sub>，V<sub>5</sub>	V<sub>1</sub>，V<sub>0</sub>	V<sub>6</sub>，V<sub>0</sub>

需要说明的是，在预设开关矢量表中，一个控制周期内根据有功功率、无功功率的变化从矢量表中选择一个有效工作矢量和一个零矢量，但该方法中只根据有功功率参考值计算各个电压矢量的作用时间，改善有功功率稳态波动，进而改善转矩波动，但无功功率波动较大，特别是在高功率场合，会影响系统的控制性能。

从图4和图5中，可以看出在不同扇区内不同电压矢量对有功功率变化率和无功功率变化率的影响；具体地，在每个扇区，使有功功率和无功功率均增加、有功功率增加且无功功率减小、有功功率减小且无功功率增加、有功功率和无功功率均减小等四种变化趋势对应的有效工作矢量有两个而非一个，即在每个不同的扇区根据不同的功率变化均可得到两个有效工作矢量和一个零矢量的组合，则在定子三相电压0°～360°区间内，可得出24组矢量组合。

具体地，根据图4和图5中有功功率和无功功率在不同扇区内受不同电压矢量作用时的变化趋势，建立优化开关矢量表，如下表3所示。

表3优化开关矢量表

需要说明的是，当采用优化开关矢量表的直接功率控制方法时，可在有功功率稳态波动得到显著减小的同时，无功功率的稳态波动也得到明显地抑制，进而转矩稳态波动也得到抑制，系统的性能得以改善。

步骤S6、从所述优化开关矢量表中选择相应的电压矢量组，并根据所述电压矢量组获取控制信号，以实现控制功能。

如图6所示，于一实施例中，从所述优化开关矢量表中选择相应的电压矢量组，并根据所述电压矢量组获取控制信号，以实现控制功能包括以下步骤：

步骤S61、计算所述电压矢量组中对应电压矢量的作用时间。

具体地，根据电压矢量所在扇区及所需功率的变化趋势从优化开关矢量表中选择电压矢量组，该电压矢量组中包括两个有效工作矢量和一零矢量，计算这两个有效工作矢量和零矢量的作用时间，计算公式为：

其中，所述电压矢量组包括两个有效工作矢量和一零矢量；p^k+1、q^k+1分别表示k+1时刻的瞬时有功功率实际值和瞬时无功功率实际值；p^k、q^k分别表示k时刻的瞬时有功功率实际值和瞬时无功功率实际值；p^ref、q^ref分别表示瞬时有功功率参考值和瞬时无功功率参考值，令p^k+1＝p^ref，q^k+1＝q^ref；f_p1、f_p2、f_p0分别表示k时刻两个有效工作矢量和一零矢量对应的有功功率变化率；f_q1、f_q2、f_q0分别表示k时刻两个有效工作矢量和一零矢量对应的无功功率变化率；t₁、t₂、t₀分别表示两个有效工作矢量和一零矢量的作用时间；t_sc表示一控制周期。

进一步地，为了减少开关损耗，提高系统运行效率，应以减少开关次数为原则，对上述作用时间的计算公式改进如下：

于一实施例中，当在一个开关周期中，两个所述有效工作矢量的作用时间之和大于一个所述控制周期时，两个所述有效工作矢量和所述零矢量的作用时间的计算公式为：

其中，t₁'、t₂'、t₀'分别表示在一个开关周期中，当两个所述有效工作矢量的作用时间之和大于一个控制周期时，两个所述有效工作矢量和所述零矢量的作用时间。

需要说明的是，上述变量下标带0的均是对应的零矢量；而下标带1和2的分别对应两个有效工作矢量。

步骤S62、通过PWM调制将所述作用时间转换为所述控制信号，以实现控制功能。

下面通过具体实施例来进一步验证本发明的永磁同步电机的控制方法。

如图9所示，于一实施例中，将该永磁同步电机的控制方法应用于图9中显示的结构中(即依赖图9中的结构实现本发明的永磁同步电机的控制方法)，具体包括永磁同步电机、逆变器开关管、PI调节器、滑模观测器和优化开关矢量表；其中，滑模观测器用于计算永磁同步电机的实时转速；PI调节器用于接收预设转速与实时转速的差值，并产生瞬时有功功率预设值；从优化开关矢量表中选取电压矢量，计算其作用时间，最终再通过PWM调制将作用时间转换为控制信号，以实现该控制信号控制逆变器开关管。

