CN107846171B - 电机的变频控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电机的变频控制方法及装置，涉及电机的变频技术领域，不受电机自身的非线性参数的影响，鲁棒性好。本发明的主要技术方案为：一种电机的变频控制方法包括：获取电机的电压矢量的实际位置；获取电机的电压矢量的指令位置；根据电压矢量的实际位置与电压矢量的指令位置的偏差来调节电机驱动的开关频率。该电机的变频控制方法主要用于实现电机在动态变化过程中的同步变频控制。
Description
技术领域
本发明涉及电机的变频技术领域，尤其涉及一种电机的变频控制方法及装置。
背景技术
随着工业自动化程度的不断提高，变频技术越来越得到广泛的应用。目前，PWM(Pulse-Width Modulation，脉宽调制)较为广泛地应用于电机的变频技术中，其中，可采用下述方法来实现电机的变频控制：以电机谐波损耗最小为目标，以调制比为变量进行开关角度的计算，从而控制PWM的输出。
然而，在执行上述方法时，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：在计算谐波损耗时，用到了电机的电感参数，而电机的电感是随着电流而不断变化的量，这会导致谐波损耗计算不准，进而导致开关角度的计算误差，最终导致PWM输出错误。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种电机的变频控制方法及装置，不受电机自身的非线性参数的影响，鲁棒性好。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供一种电机的变频控制方法，包括：
获取电机的电压矢量的实际位置；
获取所述电机的电压矢量的指令位置；
根据所述电压矢量的实际位置与所述电压矢量的指令位置的偏差来调节电机驱动的开关频率。
具体地，所述根据所述电压矢量的实际位置与所述电压矢量的指令位置的偏差来调节电机驱动的开关频率包括：
根据所述电压矢量的实际位置为反馈信号以及所述电压矢量的指令位置为目标信号进行比例调节，得到开关频率补偿量；
获取开关频率的当前值；
对所述开关频率的当前值与所述开关频率补偿量进行求和操作，以便得到所述电机驱动的开关频率。
进一步地，所述获取电机的电压矢量的指令位置之前，还包括：
根据所述电机的转速确定同步数；
所述获取所述电机的电压矢量的指令位置包括：
确定所述电机的电压矢量位置的范围；
根据所述同步数确定的等分份数，将所述电压矢量位置的范围等分为多个区间，所述等分份数与所述同步数的数值相同；
从每个所述区间内提取中间位置值，以得到所述电机的电压矢量的指令位置。
具体地，所述从每个所述区间内提取中间位置值，以得到所述电机的电压矢量的指令位置包括：
通过所述电压矢量位置的范围中的最大值除以所述同步数得到等分角度值；
将每个所述区间对所述等分角度值进行求余计算，使每个所述区间变为求余处理后的区间；
获取所述求余处理后的区间的中间位置值作为所述电机的电压矢量的指令位置。
具体地，所述根据所述电压矢量的实际位置为反馈信号以及所述电压矢量的指令位置为目标信号进行比例调节，得到开关频率补偿量，包括：
判断所述电压矢量的实际位置是否在所述电压矢量位置的范围以内；
若所述电压矢量的实际位置在所述电压矢量位置的范围以内，则
将所述电压矢量的实际位置对所述等分角度值进行求余计算，使所述电压矢量的实际位置变为求余处理后的电压矢量的实际位置；
以所述求余处理后的电压矢量的实际位置为反馈值、所述电压矢量的指令位置为目标值，进行比例调节，得到开关频率补偿量。
进一步地，所述判断所述电压矢量的实际位置是否在所述电压矢量位置的范围以内之后，还包括：
若所述电压矢量的实际位置超过所述电压矢量位置的范围，则
将所述电压矢量的实际位置对所述电压矢量位置的范围中的最大值进行求余计算，使所述电压矢量的实际位置变为一次求余处理后的电压矢量的实际位置；
将所述一次求余处理后的电压矢量的实际位置对所述等分角度值进行求余计算，使所述一次求余处理后的电压矢量的实际位置变为二次求余处理后的电压矢量的实际位置；
以所述二次求余处理后的电压矢量的实际位置为反馈值、所述电压矢量的指令位置为目标值，进行比例调节，得到开关频率补偿量。
具体地，所述获取开关频率的当前值，具体为：
根据所述电机的转速和所述同步数，通过第一预设公式计算得到开关频率的当前值，所述第一预设公式为其中，fk为开关频率，p为电机极对数，n为电机的转速，N为同步数。
