具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。结合以下实施例对本发明作进一步描述。

电机在低速运行时，此时的电流耦合关系较弱，无法通过单电流调节器进行控制，仍需采用双电流调节器模式。如图2所示，图2为基于双电流调节器的控制方法的控制原理图，两种控制方法的差异，容易使电机进入或退出弱磁控制时，因低高速控制算法切换而产生转矩振荡。这种切换产生的振荡问题，轻则使电机振动强烈，产生异响，重则电机失控，触发保护停机。

常规切换方法进入单电流弱磁通常采用比较给定电压和直流母线可利用最大电压的方法，即式中，u_d为d轴给定电压，u_q为q轴给定电压，u_s为当前直流母线可利用的最高电压。退出弱磁可采用i_d＞k*i_q条件进行判断，式中i_d为d轴电流，i_q为q轴电流，k为比例系数，可由实验测定。但这种切换方式难以抑制切换过程的电流抖动，电机工作在临界频率时也可能出现程序在进入和退出之间反复跳变的情况。

图2中，当永磁电机在低速运行未进入弱磁时，仍采用双电流调节器控制模式。当检测到达到进入弱磁控制模式的条件后，双电流调节器失效，永磁电机采用单电流调节器控制模式。弱磁控制切换模块用于对进入和退出弱磁的条件进行判断和执行，针对上述技术问题，本申请实施例提供一种永磁电机的弱磁切换方法，可实现双电流调节器控制方式与单电流调节器弱磁控制之间的平滑转换。

如图3和图4所示，在一个示例性的实施例中，永磁电机的弱磁切换方法包括如下步骤：

S301：获取永磁电机的运行参数。

在一个实施例中，永磁电机应用于空调器的压缩机，在其他例子中，永磁电机还可以是应用于其他的设备。

S302：根据所述运行参数，判断是否满足第一设定条件，所述第一设定条件用于指示所述永磁电机进入弱磁控制模式。

在一些例子中，上述的运行参数包括永磁电机在运行中的MTPA角度、d轴给定电压u_d，q轴给定电压u_q、为当前直流母线可利用的最高电压u_s和电机相电流等驱动参数，其中，以线性化MTPA控制为例，设MTPA控制角度为theta，则Id＝-Is*sin(theta)，Iq＝Is*cos(theta)，Is为永磁电机的定子电流，i_q为永磁电机的q轴电流。

在一个例子中，通过需求电压和当前电机系统的直流母线可利用最大电压u_s的对比，对电机是否需要切入弱磁运行进行判定，即所述第一设定条件包括：

S303：如果是，则维持当前直流母线电压的利用率，将所述永磁电机的控制模式由双电流调节器控制模式切换至单电流调节器控制模式。

在一个例子中，电机电压极限椭圆和电流极限圆数学表达式如公式1和公式2所示。

其中，i_d、i_q为d、q轴电流，L_d、L_q为d、q轴电感，ψ_f为永磁体磁链，u_s为直流母线电压，ω为电机角速度，ρ为凸极率，I_lim为电机电流最大值。

由公式(1)(2)可决定电机的工作点范围，如图5所示。

在图5中，l为MTPA轨迹，l与i_q的夹角为MTPA的控制角度θ，T为恒转矩曲线，电机电压极限椭圆与电流极限圆在i_q正半轴上相交的区域即为电机工作点可运行区间。在同种参数下，由于控制算法的特性，双电流调节器控制模式和单电流调节器控制模式其直流母线电压利用率不同，且单电流调节器弱磁控制模式略大于双电流调节器控制模式，即图中椭圆ω₁的工作范围略大于ω₂。

在图5中，电压极限椭圆是由公式(1)所确定的，它表征的是当u_s、ψ_f、Ld、Lq、ρ不变时，随着电机角速度ω变化的一簇椭圆，ω₁、ω₂为其中的两种状态。如图5可知，当其它常数量不变，u_s增大时，ω也随之增大。也就是说，u_s的增大可使电机角速度的运行范围增大。ω₁和ω₂代表图中两个椭圆，表征着永磁电机可以运行的转速范围。电流极限圆则由公式(2)决定，表征着电机可达到的最大定子电流，由电压极限椭圆和电流极限圆所相交的部分即为电机的可以运行的工作点。

