CN102694498B - 永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动装置及方法，脉冲封锁逻辑单元根据速度检测单元测算出的实际速度判断出永磁同步电机是否在零速或极低速附近，再根据目标转速/转矩指令值决定是否要抗转子扰动；如果需要抗转子扰动，则脉冲封锁逻辑单元向脉宽驱动单元发出封锁脉冲，使空间矢量控制单元的输出信号无法通过脉宽驱动单元驱动逆变功率单元，使逆变功率单元不产生逆变电压，永磁同步电机处于无电压输入状态，确保了永磁同步电机在零速或极低速附近时克服转子扰动。本发明解决了永磁同步电机在零速或极低速附近时转子扰动的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机控制装置及其方法，尤其是涉及一种应用于永磁同步电机矢量控制装置在零速或极低速时抗转子扰动的装置及其方法。
背景技术
随着永磁材料、电力电子技术和电机控制理论的快速发展，永磁同步电机以优越的性能和牢固性等优点，在数控机床、工业机器人、航空航天、电动汽车等领域得到日益广泛的应用。永磁同步电机的基本结构和转动原理如下所述：
同步电机有旋转磁极式和旋转电枢式两种结构形式，大中容量的同步电动机多采用旋转磁极式。根据转子形状的不同，旋转磁极式又可分为凸极式和隐极式两种，分别如附图1和附图2所示。
如附图3所示，以旋转磁极式永磁同步电机为例，永磁同步电机的转动原理为：永磁同步电动机工作时，转子由永磁体产生基本恒定的静止磁场，定子的三相绕组中通入三相对称电流；在定子三相对称绕组中通入三相交变电流时，将在气隙中产生旋转磁场。若转子磁场的磁极对数与定子磁场的磁极对数相等，转子磁场因受定子磁场磁拉力作用而随定子旋转磁场同步旋转，即转子以等同于旋转磁场的速度、方向旋转，这就是同步电动机的基本工作原理。
随着技术的发展和进步，永磁同步电机的控制越来越多地采用矢量控制技术。在电压型永磁同步电机的矢量控制中，大部分采用交流电流传感器采集电流、位置传感器测算速度的闭环控制方案（内部含有速度调节器、电流调节器或转矩调节器）。永磁同步电机矢量控制的数学模型如下所述：
假设电动机是线性的，参数不随温度等变化，忽略磁滞、涡流损耗、转子无阻尼绕组，则基于转子磁场定向坐标系（d、q轴），永磁同步电动机的数学模型为：
磁链方程： （1）
电压方程：（2）
转矩方程：（3）
也即：（4）
其中：U d 、U q 分别为定子d、q轴电压；Ψ d ，Ψ q 分别为定子d、q轴磁链分量；Ψ m 为永磁体磁链；i d 、i q 分别为定子d、q轴电流分量；R为电机定子电阻；L d 、L q 分别为电机定子d、q轴电阻；ω为转子转速；T em 为电机转矩；p为电机极对数。
如附图4所示为应用永磁同步电动机的数学模型的永磁同步电机矢量控制基本框图：
其中：1为直流电源，2为IGBT逆变功率单元，3为永磁同步电机，4为Clarke坐标变换，5为Park坐标变换，6为d轴电流PI调节，7为q轴电流PID调节，8为逆Park坐标变换，9为SVPWM脉宽调制单元，10为根据传感器的速度计算环节，11为速度给定的PI调节，12为速度设定。
在实际的应用过程中，永磁同步电机的矢量控制存在一定程度的控制不准、转矩扰动的问题。特别是在电机零速或极低速附近，这种扰动有时甚至达到令人无法接受的程度。因此，在永磁同步电机的零速或极低速时，转子的抗扰动问题是一个必须解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动装置及方法，解决在使用电压型空间矢量脉宽调制的永磁同步电机矢量控制系统中，永磁同步电机在零速或极低速时转子扰动的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动装置的技术实现方案，一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动装置，包括：空间矢量脉宽调制单元、脉宽驱动单元、速度检测单元、IGBT逆变功率单元、永磁同步电机、电源直流电压检测单元和脉冲封锁逻辑单元。空间矢量脉宽调制单元与脉宽驱动单元相连，脉宽驱动单元与IGBT逆变功率单元相连，IGBT逆变功率单元与永磁同步电机相连，速度检测单元与永磁同步电机相连，脉冲封锁逻辑单元与驱动单元相连。脉冲封锁逻辑单元根据目标转矩或目标转速指令值判断出此时的目标转矩为零或目标转速为零，同时通过速度检测单元测算出的实际速度在零速或极低速附近，则需要抗转子扰动。如果需要抗转子扰动，则脉冲封锁逻辑单元向脉宽驱动单元发出封锁脉冲，IGBT逆变功率单元处于关断状态，使空间矢量控制单元的输出信号无法通过脉宽驱动单元驱动IGBT逆变功率单元，从而使IGBT逆变功率单元不产生逆变电压，永磁同步电机处于无电压输入状态，确保永磁同步电机在零速或极低速附近时抗转子扰动。
