阅读说明：本技术 电机的控制方法、装置及存储介质 (Motor control method, device and storage medium ) 是由 常九健 赛影辉 海滨 储亚峰 阴山慧 俞兆伟 于 2019-11-26 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种电机的控制方法、装置及存储介质,属于电机技术领域。该方法用于控制弧形驱动电机,该电机包括一个转子和两个定子组,两个定子组之间相差2kπ+π/2电角度,每个定子组中包括两个定子,每个定子之间相差2kπ电角度,该方法包括：确定弧形驱动电机在旋转坐标系下的交轴电流测量值、直轴电流测量值和交轴电流理论值；根据交轴电流测量值、直轴电流测量值和交轴电流理论值,确定驱动弧形驱动电机的驱动时间；根据驱动时间,控制弧形驱动电机进行旋转。本申请中弧形驱动电机包括四块定子,两个定子组之间相差2kπ+π/2电角度。当四块定子结构参数相同时,两个定子组之间的边端力相互抵消,电机动子上的边端力减小。(The application discloses a motor control method, a motor control device and a storage medium, and belongs to the technical field of motors. The method is used for controlling an arc-shaped driving motor, the motor comprises a rotor and two stator groups, the difference between the two stator groups is 2k pi + pi/2 electrical angle, each stator group comprises two stators, and the difference between the stators is 2k pi electrical angle, the method comprises the following steps: determining a quadrature-axis current measurement value, a direct-axis current measurement value and a quadrature-axis current theoretical value of the arc-shaped driving motor under a rotating coordinate system; determining the driving time for driving the arc-shaped driving motor according to the quadrature axis current measured value, the direct axis current measured value and the quadrature axis current theoretical value; and controlling the arc-shaped driving motor to rotate according to the driving time. The arc-shaped driving motor comprises four stators, and the difference between two stator groups is 2k pi + pi/2 electric angles. When the structural parameters of the four stators are the same, the side end forces between the two stator groups are mutually offset, and the side end force on the motor rotor is reduced.)

电机的控制方法、装置及存储介质

技术领域

本申请涉及电机技术领域，特别涉及一种电机的控制方法、装置及存储介质。

背景技术

目前，传统的转台采用的传动方式主要包括：蜗轮蜗杆传动、齿轮传动、摩擦传动和力矩电机同轴安装传动。这些传统的传动方式在大型转台设备的发展的过程中都起到了举足轻重的作用。为了减轻电机加工和运输的压力，可以采用弧形驱动电机来驱动大型转台设备。

但是，由于弧形驱动电机存在较大的边端力和齿槽力，边端力是由于定子的铁心长度有限，在铁心的边端发生磁导突变，从而导致定子与转子的相互作用力发生改变，导致弧形驱动电机产生的力矩波动较大，从而不利于转台设备实现紧密跟踪。

发明内容

本申请提供了一种电机的控制方法、装置及存储介质，可以解决相关技术的中弧形驱动电机产生的力矩波动较大的问题。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种电机的控制方法，其特征在于，所述方法用于控制弧形驱动电机，所述弧形驱动电机包括一个转子和两个定子组，两个定子组之间相差2kπ+π/2电角度，每个定子组中包括两个定子，每个定子之间相差2kπ电角度，所述方法包括：

