CN104539208A - 电机在全速范围内的无功电流控制方法及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机在全速范围内的无功电流控制方法，包括以下步骤：检测电机的转子速度；根据电机的转子速度与第一、第二预设速度进行比较，控制电机以不同控制模式运行，包括最大转矩电流比MTPA控制模式、弱磁控制模式以及最大转矩电压比MTPV控制模式，并获取每一个控制模式下电机的无功电流；然后分别根据上述三种控制模式下获取的电机的无功电流对电机进行控制。该无功电流控制方法确保了电机系统在全速范围内能够稳定运行，提高了电压、电流的利用率，扩展了速度调节范围。本发明还公开了一种电机的控制系统。

Description

电机在全速范围内的无功电流控制方法及其控制系统

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种电机在全速范围内的无功电流控制方法以及一种电机的控制系统。

背景技术

随着变频驱动技术越来越普及，如何确保电机在整个调速范围内稳定可靠的运行就显得至关重要。同时，考虑到开关器件的耐压等级、过流能力的限制、电机的发热问题，需要保证驱动系统能够在极限电流圆、极限电压圆内运行。

对于电机调速性能的改善主要是通过对无功电流的调节来实现的。目前最常用的方法是设置该方法虽能够保证电机获得最大功率因数、降低驱动系统的容量，但无法对电机在整个系统中的可靠运行提供支持，尤其是电机运行于低速重载情况下，若采用的控制方法，极易产生过流现象，不能够确保系统运行在极限电流圆内。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷。

为此，本发明的一个目的在于提出了一种电机在全速范围内的无功电流控制方法，通过检测电机的转子速度来控制电机以不同的控制模式运行，从而可确保电机系统在全速范围内能够稳定运行。

本发明的另一个目的在于提出了一种电机的控制系统。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种电机在全速范围内的无功电流控制方法，所述无功电流控制方法包括以下步骤：检测电机的转子速度；当所述转子速度小于第一预设速度时，控制所述电机以最大转矩电流比MTPA控制模式运行，并获取所述MTPA控制模式下所述电机的无功电流；当所述转子速度大于等于所述第一预设速度且小于等于第二预设速度时，控制所述电机以弱磁控制模式运行，并获取所述弱磁控制模式下所述电机的无功电流；当所述转子速度大于所述第二预设速度时，控制所述电机以最大转矩电压比MTPV控制模式运行，并获取所述MTPV控制模式下所述电机的无功电流；以及分别根据所述MTPA控制模式下所述电机的无功电流、所述弱磁控制模式下所述电机的无功电流和所述MTPV控制模式下所述电机的无功电流对所述电机进行控制。

根据本发明实施例的电机在全速范围内的无功电流控制方法，通过检测电机的转子速度，并根据电机的转子速度与第一预设速度、第二预设速度进行比较，控制电机运行在相应的最大转矩电流比MTPA控制模式、弱磁控制模式或最大转矩电压比MTPV控制模式下，并获取上述三种模式下对应电机的无功电流，最后分别根据最大转矩电流比MTPA控制模式、弱磁控制模式以及最大转矩电压比MTPV控制模式下的无功电流对电机进行控制，以调节电机的速度。因此，本发明实施例的电机在全速范围内的无功电流控制方法通过检测电机的转子速度来控制电机以不同的控制模式运行，保证电机能够在极限电流圆、极限电压圆内运行，从而实现电机全速范围内的稳定可靠地运行，并且在电机运行于低速重载的情况下采用MTPA控制模式，通过最小定子电流获取最大转矩，保证电流限制在极限电流圆内，避免了过流现象的产生，同时将电机、逆变器的损耗降至最低，提高了电机的效率；随着速度的增加，采用具有抗饱和能力的弱磁控制模式，确保电机在高速范围内的稳定运行；当电机的速度达到临界值即转子速度大于第二预设速度时，采用MTPV控制模式，保证电机运行在极限电流圆内，同时解决了速度环和电流环控制失效问题，最终保证了电机系统在整个速度范围内运行的稳定性和可靠性，提高了电压、电流的利用率，扩展了电机的速度调节范围。