作为本发明一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动装置技术方案的进一步改进，抗转子扰动装置还包括目标转矩电流计算单元、弱磁判断及励磁电流计算单元、前馈电压计算单元、目标电压计算单元、逆Park变换单元、位置检测单元、交流电流检测单元、Clark坐标变换单元、park坐标变换单元、d轴电流PID调节单元、q轴电流PID调节单元和直流电源。目标转矩电流计算单元根据目标转速或目标转矩指令值计算出目标转矩电流。弱磁判断和励磁电流计算单元根据电机参数、目标转矩电流、电压调制系数计算出目标励磁电流。同时位置检测单元、速度检测单元测量出永磁同步电机的实际转子位置及实际转速。前馈电压计算单元根据实际转速、目标转矩电流、目标励磁电流分别计算出d轴和q轴的稳态电压。交流电流检测单元检测的电流经Clark坐标变换单元和park坐标变换单元分解到d轴和q轴上。Iq给定与Iqe反馈输入q轴电流PID调节单元后输出永磁同步电机动态电压的q轴动态部分至永磁同步电机。Id给定与Ide反馈输入d轴电流PID调节单元后输出永磁同步电机动态电压的d轴动态部分至永磁同步电机。电压计算单元接收d轴电流PID调节单元和q轴电流PID调节单元的调节输出和前馈电压计算单元的前馈电压输出，从而计算得出d轴和q轴的电压，并根据直流电压检测单元测量的直流电压计算出电压调制比和d轴和q轴的电压标幺值Ud_pu、Uq_pu。逆Park变换单元根据转子位置把d轴和q轴的电压标幺值Ud_pu、Uq_pu转换至静止αβ坐标系下的Uds、Uqs，再经空间矢量脉宽调制单元计算出脉宽驱动单元所需的占空比信号Ta_pu、Tb_pu、Tc_pu。脉宽驱动单元的驱动信号输出由脉冲封锁逻辑单元控制，IGBT逆变功率单元接收驱动信号，并把直流电源逆变为交流信号，驱动永磁同步电机。
本发明还另外具体提供了一种利用上述一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动装置进行抗转子扰动的方法，该方法包括以下步骤：
脉冲封锁逻辑单元根据速度检测单元测算出的实际速度大小，判断出永磁同步电机是否在零速或极低速附近，再根据目标转速或目标转矩指令值决定是否需要抗转子扰动；如果需要抗转子扰动，则脉冲封锁逻辑单元向脉宽驱动单元发出封锁脉冲，IGBT逆变功率单元的信号处于关断状态，使空间矢量控制单元的输出信号无法通过脉宽驱动单元驱动IGBT逆变功率单元，从而使IGBT逆变功率单元不产生逆变电压，永磁同步电机处于无电压输入状态，确保永磁同步电机在零速或极低速附近时克服转子扰动。
作为本发明一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动方法技术方案的进一步改进，如果目标转矩或目标转速指令值为零，并且永磁同步电机在零速或极低速附近，则判定为需要抗转子扰动。
作为本发明一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动方法技术方案的进一步改进，抗转子扰动方法还包括以下步骤：
目标转矩电流计算单元根据目标转速或目标转矩指令值计算出目标转矩电流。弱磁判断及励磁电流计算单元根据调制系数、电机参数、目标转矩电流计算出目标励磁电流。同时位置检测单元、速度检测单元测量出永磁同步电机的实际转子位置及实际转速；前馈电压计算单元根据实际转速、目标转矩电流、目标励磁电流分别计算出d轴和q轴的稳态电压。
作为本发明一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动方法技术方案的进一步改进，抗转子扰动方法还包括以下步骤：
交流电流检测单元检测的电流经Clark坐标变换单元和park坐标变换单元分解到d轴和q轴上，永磁同步电机动态电压的q轴动态部分由Iq给定与Iqe反馈同时进入q轴电流PID调节单元后输出至永磁同步电机，永磁同步电机动态电压的d轴动态部分由Id给定与Ide反馈同时进入d轴电流PID调节单元后输出至永磁同步电机。
