CN108258961B - 电机控制方法及控制装置、永磁同步电机及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机控制方法，适用于矢量控制系统，该方法包括：根据电机转速所处的转速区间确定对应的逆变器的拓扑网络；和/或根据所述转速区间调节直流母线的输入电压。相应地还提出了电机控制装置、永磁同步电机和计算机可读存储介质。通过本发明的技术方案，可以使电机运行在低速区域和高速区域均能保证较高的能效，进而提高了电机的运行效率，降低了电机运行的能耗，从而节省了能源。

Description

电机控制方法及控制装置、永磁同步电机及存储介质

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体而言，涉及电机控制方法、电机控制装置、永磁同步电机和计算机可读存储介质。

背景技术

相关技术中，压缩机的电机的效率和速度通常为单一峰值的曲线，在电机运行过程中，当反电势设计较大时，虽然有利于低速区的效率提升，但此时电机会较早进入弱磁，导致在高速区的效率下降，反之，当反电势设计较小，虽然有利于高速区的效率提升，但是在低速区效率下降，从而造成高速区的效率和低速区的效率无法兼顾的矛盾，而该矛盾也成为了制约压缩机系统全范围效率进一步提升的重要因素。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出了一种新的电机控制方法，通过在线改变逆变器的拓扑网络和/或调节输入电压的方式，使电机运行在低速区域和高速区域均能保证较高的能效，进而提高了电机的运行效率，降低了电机运行的能耗，从而节省了能源。

本发明的另一个目的在于对应提出了电机控制装置、永磁同步电机和计算机可读存储介质。

为实现上述至少一个目的，根据本发明的第一方面，提出了一种电机控制方法，适用于矢量控制系统，该方法包括：根据电机转速所处的转速区间确定对应的逆变器的拓扑网络；和/或根据转速区间调节直流母线的输入电压。

在该技术方案中，通过根据电机的运行转速所处的转速区间来确定与转速区间向对应的逆变器的拓扑网络和/或调节直流母线的输入电压方式，在低转速区间内，采用两电平逆变网络，以降低对应的反电势，在高转速区间内，才用三电平逆变网络，以增加对应的反电势，使电机不论运行在低速区域或高速区域均能保证较高的能效，进而有效的提高了电机运行时的效率，降低了电机运行的能耗，从而节省了能源。

在上述技术方案中，优选地，根据电机转速所处的转速区间确定对应的逆变器拓扑网络，具体包括以下步骤：在检测到电机转速小于预设转速阈值时，控制切换至两电平逆变拓扑网络，以根据两电平逆变拓扑网络，生成电机的第一驱动信号；在检测到电机转速大于或等于预设转速阈值时，控制切换至三电平逆变拓扑网络，以根据三电平逆变拓扑网络生成电机的第二驱动信号。

在该技术方案中，通过设置电机转速的预设转速阈值，使得能够根据电机转速所处的转速区间来确定电机转速所对应的逆变器拓扑网络，当检测到电机的转速小于预设转速阈值时，说明电机处在较低的能量需求下，将逆变器拓扑网络控制切换至两电平逆变拓扑网络，进而根据两电平逆变拓扑网络生成电机的第一驱动信号，驱动电机运行；当检测到电机的转速大于等于预设转速阈值时，说明当前电机的能量需求较大，逆变器产生的谐波噪声也随之增大，为了降低逆变器产生的噪声，将逆变器拓扑网络切换至三电平逆变拓扑网络，并根据三电平逆变拓扑网络生成电机的第二驱动信号，驱动电机运行。

在上述任一技术方案中，优选地，根据转速区间调节直流母线的输入电压，具体包括以下步骤：在检测到电机转速小于预设转速阈值时，将直流母线的输入电压确定为第一基准直流电压；在检测到电机转速大于或等于预设转速阈值时，将直流母线的输入电压确定为第二基准直流电压，其中，第一基准直流电压大于第二基准直流电压。

在该技术方案中，为了提高电机运行的能效，根据电机运行转速与预设转速阈值的关系来对直流母线的输入电压进行调节，当检测到电机的运行转速小于预设转速阈值时，说明当前电机的运行能耗交低，进而控制直流母线输入第一基准直流电压；当检测到电机的运行转速大于等于预设转速阈值时，说明当前电机的运行能耗较高，为了提高电机运行的能效，控制降低直流母线的输入电压，将降低后的输入电压确定为第二基准直流电压，通过上述方案，解决了电机低转速与高转速情况下能效不能兼顾的问题。

在上述任一技术方案中，优选地，逆变器包括二极管钳位三电平逆变电路，二极管钳位三电平逆变电路包括并联的三个桥臂，桥臂从直流母线的正极向负极方向依次包括串联的第一开关、第二开关、第三开关与第四开关，控制切换至两电平逆变拓扑网络，具体包括：采用恒定控制信号控制第一开关与第四开关处于常闭状态；采用第一PWM控制信号控制第二开关与第三开关，以构造出两电平逆变拓扑网络。

