CN102792580B

CN102792580B - 用于控制永磁同步马达的方法和系统

Info

Publication number: CN102792580B
Application number: CN201180012731.2A
Authority: CN
Inventors: 吴志峤; I·杰德瑞克
Original assignee: Johnson Controls Technology Co
Current assignee: Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2031-02-24
Also published as: TWI505630B; EP3154183B1; EP2545642A2; US20160218651A1; KR20140137460A; KR101534518B1; JP2013523065A; US9490733B2; US9923497B2; EP2545642B1; KR20120136385A; WO2011112363A3; WO2011112363A2; CN102792580A; EP3154183A2; CN105591583A; CN105591583B; US9941825B2; US9979332B2; TW201206049A

Abstract

公开了一种通过基于估计磁链以确定同步马达的转子位置来控制同步马达的方法。该方法包括将该马达的一个定子绕组的电压应用到一个传递函数。该传递函数包括一个S域积分运算和一个纠错变量。处理该传递函数的一个输出，以补偿在该传递函数中所引入的所述纠错变量。产生一个所估计的磁链；以及，基于所述磁链计算所述转子位置的角度。将所计算的转子位置输入到控制器，以控制该转子的位置或速度。

Description

用于控制永磁同步马达的方法和系统

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2010年3月8日的题为“METHODFORCONTROLLINGAPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTOR”的美国临时专利申请No.61/311,420的优先权及其利益，该申请以引用方式纳入本文。

背景技术

本申请总体上涉及用于永磁马达的马达驱动器。本申请更具体地涉及用于控制高速永磁同步马达（PMSM）的方法和系统。

变速驱动器（VSD）被用来给加热、通风、空调和制冷（HVAC&R）系统中的多种马达类型提供动力。用于HVAC&R系统的常见类型的马达包括：感应马达、开关磁阻马达、以及其他能够应付在这样的HVAC&R系统中所要求的扭矩和速度范围的AC和DC马达。

永磁同步马达（PMSM）尤其有利于用在HVAC&R系统中，这是由于与常规AC感应马达相比，它们具有更高的效率和更高的功率密度。PMSM是使用永磁转子来运行的旋转电机（electricmachine）。永磁转子可被配备有面贴式永磁体（surfacemountedpermanentmagnet）或被配备有具有不同配置或布置的内部永磁体。PMSM的定子可以类似于感应马达的定子。然而，完全不同的PMSM定子设计也是可以的，且可能有必要进行定子设计优化，尽管定子的拓扑结构可类似于感应马达。使用永磁体产生了大量的气隙磁通，这使得有可能设计高效率的PMSM。

由正弦电流驱动的PMSM被称为PMSM，而由矩形相位电流波形驱动的PMSM可被称为无刷直流（BLDC）机。PMSM和BLDC的转子结构可与面贴式永磁转子的结构相同。PMSM和BLDC都是由与给定的转子位置相耦合的定子电流驱动。所产生的定子磁链（fluxlinkage）和转子磁链（其由转子磁体产生）之间的角度，限定了马达的力矩，且从而限定了马达的速度。定子磁链的幅值以及定子磁链和转子磁链之间的角度都是可控的，从而最大化力矩或最小化损耗。为了最大化PMSM的性能并且保证系统的稳定性，该马达需要电力电子转换器（powerelectronicsconverter）来用于正常运行。

为了在运行PMSM时达到最大化的性能和控制，有必要确定转子位置。速度或位置传感器，或两者的组合，可被用来确定转子位置。然而，当暴露于恶劣环境中时，速度或位置传感器可能不会正常运行。此外，传感器的添加还增大了系统成本，并且在传感器发生故障时可能需要完全拆开PMSM。

对于高速和超高速应用，要求专用的速度和位置传感器，而专用的速度和位置传感器的可用性和成本可能会成为一个问题。已经提出许多不同种类的无传感器方案，以通过从一个测得的电变量来估计位置——例如通过从磁链得到转子位置信息——而去除速度或位置传感器。为了在PMSM的无传感器控制中进行转子位置估计，要求精确的磁通估计。当开关频率与基频的比值高且采样频率与基频的比值高时，现有的磁通估计的方法可能是足够的。然而，当以低的开关频率与基频的比值和低的采样频率与基频的比值运行时（对于高速或超高速PMSM驱动器，情况常常如此），精确地估计磁链变得更为困难。因此，传统方法不再适用。