作为本发明一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动方法技术方案的进一步改进，抗转子扰动方法还包括以下步骤：
电压计算单元接收d轴电流PID调节单元和q轴电流PID调节单元的PID调节输出和前馈电压计算单元的前馈电压输出，从而计算出d轴和q轴的电压。并根据直流电压检测单元测量出的直流电压计算出调制比和d轴和q轴的电压标幺值Ud_pu、Uq_pu。逆Park变换单元根据转子位置把Ud_pu、Uq_pu转换到静止αβ坐标系下的Uds、Uqs，再经空间矢量脉宽调制单元计算出脉宽驱动单元所需的占空比Ta_pu、Tb_pu、Tc_pu信号。
作为本发明一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动方法技术方案的进一步改进，抗转子扰动方法还包括以下步骤：
脉宽驱动单元的驱动信号输出由脉冲封锁逻辑单元控制，最终IGBT逆变功率单元接收驱动信号，并把直流电源逆变为交流信号驱动永磁同步电机。
通过实施上述本发明一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动装置及方法的技术方案，具有以下技术效果：
（1）实现了高性能的永磁同步电机矢量控制；
（2）解决了电压型空间矢量脉宽调制的永磁电机矢量控制系统中，永磁同步电机在零速或极低速时抗转子扰动的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图和附表仅仅是本发明的一些实施例，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和附表获得其他的附图和附表。
图1是现有技术中旋转磁极式同步电机中凸极式同步电机的结构示意图；
图2是现有技术中旋转磁极式同步电机中隐极式同步电机的结构示意图；
图3是现有技术中永磁同步电机的转动原理示意图；
图4是现有技术永磁同步电机的基本矢量控制框图；
图5是未使用发明方法前永磁同步电机在零速及极低速附近抖动情况的波形示意图；
图6是应用本发明的永磁同步电机矢量控制装置一种具体实施方式的系统控制结构框图；
图7是本发明永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动装置一种具体实施方式的系统控制结构框图；
图8是应用本发明后永磁同步电机在零速及极低速附近抖动情况的波形示意图；
图中：1-直流电源，2-逆变单元，3-永磁同步电机，4-Clarke坐标变换单元，5-Park坐标变换单元，6-d轴电流PI调节单元，7-q轴电流PID调节单元，8-逆Park坐标变换单元，9-空间矢量脉宽调制单元，10-速度计算单元，11-速度给定PI调节单元，12-速度设定单元，101-目标转矩电流计算单元，102-弱磁判断及励磁电流计算单元，103-前馈电压计算单元，104-目标电压计算单元，105-逆Park变换单元，106-空间矢量脉宽调制单元，107-脉宽驱动单元，108-位置检测单元，109-速度检测单元，110-交流电流检测单元，111-Clark坐标变换单元，112-Park坐标变换单元，113-d轴电流PID调节单元，114-q轴电流PID调节单元，115-直流电源，116-IGBT逆变功率单元，117-永磁同步电机，118-直流电压检测单元，119-脉冲封锁逻辑单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图和附表，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
如附图6至附图8所示，给出了本发明一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动装置及方法的具体实施例，附表1为实施例中永磁同步电机的主要参数，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