确定所述弧形驱动电机在旋转坐标系下的交轴电流测量值、直轴电流测量值和交轴电流理论值；

根据所述交轴电流测量值、所述直轴电流测量值和所述交轴电流理论值，确定驱动所述弧形驱动电机的驱动时间；

根据所述驱动时间，控制所述弧形驱动电机进行旋转。

在一些实施例中，所述确定所述弧形驱动电机在旋转坐标系下的交轴电流测量值、直轴电流测量值和交轴电流理论值，包括：

获取所述弧形驱动电机的转子的机械角度和所述两个定子组中的电流数据；

根据所述机械角度，确定所述转子的旋转速度；

将所述旋转速度和预设速度进行第一比例-积分-微分PID运算，得到所述弧形驱动电机在旋转坐标系下的交轴电流理论值；

将所述两个定子组中的电流数据进行坐标系变换，得到所述弧形驱动电机在所述旋转坐标系下的交轴电流测量值和直轴电流测量值。

在一些实施例中，所述根据所述交轴电流测量值、所述直轴电流测量值和所述交轴电流理论值，确定驱动所述弧形驱动电机的驱动时间，包括：

根据所述交轴电流测量值、所述直轴电流测量值和所述交轴电流理论值，确定所述弧形驱动电机在所述旋转坐标系下的直轴驱动电压和交轴驱动电压；

基于所述直轴驱动电压和所述交轴驱动电压，确定驱动所述弧形驱动电机的驱动时间。

在一些实施例中，所述根据所述交轴电流测量值、所述直轴电流测量值和所述交轴电流理论值，确定所述弧形驱动电机在所述旋转坐标系下的直轴驱动电压和交轴驱动电压，包括：

将所述交轴电流理论值和所述交轴电流测量值进行第二PID运算，得到所述交轴驱动电压；

将所述直轴电流测量值和预设直轴电流进行第三PID运算，得到所述直轴驱动电压。

在一些实施例中，所述获取所述弧形驱动电机的转子的机械角度，包括：

在相邻两个采集时间点分别对所述弧形驱动电机进行位置采集，得到第一位置和第二位置；

将所述第一位置与所述第二位置之间的差值，确定为所述弧形驱动电机的机械角度。

在一些实施例中，所述根据所述交轴驱动电压和所述直轴驱动电压，确定驱动所述弧形驱动电机的驱动时间，包括：

对所述交轴驱动电压和所述直轴驱动电压进行逆帕克变换，得到所述弧形驱动电机在静止坐标系下的第一交轴电压和第二交轴电压；

将所述第一交轴电压和第二交轴电压进行电压变化，得到第一矢量电压、第二矢量电压和第三矢量电压；

根据所述第一矢量电压的极性、所述第二矢量电压的极性以及所述第三矢量电压的极性，确定所述第一交轴电压和所述第二交轴电压的合成电压所在的扇区，所述扇区为对电压空间进行矢量划分后得到的电压空间矢量图中的扇区；

根据所述第一交轴电压、所述第二交轴电压以及母线电压，确定第一参考量、第二参考量和第三参考量；

根据所述第一参考量、所述第二参考量、所述第三参考量以及所述合成电压所处扇区，确定所述扇区中两个相邻矢量的作用时间；

根据所述两个相邻矢量的作用时间和逆变桥开关的切换规则，确定第一开关作用时间、第二开关作用时间和第三开关作用时间；

根据所述第一开关作用时间、所述第二开关作用时间、所述第三开关作用时间和所述扇区，确定所述驱动时间。

另一方面，提供了一种电机的控制装置，所述装置用于控制弧形驱动电机，所述弧形驱动电机包括一个转子和两个定子组，两个定子组之间相差2kπ+π/2电角度，每个定子组中包括两个定子，每个定子之间相差2kπ电角度，所述装置包括：

第一确定模块，用于确定所述弧形驱动电机在旋转坐标系下的交轴电流测量值、直轴电流测量值和交轴电流理论值；

第二确定模块，用于根据所述交轴电流测量值、所述直轴电流测量值和所述交轴电流理论值，确定驱动所述弧形驱动电机的驱动时间；

控制模块，用于根据所述驱动时间，控制所述弧形驱动电机进行旋转。

在一些实施例中，所述第一确定模块包括：

获取子模块，用于获取所述弧形驱动电机的转子的机械角度和所述两个定子组中的电流数据；

第一确定子模块，用于根据所述机械角度，确定所述转子的旋转速度；

计算子模块，用于将所述旋转速度和预设速度进行第一比例-积分-微分PID运算，得到所述弧形驱动电机在旋转坐标系下的交轴电流理论值；

变换子模块，用于将所述两个定子组中的电流数据进行坐标系变换，得到所述弧形驱动电机在所述旋转坐标系下的交轴电流测量值和直轴电流测量值。

在一些实施例中，所述第二确定模块包括：

第二确定子模块，用于根据所述交轴电流测量值、所述直轴电流测量值和所述交轴电流理论值，确定所述弧形驱动电机在所述旋转坐标系下的直轴驱动电压和交轴驱动电压；

第三确定子模块，用于基于所述直轴驱动电压和所述交轴驱动电压，确定驱动所述弧形驱动电机的驱动时间。

在一些实施例中，所述第二确定子模块用于：

将所述交轴电流理论值和所述交轴电流测量值进行第二PID运算，得到所述交轴驱动电压；

将所述直轴电流测量值和预设直轴电流进行第三PID运算，得到所述直轴驱动电压。

在一些实施例中，所述获取子模块用于：

在相邻两个采集时间点分别对所述弧形驱动电机进行位置采集，得到第一位置和第二位置；

将所述第一位置与所述第二位置之间的差值，确定为所述弧形驱动电机的机械角度。

在一些实施例中，所述第三确定子模块用于：

对所述交轴驱动电压和所述直轴驱动电压进行逆帕克变换，得到所述弧形驱动电机在静止坐标系下的第一交轴电压和第二交轴电压；

将所述第一交轴电压和第二交轴电压进行电压变化，得到第一矢量电压、第二矢量电压和第三矢量电压；

根据所述第一矢量电压的极性、所述第二矢量电压的极性以及所述第三矢量电压的极性，确定所述第一交轴电压和所述第二交轴电压的合成电压所在的扇区，所述扇区为对电压空间进行矢量划分后得到的电压空间矢量图中的扇区；

