CN105450142A - 一种电机控制方法及空调 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种电机控制方法及空调，用于解决电机的调节控制不够精细的技术问题，所述方法包括：根据d轴的占空比与q轴的占空比，确定α/β坐标系下的α轴的占空比和β轴的占空比；根据所述α轴的占空比和所述β轴的占空比，分别确定所述电机的三相输入电流的初始占空比；对所述三相输入电流注入谐波，获得所述三相输入电流的注入后的占空比；根据所述注入后的占空比确定三相脉冲宽度调制PWM波，并通过所述三相PWM波，控制所述电机的运行。

Description

一种电机控制方法及空调

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电机控制方法及空调。

背景技术

目前可以采用矢量控制方法对电机进行控制，具体来说，根据6个逆变器上下桥臂的开/关组合方法，形成8个矢量，如图1，8个适量分别是U1(100)、U2(110)、U3(010)、U4(011)、U5(001)、U6(101)、U7(111)和U0(000)，其中，1表示上桥臂导通且下桥臂断开，0表示上桥臂断开且下桥臂导通，而U7(111)表示上桥臂全部导通且下桥臂全部断开的一个零矢量，U0(000)表示上桥臂全部断开且下桥臂全部导通的另一个零矢量，U7(111)和U0(000)对应的电压大小均为其中，E_dc表示直流母线电压。采用空间矢量合成的方法可以计算出控制6个桥臂的PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)波的占空比，进而以控制电机的运行。

在具体实施过程中，可以将一个周期划分为6个扇区，如图1所示，以正六边形表示一个周期，而将六边形划分为的6部分可以看作是6个扇区，在每个扇区，采用相邻的两个非零矢量和相应的零矢量可以合成该扇区内的任意矢量，由此计算出两个相邻非零矢量及零矢量的作用时间，例如两个相邻非零矢量的作用时间为T0、T1、T2，T＝T0+T1+T2，其中，T0为零矢量的作用时间，T1和T2为两个非零矢量的作用时间，T为PWM波的载波周期。根据图1可知，当参考电压时，电机工作在线性调制区，当时，电机工作在过调制区。

当电机工作在线性调制区时的矢量合成方法如下：在任一扇区，采用相邻的两个非零矢量和相应的零矢量合成该扇区内的任意矢量，由此计算出两个相邻非零矢量及零矢量的作用时间T0、T1、T2。如图2所示，参考矢量Ur通过U1和U2合成，T1为U1的作用时间，T2为U2的作用时间，通过公式 $\left\{\begin{array}{c}\frac{T1}{T}U1+\frac{T2}{T}U2cos60=U_{\mathrm{\α}}\\ \frac{T2}{T}U2\sin 60=U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right.$ 计算出T1和T2，再根据公式T0＝T-T1-T2求出T0。

而当电机处于过调制区时，目前的矢量合成方法繁杂不统一，导致控制结果也存在较大的差异，这是由于控制计算模式和算法不相同而造成的，例如有的计算控制模型按照比例减小T1和T2的作用时间，强迫使T0＞0，由于缺乏清晰的控制理论作为计算基础，导致控制结果不够精确，控制理论不够清晰。

可见，采用按照现有技术中的控制模型推导出T1、T2和T0来控制6只IGBT的通断，方法固定，虽然对于调制方式的计算方式较多，但缺乏较为精确的理论控制基础，其调节控制本身经过最终输出的PWM波的波形再利用傅里叶分析获得，不直观，并且缺乏注入谐波的具体计算模型，无法直接插入谐波，理论分析困难，也无法改变利用其它方法或公式所注入的谐波，无法获得更精细的调节控制，对于电控制的准确性较差。

发明内容

本发明实施例提供一种电机控制方法及空调，用于解决电机的调节控制不够精细的技术问题。

第一方面，提供一种电机控制方法，包括：

根据d轴的占空比与q轴的占空比，确定α/β坐标系下的α轴的占空比和β轴的占空比；其中，所述d轴的占空比是与d轴的控制电压命令值对应的占空比，所述q轴的占空比是与q轴的电压控制命令值对应的占空比；

根据所述α轴的占空比和所述β轴的占空比，分别确定所述电机的三相输入电流的初始占空比；其中，所述三相输入电流的初始占空比包括第一u相占空比、第一v相占空比和第一w相占空比；