在使用电压型空间矢量脉宽调制的永磁电机矢量控制系统中，造成现有技术缺陷的原因是由于实际环境中存在系统非线性、电机参数随负载及温度等变化、速度传感器安装误差、电流采样误差、计算误差、调节误差等因素。因此，如附图6和7所示，本发明提出了一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动装置的具体实施方式，包括：空间矢量脉宽调制单元106、脉宽驱动单元107、速度检测单元109、IGBT逆变功率单元116、永磁同步电机117、电源直流电压检测118单元和脉冲封锁逻辑单元119。空间矢量脉宽调制单元106与脉宽驱动单元107相连，脉宽驱动单元107与IGBT逆变功率单元116相连， IGBT逆变功率单元116与永磁同步电机117相连，速度检测单元109与永磁同步电机117相连，脉冲封锁逻辑单元119与驱动单元107相连。脉冲封锁逻辑单元119根据目标转矩/转速指令值（根据电机控制类型确定指令类型：转矩控制型是转矩指令，转速控制型是转速指令）判断出此时的目标转矩为零或目标转速为零，同时通过速度检测单元109测算出的实际速度判在零速或极低速附近（即实际转速的绝对值小于阈值，如：小于2Nm或小于10rpm），则需要抗转子扰动。如果需要抗转子扰动，则脉冲封锁逻辑单元119向脉宽驱动单元107发出封锁脉冲，IGBT逆变功率单元116处于关断状态，使空间矢量控制单元106的输出信号无法通过脉宽驱动单元107驱动IGBT逆变功率单元116，从而使IGBT逆变功率单元116不产生逆变电压，永磁同步电机117处于无电压输入状态，确保永磁同步电机117在零速或极低速附近时抗转子扰动。
抗转子扰动装置还进一步包括目标转矩电流计算单元101、弱磁判断及励磁电流计算单元102、前馈电压计算单元103、目标电压计算单元104、逆Park变换单元105、位置检测单元108、交流电流检测单元110、Clark坐标变换单元111、park坐标变换单元112、d轴电流PID调节单元113、q轴电流PID调节单元114和直流电源115。目标转矩电流计算单元101根据目标转速/转矩指令（根据电机控制类型确定：转速控制型是转速指令，转矩控制型是转矩指令）计算出目标转矩电流。弱磁判断和励磁电流计算单元102根据电机参数、目标转矩电流、电压调制系数（电压调制系数是根据交流检测单元110测量的反馈交流电流、直流电压检测单元118测量的直流电压、以及电机参数计算出的直流电压利用系数）计算出目标励磁电流。同时位置检测单元108、速度检测单元109测量出永磁同步电机117的实际转子位置及实际转速。前馈电压计算单元103根据实际转速、目标转矩电流、目标励磁电流分别计算出d轴和q轴的稳态电压。交流电流检测单元110检测的电流经Clark坐标变换单元111和park坐标变换单元112分解到d轴和q轴上。Iq给定与Iqe反馈输入q轴电流PID调节单元114后输出永磁同步电机动态电压的q轴动态部分至永磁同步电机117。Id给定与Ide反馈输入d轴电流PID调节单元113后输出永磁同步电机动态电压的d轴动态部分至永磁同步电机117。电压计算单元104接收d轴电流PID调节单元113和轴电流PID调节单元114的调节输出和前馈电压计算单元103的前馈电压输出，从而计算得出d轴和q轴的电压，并根据直流电压检测单元118测量的直流电压计算出电压调制比和d轴和q轴的电压标幺值Ud_pu、Uq_pu。逆Park变换单元105根据转子位置把d轴和q轴的电压标幺值Ud_pu、Uq_pu转换至静止αβ坐标系下的Uds、Uqs，再经空间矢量脉宽调制单元106计算出脉宽驱动单元107所需的占空比信号Ta_pu、Tb_pu、Tc_pu。脉宽驱动单元107的驱动信号输出由脉冲封锁逻辑单元119控制，IGBT逆变功率单元116接收驱动信号，并把直流电源115逆变为交流信号，驱动永磁同步电机117。
一种利用上述的永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动装置进行抗转子扰动的方法，包括以下步骤：
脉冲封锁逻辑单元119根据速度检测单元109测算出的实际速度大小，判断出永磁同步电机117是否在零速或极低速附近，再根据目标转速/转矩指令值决定是否需要抗转子扰动。如果需要抗转子扰动，则脉冲封锁逻辑单元119向脉宽驱动单元107发出封锁脉冲，IGBT逆变功率单元116的信号处于关断状态，使空间矢量控制单元106的输出信号无法通过脉宽驱动单元107驱动IGBT逆变功率单元116，从而使IGBT逆变功率单元116不产生逆变电压，永磁同步电机117处于无电压输入状态，确保了永磁同步电机117在零速或极低速附近时克服转子扰动。如果目标转矩指令/目标转速指令值为零（根据电机控制类型确定：转速控制型是目标转速指令值为零，转矩控制型是目标转矩指令值为零），并且永磁同步电机117在零速或极低速附近，则判定为需要抗转子扰动。