在该技术方案中，为了能够使逆变器拓扑网络进行切换，逆变器电路中包括二极管钳位三电平逆变电路，将第一开关、第二开关、第三开关与第四开关沿直流母线的正极向负极方向依次串联构成桥臂，进而将三个同样的桥臂并联则构成了逆变器包括的二极管钳位三电平逆变电路，当检测到电机运行转速低于预设转速阈值时，通过采用恒定控制信号控制第一开关与第四开关处于常闭状态，采用第一PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制信号控制第二开关与第三开关，构造出两电平逆变拓扑网络驱动电机运行，当逆变器拓扑网络为两电平逆变拓扑网络时，可以减少对部分器件的使用，进而降低了器件的损耗。

具体地，通过将第一开关与第四开关设置为常闭状态，相当于逆变器中每个桥臂中只有两个开关管，对应的空间电压非零向量具有6个，通过PWM驱动，生成两电平逆变电路。

在上述任一技术方案中，优选地，控制切换至三电平逆变拓扑网络，具体包括：采用第二PWM控制信号控制第一开关、第二开关、第三开关与第四开关，以构造出三电平逆变拓扑网络。

在该技术方案中，当检测到电机运行转速大于等于预设转速阈值时，为了降低逆变器的谐波噪声影响，采用第二PWM控制信号控制第一开关、第二开关、第三开关与第四开关，构成三电平逆变拓扑网络驱动电机运行，通过上述方案，可以有效的降低电机高速运行时逆变器产生的噪声，同时提高控制开关动作的精确度。

具体地，开关管不同的开关状态对应桥臂的不同状态，而三相桥臂不同状态的组合共有3³＝27种，即27个基本空间矢量，进而使每相输出电压相对于直流侧有三种取值，相对于两电平逆变而言，减小输出谐波，降低压缩机产生的噪音。

根据本发明的第二方面，提出了一种电机控制装置，适用于矢量控制系统，该装置包括：确定模块，用于根据电机转速所处的转速区间确定对应的逆变器的拓扑网络；和/或调节模块，用于根据转速区间调节直流母线的输入电压。

在该技术方案中，通过根据电机的运行转速所处的转速区间来确定与转速区间向对应的逆变器的拓扑网络和/或调节直流母线的输入电压方式，在低转速区间内，采用两电平逆变网络，以降低对应的反电势，在高转速区间内，才用三电平逆变网络，以增加对应的反电势，来使电机不论运行在低速区域或高速区域均能保证较高的能效，进而有效的提高了电机运行时的效率，降低了电机运行的能耗，从而节省了能源。

在上述技术方案中，优选地，确定模块包括：第一控制子模块，用于在检测到电机转速小于预设转速阈值时，控制切换至两电平逆变拓扑网络，以根据两电平逆变拓扑网络，生成电机的第一驱动信号；第二控制子模块，用于在检测到电机转速大于或等于预设转速阈值时，控制切换至三电平逆变拓扑网络，以根据三电平逆变拓扑网络生成电机的第二驱动信号。

在该技术方案中，通过设置电机转速的预设转速阈值，使得能够根据电机转速所处的转速区间来确定电机转速所对应的逆变器拓扑网络，当检测到电机的转速小于预设转速阈值时，说明电机处在较低的能量需求下，将逆变器拓扑网络控制切换至两电平逆变拓扑网络，进而根据两电平逆变拓扑网络生成电机的第一驱动信号，驱动电机运行；当检测到电机的转速大于等于预设转速阈值时，说明当前电机的能量需求较大，逆变器产生的谐波噪声也随之增大，为了降低逆变器产生的噪声，将逆变器拓扑网络切换至三电平逆变拓扑网络，并根据三电平逆变拓扑网络生成电机的第二驱动信号，驱动电机运行。

在上述任一技术方案中，优选地，调节模块包括：第一确定子模块，用于在检测到电机转速小于预设转速阈值时，将直流母线的输入电压确定为第一基准直流电压；第二确定子模块，用于在检测到电机转速大于或等于预设转速阈值时，将直流母线的输入电压确定为第二基准直流电压；其中，第一基准直流电压大于第二基准直流电压。

在该技术方案中，为了提高电机运行的能效，根据电机运行转速与预设转速阈值的关系来对直流母线的输入电压进行调节，当检测到电机的运行转速小于预设转速阈值时，说明当前电机的运行能耗交低，进而控制直流母线输入第一基准直流电压；当检测到电机的运行转速大于等于预设转速阈值时，说明当前电机的运行能耗较高，为了提高电机运行的能效，控制降低直流母线的输入电压，将降低后的输入电压确定为第二基准直流电压，通过上述方案，解决了电机低转速与高转速情况下能效不能兼顾的问题。