对所述三相输入电流注入谐波，获得所述三相输入电流的注入后的占空比；其中，所述三相输入电流的注入后的占空比包括第二u相占空比、第二v相占空比和第二w相占空比；

根据所述注入后的占空比确定三相脉冲宽度调制PWM波，并通过所述三相PWM波，控制所述电机的运行。

第二方面，提供一种空调，包括：

电机；

处理器，与所述电机连接，用于根据d轴的占空比与q轴的占空比，确定α/β坐标系下的α轴的占空比和β轴的占空比；根据所述α轴的占空比和所述β轴的占空比，分别确定所述电机的三相输入电流的初始占空比；对所述三相输入电流注入谐波，获得所述三相输入电流的注入后的占空比；以及根据所述注入后的占空比确定三相脉冲宽度调制PWM波，并通过所述三相PWM波，控制所述电机的运行；

其中，所述d轴的占空比是与d轴的控制电压命令值对应的占空比，所述q轴的占空比是与q轴的电压控制命令值对应的占空比；所述三相输入电流的初始占空比包括第一u相占空比、第一v相占空比和第一w相占空比；所述三相输入电流的注入后的占空比包括第二u相占空比、第二v相占空比和第二w相占空比。

本申请中，首先根据d轴的占空比与q轴的占空比，确定α/β坐标系下的α轴的占空比和β轴的占空比，再根据α轴的占空比和β轴的占空比，分别确定电机的三相输入电流的初始占空比，进而再对三相输入电流注入谐波，获得三相输入电流的注入后的占空比，最后根据注入后的占空比确定三相调制PWM波，并通过确定的三相PWM波，控制电机的运行，通过本申请的技术方案，不但能够注入高次谐波，提高电压利用率，改善电机的性能，而且能够准确、简单的控制PWM波的占空比，控制电机的运行，获得更精细的调节控制效果，提高对于电机的控制的准确性。

进一步地，由于可以采用精确的谐波注入计算模型进行谐波注入，在电机过调制时无需进行近似计算，通过清晰直观的谐波注入计算模型，可以获得严格的控制结果，进一步地增强对电机的精确调节和控制。

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，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为用于进行空间矢量合成的扇区示意图；

图2为空间矢量合示意图；

图3本发明实施例中电机控制方法的流程图；

图4为三个坐标系的示意图；

图5为三相电压波形示意图；

图6为谐波注入前后的波形对比示意图；

图7为本发明实施例中空调的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种电机控制方法及空调，用于解决电机的调节控制不够精细的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供的技术方案总体思路如下：

本申请中，首先根据d轴的占空比与q轴的占空比，确定α/β坐标系下的α轴的占空比和β轴的占空比，再根据α轴的占空比和β轴的占空比，分别确定电机的三相输入电流的初始占空比，进而再对三相输入电流注入谐波，获得三相输入电流的注入后的占空比，最后根据注入后的占空比确定三相调制PWM波，并通过确定的三相PWM波，控制电机的运行，通过本申请的技术方案，不但能够注入高次谐波，提高电压利用率，改善电机的性能，而且能够准确、简单的控制PWM波的占空比，控制电机的运行，获得更精细的调节控制效果，提高对于电机的控制的准确性。

进一步地，由于可以采用精确的谐波注入计算模型进行谐波注入，在电机过调制时无需进行近似计算，通过清晰直观的谐波注入计算模型，可以获得严格的控制结果，进一步地增强对电机的精确调节和控制。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，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，所描述的实施例仅仅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做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。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本发明实施例中的电机可以是永磁无刷直流电机，或者还可以是变频电机，该电机例如可以使用在空调设备中。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

请参见图3，本发明实施例提供一种电机控制方法，该方法的流程描述如下。

步骤301：根据d轴的占空比与q轴的占空比，确定α/β坐标系下的α轴的占空比和β轴的占空比；其中，d轴的占空比是与d轴的控制电压命令值对应的占空比，q轴的占空比是与q轴的电压控制命令值对应的占空比。

具体来说，可以将d轴的占空比与q轴的占空比根据坐标变换公式(1)和公式(2)进行坐标变换，以获得α轴的占空比和β轴的占空比。其中，公式(1)为：

T_α＝T_dcosθ-T_qsinθ(1)

公式(2)为：

T_β＝T_dsinθ+T_qcosθ(2)

