阅读说明：本技术 电机控制方法、电机控制装置及计算机可读存储介质 (Motor control method, motor control device, and computer-readable storage medium ) 是由 雷发胜 陈伟 李柏松 陈坤 史乐珍 金辛海 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及电机控制领域,特别涉及一种电机控制方法、电机控制装置及计算机可读存储介质,其中,电机控制方法,包括：获取电机控制装置的初始d轴励磁电流i<Sub>d1_ref</Sub>；获取d轴励磁电流调节量Δi<Sub>d</Sub>；根据d轴励磁电流调节量Δi<Sub>d</Sub>和i<Sub>d1_ref</Sub>,求取目标励磁电流i<Sub>d_ref</Sub>；根据i<Sub>d2_ref</Sub>和i<Sub>d_ref</Sub>调节q轴转矩电流限幅值|i<Sub>q_max</Sub>|,从而得到目标转矩电流i<Sub>q_ref</Sub>；根据i<Sub>d_ref</Sub>和i<Sub>q_ref</Sub>,驱动电机；其中,当电机控制装置的输出电压指令处于线性调制区时,Δi<Sub>d</Sub>等于零,当电机控制装置的输出电压指令处于过调制区时,Δi<Sub>d</Sub>小于零。本发明实施方式所提供的电机控制方法、电机控制装置及计算机可读存储介质,具有提高电机的转矩输出能力,加快电机的升速过程的优点。(The invention relates to the field of motor control, in particular to a motor control method, a motor control device and a computer readable storage medium, wherein the motor control method comprises the following steps: obtaining initial d-axis exciting current i of motor control device d1_ref (ii) a Obtaining d-axis excitation current regulating quantity delta i d (ii) a Adjusting quantity delta i according to d-axis excitation current d And i d1_ref Obtaining a target exciting current i d_ref (ii) a According to i d2_ref And i d_ref Adjusting q-axis torque current limiting value | i q_max L to obtain a target torque current i q_ref (ii) a According to i d_ref And i q_ref Driving the motor; wherein when the output voltage command of the motor control device is in the linear modulation region, Δ i d Equal to zero, Δ i when the output voltage command of the motor control means is in the overmodulation region d Is less than zero. The motor control method, the motor control device and the computer readable storage medium provided by the embodiment of the invention have the advantage of improving the torque output capacity of the motorAnd the speed-up process of the motor is accelerated.)

电机控制方法、电机控制装置及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及电机控制领域，特别涉及一种电机控制方法、电机控制装置及计算机可读存储介质。

背景技术

内嵌式永磁同步电机具有功率密度大，气隙磁路小，适于高速运行等特点，该类电机可以利用磁阻转矩分量来改善调速性能、提高电机效率，在电动汽车等要求较高调速驱动系统中的应用越来越广泛。例如钻孔机、伺服驱动以及轨道列车等应用场合要求永磁同步电机具有高速弱磁运行能力以及较少的加速时间。

当电机转速接近于基速时，电机反电势将逼近逆变器的最大输出电压，若转速继续升高至基速以上，逆变器的输出电压将无法抵消反电势，此时就需通过降低电机磁场来实现在基速以上运行，即实现弱磁控制。

然而，本发明的发明人发现，在现有技术中的电机弱磁控制方法限制了电机的转矩输出能力，使得电机无法达到最大的转矩输出能力，导致电机的升速过程较慢，升速时长较长。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种电机控制方法、电机控制装置及计算机可读存储介质，提高电机的转矩输出能力，加快电机的升速过程。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电机控制方法，应用于电机控制装置，包括：获取两相旋转坐标系下、所述电机控制装置的初始d轴励磁电流i_{d1_ref}；获取两相旋转坐标系下的d轴励磁电流调节量Δi_d；根据所述d轴励磁电流调节量Δi_d和所述初始d轴励磁电流i_{d1_ref}，求取目标励磁电流i_{d_ref}；根据所述目标励磁电流i_{d_ref}，驱动所述电机；其中，当所述电机控制装置的输出电压指令处于线性调制区时，所述d轴励磁电流调节量Δi_d等于零，当所述电机控制装置的输出电压指令处于过调制区时，所述d轴励磁电流调节量Δi_d小于零。

本发明的实施方式还提供了一种电机控制装置，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如前述的电机控制方法。