在双电流环运行时至电压饱和时，电机工作点为电压极限椭圆、恒转矩曲线的交点和l₁的的交点。切换进单电流环控制时，i_d-i_q关系不再满足MTPA分配关系，电机工作点为电压极限椭圆与恒转矩曲线的交点，即A点。并且由于单电流环弱磁控制时，其直流母线电压利用率略高，导致电机工作点将沿恒转矩曲线T上移至电压极限椭圆边界处，即B点，造成切换时电流抖动，电机不能平滑稳定的切换工作状态。因此，本申请实施例的永磁电机的弱磁切换方法通过限制切换后的直流母线电压利用率，使切换时的ω₁和ω₂的运行区域重叠，保持切换前后电机工作点的稳定，待切换完成后再恢复单电流调节器控制算法的直流母线电压利用率。

在图5中，切换前，工作点是A点，本申请实施例通过限制直流母线电压利用率，将ω₂的椭圆范围缩小到与ω₁的范围相近或重合，这时再切换，也就是A和B点是相近或重合的，切换完成后，工作点为B点，再解除对直流母线电压利用率的限制，使ω₂增大到其原有的范围。

在一个例子中，为电机需求的电压，单电流弱磁的控制方式可通过限制给定值的大小，在一定程度上使永磁电机的需求电压减小，从而限制直流母线电压的利用率，使得在切换时刻永磁电机的需求电压和功率不变，以稳定切换进入单电流弱磁控制模式中。

在一个例子中，所述维持当前直流母线电压的利用率，包括：

通过限制的值的大小，维持当前直流母线电压的利用率不变。

在双电流调节器的电机控制中，通常采用MTPA或i_d＝0的控制形式。但在采用i_d＝0控制切换进单电流调节器弱磁控制时，直轴电流i_d需要从0迅速增大至一定值，并保持稳定才能保持当前的带载所需的转矩要求。因此若MTPA设置为0°时，调节过程中id的变化率较高，难以保证切换过程的平滑稳定。

因此，在一个实施例中，将所述永磁电机的控制模式由双电流调节器控制模式切换至单电流调节器控制模式前，还包括：

获取所述永磁电机运行的MTPA角，并判断其是否为零；

如果是，则设定所述MTPA角为第一补偿值,使电机具有直轴分量，实现控制模式的平稳切换。

S304：切换完成后，通过单电流调节器控制模式，调节所述直流母线电压的利用率。

在一个具体的例子中，可以是采用定步长或变步长的方式，逐步修正的给定值至在单电流调节器控制模式下的设定给定值。

在一个例子中，本申请实施例在切换进入弱磁控制模式后，还包括退出弱磁控制模式的步骤：

根据所述运行参数，判断是否满足第二设定条件，所述第二设定条件用于指示所述永磁电机退出弱磁控制模式；

如果是，则维持当前直流母线电压的利用率，将所述永磁电机的控制模式由单电流调节器控制模式切换至双电流调节器控制模式；

切换完成后，通过双电流调节器控制模式，调节所述直流母线电压的利用率。

在一个例子中，第二设定条件包括：

i_d＞k*i_q，其中，i_d为d轴电流，i_q为q轴电流，k为比例系数。

在一个例子中，将所述永磁电机的控制模式由单电流调节器控制模式切换至双电流调节器控制模式前，还包括：

设定所述MTPA角为第二补偿值，其中，所述第二补偿值大于所述第一补偿值。

切换出弱磁的控制流程，基本与切换进的流程相反，并且第二补偿值需大于第一补偿值，使得退进出弱磁控制模式的条件拉开一定的尺度，防止当电机频率运行在临界值时，弱磁控制切换模块在切换进和切换出弱磁控制模式之间往复切换。并且进入单电流弱磁控制时，i_d-i_q满足以下关系：