其中，T_d表示d轴的占空比，T_q表示q轴的占空比，T_α表示α轴的占空比，T_β表示β轴的占空比，θ为电机的转子与α轴(或u相轴)之间的夹角。

例如请参见图4，图4为三个坐标系的示意图，其中，d轴与q轴相互垂直，α轴与β轴相互垂直，u相对应的轴(例如称作u轴)、v相对应的轴(例如称作为v轴)和w相对应的轴(例如称作w轴)之间相差120°，本发明实施例中，将u相、v相和w相称作为三相。

可选的，在根据d轴的占空比与q轴的占空比，确定α/β坐标系下的α轴的占空比和β轴的占空比之前，所述方法还包括：

若电机处于线性调制时，根据计算模型 $\left\{\begin{array}{c}{T}_d=\frac{T_c{K}_R{v_d}^{*}}{2}\\ T_q=\frac{T_c{K}_R{v_q}^{*}}{2}\end{array}\right.$ 计算d轴的占空比与q轴的占空比；

若电机处于过调制时，根据计算模型 $\left\{\begin{array}{c}{T}_d=\frac{T_{c}f\left(K_R\right){v_d}^{*}}{4}\\ T_q=\frac{T_{c}f\left(K_R\right){v_q}^{*}}{4}\end{array}\right.$ 计算d轴的占空比与q轴的占空比；其中，f(K_R)是以K_R为变量的函数；

其中，T_d表示d轴的占空比，T_q表示q轴的占空比，T_c表示三相PWM波的周期，v_d*表示所述d轴的控制电压命令值，v_q*表示q轴的控制电压命令值，E_dc表示直流母线电压。

在具体实施过程中，可以先根据公式(3)计算K_R，其中，公式(3)为：

$K_R=\frac{\sqrt{{(v_d*)}^2+{(v_q*)}^2}}{E_{dc}}---\left(3\right)$

当时，表示电机处于线性调制区，当需要幅度为v1的交流电压输出控制电机运行时，可以利用公式计算输入控制命令值K_H-d＝2K_Rv_d*，K_H-q＝2K_Rv_q*。此时当载波周期为T_c时，K_H-d、K_H-q分别对应的时间为T_d和T_q由下式确定：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_d=\frac{T_c}{4}{K}_{H-d}\\ T_q=\frac{T_c}{4}{K}_{H-q}\end{array}\right.,$ 即 $\left\{\begin{array}{c}{T}_d=\frac{T_c{K}_R{v_d}^{*}}{2}\\ T_q=\frac{T_c{K}_R{v_q}^{*}}{2}\end{array}\right..$

当时，表示电机进入过调制区，K_H-d与K_H-q计算比较复杂，假设K_H-q＝f(K_R)v_q，K_H-d＝f(K_R)v_d，其中f(K_R)是以K_R为变量的函数，但最终均可以获得K_H-d与K_H-q，例如最终确定 $\left\{\begin{array}{c}{T}_d=\frac{T_{c}f\left(K_R\right){v_d}^{*}}{4}\\ T_q=\frac{T_{c}f\left(K_R\right){v_q}^{*}}{4}\end{array}\right..$

步骤302：根据α轴的占空比和β轴的占空比，分别确定电机的三相输入电流的初始占空比；其中，三相输入电流的初始占空比包括第一u相占空比、第一v相占空比和第一w相占空比。

也就是说，在确定α轴的占空比和β轴的占空比之后，可以根据α轴的占空比和β轴的占空比，分别确定第一u相占空比、第一v相占空比和第一w相占空比。

在具体实施过程中，可以具有多种方式用于根据α轴的占空比和β轴的占空比，分别确定第一u相占空比、第一v相占空比和第一w相占空比，例如：

可选的，根据α轴的占空比和β轴的占空比，分别确定电机的三相输入电流的初始占空比，包括：

以计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\\ -\frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{\α}}\\ T_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]$ 计算第一u相占空比、第一v相占空比和第一w相占空比；

其中，T_u1表示第一u相占空比，T_v1表示第一v相占空比，T_w1表示第一w相占空比，T_α表示α轴的占空比，T_β表示β轴的占空比。

也就是说，可以根据本发明实施例中提供的计算模型分别对第一u相占空比、第一v相占空比和第一w相占空比进行计算。

进一步地，根据本发明实施例中计算模型可以得到公式(4)：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{u1}=1\·T_{\mathrm{\α}}+0\·T_{\mathrm{\β}}\\ T_{v1}=-\frac{1}{2}\·T_{\mathrm{\α}}+\frac{\sqrt{3}}{2}\·T_{\mathrm{\β}}\\ T_{w1}=-\frac{1}{2}\·T_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}\·T_{\mathrm{\β}}\end{array}\right.---\left(4\right)$