永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动方法还进一步包括以下步骤：
目标转矩电流计算单元101根据目标转速/转矩指令计算出目标转矩电流；弱磁判断及励磁电流计算单元102根据调制系数、电机参数、目标转矩电流计算出目标励磁电流。同时位置检测单元108、速度检测单元109测量出永磁同步电机117的实际转子位置及实际转速。前馈电压计算单元103根据实际转速、目标转矩电流、目标励磁电流分别计算出d轴和q轴的稳态电压。
永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动方法还进一步包括以下步骤：
交流电流检测单元110检测的电流经Clark坐标变换单元111和park坐标变换单元112分解到d轴和q轴上，永磁同步电机动态电压的q轴动态部分由Iq给定与Iqe反馈同时进入q轴电流PID调节单元114后输出至永磁同步电机117，永磁同步电机动态电压的d轴动态部分由Id给定与Ide反馈同时进入d轴电流PID调节单元113后输出至永磁同步电机117。
永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动方法还进一步包括以下步骤：
电压计算单元104接收d轴电流PID调节单元113和q轴电流PID调节单元114的PID调节输出和前馈电压计算单元103的前馈电压输出，从而计算出d轴和q轴的电压。并根据直流电压检测单元118测量出的直流电压计算出调制比和d轴和q轴的电压标幺值Ud_pu、Uq_pu。逆Park变换单元105根据转子位置把Ud_pu、Uq_pu转换到静止αβ坐标系下的Uds、Uqs，再经空间矢量脉宽调制单元106计算出脉宽驱动单元107所需的占空比Ta_pu、Tb_pu、Tc_pu信号。
脉宽驱动单元107的驱动信号输出进一步由脉冲封锁逻辑单元119控制，最终IGBT逆变功率单元116接收驱动信号，并把直流电源115逆变为交流信号驱动永磁同步电机117。
下面以一款永磁同步电机为例，分析比较了应用本发明的前后实验的数据：
其中，如附图5所示为未使用本发明前永磁同步电机在零速及极低速附近抖动情况的波形示意图，可看出其速度在-51.3至34.0rpm之间抖动。其中：Id_ref为d轴定子指令电流值（单位为A），Iqref为q轴定子指令电流值（单位为A），Isd为分解到d轴的定子电流值（单位为A），Isq为分解到q轴的定子电流值（单位为A），Speed为永磁同步电机的转子转速（单位为rpm），Isd的最大与最小值分别为IsdMax和IsdMin（单位为A），Isq的最大与最小值分别为IsqMax和IsqMin（单位为A），Speed的最大与最小值分别为SpeedMax和SpeedMin（单位为rpm）。
如附图8所示为使用了发明后，永磁同步电机在零速及极低速附近的实验结果的波形示意图，可以看出速度只在-1至0之间变化（这种1rpm的变化是速度的计算误差），消除了抖动。其中：Id_ref为d轴定子指令电流值（单位为），Iqref为q轴定子指令电流值（单位为A），Isd为分解到d轴的定子电流值（单位为A），Isq为分解到q轴的定子电流值（单位为A），Speed为永磁同步电机的转子转速（单位为rpm），Isd的最大与最小值分别为IsdMax和IsdMin（单位为A），Isq的最大与最小值分别为IsqMax和IsqMin（单位为A），Speed的最大与最小值分别为SpeedMax和SpeedMin（单位为rpm）。
如下表1所示是本发明实施例中的永磁同步电机的主要性能参数。
表1
| 名称 | 永磁同步电机 | 型号 | TQD101D |
| 连接方式 | Y接 | 相数 | 三相 |
| 工作制 | S1 | 额定电压（V） | 271 |
| 额定功率(kW) | 45 | 峰值功率（kW) | 90 |
| 额定扭矩(N·M) | 200 | 峰值扭矩(N·M) | 450 |
| 额定转速(r/min) | 2150 | 最高转速(r/min) | 6000 |
| 堵转转矩(N·M) | 450 | 堵转电流(A) | <600 |
| 电动转速范围(r/min) | 0-6000 | 发电转速范围 | 500-6000 |
| 绝缘等级 | H | 防护等级 | IP54 |
| 质量（kg） | 130 | 外形尺寸 | Ф294×427 |