所公开的系统和/或方法的预期优势满足这些需求中的一项或多项，或是提供了其他的有利特征。从本说明书中，其他特征和优点也将变得显而易见。所公开的教导包括落入权利要求范围之内的那些实施方案，无论它们是否满足了前述需求中的一项或多项。

发明内容

在第一实施方案中，公开了一种通过基于估计磁链以确定同步马达的转子位置来控制同步马达的方法。该方法包括将该马达的一个定子绕组的电压和电流应用到一个传递函数。该传递函数包括一个S域积分运算和一个纠错变量。该方法还包括：处理该传递函数的一个输出以补偿在该传递函数中所引入的所述纠错变量；产生一个所估计的转子磁链；基于所述转子磁链计算所述转子位置的角度；以及，将所计算的转子位置输入到一个控制器，以控制该马达的位置或速度。

在第二实施方案中，一种冷冻器系统，包括连接成一个封闭的制冷回路的压缩机、冷凝器和蒸发器。一个同步马达连接到所述压缩机以给所述压缩机提供动力。一个变速驱动器连接到所述马达。所述变速驱动器被配置为接收一个处于固定输AC电压和固定输入频率的输AC电力，并且将处于可变电压和可变频率的输出电力提供至该马达。所述变速驱动器包括一个转换器，所述转换器可连接到提供所述输AC电压的AC电源。所述转换器被配置为将所述输AC电压转换成DC电压。所述变速驱动器还包括一个连接到所述转换器的DC链路，和一个连接到所述DC链路的逆变器。所述DC链路被配置为过滤并存储来自所述转换器级的所述DC电压。一个控制器被布置为基于所估计的磁链来控制所述同步马达的转子速度。

本文描述的实施方案的至少一个优势是，一种在无需速度/位置传感器的前提下控制高速面贴式PMSM的方法。

附图说明

图1示出了加热、通风和空调系统的一个示例性实施方案。

图2示出了一个示例性蒸汽压缩系统的等距视图。

图3示意性示出了加热、通风和空调系统的一个示例性实施方案。

图4示意性示出了变速驱动器的一个示例性实施方案。

图5示出了一个示例性永磁同步马达的示意图。

图6示出了内部PMSM（IPM）的替代示例性转子的示意图。

图7示出了用于估计永磁同步马达内的磁通的一个示例性传递函数。

具体实施方式

图1示出了用于典型商业背景的建筑物12内的加热、通风和空调（HVAC）系统10的示例性环境。系统10可包括一个蒸汽压缩系统14，该蒸汽压缩系统14可以供应一种可用于对建筑物12进行冷却的冷冻液体。系统10可包括：一个锅炉16，以供应一种可用于对建筑物12进行加热的加热液体；一个空气分配系统，它使得空气流通经过建筑物12。所述空气分配系统还可包括一个空气返回管18、空气供应管20和空气处理器22。空气处理器22可包括一个热交换器，该热交换器通过导管24连接到锅炉16和蒸汽压缩系统14。空气处理器22内的热交换器可以根据系统10的运行模式而接收来自锅炉16的加热液体，或是来自蒸汽压缩系统14的冷冻液体。示出的系统10在建筑物12的每一层上有一个分立的空气处理器，但应理解可以在两层或更多层之间共享所述部件。

图2和3示出了可在HVAC系统10中使用的一个示例性蒸汽压缩系统。蒸汽压缩系统14可以使得制冷剂流通经过如下一个回路，该回路始自压缩机32，并且包括冷凝器34、膨胀阀或装置36，以及蒸发器或液体冷冻器38。蒸汽压缩系统14还可包括一个控制面板40，该控制面板40可包括模数(A/D)转换器42、微处理器44、非易失性存储器46以及接口板48。可在蒸汽压缩系统14中用作制冷剂的流体的一些实施例是：基于氟代烃（HFC）的制冷剂，例如R-410A、R-407、R-134a、氢氟烯烃（HFO）；“天然”制冷剂，诸如氨（NH₃）、R-717、二氧化碳（CO₂）、R-744或基于烃的制冷剂；水蒸汽；或，任何其他合适类型的制冷剂。