即：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{u1}=T_{\mathrm{\α}}\\ T_{v1}=-\frac{1}{2}{T}_{\mathrm{\α}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{T}_{\mathrm{\β}}\\ T_{w1}=-\frac{1}{2}{T}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{T}_{\mathrm{\β}}\end{array}\right.---\left(5\right)$

步骤303：对三相输入电流注入谐波，获得三相输入电流的注入后的占空比；其中，三相输入电流的注入后的占空比包括第二u相占空比、第二v相占空比和第二w相占空比。

通过执行步骤303，可以进行谐波注入，这样不但能够注入高次谐波，提高电压利用率，改善电机的性能，而且能够准确、简单的控制PWM波的占空比，控制电机的运行，获得更精细的调节控制效果，提高对于电机的控制的准确性

可选的，对三相输入电流注入谐波，获得三相输入电流的注入后的占空比，包括：

以谐波注入计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\\ mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\\ mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\end{array}\right]$ 计算第二u相占空比、第二v相占空比和第二w相占空比，其中，T_u2表示第二u相占空比，T_v2表示第二v相占空比，T_w2表示第二w相占空比。

mid(T_u1,T_v1,T_w1)表示T_u1、T_v1和T_w1三者的中间值，假设，T_u1＝1，T_v1＝3，T_w1＝8，那么，mid(T_u1,T_v1,T_w1)＝mid(1,3,8)＝3，也就是说，T_u1、T_v1和T_w1三者的中间值是指T_u1、T_v1和T_w1这三者中取值处于中间的值。

n为大于0且小于1的常数，在具体实施过程中，例如n为0.5(即)，或者例如为0.48，或者例如为0.52，等等，n的取值的大小可以用于表明谐波注入后电压幅值的压缩量。

也就是说，可以根据公式(6)计算第二u相占空比、第二v相占空比和第二w相占空比，其中，T_u2表示第二u相占空比，其中，公式(6)为：

$\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\\ mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\\ mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\end{array}\right]---\left(6\right)$

在具体实施过程中，可以根据三相PWM波的周期，确定mid(T_u1,T_v1,T_w1)的值，也就是说，mid(T_u1,T_v1,T_w1)的具体取值可以根据三相PWM波的周期而定。

请参见图5，图5是三相电压的波形示意图，在三相电压的一个周期(即2π)内，可以确定：

在0～60°和180°～240°之间，mid(T_u1,T_v1,T_w1)＝T_v1，此时 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}{T}_{v1}\\ T_{v1}\\ T_{v1}\end{array}\right].$

在60°～120°和240°～300°之间，mid(T_u1,T_v1,T_w1)＝T_u1，此时 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{u1}\\ T_{u1}\end{array}\right].$

在120°～180°和300°～360°之间，mid(T_u1,T_v1,T_w1)＝T_w1，此时 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}{T}_{w1}\\ T_{w1}\\ T_{w1}\end{array}\right].$

以上只是以2π为例进行示意性说明，在具体实施过程中，当处于其它周期(例如2π～4π)时，可以采用相同的方式对mid(T_u1,T_v1,T_w1)的具体取值进行确定。

可选的，以谐波注入计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\\ mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\\ mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\end{array}\right]$ 计算第二u相占空比、第二v相占空比和第二w-相占空比，包括：

若确定mid(T_u1,T_v1,T_w1)的值是T_v1，则以第一谐波计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}{T}_{v1}\\ T_{v1}\\ T_{v1}\end{array}\right]$ 计算第二u相占空比、第二v相占空比和第二w相占空比；

若确定mid(T_u1,T_v1,T_w1)的值是T_w1，则以第二谐波计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}{T}_{w1}\\ T_{w1}\\ T_{w1}\end{array}\right]$ 计算第二u相占空比、第二v相占空比和第二w相占空比；

若确定mid(T_u1,T_v1,T_w1)的值是T_u1，则以第三谐波计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{u1}\\ T_{u1}\end{array}\right]$ 计算第二u相占空比、第二v相占空比和第二w相占空比。