本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的电机控制方法。

本发明实施方式相对于现有技术而言，根据d轴励磁电流调节量Δi_d和初始d轴励磁电流i_{d1_ref}，求取目标励磁电流i_{d_ref}；由于电机控制装置的输出电压指令处于线性调制区时，d轴励磁电流调节量Δi_d等于零，电机控制装置的输出电压指令处于过调制区时，d轴励磁电流调节量Δi_d小于零，从而合理利用电机驱动过程中非线性调制区电压，提高直流母线电压利用率，进而提高电机的转矩输出能力，加快了电机的升速过程。

另外，所述获取两相旋转坐标系下的d轴励磁电流调节量Δi_d，具体包括：获取在两相静止坐标系下α轴的输出电压指令u_{α_ref}和β轴的输出电压指令u_{β_ref}；对所述u_{α_ref}和所述u_{β_ref}进行空间矢量脉宽调制，获取当前扇区两个非零矢量的作用时间t₁和t₂、以及经过过调制处理后的作用时间t₃和t₄；将所述t₃+t₄与t₁+t₂的差输入PI调节器中进行处理，再进行下限幅处理，获取所述d轴励磁电流调节量Δi_d。当电机刚开始进行启动时，电机的转速较低，电机控制装置输出电压指令处于线性调制区，t₃+t₄＝t₁+t₂，t₃+t₄与t₁+t₂的差等于零，经过PI调节器以及下限幅处理后，d轴励磁电流调节量Δi_d也就等于零；随着转速的上升，电机控制装置的输出电压指令进入过调制区，此时t₃+t₄＞t₁+t₂，t₃+t₄与t₁+t₂的差小于零，经过PI调节器以及下限幅处理后，d轴励磁电流调节量Δi_d也小于零，从而削弱电机气隙磁场，使得电机进入弱磁运行工作状态，从而提供一种具体的d轴励磁电流调节量Δi_d的求取方法。

另外，所述根据所述d轴励磁电流调节量Δi_d和所述初始d轴励磁电流i_{d1_ref}，求取目标励磁电流i_{d_ref}，具体包括：求取所述d轴励磁电流调节量Δi_d和所述初始d轴励磁电流i_{d1_ref}的和值，将所述和值作为二级励磁电流i_{d2_ref}；对所述二级励磁电流

进行限幅处理，得到所述目标励磁电流

所述限幅处理的下限幅值i_{d_min}＝-λ_f/L_d，其中，L_d为电机的d轴电感，λ_f为永磁体磁链。

另外，所述根据所述目标励磁电流i_{d_ref}，驱动所述电机，具体包括：获取目标转矩电流i_{q_ref}；根据所述目标励磁电流i_{d_ref}和所述目标转矩电流i_{q_ref}，驱动所述电机。

另外，所述获取目标转矩电流i_{q_ref}，具体包括：获取两相旋转坐标系下、所述电机控制装置的初始q轴转矩电流i_{q1_ref}；获取转矩电流限幅值|i_{q_max}|；根据所述转矩电流限幅值|i_{q_max}|对所述初始q轴转矩电流i_{q1_ref}进行限幅处理，得到所述目标转矩电流i_{q_ref}。

另外，所述获取转矩电流限幅值|i_{q_max}|，具体包括：获取所述目标励磁电流和所述二级励磁电流i_{d2_ref}的差值；将所述差值经过PI调节器处理，得到一级转矩电流限幅值Δi_{q_max}；经由公式

计算得到所述转矩电流限幅值|i_{q_max}|，其中，i_{s_max}为所述电机控制装置允许通过的最大输出电流。当电机弱磁深度较浅时，二级励磁电流i_{d2_ref}大于下限值，即

此时调节出来的Δi_{q_max}＝0；随着电机转速的进一步上升，二级励磁电流i_{d2_ref}小于下限值，励磁电流保持下限值不变，避免了励磁电流在深度弱磁区的持续减小，在加速的过程中，在保证最大转矩输出的同时，防止电机运行到不稳定工作点，同时也能提高电机能够运行的最高转速。

另外，所述获取两相旋转坐标系下、所述电机控制装置的初始q轴转矩电流i_{q1_ref}，具体包括：获取目标转速ω_{e_ref}和所述电机的实时转速ω；获取所述目标转速ω_{e_ref}和所述实时转速ω的转速差；将所述转速差经过PI调节器调节，获取转矩指令；将所述转矩指令经过最大转矩电流比控制，得到所述初始q轴转矩电流i_{q1_ref}。