具体地，所述获取电机的电压矢量的实际位置包括：
获取电机的d轴电压指令和q轴电压指令；
获取电机的转子位置角；
根据所述d轴电压指令、所述q轴电压指令和所述转子位置角，通过第二预设公式计算得到电机的电压矢量的实际位置，所述第二预设公式为其中，为电压矢量的实际位置，uq为q轴电压指令，ud为d轴电压指令，γ为转子位置角。
另一方面，本发明实施例提供一种电机的变频控制装置，包括：
第一获取单元，用于获取电机的电压矢量的实际位置；
第二获取单元，用于获取所述电机的电压矢量的指令位置；
调频单元，用于根据所述第一获取单元获取的电压矢量的实际位置与所述第二获取单元获取的电压矢量的指令位置的偏差来调节电机驱动的开关频率。
具体地，所述调频单元包括：
比例调节模块，用于根据所述第一获取单元获取的电压矢量的实际位置为反馈信号以及所述第二获取单元获取的电压矢量的指令位置为目标信号进行比例调节，得到开关频率补偿量；
第一获取模块，用于获取开关频率的当前值；
求和模块，用于对所述第一获取模块获取的开关频率的当前值与所述比例调节模块得到的开关频率补偿量进行求和操作，以便得到所述电机驱动的开关频率。
进一步地，上述的电机的变频控制装置还包括：
第一确定单元，用于根据所述电机的转速确定同步数；
所述第二获取单元包括：
确定模块，用于确定所述电机的电压矢量位置的范围；
等分模块，用于根据所述第一确定单元确定的同步数所确定的等分份数，将所述确定模块确定的电压矢量位置的范围等分为多个区间，所述等分份数与所述同步数的数值相同；
提取模块，用于从所述等分模块分得的每个所述区间内提取中间位置值，以得到所述电机的电压矢量的指令位置。
具体地，所述提取模块包括：
第一计算模块，用于通过所述电压矢量位置的范围中的最大值除以所述第一确定单元确定的同步数得到等分角度值；
第二计算模块，用于将所述等分模块分得的每个所述区间对所述第一计算模块得到的等分角度值进行求余计算，使每个所述区间变为求余处理后的区间；
第二获取模块，用于获取所述第二计算模块得到的求余处理后的区间的中间位置值作为所述电机的电压矢量的指令位置。
具体地，所述比例调节模块包括：
判断模块，用于判断所述第一获取单元获取的电压矢量的实际位置是否在所述电压矢量位置的范围以内；
第三计算模块，用于若所述电压矢量的实际位置在所述电压矢量位置的范围以内，则将所述第一获取单元获取的电压矢量的实际位置对所述第一计算模块得到的等分角度值进行求余计算，使所述电压矢量的实际位置变为求余处理后的电压矢量的实际位置；
第一比例调节子模块，用于以所述求余处理后的电压矢量的实际位置为反馈值、所述第二获取模块获取的电压矢量的指令位置为目标值，进行比例调节，得到开关频率补偿量。
进一步地，所述比例调节模块还包括：
第四计算模块，用于若所述第一获取单元获取的电压矢量的实际位置超过所述电压矢量位置的范围，则将所述第一获取单元获取的电压矢量的实际位置对所述电压矢量位置的范围中的最大值进行求余计算，使所述电压矢量的实际位置变为一次求余处理后的电压矢量的实际位置；
第五计算模块，用于将所述一次求余处理后的电压矢量的实际位置对所述第一计算模块得到的等分角度值进行求余计算，使所述一次求余处理后的电压矢量的实际位置变为二次求余处理后的电压矢量的实际位置；
第二比例调节子模块，用于以所述二次求余处理后的电压矢量的实际位置为反馈值、所述第二获取模块获取的电压矢量的指令位置为目标值，进行比例调节，得到开关频率补偿量。
具体地，所述第一获取模块用于根据所述电机的转速和所述第一确定单元确定的同步数，通过第一预设公式计算得到开关频率的当前值，所述第一预设公式为其中，fk为开关频率，p为电机极对数，n为电机的转速，N为同步数。
具体地，所述第一获取单元包括：
第一获取模块，用于获取电机的d轴电压指令和q轴电压指令；
第二获取模块，用于获取电机的转子位置角；
第六计算模块，用于根据所述第一获取模块获取的d轴电压指令、所述q轴电压指令和所述第二获取模块获取的转子位置角，通过第二预设公式计算得到电机的电压矢量的实际位置，所述第二预设公式为其中，为电压矢量的实际位置，Uq为q轴电压指令，Ud为d轴电压指令，γ为转子位置角。