根据本发明的一个实施例，所述MTPA控制模式下所述电机的无功电流根据以下公式获取：

$i_d^{*}=\frac{K_e-\sqrt{K_e^2+4{(L_q-L_d)}^2{i}_q^{*2}}}{2(L_q-L_d)}$

其中，为所述MTPA控制模式下所述电机的无功电流，K_e为所述电机的反电动势，L_q为所述电机的q轴电感，L_d为所述电机的d轴电感，为所述电机的q轴电流。

根据本发明的一个实施例，所述弱磁控制模式下所述电机的无功电流根据以下公式获取：

$i_d^{*}=(V_{s\max }-\sqrt{V_d^{*2}+V_q^{*2}})(K_p+\frac{K_i}{s})+\frac{K_e-\sqrt{K_e^2+4{(L_q-L_d)}^2{i}_q^{*2}}}{2(L_q-L_d)}$

其中，为所述弱磁控制模式下所述电机的无功电流，K_e为所述电机的反电动势，L_q为所述电机的q轴电感，L_d为所述电机的d轴电感，为所述电机的q轴电流，为所述电机的d轴电压、为所述电机的q轴电压，V_smax为所述电机的相电压的最大值，K_p为比例系数，K_i积分系数。

根据本发明的一个实施例，所述MTPV控制模式下所述电机的无功电流根据以下公式获取：

$i_d^{*}=-K_V*\frac{K_e}{L_d}$

其中，为所述MTPV控制模式下所述电机的无功电流，K_e为所述电机的反电动势，L_d为所述电机的d轴电感，K_V为所述MTPV控制模式下的调节系数，并且0＜K_V＜1。

并且，根据本发明的一个实施例，在控制所述电机以所述MTPV控制模式运行时，所述的电机在全速范围内的无功电流控制方法还包括：对所述电机的有功电流进行补偿。

对所述电机的有功电流进行补偿的有功补偿电流根据以下公式计算：

$\mathrm{\Δ}{i}_q=(i_{s\max }-K_V*\frac{K_e}{L_d})*K$

其中，Δi_q为所述有功补偿电流，i_smax为所述电机的相电流的最大值，K为有功电流补偿系数。

根据本发明的一个实施例，所述电机为无限速度驱动型电机。

并且，当所述电机为所述无限速度驱动型电机时，所述电机的极限电压圆的椭圆圆心在所述电机的极限电流圆的椭圆内。

为达到上述目的，本发明另一方面的实施例提出了一种电机的控制系统，其执行上述的电机在全速范围内的无功电流控制方法。

本发明实施例的电机的控制系统通过执行上述的电机在全速范围内的无功电流控制方法，可实现电机在全速范围内的稳定可靠地运行，并且在电机运行于低速重载的情况下采用MTPA控制模式，通过最小定子电流获取最大转矩，保证电流限制在极限电流圆内，避免了过流现象的产生，同时将电机、逆变器的损耗降至最低，提高了电机的效率；随着速度的增加，采用具有抗饱和能力的弱磁控制模式，确保电机在高速范围内的稳定运行；当电机的速度达到临界值即转子速度大于第二预设速度时，采用MTPV控制模式，保证电机运行在极限电流圆内，同时解决了速度环和电流环控制失效问题，最终保证了电机系统在整个速度范围内运行的稳定性和可靠性，提高了电压、电流的利用率，扩展了电机的速度调节范围。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的电机在全速范围内的无功电流控制方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的电机在全速范围内的无功电流控制轨迹图；以及

图3为根据本发明一个实施例的电机矢量控制框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照附图来描述本发明实施例提出的电机在全速范围内的无功电流控制方法以及电机的控制系统。