与压缩机32一起使用的马达50可以由变速驱动器（VSD）52提供动力，或是直接从交流（AC）或直流（DC）电源提供动力。马达50可以包括任何类型的、可通过VSD提供动力或是直接从交流（AC）或直流（DC）电源提供动力的PMSM。

图4示出了VSD的一个示例性实施方案。VSD52从AC电源接收具有特定的固定线电压和固定线频率的AC电力，并且以期望电压和期望频率向马达50提供AC电力，该期望电压和期望频率都可被改变以满足具体要求。VSD52可具有三个部件：整流器/转换器222、DC链路224和逆变器226。整流器/转换器222将来自AC电源的、具有固定频率固定幅值的AC电压转换成DC电压。DC链路224过滤来自转换器222的DC电力，且提供能量存储部件诸如电容器和/或电感器。最后，逆变器226将来自DC链路224的DC电压转换成用于马达50的、可变频率可变幅值的AC电压。

在一个示例性实施方案中，整流器/转换器222可以是具有绝缘栅双极晶体管的三相脉冲宽度调制升压整流器，用来将已升压的DC电压提供给DC链路224，以从VSD52获得最大RMS输出电压，所述最大RMS输出电压大于至VSD52的输入电压。或者，转换器222可以是一个不具有升压能力的无源二极管或闸流管整流器。

VSD52可以向马达50提供可变幅值的输出电压和可变频率，以允许马达50根据特定的负载条件而有效地运行。控制面板40可以针对由该控制面板40所接收的特定的传感器读数而向VSD52提供控制信号，从而使该VSD52和马达50在合适的运行设置下运行。例如，控制面板40可以根据蒸汽压缩系统14中变化的条件来向VSD52提供控制信号，以调整由VSD52所提供的输出电压和输出频率，也即，控制面板40可以根据压缩机32上增大或减小的负载条件来提供指令，以增大或减小由VSD52所提供的输出电压和输出频率。如下文更详细描述的，所估计的马达50的转子相位角θ_r和转子频率ω_r可被输入到控制面板中，以对马达50的位置和转动频率进行反馈控制。

压缩机32压缩一种制冷剂蒸汽，并且通过排放通道将该蒸汽递送至冷凝器34。在一个示例性实施方案中，压缩机32可以是具有一个或多个压缩级的离心式压缩机。由压缩机32递送至冷凝器34的制冷剂蒸汽将热传递至一种流体，例如，水或空气。制冷剂蒸汽由于与流体进行热交换而在冷凝器34中冷凝为一种制冷剂液体。来自冷凝器34的液体制冷剂流过膨胀装置36，至蒸发器38。热气旁通阀（HGBV）134可以被连接在分立的管线中，所述分立的管线从压缩机排放处延伸至压缩机吸入处。在图3中示出的示例性实施方案中，冷凝器34是水冷式的，并且包括连接至冷却塔56的管束54。

递送到蒸发器38的液体制冷剂从另一流体——该流体可以与用于冷凝器34的流体类型相同，或者可以与用于冷凝器34的流体类型不同——吸收热，且经历到制冷剂蒸汽的相变。在图3中所示的示例性实施方案中，蒸发器38包括一个管束60，所述管束60具有均连接到冷却负载62的供应管线60S和返回管线60R。过程流体（processfluid），例如，水、乙二醇、氯化钙卤液、氯化钠卤液，或者任何其他适合的液体，经由返回管线60R进入蒸发器38，并经由供应管线60S离开蒸发器38。蒸发器38降低了管道中过程流体的温度。蒸发器38中的管束60可包括多个管和多个管束。蒸汽制冷剂离开蒸发器38，并且通过吸入管线返回到压缩机32，以完成该回路或循环。在一个示例性实施方案中，蒸汽压缩系统14可在一个或多个制冷剂回路中使用变速驱动器（VSD）52、马达50、压缩机32、冷凝器34、膨胀阀36和/或蒸发器38中的每一个的一个或多个。