本发明实施例提供的一种电机的变频控制方法及装置，根据电机的电压矢量的实际位置与指令位置的偏差来调节电机驱动的开关频率，以使电压矢量的实际位置靠近电压矢量的指令位置，实现了通过对开关频率进行调节以达到电机在动态变化过程中的同步变频控制，其过程简单易行，且采用电压矢量的实际位置和指令位置的偏差作为输出信号，所用的信号为准确可靠的信号，不受电机自身的非线性参数的影响，鲁棒性好，通过对开关频率的有效地调节，可保证电机的谐波损耗小，并且由于没有对电机整个控制架构进行大规模更改，只需要对开关频率的计算进行微调，因此节省了大量的时间和开发成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种电机的变频控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种永磁同步电机的坐标系统；
图3为本发明实施例提供的另一种电机的变频控制方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的另一种电机的变频控制方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的一种开关频率补偿量的计算模型；
图6为本发明实施例提供的一种电机的变频控制方法的计算模型；
图7为本发明实施例提供的一种电流波形图；
图8为本发明实施例提供的一种电机的变频控制装置的组成框图；
图9为本发明实施例提供的另一种电机的变频控制装置的组成框图；
图10为本发明实施例提供的另一种电机的变频控制装置的组成框图。
具体实施方式
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。
如图1所示，本发明实施例提供一种电机的变频控制方法，包括：
101、获取电机的电压矢量的实际位置。
电机的电压矢量的实际位置可在电机的坐标系统中得到，电机从静止三相轴系到静止两相轴系变换，然后从静止两相轴系到旋转两相轴系变换，最终得到电机的坐标系统，根据电机的坐标系统建立电机的数学模型，从而得到电机的相关参数。本实施例以永磁同步电机为例，永磁同步电机的坐标系统如图2所示，静止两相轴系为α-β轴系，旋转两相轴系为d-q轴系，d-q轴系和α-β轴系均为正交轴系，在该坐标系统中，可建立永磁同步电机的数学模型，得到电压矢量us的实际位置此处以角度作为电压矢量的实际位置，具体地，可以在dq坐标系下，得到uq和ud分别为q轴和d轴的电压指令，再通过计算得到电压矢量的实际位置其中γ为转子位置角，γ可通过位置传感器测量得到；或者，可以在αβ坐标系下，得到uα和uβ分别为α轴和β轴的电压；或者，也可通过电流参数等来得到电压矢量的实际位置，此处不作限定。
102、获取电机的电压矢量的指令位置。
电压矢量的指令位置是不断变化的，在电机运行过程中，电压矢量的实际位置一直发生变化，那么电压矢量的指令位置在电压矢量位置的范围内从小到大均匀的变化，其中，电机转轴沿周向360°转动，则电压矢量位置的范围为0°至360°，可将电压矢量位置的范围划分为多个区间，每个区间内获取电压矢量的指令位置，电压矢量的指令位置的意义在于使电压矢量的实际位置向着电压矢量的指令位置调整，参见步骤103。
103、根据电压矢量的实际位置与电压矢量的指令位置的偏差来调节电机驱动的开关频率。
可通过比例调节或比例积分等方法对电压矢量的实际位置与电压矢量的指令位置进行比较，按其偏差的大小或偏差的积分成比例地输出连续信号，用于调节开关频率，以使电压矢量的实际位置靠近电压矢量的指令位置，其中，以电压矢量的指令位置作为目标信号，以电压矢量的实际位置作为反馈信号，经过比例调节或比例积分后，输出结果为开关频率的补偿量，通过该补偿值用来调节开关频率，具体地，可将该补偿量与开关频率的当前值相加，得到调节后所需要的开关频率的指令值，以该指令值进行控制，对开关频率进行微调，使开关频率不会过高或者过低，可保证电机的谐波损耗小。
本发明实施例提供的一种电机的变频控制方法，根据电机的电压矢量的实际位置与指令位置的偏差来调节电机驱动的开关频率，以使电压矢量的实际位置靠近电压矢量的指令位置，实现了通过对开关频率进行调节以达到电机在动态变化过程中的同步变频控制，其过程简单易行，且采用电压矢量的实际位置和指令位置的偏差作为输出信号，所用的信号为准确可靠的信号，不受电机自身的非线性参数的影响，鲁棒性好，通过对开关频率的有效地调节，可保证电机的谐波损耗小，并且由于没有对电机整个控制架构进行大规模更改，只需要对开关频率的计算进行微调，因此节省了大量的时间和开发成本。
结合上述说明，本发明实施例还提供一种电机的变频控制方法，如图3所示，包括：
201、获取电机的电压矢量的实际位置。
步骤201中所述电压矢量的实际位置以及获取所述电压矢量的实际位置的相关描述与前述实施例中步骤101所述相同，此处不再赘述，具体可参考步骤101中的描述。
202、根据电机的转速确定同步数。