图1为根据本发明实施例的电机在全速范围内的无功电流控制方法的流程图。如图1所示，该电机在全速范围内的无功电流控制方法包括以下步骤：

S1，检测电机的转子速度。

在本发明的实施例中，电机为无限速度驱动型电机，即当电机的极限电压圆的椭圆圆心在电机的极限电流圆的椭圆内时，该电机称之为无限速度驱动型电机。

具体地，电机的极限电流圆的方程以下述公式(1)进行表示：

$i_d^{*2}+i_q^{*2}\≤I_{s\max }^2---\left(1\right)$

其中，为电机的无功电流即d轴电流，为电机的q轴电流，I_smax为电机的相电流的最大值。

电机的极限电压圆的方程以下述公式(2)进行表示：

$V_d^{*2}+V_q^{*2}\≤V_{s\max }^2---\left(2\right)$

其中，为电机的d轴电压，为电机的q轴电压，V_smax为电机的相电压的最大值。

并且，在dq坐标系下，电机的电压方程以下述公式(3)进行表示：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_d^{*}={\mathrm{Ri}}_d^{*}+L_d\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_d^{*}-{\mathrm{\ω}}_r{L}_q{i}_q^{*}\\ V_q^{*}={\mathrm{Ri}}_q^{*}+L_q\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_q^{*}+{\mathrm{\ω}}_r{L}_d{i}_d^{*}+{\mathrm{\ω}}_r{K}_e\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中，为电机的d轴电压，为电机的q轴电压，为电机的无功电流即d轴电流，为电机的q轴电流，L_d为电机的d轴电感，L_q为电机的q轴电感，K_e为电机的反电动势，ω_r为电机的转子速度，R为电机的定子电阻。

并且，当电机系统稳定运行时，微分项 对电机系统的影响可以忽略不计，同时，当电机的速度足够大时，电机的定子电阻R产生的压降 也可以忽略不计，因此，公式(3)所示的电机的电压方程可简化成公式(4)：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_d^{*}=-{\mathrm{\ω}}_r{L}_q{i}_q^{*}\\ V_q^{*}={\mathrm{\ω}}_r{L}_d{i}_d^{*}+{\mathrm{\ω}}_r{K}_e\end{array}\right.---\left(4\right)$

其中，为电机的d轴电压，为电机的q轴电压，为电机的无功电流，为电机的q轴电流，L_d为电机的d轴电感，L_q为电机的q轴电感，K_e为电机的反电动势，ω_r为电机的转子速度。

然后将简化后的电机的电压方程(4)带入到电机的极限电压圆的方程中，可得公式(5)：

${(-{\mathrm{\ω}}_r{L}_q{i}_q^{*})}^2+{({\mathrm{\ω}}_r{L}_d{i}_d^{*}+{\mathrm{\ω}}_r{K}_e)}^2\≤V_{s\max }^2---\left(5\right)$

其中，为电机的无功电流，为电机的q轴电流，L_d为电机的d轴电感，L_q为电机的q轴电感，K_e为电机的反电动势，ω_r为电机的转子速度，V_smax为电机的相电压的最大值。当电机采用SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)控制技术，并且考虑到死区及其它一些因数的影响，这样最大电压将减小，即电机的相电压的最大值V_smax按照下述公式(6)计算：

$V_{s\max }=\frac{1}{\sqrt{3}}{V}_{\mathrm{dc}}*\mathrm{\η}---\left(6\right)$

其中，η＝(0.9～0.95)，V_dc为直流母线电压。

最后，将公式(5)左右两边同时除以(ω_rL_dL_q)²可得公式(7)：

${\left(\frac{i_q^{*}}{L_d}\right)}^2+{\left(\frac{i_d^{*}+K_e/L_d}{L_q}\right)}^2\≤{\left(\frac{V_{s\max }}{{\mathrm{\ω}}_r{L}_d{L}_q}\right)}^2---\left(7\right)$

其中，为电机的无功电流，为电机的q轴电流，L_d为电机的d轴电感，L_q为电机的q轴电感，K_e为电机的反电动势，ω_r为电机的转子速度，V_smax为电机的相电压的最大值。

由公式(7)可知，当电机的极限电压圆的椭圆圆心在电机的极限电流圆的椭圆内时，该电机称之为无限速度驱动型电机，即言，当电机为无限速度驱动型电机时，电机的极限电压圆的椭圆圆心在电机的极限电流圆的椭圆内。并且此时满足下述公式(8)：

$\frac{K_e}{L_d}<I_{s\max }---\left(8\right)$

其中，L_d为电机的d轴电感，K_e为电机的反电动势，I_smax为电机的相电流的最大值。

S2，当转子速度小于第一预设速度时，控制电机以MTPA(Maximum Torque PerAmpere，最大转矩电流比)控制模式运行，并获取MTPA控制模式下电机的无功电流。

也就是说，在电机运行于低速大负载的情况下，控制电机以MTPA控制模式运行，此时满足下述公式：

${[i_d^{*}-\frac{K_e}{2(L_q-L_d)}]}^2-i_q^{*2}={\left(\frac{K_e}{2(L_q-L_d)}\right)}^2---\left(9\right)$