以n为为例，根据公式(5)和公式(6)，可以分别计算出T_u2、T_v2和T_w2。

当确定mid(T_u1,T_v1,T_w1)的值是T_v1时，根据公式(5)和公式(6)，可以获得公式(7)，如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{u2}=T_{u1}+\frac{1}{2}{T}_{v1}=T_{\mathrm{\α}}+\frac{1}{2}(-\frac{1}{2}{T}_{\mathrm{\α}}+\frac{\sqrt{3}}{2}+T_{\mathrm{\β}})=\frac{3}{4}{T}_{\mathrm{\α}}+\frac{\sqrt{3}}{4}{T}_{\mathrm{\β}}\\ T_{v2}=T_{v1}+\frac{1}{2}{T}_{v1}=\frac{3}{2}(-\frac{1}{2}{T}_{\mathrm{\α}}+\frac{\sqrt{3}}{2}+T_{\mathrm{\β}})=-\frac{3}{4}{T}_{\mathrm{\α}}+\frac{3\sqrt{3}}{4}{T}_{\mathrm{\β}}\\ T_{w2}=T_{w1}+\frac{1}{2}{T}_{v1}=(-\frac{1}{2}{T}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{T}_{\mathrm{\β}})+\frac{1}{2}(-\frac{1}{2}{T}_{\mathrm{\α}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{T}_{\mathrm{\β}})=-\frac{3}{4}{T}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{4}{T}_{\mathrm{\β}}\end{array}\right.---\left(7\right)$

若确定mid(T_u1,T_v1,T_w1)的值是T_w1，根据公式(5)和公式(6)，可以获得公式(8)，如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{u2}=T_{u1}+\frac{1}{2}{T}_{w1}=T_{\mathrm{\α}}+\frac{1}{2}(-\frac{1}{2}{T}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{T}_{\mathrm{\β}})=\frac{3}{4}{T}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{4}{T}_{\mathrm{\β}}\\ T_{v2}=T_{v1}+\frac{1}{2}{T}_{w1}=(-\frac{1}{2}{T}_{\mathrm{\α}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{T}_{\mathrm{\β}})+\frac{1}{2}(-\frac{1}{2}{T}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{T}_{\mathrm{\β}})=-\frac{3}{4}{T}_{\mathrm{\α}}+\frac{\sqrt{3}}{4}{T}_{\mathrm{\β}}\\ T_{w2}=T_{w1}+\frac{1}{2}{T}_{w1}=\frac{3}{2}(-\frac{1}{2}{T}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{T}_{\mathrm{\β}})=-\frac{3}{4}{T}_{\mathrm{\α}}-\frac{3\sqrt{3}}{4}{T}_{\mathrm{\β}}\end{array}\right.---\left(8\right)$

若确定mid(T_u1,T_v1,T_w1)的值是T_u1，根据公式(5)和公式(6)，可以获得公式(9)，如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{u2}=T_{u1}+\frac{1}{2}{T}_{u1}=\frac{3}{2}{T}_{u1}=\frac{3}{2}{T}_{\mathrm{\α}}\\ T_{v2}=T_{v1}+\frac{1}{2}{T}_{u1}=(-\frac{1}{2}{T}_{\mathrm{\α}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{T}_{\mathrm{\β}})+\frac{1}{2}{T}_{\mathrm{\α}}=\frac{\sqrt{3}}{2}{T}_{\mathrm{\β}}\\ T_{w2}=T_{w1}+\frac{1}{2}{T}_{u1}=(-\frac{1}{2}{T}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{T}_{\mathrm{\β}})+\frac{1}{2}{T}_{\mathrm{\α}}=-\frac{\sqrt{3}}{2}{T}_{\mathrm{\β}}\end{array}\right.---\left(9\right)$

例如图6，图6为谐波注入前后的波形对比示意图，其中，纵坐标表示电压幅值，横坐标表示时间或者周期，波601是谐波注入前的波形图，波602是经过谐波注入后的波形图，可见，通过谐波注入，电压的幅值有所降低，尤其是在波峰处，通过注入谐波控制，考验提高直流母线电压的利用率。

本发明实施例中，提供了一种清晰的、具体的谐波注入计算模型，以便提供电压的利用率，并且可以使得电机在过调制时无需进行近似计算，而可以通过本发明实施例中的谐波注入计算模型进行精确计算和控制，这样可以获得较为严格的控制结果，这样有利于增强对电机的精确调节和控制。