如下表2所示是应用发明方法前后的比较结果。
表2
| 变量的极值 | 未使用发明方法前 | 使用发明方法后 |
| SpeedMax(rpm) | 34.0 | 0.0 |
| SpeedMin(rpm) | -51.3 | -1.0 |
| IsdMax(A) | 77.5 | 0.0 |
| IsdMin(A) | -14.1 | -0.8 |
| IsqMax(A) | 15.6 | 0.5 |
| IsqMin(A) | -65.1 | -3.5 |
本发明根据转矩指令和实际速度条件来封锁脉宽调制输出，在电机控制器的硬件电路中的子单元驱动板中含有脉冲封锁功能及其指令接收端口。根据转矩指令的大小、传感器测算出的实际速度大小的绝对值，推断出是否永磁同步电机在零速或极低速附近，以及是否需要跳出零速、开始升速等其它情况。通过强制Iq=0，可以得出转矩Tem等于零。可以推断出封锁脉宽调制算法单元中计算出的PWM脉冲，可以达到强制使矢量控制中的计算电流Id、Iq为零的效果，使电压逆变器完全不产生逆变电压，迫使永磁同步电机处于无电压输入状态。通过应用本发明，确保了永磁同步电机在零速或极低速附近时可以克服转子扰动，使转子保持静止。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动装置，其特征在于，包括：空间矢量脉宽调制单元（106）、脉宽驱动单元（107）、速度检测单元（109）、IGBT逆变功率单元（116）、永磁同步电机（117）、电源直流电压检测单元（118）和脉冲封锁逻辑单元（119）；所述空间矢量脉宽调制单元（106）与脉宽驱动单元（107）相连，所述脉宽驱动单元（107）与IGBT逆变功率单元（116）相连，所述IGBT逆变功率单元（116）与永磁同步电机（117）相连，所述速度检测单元（109）与永磁同步电机（117）相连，所述脉冲封锁逻辑单元（119）与驱动单元（107）相连；所述脉冲封锁逻辑单元（119）根据目标转矩或目标转速指令值判断出此时的目标转矩为零或目标转速为零，同时通过速度检测单元（109）测算出的实际速度在零速或极低速附近，则需要抗转子扰动；如果需要抗转子扰动，则脉冲封锁逻辑单元（119）向脉宽驱动单元（107）发出封锁脉冲，IGBT逆变功率单元（116）处于关断状态，使空间矢量控制单元（106）的输出信号无法通过脉宽驱动单元（107）驱动IGBT逆变功率单元（116），从而使IGBT逆变功率单元（116）不产生逆变电压，永磁同步电机（117）处于无电压输入状态，确保永磁同步电机（117）在零速或极低速附近时克服转子扰动。
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动装置，其特征在于：所述抗转子扰动装置还包括目标转矩电流计算单元（101）、弱磁判断及励磁电流计算单元（102）、前馈电压计算单元（103）、目标电压计算单元（104）、逆Park变换单元（105）、位置检测单元（108）、交流电流检测单元（110）、Clark坐标变换单元（111）、park坐标变换单元（112）、d轴电流PID调节单元（113）、q轴电流PID调节单元（114）和直流电源（115）；目标转矩电流计算单元（101）根据目标转速或目标转矩指令值计算出目标转矩电流；弱磁判断和励磁电流计算单元（102）根据电机参数、目标转矩电流、电压调制系数计算出目标励磁电流；同时位置检测单元（108）、速度检测单元（109）测量出永磁同步电机（117）的实际转子位置及实际转速；前馈电压计算单元（103）根据实际转速、目标转矩电流、目标励磁电流分别计算出d轴和q轴的稳态电压；交流电流检测单元（110）检测的电流经Clark坐标变换单元（111）和park坐标变换单元（112）分解到d轴和q轴上；Iq给定与Iqe反馈信号输入到q轴电流PID调节单元（114）后输出永磁同步电机动态电压的q轴动态部分至电压计算单元（104）；Id给定与Ide反馈信号输入到d轴电流PID调节单元（113）后输出永磁同步电机动态电压的d轴动态部分至电压计算单元（104）；电压计算单元（104）接收d轴电流PID调节单元（113）和q轴电流PID调节单元（114）的调节输出和前馈电压计算单元（103）的前馈电压输出，从而计算得出d轴和q轴的电压，并根据直流电压检测单元（118）测量的直流电压计算出电压调制比和d轴和q轴的电压标幺值Ud_pu、Uq_pu；逆Park变换单元（105）根据转子位置把d轴和q轴的电压标幺值Ud_pu、Uq_pu转换至静止αβ坐标系下的Uds、Uqs，再经空间矢量脉宽调制单元（106）计算出脉宽驱动单元（107）所需的占空比信号Ta_pu、Tb_pu、Tc_pu；脉宽驱动单元（107）的驱动信号输出由所述脉冲封锁逻辑单元（119）控制，IGBT逆变功率单元（116）接收驱动信号，并把直流电源（115）逆变为交流信号，驱动永磁同步电机（117）。