下文参考图7所描述的控制方法提供了一种经由估计永磁同步马达中的磁通的补偿方法，以减小由于来自电压和电流测量值的不可避免的直流漂移、以及误差系数或纠错变量a而导致的估计误差。该方法包括如下步骤：以所选定的间隔调整纠错变量的值；使所述纠错变量的值随着PMSM的转子的速度而改变；应用所述纠错变量的第一值，所述第一值被配置为在预定的初始马达启动间隔内获得更快的收敛；以及，在所述预定的初始马达启动间隔之后，应用所述纠错变量的第二值，所述第二值被配置为减小磁通估计中的误差。此外，所述补偿方法减小了由于纠错变量a而导致的估计误差。所估计的磁链包括一个实分量α（alpha）和一个虚分量β（beta）。所估计的磁链的α分量和β分量可被用于补偿由于纠错变量a而导致的误差。

参考图5，一个示例性PMSM86包括定子部分72。定子部分72可被配置为基本类似于常规感应马达的定子。定子部分72包括多个绕组74，所述多个绕组74布置在由多个齿17限定的槽25内，所述多个齿17围绕定子部分72的与转子部分70邻近的内半径对称分布。转子部分70被定位为与定子部分72轴向同圆心，且被定位在定子部分72内。转子部分70和定子部分72被气隙68分隔开。转子部分70可包括圆柱形钢转子框架或保持架（cage）31，其中多个永磁体84被周向布置在转子保持架31上。永磁体84在气隙68内产生磁场。

永磁体84可被定位或被布置为在转子部分70内提供多种磁极布置或配置，例如2磁极或4磁极（参见例如图6A和6B）。永磁体84可以粘附到保持架31，且被套筒29包覆，以在PMSM86转动期间离心力作用于转子部分70上时将永磁体84维持在保持器31上。套筒29可由碳纤维管状薄片材料、不锈钢，或其他类似柔性的、高强度的不透磁（magneticallynon-permeable）材料构成。气隙68相对于有效气隙g（相反箭头45之间示出的）是小的。有效气隙g包括了永磁体84和套筒29两者的高度h。

接下来参考图7，在PMSM中进行磁通估计的一个示例性方法中，低通滤波器被用来获得所估计的磁通。低通滤波器的传递函数由公式1表示：

\frac{1}{s + a}

公式1

其中：

s表示低通滤波器的S域积分运算；以及

a=低通滤波器的纠错变量。

在一个实施方案中，由所述传递函数表示的低通滤波器可以用软件来实现。或者，低通滤波器可以用硬件部件（例如，集成电路、ASIC或R-L-C电路）来实现。通过增大公式1中变量a的值，所估计的磁通会在一个较短的时间间隔内发生收敛，但所估计的磁通中的误差将会更大。通过减小变量a的值，收敛会发生得更慢，但却具有较小的估计误差。例如，当转子速度是94.25rad/s时，不同的“a”值产生不同的角误差。

角误差＝1.2167°

角误差＝2.43025°

角误差＝3.64265°

角误差＝4.851787°

角误差＝6.056610°

在图7中示出了一个开环估计方法100。α轴电压v_a被施加到求和块102的输入端101。估计方法的输入是在α-β坐标系（coordinateframe）中所表达的马达相位电流和马达相位电压。PMSM的坐标系和电压矢量、电流矢量是相位轴a、b和c，而α轴和β轴表示与相位a对齐的固定笛卡尔坐标系；d轴和q轴表示与转子磁通对齐的旋转笛卡尔坐标系。α轴和β轴的α-β系（α-βframe）表达式是通过对它们相应的三相表达式进行克拉克变换（Clarketransformation）而得到的。