另外，所述获取两相旋转坐标系下、所述电机控制装置的初始d轴励磁电流i_{d1_ref}，具体包括：获取目标转速ω_{e_ref}和所述电机的实时转速ω；获取所述目标转速ω_{e_ref}和所述实时转速ω的转速差；将所述转速差经过PI调节器调节，获取转矩指令；将所述转矩指令经过最大转矩电流比控制，得到所述初始d轴励磁电流i_{d1_ref}。

附图说明

图1是本发明第一实施方式所提供的电机控制方法的程序流程图；

图2是本发明第一实施方式所提供的电机控制方法中获取初始d轴励磁电流i_{d1_ref}的原理图；

图3是本发明第一实施方式所提供的电机控制方法中获取d轴励磁电流调节量Δi_d的原理图；

图4是本发明第一实施方式所提供的电机控制方法中获取目标励磁电流的原理图；

图5是本发明第二实施方式所提供的电机控制方法的程序流程图；

图6是本发明第二实施方式所提供的电机控制方法中获取目标转矩电流i_{q_ref}的原理图；

图7是本发明第二实施方式所提供的电机控制方法中获取转矩电流限幅值|i_{q_max}|的原理图；

图8是本发明第二实施方式所提供的电机控制方法中根据目标励磁电流和目标转矩电流驱动电机的原理图；

图9是本发明第三实施方式所提供的电机控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种电机控制方法，应用于电机控制装置，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S101：获取两相旋转坐标系下、电机控制装置的初始d轴励磁电流。

具体的，在本步骤中，如图2所示，首先获取预设的电机的目标转速ω_{e_ref}和电机的实时转速ω，求取目标转速ω_{e_ref}和实时转速ω的转速差(ω_{e_ref}-ω)；将转速差(ω_{e_ref}-ω)经过PI调节器(比例积分调节器，proportional integral controller)调节，获取转矩指令，将转矩指令经过最大转矩电流比控制，得到所述初始d轴励磁电流i_{d1_ref}和初始q轴转矩电流i_{q1_ref}。

其中，PI调节器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。

步骤S102：获取两相旋转坐标系下的d轴励磁电流调节量。

具体的，在本步骤中，如图3所示，首先获取电机在两相静止坐标系下α轴的输出电压指令u_{α_ref}和β轴的输出电压指令u_{β_ref}，对u_{α_re}f和u_{β_ref}进行空间矢量脉宽调制，即图3中虚线框中的内容，其中，模块1为计算非零矢量作用时间部分，模块2为根据非零矢量作用时间计算三相PWM驱动信号占空比部分。获取u_{α_re}f和u_{β_ref}在空间矢量脉宽调制过程中当前扇区两个非零矢量的作用时间t₁和t₂，以及经过过调制处理后的作用时间t₃和t₄，设T_fdb＝t₁+t₂、T_ref＝t₃+t₄，将t₃+t₄与t₁+t₂的差(T_ref-T_fdb)输入PI调节器中进行处理，再进行下限幅处理，获取d轴励磁电流调节量Δi_d，即

Δ_id＝Limit(K_p(T_ref-T_fdb)+K_i∫(T_ref-T_fdb)d_t)，其中K_p、K_i为PI调节器的参数。

步骤S103：根据d轴励磁电流调节量和初始d轴励磁电流，求取目标励磁电流。

具体的，在本步骤中，如图4所示，求取d轴励磁电流调节量Δi_d和初始d轴励磁电流i_{d1_ref}的和值，将所述和值作为二级励磁电流i_{d2_ref}，即i_{d2_ref}＝Δ_id+i_{d1_ref}；对二级励磁电流

进行限幅处理，得到目标励磁电流，其中，限幅处理的下限幅值i_{d_min}＝-λ_f/L_d，L_d为电机的d轴电感，λ_f为永磁体磁链。

步骤S104：根据目标励磁电流，驱动电机。

本发明第一实施方式相对于现有技术而言，根据d轴励磁电流调节量Δi_d和初始d轴励磁电流i_{d1_ref}，求取目标励磁电流i_{d_ref}；由于电机控制装置的输出电压指令处于线性调制区时，d轴励磁电流调节量Δi_d等于零，电机控制装置的输出电压指令处于过调制区时，d轴励磁电流调节量Δi_d小于零，从而合理利用电机驱动过程中非线性调制区电压，提高直流母线电压利用率，进而提高电机的转矩输出能力，加快了电机的升速过程。