根据所述第一交轴电压、所述第二交轴电压以及母线电压，确定第一参考量、第二参考量和第三参考量；

根据所述第一参考量、所述第二参考量、所述第三参考量以及所述合成电压所处扇区，确定所述扇区中两个相邻矢量的作用时间；

根据所述两个相邻矢量的作用时间和逆变桥开关的切换规则，确定第一开关作用时间、第二开关作用时间和第三开关作用时间；

根据所述第一开关作用时间、所述第二开关作用时间、所述第三开关作用时间和所述扇区，确定所述驱动时间。

另一方面，提供了一种控制设备，所述控制设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存放计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器上所存放的计算机程序，以实现上述所述的电机的控制方法的步骤。

另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述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所述电机的控制方法的步骤。

另一方面，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所述的电机的控制方法的步骤。

本申请提供的技术方案至少可以带来以下有益效果：

在本申请中，弧形驱动电机包括四块定子，相邻两个定子之间相差2kπ电角度，两个定子组之间相差2kπ+π/2电角度。当四块定子其它结构参数相同时，由于边端力是以永磁体极距为周期的周期函数，如果使两块定子之间的距离相差奇数倍的极距，那么两台单元电机的边端力就会相互抵消，从而在很大程度上减小电机整体的边端力，减小了电机输出的力矩波动。同时，本申请中通过两组定子分别进行电流和速度双闭环控制，保证了整台电机平稳、高精度旋转。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例示出的一种弧形驱动电机的结构示意图；

图2是本申请实施例示出的一种电机的控制系统的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种电机的控制方法的流程图；

图4是本申请实施例提供的另一种电机的控制方法的流程图；

图5是本申请实施例提供的一种电流、电压转化示意图；

图6是本申请实施例提供的一种PID模块构示意图；

图7是本申请实施例提供的一种三相逆变器原理图；

图8是本申请实施例提供的一种电压空间矢量扇区图；

图9是本申请实施例提供的另一种电机的控制装置的结构示意图；

图10是本申请实施例提供的一种第一确定模块的结构示意图；

图11是本申请实施例提供的一种第二确定模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

在对本申请实施例提供的电机的控制方法进行详细的解释说明之前，先对本申请实施例提供的应用场景和实施环境进行介绍。

首先，对本申请实施例涉及的应用场景进行介绍。

由于目前的大型转台设备越来越多，为了减轻电机加工和运输的压力，可以采用弧形驱动电机来驱动大型转台设备。但是，由于弧形驱动电机存在较大的边端力和齿槽力，边端力是由于定子的铁心长度有限，在铁心的边端发生磁导突变，从而导致定子与转子的相互作用力发生改变，导致弧形驱动电机产生的力矩波动较大，从而不利于转台设备实现紧密跟踪。

基于这样的场景，本申请实施例提供了一种电机的控制方法。

最后，对本申请实施例涉及的弧形驱动电机和电机的控制系统进行介绍。

请参考图1，图1是本申请实施例示出的一种弧形驱动电机的结构示意图。该弧形驱动电机包括一个转子和两个定子组，两个定子组之间相差2kπ+π/2电角度，每个定子组中包括两个定子，每个定子之间相差2kπ电角度。将互不相邻的两个定子确定为一个定子组，比如，在图1中，将定子A和定子C确定为一个定子组，将定子B和定子D确定为一个定子组。

请参考图2，图2是本申请实施例提供的一种电机的控制系统的结构示意图，该电机的控制系统包括控制设备1和弧形驱动电机2，控制设备1可以与弧形驱动电机2连接，控制设备1用于确定弧形驱动电机2在旋转坐标系下的交轴电流测量值、直轴电流测量值和交轴电流理论值，并根据交轴电流测量值、直轴电流测量值和交轴电流理论值，确定驱动弧形驱动电机2的驱动时间；根据驱动时间，控制弧形驱动电机2进行旋转。弧形驱动电机在控制设备1的控制下进行旋转驱动。

需要说明的是，控制设备1可以包括第一IPM(Intelligent Power Module，智能功率模块)模块11、第二IPM模块12、EVA(Event manager module A,事件管理模块A)模块13、EVB模块14、CPU(Central Processing Unit/Processor，中央处理器)15、AD(模数)采样模块16、增量式编码器17、CAP/QEP模块18。其中，第一IPM模块11可以与上述图1所示的弧形驱动电机2中两个定子组中的第一定子组21以及EVA模块13连接，第二IPM模块12与上述图1所述的两个定子组中的第二定子组22以及EVB模块14连接，EVA模块13和EVB模块14可以分别与CPU15连接，CPU15可以分别与AD采样模块16和CAP/QEP模块18连接，AD采样模块16可以与第一定子组21和第二定子组22分别连接，CAP/QEP模块18可以与增量式编码器17连接，增量式编码器17可以与图1所示的弧形驱动电机2的转子23连接。

另外，控制设备可以为DSP，且控制设备在对弧形驱动电机进行控制之前，还可以对控制设备进行初始化。也即是，控制设备可以对系统时钟进行设定，比如，设置DSP工作频率设定为150MHz；控制设备可以对I/O端口进行初始化，比如，设定相应的GPIO/PWM端口为外设功能；控制设备可以将A/D转换器设定为单次转换模式；控制设备可以对事件管理器进行初始化，比如，设定各通用定时器，设定CAP/QEP的工作模式；控制设备还可以对中断管理初始化。