α轴电流值i_a——表示相位a的定子或者电枢电流，被提供给电流预测模型104，该电流预测模型104预测在该估计中所使用的电流。在块106处，电流预测模型104的输出i_a乘以定子电阻r_s，以生成定子绕组上所估计的电压降。然后在求和块102中，从α轴相位a电压v_a减去块106的输出，且所述块102的输出被施加到传递函数块108，该传递函数块108由公式1的传递函数表示。在传递函数块108中，引入滤波器变量a，从而在所要求的收敛时间内以不同速度范围达到一个最小的误差。之后在块110对块108的输出进行补偿，以减小或消除由块108中的a所引入的误差。在求和块112处，将所述块110的输出与块114的输出合并。块114表示定子互电感L_m，该值与输入预测电流i_a相乘以生成所述块114的输出。在块112中，从误差补偿气隙磁链或从块110的输出中减去块114的输出。块110、114的差是块112的输出，表示α轴的所估计的转子磁链。然后通过角度计算块116使用来自α轴和β轴的所估计的转子磁链来估计转子相位角θ_r。将所估计的转子相位角θ_r120应用到块118，而所估计的转子相位角θ_r120的时域导数在块117的输出处生成，作为转子频率ω_r。

可通过以选定的间隔调节变量a的值来实现对PMSM86的更精确的磁通估计和控制。例如，a的值可随着转子速度而改变，其中a的值初始地（也即，在启动PMSM86时）较大，以在所述估计的开始时获得更快的收敛。在收敛以后，应用一个较小的a值，以减小磁通估计中的误差。此外，在一个示例性实施方案中，a的值可以逐渐转变，或是从a的较高初始值持续减小到a的较低的值，由此改进系统的稳定性。

该方法的一个示例性实施方案描述如下：

持续减小a：

如果(ω_r>1200且ω_r<1500)

a=5-(ω_r-1200)*0.01

如果(ω_r>1500）

a=2

（“a”=纠错变量）

公开了一种补偿方法以减小由于a而导致的估计误差。所估计的磁链包括两个分量，一个实分量阿尔法（α）和一个虚分量贝塔（β）。所估计的磁链的阿尔法分量和贝塔分量可被用来补偿由于纠错变量a而导致的幅值误差。幅值补偿的表达式由下列公式给出：

\frac{\sqrt{ω_{r}^{2} + a^{2}}}{ω_{r}}

公式2

其中：

a是纠错变量；以及

ω_r是转子速度。

第二步骤是用于相位角纠正，其中所使用的磁链复变量包括两个分量，一个实分量阿尔法和一个虚分量贝塔。此复变量的阿尔法分量和贝塔分量可被用来补偿由于纠错变量a而导致的相位误差。用于相位角纠正的复变量的表达式给出为：

\frac{ω_{r}}{\sqrt{ω_{r}^{2} + a^{2}}} - j \frac{a}{\sqrt{ω_{r}^{2} + a^{2}}}

公式3

如果幅值补偿和相位补偿已结合，则补偿的表达式通过如下公式给出：

f_{α}^{'} = f_{α} - f_{β} \frac{α}{ω_{r}}

公式4

公式5

其中：

f_α'和f_β'是补偿之后的磁链的阿尔法分量和贝塔分量；

f_α和f_β是补偿之前的磁链的阿尔法分量和贝塔分量；以及

ω_r是转子速度。

由于采样频率与基频的比值低，那么在不增大采样频率的情况下，相对长的时延就是不可避免的。增大采样频率通常会增大控制系统的成本。可采用一种电流预测方法来预测电流，从而在无需增大采样频率的情况下消除采样时延的影响。对于高速和超高速应用，每个周期的采样数被大大减少。为了减小估计误差，第N个采样间隔处的电流可被用来预测接下来的第N+1个采样间隔处的电流。然后所预测的电流可被用于减小磁链估计中的误差。电流预测是基于PMSM机模型。

描述了本方法的一个示例实施方案。

预测方法是基于q-d参考：

所预测的q轴电流给出为：

i_{qs}^{N + 1} = i_{qs}^{N} + T_{s} \frac{(V_{qs}^{N} - r_{s} i_{qs}^{N} - ω_{r} λ_{ds}^{N})}{L_{s}}