步骤304：根据注入后的占空比确定三相脉冲宽度调制PWM波，并通过三相PWM波，控制所述电机的运行。

也就是说，可以通过注入谐波之后而获得的占空比来确定三相PWM波，进而再通过确定的三相PWM波控制电机的运行，以提高对电机的精细控制。

可选的，根据注入后的占空比确定三相PWM波，包括：

根据计算模型计算实际u相占空比，以及根据计算模型计算实际v相占空比，以及根据计算模型计算实际w相占空比；其中，T_u表示实际u相占空比，T_v表示实际v相占空比，T_w表示实际w相占空比，T_u2表示第二u相占空比，T_v2表示第二v相占空比，T_w2表示第二w相占空比，T_c表示三相PWM波的周期。

其中，T_c同时可以用于表示三相PWM波的调制波(例如三角波)的周期，其一半即为由于在实际计算过程中，T_u2、T_v2和T_w2可能为正也可能为负，以T_u2为例，所以采用的方式来计算T_u，当T_u2最大为最小为所以T_u最大为最小为0，正好处于三角波上升沿0到三角波周期对应时间一半对应的计数值。

进而可以根据实际u相占空比、实际v相占空比和实际w相占空比，确定三相PWM波。

本申请中，首先根据d轴的占空比与q轴的占空比，确定α/β坐标系下的α轴的占空比和β轴的占空比，再根据α轴的占空比和β轴的占空比，分别确定电机的三相输入电流的初始占空比，进而再对三相输入电流注入谐波，获得三相输入电流的注入后的占空比，最后根据注入后的占空比确定三相调制PWM波，并通过确定的三相PWM波，控制电机的运行，通过本申请的技术方案，不但能够注入高次谐波，提高电压利用率，改善电机的性能，而且能够准确、简单的控制PWM波的占空比，控制电机的运行，获得更精细的调节控制效果，提高对于电机的控制的准确性。

进一步地，由于可以采用精确的谐波注入计算模型进行谐波注入，在电机过调制时无需进行近似计算，通过清晰直观的谐波注入计算模型，可以获得严格的控制结果，进一步地增强对电机的精确调节和控制。

参见图7，基于同一发明构思，本发明实施例提供一种空调，该空调包括：

电机701；

处理器702，与电机701连接，用于根据d轴的占空比与q轴的占空比，确定α/β坐标系下的α轴的占空比和β轴的占空比；根据α轴的占空比和β轴的占空比，分别确定电机701的三相输入电流的初始占空比；对三相输入电流注入谐波，获得三相输入电流的注入后的占空比；以及根据注入后的占空比确定三相PWM波，并通过三相PWM波，控制电机701的运行；

其中，d轴的占空比是与d轴的控制电压命令值对应的占空比，q轴的占空比是与q轴的电压控制命令值对应的占空比；三相输入电流的初始占空比包括第一u相占空比、第一v相占空比和第一w相占空比；三相输入电流的注入后的占空比包括第二u相占空比、第二v相占空比和第二w相占空比。

处理器702可以是CPU(中央处理器)、MCU(Motorcontrolunit，电机控制电路)或ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，特定应用集成电路)，可以是一个或多个用于控制程序执行的集成电路，可以是基带芯片，等等。

电机701可以是永磁无刷直流电机，变频电机，等等。

电机701和处理器702之间可以通过专门的连接线进行电性连接，通过连接作用，处理器702可以获取电机701的运行参数，同时，处理器702还可以向电机701发送控制指令用于控制电机701的运行。

进一步地，本发明实施例中的空调还可以包括存储器，存储器的数量可以是一个或多个，存储器可以是ROM(ReadOnlyMemory，只读存储器)、RAM(RandomAccessMemory，随机存取存储器)或磁盘存储器，等等。

通过对处理器702进行设计编程，可以将前述电机控制方法所对应的代码固化到芯片内，从而使芯片在运行时能够执行前述电机控制方法，如何对处理器702进行设计编程为本领域技术人员所公知的技术，这里不再赘述。

以上所述，以上实施例仅用以对本发明的技术方案进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，不应理解为对本发明的限制。本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种电机控制方法，其特征在于，所述方法包括：

根据d轴的占空比与q轴的占空比，确定α/β坐标系下的α轴的占空比和β轴的占空比；其中，所述d轴的占空比是与d轴的控制电压命令值对应的占空比，所述q轴的占空比是与q轴的电压控制命令值对应的占空比；

根据所述α轴的占空比和所述β轴的占空比，分别确定所述电机的三相输入电流的初始占空比；其中，所述三相输入电流的初始占空比包括第一u相占空比、第一v相占空比和第一w相占空比；