接下来将结合附图对本申请实施例提供的电机的控制方法进行详细的解释说明。

图3是本申请实施例提供的一种电机的控制方法的流程图，该方法应用于控制设备中，用于控制弧形驱动电机，所述弧形驱动电机包括一个转子和两个定子组，两个定子组之间相差2kπ+π/2电角度，每个定子组中包括两个定子，每个定子之间相差2kπ电角度。请参考图3，该方法包括如下步骤。

步骤301：确定该弧形驱动电机在旋转坐标系下的交轴电流测量值、直轴电流测量值和交轴电流理论值。

步骤302：根据该交轴电流测量值、该直轴电流测量值和该交轴电流理论值，确定驱动该弧形驱动电机的驱动时间。

步骤303：根据该驱动时间，控制该弧形驱动电机进行旋转。

在本申请实施例中，弧形驱动电机包括四块定子，相邻两个定子之间相差2kπ电角度，两个定子组之间相差2kπ+π/2电角度。当四块定子其它结构参数相同时，由于边端力是以永磁体极距为周期的周期函数，如果使两块定子之间的距离相差奇数倍的极距，那么两台单元电机的边端力就会相互抵消，从而在很大程度上减小电机整体的边端力，减小了电机输出的力矩波动。同时，本申请中通过两组定子分别进行电流和速度双闭环控制，保证了整台电机平稳、高精度旋转。

在一些实施例中，确定该弧形驱动电机在旋转坐标系下的交轴电流测量值、直轴电流测量值和交轴电流理论值，包括：

获取该弧形驱动电机的转子的机械角度和该两个定子组中的电流数据；

根据该机械角度，确定该转子的旋转速度；

将该旋转速度和预设速度进行第一比例-积分-微分PID运算，得到该弧形驱动电机在旋转坐标系下的交轴电流理论值；

将该两个定子组中的电流数据进行坐标系变换，得到该弧形驱动电机在该旋转坐标系下的交轴电流测量值和直轴电流测量值。

在一些实施例中，根据该交轴电流测量值、该直轴电流测量值和该交轴电流理论值，确定驱动该弧形驱动电机的驱动时间，包括：

根据该交轴电流测量值、该直轴电流测量值和该交轴电流理论值，确定该弧形驱动电机在该旋转坐标系下的直轴驱动电压和交轴驱动电压；

基于该直轴驱动电压和该交轴驱动电压，确定驱动该弧形驱动电机的驱动时间。

在一些实施例中，根据该交轴电流测量值、该直轴电流测量值和该交轴电流理论值，确定该弧形驱动电机在该旋转坐标系下的直轴驱动电压和交轴驱动电压，包括：

将该交轴电流理论值和该交轴电流测量值进行第二PID运算，得到该交轴驱动电压；

将该直轴电流测量值和预设直轴电流进行第三PID运算，得到该直轴驱动电压。

在一些实施例中，获取该弧形驱动电机的转子的机械角度，包括：

在相邻两个采集时间点分别对该弧形驱动电机进行位置采集，得到第一位置和第二位置；

将该第一位置与该第二位置之间的差值，确定为该弧形驱动电机的机械角度。

在一些实施例中，根据该交轴驱动电压和该直轴驱动电压，确定驱动该弧形驱动电机的驱动时间，包括：

对该交轴驱动电压和该直轴驱动电压进行逆帕克变换，得到该弧形驱动电机在静止坐标系下的第一交轴电压和第二交轴电压；

将该第一交轴电压和第二交轴电压进行电压变化，得到第一矢量电压、第二矢量电压和第三矢量电压；

根据该第一矢量电压的极性、该第二矢量电压的极性以及该第三矢量电压的极性，确定该第一交轴电压和该第二交轴电压的合成电压所在的扇区，该扇区为对电压空间进行矢量划分后得到的电压空间矢量图中的扇区；

根据该第一交轴电压、该第二交轴电压以及母线电压，确定第一参考量、第二参考量和第三参考量；

根据该第一参考量、该第二参考量、该第三参考量以及该合成电压所处扇区，确定该扇区中两个相邻矢量的作用时间；

根据该两个相邻矢量的作用时间和逆变桥开关的切换规则，确定第一开关作用时间、第二开关作用时间和第三开关作用时间；

根据该第一开关作用时间、该第二开关作用时间、该第三开关作用时间和该扇区，确定该驱动时间。

上述所有可选技术方案，均可按照任意结合形成本申请的可选实施例，本申请实施例对此不再一一赘述。

图4为本申请实施例提供的一种电机的控制方法的流程图，参见图4，该方法用于控制上述图1所示的弧形驱动电机，该方法包括如下步骤。

步骤401：控制设备确定弧形驱动电机在旋转坐标系下的交轴电流测量值、直轴电流测量值和交轴电流理论值。

由上述图1可知，弧形驱动电机包括两个定子组，每个定子组的控制方式相同。本申请中以控制一个定子组的方式为例进行说明。

作为一种示例，控制设备确定弧形驱动电机在旋转坐标系下的交轴电流测量值、直轴电流测量值和交轴电流理论值的操作可以为：获取弧形驱动电机的转子的机械角度和两个定子组中的电流数据；根据机械角度，确定转子的旋转速度；将旋转速度和预设速度进行第一比例-积分-微分PID运算，得到弧形驱动电机在旋转坐标系下的交轴电流理论值；将两个定子组中的电流数据进行坐标系变换，得到弧形驱动电机在旋转坐标系下的交轴电流测量值和直轴电流测量值。