根据上述公式(9)可计算得到MTPA控制模式下电机的无功电流：

$i_d^{*}=\frac{K_e-\sqrt{K_e^2+4{(L_q-L_d)}^2{i}_q^{*2}}}{2(L_q-L_d)}---\left(10\right)$

其中，为MTPA控制模式下电机的无功电流，K_e为电机的反电动势，L_q为电机的q轴电感，L_d为电机的d轴电感，为电机的q轴电流。

当转子速度ω_r＜ω₁时，控制电机运行于此MTPA控制模式下。

S3，当转子速度大于等于第一预设速度且小于等于第二预设速度时，控制电机以弱磁控制模式运行，并获取弱磁控制模式下电机的无功电流。

也就是说，当转子速度ω₁≤ω_r≤ω₂时，控制电机运行于带抗饱和功能的弱磁控制模式下，并且弱磁控制模式下电机的无功电流根据以下公式获取：

$i_d^{*}=(V_{s\max }-\sqrt{V_d^{*2}+V_q^{*2}})(K_p+\frac{K_i}{s})+\frac{K_e-\sqrt{K_e^2+4{(L_q-L_d)}^2{i}_q^{*2}}}{2(L_q-L_d)}---\left(11\right)$

其中，为弱磁控制模式下电机的无功电流，K_e为电机的反电动势，L_q为电机的q轴电感，L_d为电机的d轴电感，为电机的q轴电流，为电机的d轴电压、为电机的q轴电压，V_smax为电机的相电压的最大值，K_p为比例系数，K_i积分系数。

此时，在MTPA控制模式的基础上加入电压限幅补偿项，实现了转子速度在ω₁≤ω_r≤ω₂时的有效控制。同时，对于其中的积分项加入最大最小限幅实现弱磁控制模式下的抗饱和功能。

S4，当转子速度大于第二预设速度时，控制电机以MTPV(Maximum Torque PerVoltage，最大转矩电压比)控制模式运行，并获取MTPV控制模式下电机的无功电流。

也就是说，当转子速度ω_r＞ω₂时，此时控制电机以MTPV控制模式运行，并且从弱磁控制模式向MTPV模式切换时满足以下公式：

$i_d^{*}=-\frac{K_e}{L_d}---\left(12\right)$

其中，为了保证在临界转子速度下速度环、电压环控制稳定，并且为简化控制，MTPV控制模式下电机的无功电流根据以下公式获取：

$i_d^{*}=-K_V*\frac{K_e}{L_d}---\left(13\right)$

其中，为MTPV控制模式下电机的无功电流，K_e为电机的反电动势，L_d为电机的d轴电感，K_V为MTPV控制模式下的调节系数，并且0＜K_V＜1。

并且，在控制电机以MTPV控制模式运行时，为了保证电机系统稳定运行，还需要对电机的有功电流进行补偿。其中，对电机的有功电流进行补偿的有功补偿电流根据以下公式计算：

$\mathrm{\&Delta;}{i}_q=(i_{s\max }-K_V*\frac{K_e}{L_d})*K---\left(14\right)$

其中，Δi_q为有功补偿电流，i_smax为电机的相电流的最大值，K为有功电流补偿系数，K_e为电机的反电动势，L_d为电机的d轴电感。

S5，分别根据MTPA控制模式下电机的无功电流、弱磁控制模式下电机的无功电流和MTPV控制模式下电机的无功电流对电机进行控制，调节电机的速度在相应的给定速度范围内，实现电机的速度在全速范围内的调节。

具体地，图2为根据本发明一个实施例的电机在全速范围内的无功电流控制轨迹图，图3为根据本发明一个实施例的电机矢量控制框图。

如图2所示，横坐标为电机的d轴电流，用表示，纵坐标为电机的q轴电流，用表示，坐标原点为0；曲线1为电机的极限电流圆的轨迹，曲线1与横轴的交点为相电流的最大值I_smax；曲线2为MTPA控制模式下的无功电流轨迹，曲线2与曲线1的交点A为最大转矩电流比MTPA控制模式下定子电流幅值最大点，也是恒转矩区所能输出的最大转矩点，此时所对应的电机的转子速度为ω₁；曲线3为MTPV控制模式下的无功电流轨迹，曲线3与曲线1的交点为B点，所对应的电机的转子速度为ω₂(且ω₁＜ω₂)，同时曲线3与横轴的交点为极限运行点；另外，曲线4为第一预设速度ω₁所对应的极限电压圆轨迹，曲线5为第二预设速度ω₂所对应的极限电压圆轨迹，曲线6为电机从MTPA控制模式到MTPV控制模式的过程中无功电流随转子速度的运动轨迹(即从0→A→B→C)。