根据i_d、i_q的采样值换算其所成的弱磁角度以控制切换角。切换完成后，修正直流母线电压采用定步长的方式，以确保电机运行的稳定与可靠性。

本申请实施例的永磁电机的弱磁切换方法具有如下技术效果：

通过调节直流母线电压最大利用率，控制电机工作点，使d轴电流、q轴电流能够在切换前后保持稳定，抑制转矩振荡，切换前后电机工作点相对稳定，实现进入弱磁控制模式的平稳切换；

弱磁切进切出的控制角度采用具有一定间隔的设置方式，可有效防止电机运行在临界频率时程序在切进切出之间反复跳变；

算法容易实现，不会过多占用控制器内部存储空间，对电机参数不敏感，切换稳定可靠，具有较好的鲁棒性。

与前述永磁电机的弱磁切换方法相对应，本申请实施例还提供一种永磁电机的弱磁切换装置。

图6为本申请一个例子中的永磁电机的弱磁切换装置的结构示意图，永磁电机的弱磁切换装置600包括：

运行参数获取模块601，用于获取永磁电机的运行参数；

第一判断模块602，用于根据所述运行参数，判断是否满足第一设定条件，所述第一设定条件用于指示所述永磁电机进入弱磁控制模式；

第一切换模块603，用于如果是，则维持当前直流母线电压的利用率，将所述永磁电机的控制模式由双电流调节器控制模式切换至单电流调节器控制模式；

第一调节模块604，用于切换完成后，通过单电流调节器控制模式，调节所述直流母线电压的利用率。

在一个示例性的实施例中，永磁电机的弱磁切换装置600还包括：

第二判断模块，用于切换完成后，根据所述运行参数，判断是否满足第二设定条件，所述第二设定条件用于指示所述永磁电机退出弱磁控制模式；

第二切换模块，用于如果是，则维持当前直流母线电压的利用率，将所述永磁电机的控制模式由单电流调节器控制模式切换至双电流调节器控制模式；

第二调节模块，用于切换完成后，通过双电流调节器控制模式，调节所述直流母线电压的利用率。

在一个示例性的实施例中，永磁电机的弱磁切换装置600还包括：

第三判断模块，用于将所述永磁电机的控制模式由双电流调节器控制模式切换至单电流调节器控制模式前，获取所述永磁电机运行的MTPA角，并判断其是否为零；

第一补偿模块，用于如果是，则设定所述MTPA角为第一补偿值。

在一个示例性的实施例中，永磁电机的弱磁切换装置600还包括：

第二补偿模块，用于将所述永磁电机的控制模式由单电流调节器控制模式切换至双电流调节器控制模式前，设定所述MTPA角为第二补偿值，其中，所述第二补偿值大于所述第一补偿值。

在一个示例性的实施例中，第一切换模块603包括：

第一获取单元，用于通过如下公式，获取第一电压差值Δu₁：

第一限制单元，用于通过限制的值的大小，维持所述第一电压差值Δu₁的值不变。

在一个示例性的实施例中，第一调节模块604包括：

修正单元，用于采用定步长的方式，修正的给定值。

在一个示例性的实施例中，所述第一设定条件包括：

其中，u_d为d轴给定电压，u_q为q轴给定电压，u_s为当前直流母线可利用的最高电压。

在一个示例性的实施例中，所述第二设定条件包括：

i_d＞k*i_q，其中，i_d为d轴电流，i_q为q轴电流，k为比例系数。

图7为本申请实施例提供的一种空调器的结构示意图，该空调器70包括：至少一个存储器71和至少一个处理器72，所述存储器71，用于存储一个或多个程序；用于存储程序指令；处理器72用于调用所述存储器中存储的程序指令，当所述一个或多个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如本申请实施例中的中任一项所述的永磁电机的弱磁切换方法。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。