电机的运行通过控制器来控制，控制器包括用于驱动电机的驱动模块，驱动模块的允许开关频率与电机频率相比，电机频率乘以同步数不超过驱动模块的允许开关频率，其中，电机频率通过电机的转速可以得到，则进一步可得到电机的转速与同步数的关系，目前有电机的转速与同步数之间的关系曲线或表格，可通过关系曲线或查表得到电机转速相对应的同步数。
203、确定电机的电压矢量位置的范围。
通常电机转轴沿周向360°转动，则确定电压矢量位置的范围为0°至360°，当然也可根据电机运转的具体情况确定电压矢量位置的范围。
204、根据同步数确定的等分份数，将电压矢量位置的范围等分为多个区间，等分份数与同步数的数值相同。
以步骤202确定的同步数作为等分份数，来等分步骤203确定的电压矢量位置的范围，例如同步数为N，则将电压矢量位置的范围进行N等分，等分成N个区间。
205、从每个区间内提取中间位置值，以得到电机的电压矢量的指令位置。
通过步骤204将电压矢量位置的范围平均分成N个区间后，以每个区间的中间位置为目标，作为电压矢量的指令位置，然后进行下述步骤。
206、根据电压矢量的实际位置为反馈信号以及电压矢量的指令位置为目标信号进行比例调节，得到开关频率补偿量。
其中，电压矢量的指令位置为步骤205得到的每个区间的中间位置，以该位置为目标信号，以电压矢量的实际位置为反馈信号，进行比例调节，将反馈信号与目标信号比较，按其偏差的大小成比例地输出连续信号，作为开关频率的补偿量。
207、获取开关频率的当前值。
开关频率的当前值可根据电机转速和同步数计算得出，其公式为其中，fk为开关频率，p为电机极对数，n为电机的转速，N为同步数；或者，也可采用示波器等测量出开关频率的当前值。
208、对开关频率的当前值与开关频率补偿量进行求和操作，以便得到电机驱动的开关频率。
将步骤206得到的开关频率补偿量与步骤207得到的开关频率的当前值相加，得到调节后所需要的开关频率的指令值，作为最终的开关频率输出。
本发明实施例提供的电机的变频控制方法，通过电机的电压矢量的实际位置与指令位置的比例调节的输出量作为开关频率补偿量，与开关频率的当前值相加，输出最终所需的开关频率，以实现电机在动态变化过程中的同步变频控制，其过程简单易行，响应速度快，且所用的信号为准确可靠的信号，不受电机自身的非线性参数的影响，鲁棒性好，通过对开关频率的有效地调节，可保证电机的谐波损耗小，并且由于没有对电机整个控制架构进行大规模更改，只需要对开关频率的计算进行微调，因此节省了大量的时间和开发成本。
结合上述说明，本发明实施例还提供一种电机的变频控制方法，如图4所示，包括：
301、获取电机的d轴电压指令和q轴电压指令。
电机的d轴电压指令和q轴电压指令可通过电机的数学模型得到，以永磁同步电机为例，永磁同步电机的电压方程为 其中，ud为d轴电压指令，uq为q轴电压指令，R为定子电阻，id为d轴电流，iq为q轴电流，Ld为d轴电感，Lq为q轴电感，ωe为电机的电角速度，Ψf为永磁体磁链。
302、获取电机的转子位置角。
电机的转子位置角可通过位置传感器直接测量得到。
303、根据d轴电压指令、q轴电压指令和转子位置角在电机的坐标系统中与电压矢量实际位置之间的位置关系，计算得到电机的电压矢量的实际位置。
其中，参见图2，建立电压矢量的实际位置计算公式，即第二预设公式其中，为电压矢量的实际位置，uq为q轴电压指令，ud为d轴电压指令，γ为转子位置角。通过步骤301得到的uq和ud，以及步骤302得到的γ，计算得到电压矢量的实际位置
304、根据电机的转速确定同步数。
步骤304中电机的转速与同步数的关系以及根据电机的转速来确定同步数的相关描述均与前述实施例中步骤202所述相同，此处不再赘述，具体可参考步骤202中的描述。
305、确定电机的电压矢量位置的范围。
本实施例中，以电压矢量位置的范围为0°至360°为例来进行说明，在执行下述步骤时，均以该例进行说明。
306、根据同步数确定的等分份数，将电压矢量位置的范围等分为多个区间，等分份数与同步数的数值相同。
以同步数为9为例，电压矢量位置的范围为0°至360°，则等分后的多个区间分别为0°～39°、40°～79°、80°～119°、120°～159°、160°～199°、200°～239°、240°～279°、280°～319°、320°～359°，其中，每40°分成一个区间。
307、通过电压矢量位置的范围中的最大值除以同步数得到等分角度值。
将电压矢量位置的范围中的最大值360°除以同步数9，得到40°为等分角度值。
308、将每个区间对等分角度值进行求余计算，使每个区间变为求余处理后的区间。