所预测的d轴电流给出为：

i_{ds}^{N + 1} = i_{ds}^{N} + T_{s} \frac{(V_{ds}^{N} - r_{s} i_{ds}^{N} - ω_{r} λ_{qs}^{N})}{L_{s}}

其中：

和是第N个采样间隔处的q轴电压和d轴电压；

和是第N个采样间隔处的q轴电流和d轴电流；

和是第N+1个采样间隔处的所预测的q轴电流和d轴电流；

和是第N个采样间隔处的q轴磁链和d轴磁链；以及

ω_r是转子速度。

虽然前文描述了一种用于控制无传感器的PMSM的控制系统和方法，但是用于估计马达的角位置和速度的控制系统和方法可适用于其他类型的无传感器的同步马达，例如感应型马达，且这样的同步马达被视为落入本文所描述和要求的控制系统的范围内。

应理解，本申请不限于在前文说明书中陈述的或在附图中示出的细节或方法。还应理解，本文所采用的词语和术语仅仅是用于描述，且不应被视为限制性的。

虽然附图中示出的和本文描述的示例性实施方案是当前优选的，但是应理解，这些实施方案仅仅是以举例方式提供的。从而，本申请不限于一个具体实施方案，而是包括多种不同改型。根据替代实施方案，任何过程或方法步骤的次序或顺序可被改变或重新排序。

本申请设想了用于完成其操作的方法、系统和任何机器可读介质上的程序产品。本申请的实施方案可用现有的计算机处理器来实现，或通过出于此目的或另外目的而用于合适系统的专用计算机处理器来实现，或通过硬接线系统来实现。

重要的是应当注意，在各个不同实施方案中所示的用于PMSM控制的磁通估计方法的构造和布置只是示例性的。虽然在本公开内容中仅仅详细描述了几个实施方案，但那些审阅过本公开内容的人将容易理解，在不实质性背离本申请中所述主题的新颖性教导和优势的前提下，许多改型均是可能的（例如，下列各方面的变化：各个元件的大小、尺寸、结构、形状和比例等，参数的值，安装布置，材料、颜色、取向等的使用，等等）。例如，被示为整体成形的元件可以由多个部件或元件构造，元件的位置可以颠倒或改变，而分立的元件或位置的性质或数量可被更改或变化。从而，所有这样的改型都旨在落入本申请的范围之内。任何过程或方法步骤的次序或顺序可根据替代实施方案而被改变或重新排序。在不背离本申请的范围的情况下，可在示例性实施方案的设计、运行条件和布置中做出其他替代、改型、改变和省略。

如上所述，在本申请的范围内的实施方案包括程序产品，所述程序产品包括其上载有或具有机器可执行指令或数据结构的机器可读介质。这样的机器可读介质可以是能够通过通用计算机或专用计算机或其他具有处理器的机器来访问的任何可用介质。例如，这样的机器可读介质可包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁性存储装置，或任何其他可用来承载或存储期望程序代码的介质，所述期望程序代码为机器可读指令或数据结构的形式且能够通过通用计算机或专用计算机或其他具有处理器的机器来访问。当通过网络或另外的通信连接（硬接线、无线，或硬接线和无线的组合）将信息传送或提供到机器时，该机器适当地将该连接视为机器可读介质。从而，任何这样的连接均被适当地称为机器可读介质。上述各项的组合也包括在机器可读介质的范围内。机器可读指令包括例如使得通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行某一功能或一组功能的指令和数据。

应注意，虽然本文的附图可能示出了方法步骤的特定次序，但应理解，这些步骤的次序可以不同于所示出的。同样，两个或更多个步骤可以并发执行或部分并发执行。这样的变化将取决于所选择的软件和硬件系统，且取决于设计者的选择。应理解，所有这些变化均在本申请的范围内。相似地，软件实施方式可通过具有基于规则的逻辑和其他逻辑的标准编程技术来实现，从而实现各个连接步骤、处理步骤、比较步骤和决定步骤。