对所述三相输入电流注入谐波，获得所述三相输入电流的注入后的占空比；其中，所述三相输入电流的注入后的占空比包括第二u相占空比、第二v相占空比和第二w相占空比；

根据所述注入后的占空比确定三相脉冲宽度调制PWM波，并通过所述三相PWM波，控制所述电机的运行。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述α轴的占空比和所述β轴的占空比，分别确定所述电机的三相输入电流的初始占空比，包括：

以计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\\ -\frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{\α}}\\ T_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]$ 计算所述第一u相占空比、所述第一v相占空比和所述第一w相占空比；

其中，T_u1表示所述第一u相占空比，T_v1表示所述第一v相占空比，T_w1表示所述第一w相占空比，T_α表示所述α轴的占空比，T_β表示所述β轴的占空比。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述三相输入电流注入谐波，获得所述三相输入电流的注入后的占空比，包括：

以谐波注入计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\\ mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\\ mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\end{array}\right]$ 计算所述第二u相占空比、所述第二v相占空比和所述第二w相占空比；

其中，T_u2表示所述第二u相占空比，T_v2表示所述第二v相占空比，T_w2表示所述第二w相占空比，n为大于0且小于1的常数，mid(T_u1,T_v1,T_w1)表示T_u1、T_v1和T_w1三者的中间值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述三相PWM波的周期，确定mid(T_u1,T_v1,T_w1)的值，进而确定所述谐波注入计算模型。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，以谐波注入计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\\ mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\\ mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\end{array}\right]$ 计算所述第二u相占空比、所述第二v相占空比和所述第二w相占空比，包括：

若确定mid(T_u1,T_v1,T_w1)的值是T_v1，则以第一谐波计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}{T}_{v1}\\ T_{v1}\\ T_{v1}\end{array}\right]$ 计算所述第二u相占空比、所述第二v相占空比和所述第二w相占空比；

若确定mid(T_u1,T_v1,T_w1)的值是T_w1，则以第二谐波计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}{T}_{w1}\\ T_{w1}\\ T_{w1}\end{array}\right]$ 计算所述第二u相占空比、所述第二v相占空比和所述第二w相占空比；

若确定mid(T_u1,T_v1,T_w1)的值是T_u1，则以第三谐波计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{u1}\\ T_{u1}\end{array}\right]$ 计算所述第二u相占空比、所述第二v相占空比和所述第二w相占空比。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述注入后的占空比确定三相脉冲宽度调制PWM波，包括：

根据计算模型计算实际u相占空比，以及根据计算模型计算实际v相占空比，以及根据计算模型计算实际w相占空比；其中，T_u表示所述实际u相占空比，T_v表示所述实际v相占空比，T_w表示所述实际w相占空比，T_u2表示所述第二u相占空比，T_v2表示所述第二v相占空比，T_w2表示所述第二w相占空比，T_c表示所述三相PWM波的周期；

根据所述实际u相占空比、所述实际v相占空比和所述实际w相占空比，确定所述三相PWM波。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在根据d轴的占空比与q轴的占空比，确定α/β坐标系下的α轴的占空比和β轴的占空比之前，所述方法还包括：

若确定所述电机处于线性调制时，根据计算模型 $\left\{\begin{array}{c}{T}_d=\frac{T_c{K}_R{v_d}^{*}}{2}\\ T_q=\frac{T_c{K}_R{v_q}^{*}}{2}\end{array}\right.$ 计算所述d轴的占空比与所述q轴的占空比；

若确定所述电机处于过调制时，根据计算模型 $\left\{\begin{array}{c}{T}_d=\frac{T_{c}f\left(K_R\right){v_d}^{*}}{4}\\ T_q=\frac{T_{c}f\left(K_R\right){v_q}^{*}}{4}\end{array}\right.$ 计算所述d轴的占空比与所述q轴的占空比；其中，f(K_R)是以K_R为变量的函数；

其中，T_d表示所述d轴的占空比，T_q表示所述q轴的占空比，T_c表示所述三相PWM波的周期，v_d*表示所述d轴的控制电压命令值，v_q*表示所述q轴的控制电压命令值，E_dc表示直流母线电压。

8.一种空调，其特征在于，包括：

电机；

处理器，与所述电机连接，用于根据d轴的占空比与q轴的占空比，确定α/β坐标系下的α轴的占空比和β轴的占空比；根据所述α轴的占空比和所述β轴的占空比，分别确定所述电机的三相输入电流的初始占空比；对所述三相输入电流注入谐波，获得所述三相输入电流的注入后的占空比；以及根据所述注入后的占空比确定三相脉冲宽度调制PWM波，并通过所述三相PWM波，控制所述电机的运行；