将步骤306中的每个区间分别对40°求余，这样每个区间变为0°～39°。
309、获取求余处理后的区间的中间位置值作为电机的电压矢量的指令位置。
将区间0°～39°的中间位置值20°为目标，作为电压矢量的指令位置。
310、判断电压矢量的实际位置是否在电压矢量位置的范围以内。
通过步骤303得到的电压矢量的实际位置的计算结果会包括两种情况，一种为电压矢量的实际位置在电压矢量位置的范围以内，另一种为电压矢量的实际位置超过电压矢量位置的范围，针对每一种情况执行不同的步骤，具体如下：
311、若电压矢量的实际位置在电压矢量位置的范围以内，则将电压矢量的实际位置对等分角度值进行求余计算，使电压矢量的实际位置变为求余处理后的电压矢量的实际位置。
当电压矢量的实际位置在电压矢量位置的范围0°至360°以内时，将电压矢量的实际位置对等分角度值40°求余，以使电压矢量的实际位置落在0°～39°范围内，然后执行步骤312。
312、以求余处理后的电压矢量的实际位置为反馈值、电压矢量的指令位置为目标值，进行比例调节，得到开关频率补偿量。
经求余处理后，电压矢量的实际位置在0°～39°范围以内，步骤309得到的电压矢量的指令位置为20°，以电压矢量的实际位置为反馈值，电压矢量的指令位置20°为目标值，经过比例调节，得到的结果作为开关频率补偿量。
参见图5，按照图5给出的计算模型，将电压矢量位置的范围中的最大值360°除以同步数N，然后将电压矢量的实际位置对前述的360°除以N得到的值求余，求余后的结果为反馈值，同时将前述的360°除以N得到的值乘以求得结果为目标值，然后进行比例调节，即将反馈值与目标值的差值经过比例增益P，得到开关频率补偿量Δfk。
313、若电压矢量的实际位置超过电压矢量位置的范围，则将电压矢量的实际位置对电压矢量位置的范围中的最大值进行求余计算，使电压矢量的实际位置变为一次求余处理后的电压矢量的实际位置。
当电压矢量的实际位置超过电压矢量位置的范围0°至360°时，将电压矢量的实际位置对电压矢量位置的范围中的最大值360°求余，以使电压矢量的实际位置落在0°至360°范围内，然后执行步骤314。
314、将一次求余处理后的电压矢量的实际位置对等分角度值进行求余计算，使一次求余处理后的电压矢量的实际位置变为二次求余处理后的电压矢量的实际位置。
通过步骤313使电压矢量的实际位置落在0°至360°范围内后，再将电压矢量的实际位置对等分角度值40°求余，以使电压矢量的实际位置落在0°～39°范围内，然后执行步骤315。
315、以二次求余处理后的电压矢量的实际位置为反馈值、电压矢量的指令位置为目标值，进行比例调节，得到开关频率补偿量。
经步骤314的求余处理后，电压矢量的实际位置在0°～39°范围以内，步骤309得到的电压矢量的指令位置为20°，以电压矢量的实际位置为反馈值，电压矢量的指令位置20°为目标值，经过比例调节，得到的结果作为开关频率补偿量。
316、根据电机的转速和同步数，计算得到开关频率的当前值。
其中，开关频率的计算公式即第一预设公式为其中，fk为开关频率，p为电机极对数，n为电机的转速，N为同步数。通过该公式计算得到开关频率的当前值。
317、对开关频率的当前值与开关频率补偿量进行求和操作，以便得到电机驱动的开关频率。
将步骤316得到的开关频率的当前值与步骤312或步骤315得到的开关频率补偿量相加，得到调节后所需要的开关频率的指令值，作为最终的电机驱动的开关频率。
如图6所示，按照图6给出的计算模型，根据电机的转速确定同步数N，同时根据电机的转速和同步数N计算开关频率的当前值，根据同步数N和电压矢量的实际位置计算开关频率补偿量，然后将开关频率的当前值与开关频率补偿量相加，得到最终所需要的开关频率的指令值fk指令。如图7所示，图中为采用本实施例的电机的变频控制方法，对开关频率进行调节，实现电机在动态变化过程中的同步变频控制，利用示波器采集到的电流波形图，从图中可以看出通过本实施例的电机的变频控制方法，最终得到的谐波电流小，谐波损耗小，电机性能好。
本发明实施例提供的电机的变频控制方法，通过dq轴电压指令和转子位置角来计算电压矢量的实际位置，并通过电压矢量的实际位置与指令位置的比例调节的输出量来对开关频率进行调节，过程简单，代码量小，且所用的信号为准确可靠的信号，不受电机自身的非线性参数的影响，鲁棒性好，同时不需要对电机控制的架构进行大幅度更改，只需要对开关频率进行微调，节省了开发时间和开发成本。
进一步地，作为对上述方法的实现，本发明实施例还提供一种电机的变频控制装置，如图8所示，包括：第一获取单元40、第二获取单元50和调频单元60。