需要说明的是，控制设备可以通过位置测量系统测量得到弧形驱动电机的转子的机械角度，由上述图2可知，AD采样模块可以与弧形驱动电机的两个定子组连接，因此，控制设备可以通过AD采样模块获取弧形驱动电机的两个定子组中的电流数据。该电流数据可以包括电机相电流i_a、i_b和i_c等等。

还需要说明的是，由于两个定子组逆变器输出的电流有正有负，而当控制设备为DSP时，DSP的输入电压在0～3V。为了满足DSP输入电压的要求，可以在设计电压偏置电路，使两个定子组逆变器的电流在-10A～10A的范围时输出电压为0.9V～2.1V，如图5所示。

作为一种示例，控制设备获取弧形驱动电机的转子的机械角度的操作可以为：在相邻两个采集时间点分别对弧形驱动电机进行位置采集，得到第一位置和第二位置；将第一位置与第二位置之间的差值，确定为弧形驱动电机的机械角度。

由于控制设备在控制弧形驱动电机时，可以通过中断函数，因此，两个采集时间点可以为中点函数执行的周期的起始点和结束点。也即是，控制设备可以在计数器的下溢中断函数中对弧形驱动电机中转子的位置进行采集，通过两次中断函数位置信息的差值就可以得出在该时间段弧形驱动电机转过的机械角。

需要说明的是，位置测量系统可以为增量式光栅尺位置测量系统，且为了使弧形驱动电机每次旋转的角度有一个零位基准，可以在光栅尺上安装有零位传感器，通过上述图2所示的捕获单元CAP可以对弧形驱动电机的转子旋转的零位进行捕捉。当零位到来时零位传感器可以输出一个脉冲，控制设备捕捉到脉冲后可以将相应的位置脉冲计数器清零，并设定此时为弧形驱动电机中转子旋转的零位。

作为一种示例，控制设备根据机械角度，确定转子的旋转速度的操作可以为：将该机械角度乘以控制弧形驱动电机的中断函数的中断频率，得到转子的旋转速度。或者，控制设备可以将该机械角度乘以预设频率，得到转子的旋转速度。

需要说明的是，预设频率和预设速度均可以事先根据需求进行设置，比如，该预设频率可以为30秒/次、60秒/次等。预设速度可以为1500转/分、2000转/分等。

作为一种示例，控制设备将两个定子组中的电流数据进行坐标系变换，得到弧形驱动电机在旋转坐标系下的交轴电流测量值和直轴电流测量值的操作可以为：将两个定子组中的电流数据一次进行CLARKE和PARK变换，得到直轴电流测量值和交轴电流测量值。

在一些实施例中，控制设备可以将采样得到的两相绕组电流经过下述第一公式，也即是CLARKE变换公式进行变换，得到静止坐标系下的交轴电流。

需要说明的是，在上述第一公式(1)中，i_a、i_b和i_c为电机相电流，i_α和i_β为交轴电流。

由i_a+i_b+i_c＝0，可以对上述变化公式进行计算，得到

在一些实施例中，控制设备可以基于上述第二公式(2)，对交轴电流i_α和i_β通过下述第三公式，也即是，PARK变换公式进行变换，得到旋转坐标系下的交轴电流测量值和直轴电流测量值。

需要说明的是，在上述第三公式(3)中，i_q为旋转坐标系下的交轴电流测量值，i_d为旋转坐标系下的直轴电流测量值，θ为弧形驱动电机的电角度，θ与弧形驱动电机的机械角的关系为θ＝2PΦ，其中,P为弧形驱动电机中转子上的极对数，Φ为机械角。

在一些实施例中，本申请实施例中进行的PID运算可以是通过调整如图6所示的PID模块的参数进行的，PID计算过程可以通过下述(1)-(4)进行说明。

(1)、预饱和输出变量由以下第四公式(4)得到：

u_presat(t)＝u_p(t)+u_i(t)+u_d(t) (4)

(2)、比例分量通过下述第五公式(5)表示：

u_p(t)＝K_pe(t) (5)

(3)、饱和校正后的积分分量通过下述第六公式(6)表示：

(4)、微分分量通过下述第七公式(7)表示：

需要说明的是，在上述公式(4)-(7)中，以上式中u(t)为总输出变量，u_presat(t)为预饱和输出变量，e(t)为参考量和返回量之间的误差，K_p为比例系数，T_i为积分时间，T_d为微分时间，K_c为积分修正系数，通过修改这些参数可以用PID模块计算不同的输入变量。