Claims

1.一种通过估计磁链以确定同步马达的转子位置来控制同步马达的方法，该方法包括：

将该马达的一个定子绕组的电压应用到一个传递函数，该传递函数包括一个S域积分运算和一个纠错变量；

处理该传递函数的一个输出，以补偿在该传递函数中所引入的所述纠错变量；

产生一个所估计的磁链；

基于所述所估计的磁链来计算转子位置的角度；

将所计算的转子位置输入到控制器，以控制该转子的位置或速度；以及

通过确定α轴电流和β轴电流并且将所述α轴电流和所述β轴电流应用到一个电流预测模型，来预测在下一个时间间隔处的一个定子电流值；以及

预测q轴电流和d轴电流，其中所预测的q轴电流由下式确定：

i_{q s}^{N + 1} = i_{q s}^{N} + T_{s} \frac{(V_{q s}^{N} - r_{s} i_{q s}^{N} - ω_{r} λ_{d s}^{N})}{L_{s}}

并且，所预测的d轴电流由下式确定：

i_{d s}^{N + 1} = i_{d s}^{N} + T_{s} \frac{(V_{d s}^{N} - r_{s} i_{d s}^{N} - ω_{r} λ_{q s}^{N})}{L_{s}}

其中，

和是第N个采样间隔处的q轴电压和d轴电压；

和是第N个采样间隔处的q轴电流和d轴电流；

和是第N+1个采样间隔处的所预测的q轴电流和d轴电流；

和是第N个采样间隔处的q轴磁链和d轴磁链；以及

ω_r是转子速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述传递函数表示一个低通滤波器。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括，将所预测的定子电流值乘以定子电阻值，产生所述定子绕组上的一个所估计的电压降。

4.根据权利要求3所述的方法，其中定子绕组的所述电压是通过从所述定子绕组的α轴电压和β轴电压中减去所述所估计的电压降而获得的。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述纠错变量被选择为在所要求的收敛时间内、在多个速度范围内达到一个最小误差。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理该传递函数的一个输出以补偿在该传递函数中所引入的所述纠错变量包括：

补偿以减小或消除由该纠错变量所引入的误差，从而获得由该马达的转子产生的磁链。

7.根据权利要求1所述的方法，其中产生所估计的磁链包括：

通过将一个定子互感值乘以一个所预测的定子电流来计算一个所估计的磁链，并且从所述所估计的磁链中减去已被乘的定子互感来产生一个所估计的转子磁链。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括基于来自α轴和β轴的所估计的磁链来估计转子相位角；并且按照所估计的转子相位角的时域导数来产生转子频率。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述传递函数被表达为：

\frac{1}{s + a}

其中：

s表示S域积分运算；以及

a＝纠错变量。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理所述传递函数的一个输出还包括使用一个补偿算法，所述补偿算法包括所述所估计的磁链的一个阿尔法分量和一个贝塔分量以补偿由于所述纠错变量而导致的误差，其中所述补偿算法表达为：

\frac{\sqrt{ω_{r}^{2} + a^{2}}}{ω_{r}}

其中：

a是纠错变量；以及

ω_r是转子速度。

11.根据权利要求10所述的方法，其中一个磁链复变量包括一个实分量和一个虚分量，所述磁链复变量被采用以补偿由于所述纠错变量而产生的相位误差，所述磁链复变量表达为：

\frac{ω_{r}}{\sqrt{ω_{r}^{2} + a^{2}}} - j \frac{a}{\sqrt{ω_{r}^{2} + a^{2}}} .

12.根据权利要求11所述的方法，还包括组合幅值补偿和相位补偿，所述幅值补偿和所述相位补偿的组合由下列公式确定：

f_{α}^{'} = f_{α} - f_{β} \frac{a}{ω_{r}}

其中：

f_α'和f_β'是补偿之后的磁链的阿尔法分量和贝塔分量；

f_α和f_β是补偿之前的磁链的阿尔法分量和贝塔分量；

ω_r是转子速度。

13.根据权利要求1所述的方法，还包括：

随着所述马达的转子的速度而改变纠错变量的值；

应用所述纠错变量的第一值，所述第一值被配置为在一个预定的初始马达启动间隔内获得更快的收敛；以及

在所述预定的初始马达启动间隔之后，应用所述纠错变量的第二值，所述第二值被配置为减小所述所估计的磁链中的误差。

14.一种冷冻器系统，包括：

连接成一个封闭制冷剂回路的压缩器、冷凝器和蒸发器；

一个同步马达，连接到所述压缩器，以向所述压缩器提供动力；以及

一个变速驱动器，连接到所述马达，所述变速驱动器被配置为接收一个处于固定的输入AC电压和固定的输入频率的AC电力，并且将一个处于可变电压和可变频率的输出电力提供至该马达，所述变速驱动器包括：