第一获取单元40，用于获取电机的电压矢量的实际位置。
第二获取单元50，用于获取电机的电压矢量的指令位置。
调频单元60，用于根据第一获取单元40获取的电压矢量的实际位置与第二获取单元50获取的电压矢量的指令位置的偏差来调节电机驱动的开关频率。
本发明实施例提供的一种电机的变频控制装置，根据电机的电压矢量的实际位置与指令位置的偏差来调节电机驱动的开关频率，以使电压矢量的实际位置靠近电压矢量的指令位置，实现了通过对开关频率进行调节以达到电机在动态变化过程中的同步变频控制，其过程简单易行，且采用电压矢量的实际位置和指令位置的偏差作为输出信号，所用的信号为准确可靠的信号，不受电机自身的非线性参数的影响，鲁棒性好，通过对开关频率的有效地调节，可保证电机的谐波损耗小，并且由于没有对电机整个控制架构进行大规模更改，只需要对开关频率的计算进行微调，因此节省了大量的时间和开发成本。
具体地，如图9所示，调频单元60包括：比例调节模块61、第一获取模块62和求和模块63。
比例调节模块61，用于根据第一获取单元40获取的电压矢量的实际位置为反馈信号以及第二获取单元50获取的电压矢量的指令位置为目标信号进行比例调节，得到开关频率补偿量；
第一获取模块62，用于获取开关频率的当前值；
求和模块63，用于对第一获取模块62获取的开关频率的当前值与比例调节模块61得到的开关频率补偿量进行求和操作，以便得到电机驱动的开关频率。
进一步地，如图9所示，所述电机的变频控制装置还包括：第一确定单元70，用于根据电机的转速确定同步数。
第二获取单元50包括：确定模块51、等分模块52和提取模块53。
确定模块51，用于确定电机的电压矢量位置的范围。
等分模块52，用于根据第一确定单元70确定的同步数所确定的等分份数，将确定模块51确定的电压矢量位置的范围等分为多个区间，等分份数与同步数的数值相同。
提取模块53，用于从等分模块52分得的每个区间内提取中间位置值，以得到电机的电压矢量的指令位置。
具体地，如图10所示，提取模块53包括：第一计算模块531、第二计算模块532和第二获取模块533。
第一计算模块531，用于通过电压矢量位置的范围中的最大值除以第一确定单元70确定的同步数得到等分角度值；
第二计算模块532，用于将等分模块52分得的每个区间对第一计算模块531得到的等分角度值进行求余计算，使每个区间变为求余处理后的区间。
第二获取模块533，用于获取第二计算模块532得到的求余处理后的区间的中间位置值作为电机的电压矢量的指令位置。
具体地，如图10所示，比例调节模块61包括：判断模块611、第三计算模块612和第一比例调节子模块613。
判断模块611，用于判断第一获取单元40获取的电压矢量的实际位置是否在确定模块51确定的电压矢量位置的范围以内。
第三计算模块612，用于若电压矢量的实际位置在电压矢量位置的范围以内，则将第一获取单元40获取的电压矢量的实际位置对第一计算模块531得到的等分角度值进行求余计算，使电压矢量的实际位置变为求余处理后的电压矢量的实际位置。
第一比例调节子模块613，用于以求余处理后的电压矢量的实际位置为反馈值、第二获取模块533获取的电压矢量的指令位置为目标值，进行比例调节，得到开关频率补偿量。
具体地，如图10所示，比例调节模块61还包括：第四计算模块614、第五计算模块615和第二比例调节子模块616。
第四计算模块614，用于若第一获取单元40获取的电压矢量的实际位置超过电压矢量位置的范围，则将第一获取单元40获取的电压矢量的实际位置对电压矢量位置的范围中的最大值进行求余计算，使电压矢量的实际位置变为一次求余处理后的电压矢量的实际位置。
第五计算模块615，用于将一次求余处理后的电压矢量的实际位置对第一计算模块531得到的等分角度值进行求余计算，使一次求余处理后的电压矢量的实际位置变为二次求余处理后的电压矢量的实际位置。
第二比例调节子模块616，用于以二次求余处理后的电压矢量的实际位置为反馈值、第二获取模块获取的电压矢量的指令位置为目标值，进行比例调节，得到开关频率补偿量。
具体地，如图10所示，第一获取模块62用于根据电机的转速和第一确定单元70确定的同步数，通过第一预设公式计算得到开关频率的当前值，第一预设公式为其中，fk为开关频率，p为电机极对数，n为电机的转速，N为同步数。
具体地，如图10所示，第一获取单元40包括：第一获取模块41、第二获取模块42和第六计算模块43。
第一获取模块41，用于获取电机的d轴电压指令和q轴电压指令。
第二获取模块42，用于获取电机的转子位置角。