为了防止在特殊情况下积分模块会把输出结果无限放大，本申请实施例中，在PID模块的输出加载了饱和限幅措施，即输出结果不能超过规定的上下限值。

步骤402：控制设备根据交轴电流测量值、直轴电流测量值和交轴电流理论值，确定驱动弧形驱动电机的驱动时间。

在一些实施例中，控制设备可以根据交轴电流测量值、直轴电流测量值和交轴电流理论值，确定弧形驱动电机在旋转坐标系下的直轴驱动电压和交轴驱动电压；基于直轴驱动电压和交轴驱动电压，确定驱动弧形驱动电机的驱动时间。

作为一种示例，控制设备根据交轴电流测量值、直轴电流测量值和交轴电流理论值，确定弧形驱动电机在旋转坐标系下的直轴驱动电压和交轴驱动电压的操作可以为：将交轴电流理论值和交轴电流测量值进行第二PID运算，得到交轴驱动电压；将直轴电流测量值和预设直轴电流进行第三PID运算，得到直轴驱动电压。

需要说明的是，第二PID运算和第三PID运算均可以是通过调整如图6所示的PID模块的参数进行的。

为了便于对本申请进行理解，本申请实施例在对控制设备根据交轴驱动电压和直轴驱动电压，确定驱动弧形驱动电机的驱动时间的操作进行介绍说明之前，先对定子组逆变器的控制原理以及电压空间矢量扇区图进行介绍说明。

由于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)中的空间矢量既具有空间分布上的正弦性，同时对于在每个确定位置的空间矢量又具有时间上的正弦性，它可以以三相对称正弦波电压供电时交流电动机的理想圆形磁通轨迹为基准，用定子组逆变器不同的开关模式产生的实际磁通去逼近基准磁通圆，从而达到较高的控制性能。三相电压源型逆变器由六个功率开关器件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6组成(如图7所示)，对应的控制信号分别为a、a’、b、b’、c、c’。因为逆变器的上桥臂和下桥臂开关状态互补，故可以用三个上桥臂的功率器件的开关状态来描述逆变器的工作状态，记功率器件开通状态为“1”，关断状态为“0”，则上桥臂Q1、Q3、Q5的开关状态有八种组合，可用矢量[a，b，c]表示，分别为[000]，[001]，[010]，[011]，[100]，[101]，[110]，[111]，如图8所示。

下述为本申请实施例对控制设备根据交轴驱动电压和直轴驱动电压，确定驱动弧形驱动电机的驱动时间的操作进行介绍说明。

作为一种示例，控制设备根据交轴驱动电压和直轴驱动电压，确定驱动弧形驱动电机的驱动时间的操作可以包括下述步骤A-步骤G。

步骤A：控制设备对交轴驱动电压和直轴驱动电压进行逆帕克变换，得到弧形驱动电机在静止坐标系下的第一交轴电压和第二交轴电压。

作为一种示例，控制设备可以对交轴驱动电压和直轴驱动电压通过下述第八公式，也即是逆变换公式进行逆帕克变换，得到弧形驱动电机在静止坐标系下的第一交轴电压和第二交轴电压。

需要说明的是，在上述逆帕克变换公式(8)中，u_α为第一交轴电压，u_β为第二交轴电压，u_d为直轴驱动电压，u_q为交轴驱动电压。

步骤B：控制设备将第一交轴电压和第二交轴电压进行电压变化，得到第一矢量电压、第二矢量电压和第三矢量电压。

作为一种示例，控制设备可以将第一交轴电压和第二交轴电压通过下述第九公式公式进行电压变换，得到第一矢量电压、第二矢量电压和第三矢量电压。

需要说明的是，在上述第九公式(9)中，U_a为第一矢量电压、U_b为第二矢量电压，U_c为第三矢量电压。

步骤C：控制设备根据第一矢量电压的极性、第二矢量电压的极性以及第三矢量电压的极性，确定第一交轴电压和第二交轴电压的合成电压所在的扇区，该扇区为对电压空间进行矢量划分后得到的电压空间矢量图中的扇区。

作为一种示例，控制设备根据第一矢量电压的极性、第二矢量电压的极性以及第三矢量电压的极性，确定第一交轴电压和第二交轴电压的合成电压所在的扇区的操作可以为：根据第一矢量电压的极性、第二矢量电压的极性以及第三矢量电压的极性，确定关系参考值；根据关系参考值和扇区对应关系，确定第一交轴电压和第二交轴电压的合成电压所在的扇区。

需要说明的是，控制设备可以确定第一矢量电压是否大于0，第二矢量电压是否大于0，以及第三矢量电压是否大于0；当第一矢量电压大于0时，确定第一矢量电压的极性A为1，否则，确定第一矢量电压的极性A为1；当第二矢量电压大于0时，确定第二矢量电压的极性B为1，否则，确定第二矢量电压的极性B为1；当第三矢量电压大于0时，确定第三矢量电压的极性C为1，否则，确定第三矢量电压的极性C为1。