具体地，将预设转速n^*与实时转速n做差，差值经过PI调节器的输出作为内环瞬时有功功率预设值p^*；为保持单位功率因数运行，瞬时无功功率预设值q^*为0；根据采样的三相相电压确定电压矢量的幅角θ，根据幅角θ的值确定所在扇区；对αβ两相静止坐标系下的电压u_α、u_β和电流i_α、i_β进行功率计算，计算得到瞬时有功功率实际值p和瞬时无功功率实际值q；将瞬时有功功率预设值p^*、瞬时无功功率预设值q^*和计算得到的瞬时有功功率实际值p、瞬时无功功率实际值q进行比较得到有功功率和无功功率的变化趋势；根据扇区各个电压矢量对有功功率、无功功率的变化率的影响，从优化开关矢量表中选择优化的电压矢量，计算电压矢量的作用时间，最后通过PWM调制将作用时间转换为控制信号用于驱动逆变器开关管。

如图10至图13所示，永磁同步电机在加速时都以允许的最大转矩进行加速，定子绕组输入的瞬时有功功率随着转速线性上升；在速度稳定时，有功功率和转矩基本保持稳定，无功功率也能控制到接近于零，从而表明了它的有效性。

如图14所示，永磁同步电机在运行过程中转速保持稳定。

需要说明的是，本发明所述的永磁同步电机的控制方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。

如图7所示，于一实施例中，本发明的永磁同步电机的控制系统包括获取模块71、输出模块72、确定模块73、计算模块74、建立模块75及控制模块76。

所述获取模块71用于获取永磁同步电机的实时转速及在两相静止坐标系下所述永磁同步电机的实时三相电压和实时三相电流。

所述输出模块72用于将所述永磁同步电机的预设转速与所述实时转速做差，并将差值输入至PI调节器，将所述PI调节器的输出作为瞬时有功功率预设值；瞬时无功功率预设值记为零。

所述确定模块73用于根据所述实时三相电压确定所述实时三相电压对应电压矢量的幅角，并根据所述幅角确定所述电压矢量所在的扇区。

所述计算模块74用于根据所述实时三相电压和所述实时三相电流，计算得到瞬时有功功率实际值和瞬时无功功率实际值。

所述建立模块75用于根据所述瞬时有功功率预设值、所述瞬时无功功率预设值、所述瞬时有功功率实际值、所述瞬时无功功率实际值及所述扇区，建立优化开关矢量表。

所述控制模块76用于从所述优化开关矢量表中选择相应的电压矢量组，并根据所述电压矢量组获取控制信号，以实现控制功能。

需要说明的是，所述获取模块71、所述输出模块72、所述确定模块73、所述计算模块74、所述建立模块75及所述控制模块76的结构及原理与上述永磁同步电机的控制方法中的步骤一一对应，故在此不再赘述。

需要说明的是，应理解以上系统的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述系统的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述系统的存储器中，由上述系统的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个数字信号处理器(Digital Singnal Processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

本发明的存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的永磁同步电机的控制方法。所述存储介质包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

如图8所示，本发明的终端包括处理器81及存储器82。

所述存储器82用于存储计算机程序；优选地，所述存储器82包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

所述处理器81与所述存储器82相连，用于执行所述存储器82存储的计算机程序，以使所述终端执行上述的永磁同步电机的控制方法。

优选地，所述处理器81可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称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。

需要说明的是，本发明的永磁同步电机的控制系统可以实现本发明的永磁同步电机的控制方法，但本发明的永磁同步电机的控制方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的永磁同步电机的控制系统的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。

综上所述，本发明的永磁同步电机的控制方法、系统、介质及终端，采用直接功率控制的方式实现对永磁同步电机的控制，既具有传统直接转矩控制那样简洁的控制形式，又能使输入电机的无功功率控制接近于零，从而达到单位功率因数运行的目标，极大地改善了永磁同步电机的运行性能，提高了运行效率；相比较传统采用空间电压矢量合成的控制方法，不需park坐标变换和park坐标逆变换，可根据有功和无功功率变化的需求直接从开关矢量表中选择合适的空间电压矢量实现对瞬时功率直接控制，进而达到调速的目的；本发明旨在同时抑制有功功率、无功功率的问题脉动，在有功功率稳态波动得到显著减小的同时，无功功率的稳态波动也得到明显地抑制，进而转矩稳态波动也得到抑制，系统的控制性能得以改善，达到节能的目的；所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。