第六计算模块43，用于根据第一获取模块41获取的d轴电压指令、q轴电压指令和第二获取模块42获取的转子位置角，通过第二预设公式计算得到电机的电压矢量的实际位置，第二预设公式为其中，为电压矢量的实际位置，Uq为q轴电压指令，Ud为d轴电压指令，γ为转子位置角。
本发明实施例提供的电机的变频控制装置，通过dq轴电压指令和转子位置角来计算电压矢量的实际位置，并通过电压矢量的实际位置与指令位置的比例调节的输出量作为开关频率补偿量，与开关频率的当前值相加，输出最终所需的开关频率，以实现电机在动态变化过程中的同步变频控制，其过程简单易行，代码量小，响应速度快，且所用的信号为准确可靠的信号，不受电机自身的非线性参数的影响，鲁棒性好，通过对开关频率的有效地调节，可保证电机的谐波损耗小，并且由于没有对电机整个控制架构进行大规模更改，只需要对开关频率的计算进行微调，因此节省了大量的时间和开发成本。
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，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (14)
1.一种电机的变频控制方法，其特征在于，包括：
获取电机的电压矢量的实际位置；
获取所述电机的电压矢量的指令位置；
根据所述电压矢量的实际位置与所述电压矢量的指令位置的偏差来调节电机驱动的开关频率；
所述根据所述电压矢量的实际位置与所述电压矢量的指令位置的偏差来调节电机驱动的开关频率包括：
根据所述电压矢量的实际位置为反馈信号以及所述电压矢量的指令位置为目标信号进行比例调节，得到开关频率补偿量；
获取开关频率的当前值；
对所述开关频率的当前值与所述开关频率补偿量进行求和操作，以便得到所述电机驱动的开关频率。
2.根据权利要求1所述的电机的变频控制方法，其特征在于，所述获取电机的电压矢量的指令位置之前，还包括：
根据所述电机的转速确定同步数；
所述获取所述电机的电压矢量的指令位置包括：
确定所述电机的电压矢量位置的范围；
根据所述同步数确定的等分份数，将所述电压矢量位置的范围等分为多个区间，所述等分份数与所述同步数的数值相同；
从每个所述区间内提取中间位置值，以得到所述电机的电压矢量的指令位置。
3.根据权利要求2所述的电机的变频控制方法，其特征在于，
所述从每个所述区间内提取中间位置值，以得到所述电机的电压矢量的指令位置包括：
通过所述电压矢量位置的范围中的最大值除以所述同步数得到等分角度值；
将每个所述区间对所述等分角度值进行求余计算，使每个所述区间变为求余处理后的区间；
获取所述求余处理后的区间的中间位置值作为所述电机的电压矢量的指令位置。
4.根据权利要求3所述的电机的变频控制方法，其特征在于，
所述根据所述电压矢量的实际位置为反馈信号以及所述电压矢量的指令位置为目标信号进行比例调节，得到开关频率补偿量，包括：
判断所述电压矢量的实际位置是否在所述电压矢量位置的范围以内；
若所述电压矢量的实际位置在所述电压矢量位置的范围以内，则
将所述电压矢量的实际位置对所述等分角度值进行求余计算，使所述电压矢量的实际位置变为求余处理后的电压矢量的实际位置；
以所述求余处理后的电压矢量的实际位置为反馈值、所述电压矢量的指令位置为目标值，进行比例调节，得到开关频率补偿量。
5.根据权利要求4所述的电机的变频控制方法，其特征在于，所述判断所述电压矢量的实际位置是否在所述电压矢量位置的范围以内之后，还包括：
若所述电压矢量的实际位置超过所述电压矢量位置的范围，则
将所述电压矢量的实际位置对所述电压矢量位置的范围中的最大值进行求余计算，使所述电压矢量的实际位置变为一次求余处理后的电压矢量的实际位置；
将所述一次求余处理后的电压矢量的实际位置对所述等分角度值进行求余计算，使所述一次求余处理后的电压矢量的实际位置变为二次求余处理后的电压矢量的实际位置；
以所述二次求余处理后的电压矢量的实际位置为反馈值、所述电压矢量的指令位置为目标值，进行比例调节，得到开关频率补偿量。
6.根据权利要求2所述的电机的变频控制方法，其特征在于，
所述获取开关频率的当前值，具体为：
根据所述电机的转速和所述同步数，通过第一预设公式计算得到开关频率的当前值，所述第一预设公式为其中，fk为开关频率，p为电机极对数，n为电机的转速，N为同步数。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的电机的变频控制方法，其特征在于，
所述获取电机的电压矢量的实际位置包括：
获取电机的d轴电压指令和q轴电压指令；