本发明第二实施方式涉及一种电机控制方法，如图5所示，包括以下步骤：

步骤S201：获取两相旋转坐标系下、电机控制装置的初始d轴励磁电流。

步骤S202：获取两相旋转坐标系下的d轴励磁电流调节量。

步骤S203：根据d轴励磁电流调节量和初始d轴励磁电流，求取目标励磁电流。

具体的，本发明第二实施方式中的步骤S201至步骤S203与本发明第一实施方式中的步骤S101至步骤S103大致相同，具体可以根据第一实施方式的具体说明，在此不再进行赘述。

步骤S204：计算目标转矩电流。

具体的，在本步骤中，获取目标转矩电流i_q__ref具体如图6所示，首先转矩电流限幅值|i_{q_max}|，根据转矩电流限幅值|i_{q_max}|对步骤S101中获取的初始q轴转矩电流i_{q1_ref}进行限幅处理，得到目标转矩电流i_{q_ref}。其中，获取转矩电流限幅值|i_{q_max}|的步骤如图7所示，首先获取目标励磁电流

和二级励磁电流i_d2__ref的差值将差值

经过PI调节器处理，得到一级转矩电流限幅值Δi_{q_max}；经由公式

计算得到转矩电流限幅值|i_{q_max}|，其中，i_{s_max}为电机控制装置允许通过的最大输出电流。

步骤S205：根据目标励磁电流和目标转矩电流，驱动电机。

具体的，在本步骤中，如图8所示，首先获取电机在两相旋转坐标系下的实时d轴电流i_d，求取i_{d_ref}和i_d的差值

获取目标转矩电流i_{q_ref}和电机在两相旋转坐标系下的实时q轴电流i_q，求取i_{q_ref}和i_q的差值

将和

输入电流调节器中，获取电流调节器输出的d轴电压指令u_{d_ref}、以及q轴电压指令u_{q_ref}，将u_{d_ref}和u_{q_ref}进行ipark变换，得到电机在两相静止坐标系下的α轴电压指令u_{α_ref}和β轴电压指令u_{β_ref}，然后将u_{α_ref}和u_{β_ref}经过空间矢量脉宽调制模块输出三相PWM驱动信号占空比T_a、T_b、T_c，控制逆变器电机。电流传感器采集电机的三相电流i_a、i_b、i_c，经过clark变换得到两相静止坐标系下的电流i_α和i_β，在进行park变换得到两相旋转坐标系下的电流i_d和i_q作为反馈电流。

与现有技术相比，本发明第二实施方式所提供的电机控制方法根据d轴励磁电流调节量Δi_d和初始d轴励磁电流i_{d1_ref}，求取目标励磁电流i_{d_ref}；由于电机控制装置的输出电压指令处于线性调制区时，d轴励磁电流调节量Δi_d等于零，电机控制装置的输出电压指令处于过调制区时，d轴励磁电流调节量Δi_d小于零，从而合理利用电机驱动过程中非线性调制区电压，提高直流母线电压利用率，进而提高电机的转矩输出能力，加快了电机的升速过程。此外，利用励磁电流指令限幅前后的偏差调节转矩电流指令限幅值，即

当i_{d_ref}＞-λ_f/L_d时，

当i_{d_ref}＝-λ_f/L_d时，

在加速的过程中，在保证最大转矩输出的同时，不致于运行到不稳定工作点，同时也能提高电机能够运行的最高转速。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第三实施方式涉及一种电机控制装置，如图9所示，包括：至少一个处理器301；以及，与至少一个处理器301通信连接的存储器302；其中，存储器302存储有可被至少一个处理器301执行的指令，指令被至少一个处理器301执行，以使至少一个处理器301能够执行如上述显示方法。

其中，存储器302和处理器301采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器301和存储器302的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如***设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器301处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器301。

处理器301负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，***接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器302可以被用于存储处理器301在执行操作时所使用的数据。

本发明第四实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。