如图3所示，通过速度位置估计模块40检测电机的转子速度，当电机的转子速度小于第一预设速度时，控制电机在MTPA控制模式10下稳定运行，并获取MTPA控制模式10下电机的无功电流；当电机的转子速度大于等于第一预设速度且小于等于第二预设速度时，控制电机在弱磁控制模式20下稳定运行，并获取弱磁控制模式20下电机的无功电流；当电机的转子速度大于第二预设速度时，控制电机在MTPV控制模式30下稳定运行，并获取MTPV控制模式30下电机的无功电流。

结合图2和图3，当速度位置估计模块40检测的电机的转子速度ω_r小于第一预设速度，即ω_r＜ω₁时，控制电机以如图3所示的最大转矩电流比MTPA控制模式10运行，此时无功电流运行于如图2所示的曲线2上的(0～A)之间，并且此时的电机的无功电流根据公式(10)进行获取。

当电机的转子速度大于等于第一预设速度且小于等于第二预设速度，即ω₁≤ω_r≤ω₂(且ω₁＜ω₂)时，控制电机以如图3所示的弱磁控制模式20运行，此时无功电流运行于如图2所示的曲线1上的(A～B)之间，并且电机的无功电流根据公式(11)进行获取。其中，电机的弱磁控制模式20是在MTPA控制模式10的基础上加入电压限幅补偿项，实现了转子速度在ω₁≤ω_r≤ω₂(且ω₁＜ω₂)时的有效控制，同时，对于其中的积分项加入最大最小限幅实现弱磁控制下的抗饱和功能。

当电机的转子速度大于第二预设速度，即ω_r＞ω₂时，控制电机以如图3所示的最大转矩电压比MTPV控制模式30运行，此时无功电流运行于如图2所示的曲线3上的(B～C)之间，并且电机的无功电流根据公式(13)进行获取。

最后根据MTPA控制模式10下电机的无功电流、弱磁控制模式20下电机的无功电流和MTPV控制模式30下电机的无功电流可生成无功电流-转子速度运动曲线，即无功电流随着转子速度的运动轨迹如图2中的曲线6所示。

综上所述，本发明实施例的电机在全速范围内的无功电流控制方法，通过检测电机的转子速度，并根据电机的转子速度与第一预设速度、第二预设速度进行比较，控制电机运行在相应的最大转矩电流比MTPA控制模式、弱磁控制模式或最大转矩电压比MTPV控制模式下，并获取上述三种模式下对应电机的无功电流，最后分别根据最大转矩电流比MTPA控制模式、弱磁控制模式以及最大转矩电压比MTPV控制模式下的无功电流对电机进行控制，以调节电机的速度。因此，本发明实施例的电机在全速范围内的无功电流控制方法，通过检测电机的转子速度来控制电机以不同的控制模式运行，保证电机能够在极限电流圆、极限电压圆内运行，从而实现电机全速范围内的稳定可靠地运行，并且在电机运行于低速重载的情况下采用MTPA控制模式，通过最小定子电流获取最大转矩，保证电流限制在极限电流圆内，避免了过流现象的产生，同时将电机、逆变器的损耗降至最低，提高了电机的效率；随着速度的增加，采用具有抗饱和能力的弱磁控制模式，确保电机在高速范围内的稳定运行；当电机的速度达到临界值即转子速度大于第二预设速度时，采用MTPV控制模式，保证电机运行在极限电流圆内，同时解决了速度环和电流环控制失效问题，最终保证了电机系统在整个速度范围内运行的稳定性和可靠性，提高了电压、电流的利用率，扩展了电机的速度调节范围。

此外，本发明的实施例还提出了一种电机的控制系统，其执行上述的电机在全速范围内的无功电流控制方法。

本发明实施例的电机的控制系统，通过检测电机的转子速度来控制电机以不同的控制模式运行，保证电机能够在极限电流圆、极限电压圆内运行，从而实现电机全速范围内的稳定可靠地运行，并且在电机运行于低速重载的情况下采用MTPA控制模式，通过最小定子电流获取最大转矩，保证电流限制在极限电流圆内，避免了过流现象的产生，同时将电机、逆变器的损耗降至最低，提高了电机的效率；随着速度的增加，采用具有抗饱和能力的弱磁控制模式，确保电机在高速范围内的稳定运行；当电机的速度达到临界值即转子速度大于第二预设速度时，采用MTPV控制模式，保证电机运行在极限电流圆内，同时解决了速度环和电流环控制失效问题，最终保证了电机系统在整个速度范围内运行的稳定性和可靠性，提高了电压、电流的利用率，扩展了电机的速度调节范围。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (9)