一个转换器，可连接到一个提供输入AC电压的AC电源，所述转换器被配置为将所述输入AC电压转换成DC电压；

一个DC链路，连接到所述转换器，所述DC链路被配置为过滤并存储来自所述转换器级的所述DC电压；以及

一个逆变器，连接到所述DC链路；以及

一个控制器，被配置为基于来自一个所估计的磁链的一个转子角度来控制所述同步马达的转子速度以及基于一个确定的α轴电流和一个确定的β轴电流来预测在下一个时间间隔处的一个定子电流值，并将所述确定的α轴电流和所述确定的β轴电流应用到一个电流预测模型；以及

预测q轴电流和d轴电流，其中所预测的q轴电流由下式确定：

i_{q s}^{N + 1} = i_{q s}^{N} + T_{s} \frac{(V_{q s}^{N} - r_{s} i_{q s}^{N} - ω_{r} λ_{d s}^{N})}{L_{s}}

并且，所预测的d轴电流由下式确定：

i_{d s}^{N + 1} = i_{d s}^{N} + T_{s} \frac{(V_{d s}^{N} - r_{s} i_{d s}^{N} + ω_{r} λ_{q s}^{N})}{L_{s}}

其中，

V_{q s}^{N}

和

V_{d s}^{N}

是第N个采样间隔处的q轴电压和d轴电压；

i_{q s}^{N}

和

i_{d s}^{N}

是第N个采样间隔处的q轴电流和d轴电流；

i_{q s}^{N + 1}

和

i_{d s}^{N + 1}

是第N+1个采样间隔处的所预测的q轴电流和d轴电流；

λ_{q s}^{N}

和

λ_{d s}^{N}

是第N个采样间隔处的q轴磁链和d轴磁链；以及

ω_r是转子速度。

15.根据权利要求14所述的冷冻器系统，其中所述控制器被配置为：

产生一个所估计的磁链；

基于所述所估计的磁链来计算所述转子位置的角度；以及

将所计算的转子位置输入到所述控制器。

16.根据权利要求15所述的冷冻器系统，其中所述传递函数被表达为：

\frac{1}{s + a}

其中：

s表示S域积分运算；而

a＝纠错变量。

17.根据权利要求15所述的冷冻器系统，还包括一个补偿算法，该补偿算法包括所述所估计的磁链的一个阿尔法分量和一个贝塔分量，以补偿由于所述纠错变量而导致的误差，其中所述补偿算法被表达为：

\frac{\sqrt{ω_{r}^{2} + a^{2}}}{ω_{r}}

其中：

a是纠错变量；以及

ω_r是转子速度。

18.根据权利要求17所述的冷冻器系统，其中一个磁链复变量包括一个实分量和一个虚分量，所述磁链复变量被采用以补偿由于所述纠错变量而导致的相位误差，用于相位角纠正的所述复变量被表达为：

\frac{ω_{r}}{\sqrt{ω_{r}^{2} + a^{2}}} - j \frac{a}{\sqrt{ω_{r}^{2} + a^{2}}} .

19.根据权利要求15所述的冷冻器系统，其中幅度补偿和相位补偿被组合，所述幅度补偿和相位补偿的组合被表达为：

f_{α}^{'} = f_{α} - f_{β} \frac{a}{ω_{r}}

其中：

f_α'和f_β'是补偿之后的所述磁链的阿尔法分量和贝塔分量；

f_α和f_β是补偿之前的所述磁链的阿尔法分量和贝塔分量；以及

ω_r是所述转子速度。