作为一种示例，控制设备可以设置关系参考值为第一矢量电压的极性、第二矢量电压的极性以及第三矢量电压的极性的和，或者，为其他计算关系，比如，N＝A+2B+4C,从而从该计算关系中确定关系参考值，N为关系参考值。

比如，当第一矢量电压的极性1、第二矢量电压的极性为1以及第三矢量电压的极性为0，且关系参考值N＝A+2B+4C时，关系参考值可以确定为3，则可以从如下表1所示的关系参考值和扇区对应关系中，确定第一交轴电压和第二交轴电压的合成电压所在的扇区为第Ⅰ区。

表1

扇区	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ
							N	3	1	5	4	6	2

步骤D：控制设备根据第一交轴电压、第二交轴电压以及母线电压，确定第一参考量、第二参考量和第三参考量。

作为一种示例，控制设备可以根据第一交轴电压、第二交轴电压以及母线电压，通过下述第十公式确定第一参考量、第二参考量和第三参考量。

需要说明的是，在上述第十公式(10)中，U_dc为母线电压，T为位置的采样周期(中断函数的执行周期)，X为第一参考量，Y为第二参考量，Z为第三参考量。

步骤E：控制设备根据第一参考量、第二参考量、第三参考量以及合成电压所处扇区，确定扇区中两个相邻矢量的作用时间。

作为一种示例，控制设备根据第一参考量、第二参考量、第三参考量以及合成电压所处扇区，从参考量、三区以及相邻矢量的作用时间的对应关系中，确定扇区中两个相邻矢量的作用时间T1和T2。

比如，参考量、三区以及相邻矢量的作用时间的对应关系可以事先进行设置，比如，参考量、三区以及相邻矢量的作用时间的对应关系可以如下表2所示。

表2

扇区

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

Ⅵ

T1

-Z

Z

X

-X

-Y

Y

T2

X

Y

-Y

Z

-Z

-X

在一些实施例中，控制设备还可以对两个相邻矢量的作用时间T1和T2进行饱和判断，判断两个作用时间T1和T2的和是否大于位置的采样周期T，当大于位置采样周期T时，确定T1＝T1*T/(T1+T2)，T2＝T2*T/(T1+T2)。

步骤F：控制设备根据两个相邻矢量的作用时间和逆变桥开关的切换规则，确定第一开关作用时间、第二开关作用时间和第三开关作用时间。

作为一种示例，控制设备根据两个相邻矢量的作用时间和逆变桥开关的切换规则，通过下述第十一公式确定第一开关作用时间、第二开关作用时间和第三开关作用时间。

需要说明的是，在上述第十一公式(11)中，T_con1为第一开关作用时间，T_con2为第二开关作用时间，T_con3为第三开关作用时间。

步骤G：控制设备根据第一开关作用时间、第二开关作用时间、第三开关作用时间和扇区，确定驱动时间。

作为一种示例，控制设备可以从第一开关作用时间、第二开关作用时间、第三开关作用时间、扇区和驱动时间之间的对应关系中，确定驱动时间。

需要说明的是，第一开关作用时间、第二开关作用时间、第三开关作用时间、扇区和驱动时间之间的对应关系可以事先设置，比如，第一开关作用时间、第二开关作用时间、第三开关作用时间、扇区和驱动时间之间的对应关系可以入下述表3所示。

表3

扇区

Ⅰ

Ⅱ

Ш

Ⅳ

Ⅴ

Ⅵ

Ta

T<sub>con1</sub>

T<sub>con2</sub>

T<sub>con3</sub>

T<sub>con3</sub>

T<sub>con2</sub>

T<sub>con1</sub>

Tb

T<sub>con2</sub>

T<sub>con1</sub>

T<sub>con1</sub>

T<sub>con2</sub>

T<sub>con3</sub>

T<sub>con3</sub>

Tc

T<sub>con3</sub>

T<sub>con3</sub>

T<sub>con2</sub>

T<sub>con1</sub>

T<sub>con1</sub>

T<sub>con2</sub>

需要说明的是，表3中Ta、Tb和Tc为驱动时间。

步骤403：控制设备根据驱动时间，控制弧形驱动电机进行旋转。

作为一种示例，控制设备可以根据驱动时间，产生相应的SVPWM信号，根据SVPWM信号控制图2中所示的第一IPM模块和第二IPM模块驱动弧形驱动电机进行旋转。

在本申请实施例中，弧形驱动电机包括四块定子，相邻两个定子之间相差2kπ电角度，两个定子组之间相差2kπ+π/2电角度。当四块定子其它结构参数相同时，由于边端力是以永磁体极距为周期的周期函数，如果使两块定子之间的距离相差奇数倍的极距，那么两台单元电机的边端力就会相互抵消，从而在很大程度上减小电机整体的边端力，减小了电机输出的力矩波动。同时，本申请中通过两组定子分别进行电流和速度双闭环控制，保证了整台电机平稳、高精度旋转。