1.一种电机在全速范围内的无功电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测电机的转子速度；

当所述转子速度小于第一预设速度时，控制所述电机以最大转矩电流比MTPA控制模式运行，并获取所述MTPA控制模式下所述电机的无功电流；

当所述转子速度大于等于所述第一预设速度且小于等于第二预设速度时，控制所述电机以弱磁控制模式运行，并获取所述弱磁控制模式下所述电机的无功电流，其中，所述第二预设速度大于所述第一预设速度；

当所述转子速度大于所述第二预设速度时，控制所述电机以最大转矩电压比MTPV控制模式运行，并获取所述MTPV控制模式下所述电机的无功电流；以及

分别根据所述MTPA控制模式下所述电机的无功电流、所述弱磁控制模式下所述电机的无功电流和所述MTPV控制模式下所述电机的无功电流对所述电机进行控制。

2.如权利要求1所述的电机在全速范围内的无功电流控制方法，其特征在于，所述MTPA控制模式下所述电机的无功电流根据以下公式获取：

$i_d^{*}=\frac{K_e-\sqrt{K_e^2+4{(L_q-L_d)}^2{i}_q^{*2}}}{2(L_q-L_d)}$

其中，为所述MTPA控制模式下所述电机的无功电流，K_e为所述电机的反电动势，L_q为所述电机的q轴电感，L_d为所述电机的d轴电感，为所述电机的q轴电流。

3.如权利要求1所述的电机在全速范围内的无功电流控制方法，其特征在于，所述弱磁控制模式下所述电机的无功电流根据以下公式获取：

$i_d^{*}=(V_{s\max }-\sqrt{V_d^{*2}+V_q^{*2}})(K_p+\frac{K_i}{s})+\frac{K_e-\sqrt{K_e^2+4{(L_q-L_d)}^2{i}_q^{*2}}}{2(L_q-L_d)}$

其中，为所述弱磁控制模式下所述电机的无功电流，K_e为所述电机的反电动势，L_q为所述电机的q轴电感，L_d为所述电机的d轴电感，为所述电机的q轴电流，为所述电机的d轴电压、为所述电机的q轴电压，V_s max为所述电机的相电压的最大值，K_p为比例系数，K_i积分系数。

4.如权利要求1所述的电机在全速范围内的无功电流控制方法，其特征在于，所述MTPV控制模式下所述电机的无功电流根据以下公式获取：

$i_d^{*}=-K_V*\frac{K_e}{L_d}$

其中，为所述MTPV控制模式下所述电机的无功电流，K_e为所述电机的反电动势，L_d为所述电机的d轴电感，K_V为所述MTPV控制模式下的调节系数，并且0＜K_V＜1。

5.如权利要求4所述的电机在全速范围内的无功电流控制方法，其特征在于，在控制所述电机以所述MTPV控制模式运行时，还包括：

对所述电机的有功电流进行补偿。

6.如权利要求5所述的电机在全速范围内的无功电流控制方法，其特征在于，对所述电机的有功电流进行补偿的有功补偿电流根据以下公式计算：

${\mathrm{\&Delta;i}}_q=(i_{s\max }-K_V*\frac{K_e}{L_d})*K$

其中，Δi_q为所述有功补偿电流，i_s max为所述电机的相电流的最大值，K为有功电流补偿系数，K_e为所述电机的反电动势，L_d为所述电机的d轴电感。

7.如权利要求1所述的电机在全速范围内的无功电流控制方法，其特征在于，所述电机为无限速度驱动型电机。

8.如权利要求7所述的电机在全速范围内的无功电流控制方法，其特征在于，当所述电机为所述无限速度驱动型电机时，所述电机的极限电压圆的椭圆圆心在所述电机的极限电流圆的椭圆内。

9.一种电机的控制系统，其特征在于，执行如权利要求1-8中任一项所述的电机在全速范围内的无功电流控制方法。