获取电机的转子位置角；
根据所述d轴电压指令、所述q轴电压指令和所述转子位置角，通过第二预设公式计算得到电机的电压矢量的实际位置，所述第二预设公式为 其中，为电压矢量的实际位置，uq为q轴电压指令，ud为d轴电压指令，γ为转子位置角。
8.一种电机的变频控制装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取电机的电压矢量的实际位置；
第二获取单元，用于获取所述电机的电压矢量的指令位置；
调频单元，用于根据所述第一获取单元获取的电压矢量的实际位置与所述第二获取单元获取的电压矢量的指令位置的偏差来调节电机驱动的开关频率；
所述调频单元包括：
比例调节模块，用于根据所述第一获取单元获取的电压矢量的实际位置为反馈信号以及所述第二获取单元获取的电压矢量的指令位置为目标信号进行比例调节，得到开关频率补偿量；
第一获取模块，用于获取开关频率的当前值；
求和模块，用于对所述第一获取模块获取的开关频率的当前值与所述比例调节模块得到的开关频率补偿量进行求和操作，以便得到所述电机驱动的开关频率。
9.根据权利要求8所述的电机的变频控制装置，其特征在于，还包括：
第一确定单元，用于根据所述电机的转速确定同步数；
所述第二获取单元包括：
确定模块，用于确定所述电机的电压矢量位置的范围；
等分模块，用于根据所述第一确定单元确定的同步数所确定的等分份数，将所述确定模块确定的电压矢量位置的范围等分为多个区间，所述等分份数与所述同步数的数值相同；
提取模块，用于从所述等分模块分得的每个所述区间内提取中间位置值，以得到所述电机的电压矢量的指令位置。
10.根据权利要求9所述的电机的变频控制装置，其特征在于，
所述提取模块包括：
第一计算模块，用于通过所述电压矢量位置的范围中的最大值除以所述第一确定单元确定的同步数得到等分角度值；
第二计算模块，用于将所述等分模块分得的每个所述区间对所述第一计算模块得到的等分角度值进行求余计算，使每个所述区间变为求余处理后的区间；
第二获取模块，用于获取所述第二计算模块得到的求余处理后的区间的中间位置值作为所述电机的电压矢量的指令位置。
11.根据权利要求10所述的电机的变频控制装置，其特征在于，
所述比例调节模块包括：
判断模块，用于判断所述第一获取单元获取的电压矢量的实际位置是否在所述电压矢量位置的范围以内；
第三计算模块，用于若所述电压矢量的实际位置在所述电压矢量位置的范围以内，则将所述第一获取单元获取的电压矢量的实际位置对所述第一计算模块得到的等分角度值进行求余计算，使所述电压矢量的实际位置变为求余处理后的电压矢量的实际位置；
第一比例调节子模块，用于以所述求余处理后的电压矢量的实际位置为反馈值、所述第二获取模块获取的电压矢量的指令位置为目标值，进行比例调节，得到开关频率补偿量。
12.根据权利要求11所述的电机的变频控制装置，其特征在于，
所述比例调节模块还包括：
第四计算模块，用于若所述第一获取单元获取的电压矢量的实际位置超过所述电压矢量位置的范围，则将所述第一获取单元获取的电压矢量的实际位置对所述电压矢量位置的范围中的最大值进行求余计算，使所述电压矢量的实际位置变为一次求余处理后的电压矢量的实际位置；
第五计算模块，用于将所述一次求余处理后的电压矢量的实际位置对所述第一计算模块得到的等分角度值进行求余计算，使所述一次求余处理后的电压矢量的实际位置变为二次求余处理后的电压矢量的实际位置；
第二比例调节子模块，用于以所述二次求余处理后的电压矢量的实际位置为反馈值、所述第二获取模块获取的电压矢量的指令位置为目标值，进行比例调节，得到开关频率补偿量。
13.根据权利要求9所述的电机的变频控制装置，其特征在于，
所述第一获取模块用于根据所述电机的转速和所述第一确定单元确定的同步数，通过第一预设公式计算得到开关频率的当前值，所述第一预设公式为 其中，fk为开关频率，p为电机极对数，n为电机的转速，N为同步数。
14.根据权利要求8至13中任意一项所述的电机的变频控制装置，其特征在于，所述第一获取单元包括：
第一获取模块，用于获取电机的d轴电压指令和q轴电压指令；
第二获取模块，用于获取电机的转子位置角；
第六计算模块，用于根据所述第一获取模块获取的d轴电压指令、所述q轴电压指令和所述第二获取模块获取的转子位置角，通过第二预设公式计算得到电机的电压矢量的实际位置，所述第二预设公式为其中，为电压矢量的实际位置，Uq为q轴电压指令，Ud为d轴电压指令，γ为转子位置角。
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