在对本申请实施例提供的电机的控制方法进行解释说明之后，接下来，对本申请实施例提供的电机的控制装置进行介绍。

图9是本申请实施例提供的一种电机的控制装置的结构示意图，该电机的控制装置可以由软件、硬件或者两者的结合实现成为控制设备的部分或者全部，控制设备可以为图2所示的控制设备。请参考图9，该装置包括：第一确定模块901、第二确定模块902和控制模块903。

第一确定模块901，用于确定所述弧形驱动电机在旋转坐标系下的交轴电流测量值、直轴电流测量值和交轴电流理论值；

第二确定模块902，用于根据所述交轴电流测量值、所述直轴电流测量值和所述交轴电流理论值，确定驱动所述弧形驱动电机的驱动时间；

控制模块903，用于根据所述驱动时间，控制所述弧形驱动电机进行旋转。

在一些实施例中，参见图10，所述第一确定模块901包括：

获取子模块9011，用于获取所述弧形驱动电机的转子的机械角度和所述两个定子组中的电流数据；

第一确定子模块9012，用于根据所述机械角度，确定所述转子的旋转速度；

计算子模块9013，用于将所述旋转速度和预设速度进行第一比例-积分-微分PID运算，得到所述弧形驱动电机在旋转坐标系下的交轴电流理论值；

变换子模块9014，用于将所述两个定子组中的电流数据进行坐标系变换，得到所述弧形驱动电机在所述旋转坐标系下的交轴电流测量值和直轴电流测量值。

在一些实施例中，参见如11，所述第二确定模块902包括：

第二确定子模块9021，用于根据所述交轴电流测量值、所述直轴电流测量值和所述交轴电流理论值，确定所述弧形驱动电机在所述旋转坐标系下的直轴驱动电压和交轴驱动电压；

第三确定子模块9022，用于基于所述直轴驱动电压和所述交轴驱动电压，确定驱动所述弧形驱动电机的驱动时间。

在一些实施例中，所述第二确定子模块9021用于：

将所述交轴电流理论值和所述交轴电流测量值进行第二PID运算，得到所述交轴驱动电压；

将所述直轴电流测量值和预设直轴电流进行第三PID运算，得到所述直轴驱动电压。

在一些实施例中，所述获取子模块9011用于：

在相邻两个采集时间点分别对所述弧形驱动电机进行位置采集，得到第一位置和第二位置；

将所述第一位置与所述第二位置之间的差值，确定为所述弧形驱动电机的机械角度。

在一些实施例中，所述第三确定子模块9022用于：

对所述交轴驱动电压和所述直轴驱动电压进行逆帕克变换，得到所述弧形驱动电机在静止坐标系下的第一交轴电压和第二交轴电压；

将所述第一交轴电压和第二交轴电压进行电压变化，得到第一矢量电压、第二矢量电压和第三矢量电压；

根据所述第一矢量电压的极性、所述第二矢量电压的极性以及所述第三矢量电压的极性，确定所述第一交轴电压和所述第二交轴电压的合成电压所在的扇区，所述扇区为对电压空间进行矢量划分后得到的电压空间矢量图中的扇区；

根据所述第一交轴电压、所述第二交轴电压以及母线电压，确定第一参考量、第二参考量和第三参考量；

根据所述第一参考量、所述第二参考量、所述第三参考量以及所述合成电压所处扇区，确定所述扇区中两个相邻矢量的作用时间；

根据所述两个相邻矢量的作用时间和逆变桥开关的切换规则，确定第一开关作用时间、第二开关作用时间和第三开关作用时间；

根据所述第一开关作用时间、所述第二开关作用时间、所述第三开关作用时间和所述扇区，确定所述驱动时间。

在本申请实施例中，弧形驱动电机包括四块定子，相邻两个定子之间相差2kπ电角度，两个定子组之间相差2kπ+π/2电角度。当四块定子其它结构参数相同时，由于边端力是以永磁体极距为周期的周期函数，如果使两块定子之间的距离相差奇数倍的极距，那么两台单元电机的边端力就会相互抵消，从而在很大程度上减小电机整体的边端力，减小了电机输出的力矩波动。同时，本申请中通过两组定子分别进行电流和速度双闭环控制，保证了整台电机平稳、高精度旋转。

需要说明的是：上述实施例提供的电机的控制装置在控制弧形驱动电机时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的电机的控制装置与电机的控制方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

在一些实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该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实施例中电机的控制方法的步骤。例如，所述计算机可读存储介质可以是ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

值得注意的是，本申请提到的计算机可读存储介质可以为非易失性存储介质，换句话说，可以是非瞬时性存储介质。

应当理解的是，实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过软件、硬件、固件或者其任意结合来实现。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。所述计算机指令可以存储在上述计算机可读存储介质中。

也即是，在一些实施例中，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所述的电机的控制方法的步骤。

以上所述为本申请提供的实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。