3.一种利用权利要求1所述的永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动装置进行抗转子扰动的方法，其特征在于，所述抗转子扰动方法包括以下步骤：
所述脉冲封锁逻辑单元（119）根据速度检测单元（109）测算出的实际速度大小，判断出永磁同步电机（117）是否在零速或极低速附近，再根据目标转速/转矩指令值决定是否需要抗转子扰动；如果需要抗转子扰动，则脉冲封锁逻辑单元（119）向脉宽驱动单元（107）发出封锁脉冲，IGBT逆变功率单元（116）的信号处于关断状态，使空间矢量脉宽调制单元（106）的输出信号无法通过脉宽驱动单元（107）驱动IGBT逆变功率单元（116），从而使IGBT逆变功率单元（116）不产生逆变电压，永磁同步电机（117）处于无电压输入状态，确保永磁同步电机（117）在零速或极低速附近时克服转子扰动。
4.根据权利要求3所述的一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动方法，其特征在于：如果目标转矩或目标转速指令值为零，并且永磁同步电机（117）在零速或极低速附近，则判定为需要抗转子扰动。
5.根据权利要求3或4所述的一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动方法，其特征在于，所述抗转子扰动方法还进一步包括以下步骤：
目标转矩电流计算单元（101）根据目标转速或目标转矩指令值计算出目标转矩电流；弱磁判断及励磁电流计算单元（102）根据调制系数、电机参数、目标转矩电流计算出目标励磁电流；同时位置检测单元（108）、速度检测单元（109）测量出永磁同步电机（117）的实际转子位置及实际转速；前馈电压计算单元（103）根据实际转速、目标转矩电流、目标励磁电流分别计算出d轴和q轴的稳态电压。
6.根据权利要求5所述的一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动方法，其特征在于，所述抗转子扰动方法还进一步包括以下步骤：
交流电流检测单元（110）检测的电流经Clark坐标变换单元（111）和park坐标变换单元（112）分解到d轴和q轴上，永磁同步电机动态电压的q轴动态部分由Iq给定与Iqe反馈同时进入q轴电流PID调节单元（114）后输出至永磁同步电机（117），永磁同步电机动态电压的d轴动态部分由Id给定与Ide反馈同时进入d轴电流PID调节单元（113）后输出至永磁同步电机（117）。
7.根据权利要求6所述的一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动方法，其特征在于，所述抗转子扰动方法还进一步包括以下步骤：
电压计算单元（104）接收d轴电流PID调节单元（113）和q轴电流PID调节单元（114）的PID调节输出和前馈电压计算单元（103）的前馈电压输出，从而计算出d轴和q轴的电压；并根据直流电压检测单元（118）测量出的直流电压计算出调制比和d轴和q轴的电压标幺值Ud_pu、Uq_pu；逆Park变换单元（105）根据转子位置把Ud_pu、Uq_pu转换到静止αβ坐标系下的Uds、Uqs，再经空间矢量脉宽调制单元（106）计算出脉宽驱动单元（107）所需的占空比Ta_pu、Tb_pu、Tc_pu信号。
8.根据权利要求7所述的一种永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动方法，其特征在于，所述抗转子扰动方法还进一步包括以下步骤：
脉宽驱动单元（107）的驱动信号输出由所述脉冲封锁逻辑单元（119）控制，最终IGBT逆变功率单元（116）接收驱动信号，并把直流电源（115）逆变为交流信号驱动永磁同步电机（117）。
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