其中，所述d轴的占空比是与d轴的控制电压命令值对应的占空比，所述q轴的占空比是与q轴的电压控制命令值对应的占空比；所述三相输入电流的初始占空比包括第一u相占空比、第一v相占空比和第一w相占空比；所述三相输入电流的注入后的占空比包括第二u相占空比、第二v相占空比和第二w相占空比。

9.如权利要求8所述的空调，其特征在于，所述处理器用于：

以计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\\ -\frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{\α}}\\ T_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]$ 计算所述第一u相占空比、所述第一v相占空比和所述第一w相占空比；

其中，T_u1表示所述第一u相占空比，T_v1表示所述第一v相占空比，T_w1表示所述第一w相占空比，T_α表示所述α轴的占空比，T_β表示所述β轴的占空比。

10.如权利要求9所述的空调，其特征在于，所述处理器用于：

以谐波注入计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\\ mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\\ mid(T_{u1},T_{v1},T_{w1})\end{array}\right]$ 计算所述第二u相占空比、所述第二v相占空比和所述第二w相占空比；

其中，T_u2表示所述第二u相占空比，T_v2表示所述第二v相占空比，T_w2表示所述第二w相占空比，n为大于0且小于1的常数，mid(T_u1,T_v1,T_w1)表示T_u1、T_v1和T_w1三者的中间值。

11.如权利要求10所述的空调，其特征在于，所述处理器还用于：

根据所述三相PWM波的周期，确定mid(T_u1,T_v1,T_w1)的值，进而确定所述谐波注入计算模型。

12.如权利要求11所述的空调，其特征在于，所述处理器用于：

若确定mid(T_u1,T_v1,T_w1)的值是T_v1，则以第一谐波计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}{T}_{v1}\\ T_{v1}\\ T_{v1}\end{array}\right]$ 计算所述第二u相占空比、所述第二v相占空比和所述第二w相占空比；

若确定mid(T_u1,T_v1,T_w1)的值是T_w1，则以第二谐波计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}{T}_{w1}\\ T_{w1}\\ T_{w1}\end{array}\right]$ 计算所述第二u相占空比、所述第二v相占空比和所述第二w相占空比；

若确定mid(T_u1,T_v1,T_w1)的值是T_u1，则以第三谐波计算模型 $\left[\begin{array}{c}{T}_{u2}\\ T_{v2}\\ T_{w2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{v1}\\ T_{w1}\end{array}\right]+n\left[\begin{array}{c}{T}_{u1}\\ T_{u1}\\ T_{u1}\end{array}\right]$ 计算所述第二u相占空比、所述第二v相占空比和所述第二w相占空比。

13.如权利要求9所述的空调，其特征在于，所述处理器用于：

根据计算模型计算实际u相占空比，以及根据计算模型计算实际v相占空比，以及根据计算模型计算实际w相占空比；其中，T_u表示所述实际u相占空比，T_v表示所述实际v相占空比，T_w表示所述实际w相占空比，T_u2表示所述第二u相占空比，T_v2表示所述第二v相占空比，T_w2表示所述第二w相占空比，T_c表示所述三相PWM波的周期；

根据所述实际u相占空比、所述实际v相占空比和所述实际w相占空比，确定所述三相PWM波。

14.如权利要求9-13中任一项所述的空调，其特征在于，所述处理器还用于：

若确定处于线性调制时，根据计算模型 $\left\{\begin{array}{c}{T}_d=\frac{T_c{K}_R{v_d}^{*}}{2}\\ T_q=\frac{T_c{K}_R{v_q}^{*}}{2}\end{array}\right.$ 计算所述d轴的占空比与所述q轴的占空比；

若确定处于过调制时，根据计算模型 $\left\{\begin{array}{c}{T}_d=\frac{T_{c}f\left(K_R\right){v_d}^{*}}{4}\\ T_q=\frac{T_{c}f\left(K_R\right){v_q}^{*}}{4}\end{array}\right.$ 计算所述d轴的占空比与所述q轴的占空比；其中，f(K_R)是以K_R为变量的函数；

其中，T_d表示所述d轴的占空比，T_q表示所述q轴的占空比，T_c表示所述三相PWM波的周期，v_d*表示所述d轴的控制电压命令值，v_q*表示所述q轴的控制电压命令值，E_dc表示直流母线电压。