在上述任一技术方案中，优选地，逆变器包括二极管钳位三电平逆变电路，二极管钳位三电平逆变电路包括并联的三个桥臂，桥臂从直流母线的正极向负极方向依次包括串联的第一开关、第二开关、第三开关与第四开关，控制切换至两电平逆变拓扑网络，具体包括：采用恒定控制信号控制第一开关与第四开关处于常闭状态；采用第一PWM控制信号控制第二开关与第三开关，以构造出两电平逆变拓扑网络。

在该技术方案中，为了能够使逆变器拓扑网络进行切换，逆变器电路中包括二极管钳位三电平逆变电路，将第一开关、第二开关、第三开关与第四开关沿直流母线的正极向负极方向依次串联构成桥臂，进而将三个同样的桥臂并联则构成了逆变器包括的二极管钳位三电平逆变电路，当检测到电机运行转速低于预设转速阈值时，通过采用恒定控制信号控制第一开关与第四开关处于常闭状态，为了有效的降低控制过程中的噪声影响，提高开关控制的精确度，采用第一PWM控制信号控制第二开关与第三开关，构造出两电平逆变拓扑网络驱动电机运行，当逆变器拓扑网络为两电平逆变拓扑网络时，可以减少对部分器件的使用，进而降低了器件的损耗。

具体地，通过将第一开关与第四开关设置为常闭状态，相当于逆变器中每个桥臂中只有两个开关管，对应的空间电压非零向量具有6个，通过PWM驱动，生成两电平逆变电路。

在上述任一技术方案中，优选地，控制切换至三电平逆变拓扑网络，具体包括：采用第二PWM控制信号控制第一开关、第二开关、第三开关与第四开关，以构造出三电平逆变拓扑网络。

具体地，开关管不同的开关状态对应桥臂的不同状态，而三相桥臂不同状态的组合共有3³＝27种，即27个基本空间矢量，进而使每相输出电压相对于直流侧有三种取值，相对于两电平逆变而言，减小输出谐波，降低压缩机产生的噪音。

在该技术方案中，当检测到电机运行转速大于等于预设转速阈值时，为了降低逆变器的谐波噪声影响，采用第二PWM控制信号控制第一开关、第二开关、第三开关与第四开关，构成三电平逆变拓扑网络驱动电机运行，通过上述方案，可以有效的降低电机高速运行时逆变器产生的噪声，同时提高控制开关动作的精确度。

根据本发明的第三方面，提供了一种永磁同步电机，包括：如上述第一方面的技术方案中任一项的电机控制装置。

根据本发明的第四方面，提供了一种永磁同步电机，包括：处理器；用于储存处理器可执行指令的存储器，其中，处理器用于执行存储器中储存的可执行指令时实现如上述第一方面的技术方案中任一项的电机控制方法的步骤。

根据本发明的第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面的技术方案中任一项的电机控制方法的步骤。

本发明的附加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

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本发明第一实施例的电机控制方法的流程示意图；

图2示出了本发明第一实施例的根据电机转速所处的转速区间确定对应的逆变器拓扑网络的流程示意图；

图3示出了本发明第一实施例的根据转速区间调节直流母线的输入电压的流程示意图；

图4示出了本发明第一实施例的电机控制装置的示意框图；

图5示出了图4所示的确定模块的示意框图；

图6示出了图4所示的调节模块的示意框图；

图7示出了本发明第二实施例的电机控制装置的电路图；

图8示出了本发明第三实施例的电机控制装置的电路图；

图9示出了本发明的实施例的永磁同步电机的示意框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合图1至图3对本发明第一实施例的电机控制方法进行具体说明。

如图1所示，根据本发明第一实施例的电机控制方法，适用于矢量控制系统，则电机控制方法具体包括以下流程步骤：

步骤S10，根据电机转速所处的转速区间确定对应的逆变器的拓扑网络。

步骤S20，根据转速区间调节直流母线的输入电压。

在该实施例中，通过根据电机的运行转速所处的转速区间来确定与转速区间向对应的逆变器的拓扑网络和/或调节直流母线的输入电压方式，在低转速区间内，采用两电平逆变网络，以降低对应的反电势，在高转速区间内，才用三电平逆变网络，以增加对应的反电势，使电机不论运行在低速区域或高速区域均能保证较高的能效，进而有效的提高了电机运行时的效率，降低了电机运行的能耗，从而节省了能源。

进一步地，上述实施例中的步骤S10具体可以执行为如图2所示的流程步骤，具体包括：

步骤S102，在检测到电机转速小于预设转速阈值时，控制切换至两电平逆变拓扑网络，以根据两电平逆变拓扑网络，生成电机的第一驱动信号。

步骤S104，在检测到电机转速大于或等于预设转速阈值时，控制切换至三电平逆变拓扑网络，以根据三电平逆变拓扑网络生成电机的第二驱动信号。

在该实施例中，通过设置电机转速的预设转速阈值，使得能够根据电机转速所处的转速区间来确定电机转速所对应的逆变器拓扑网络，当检测到电机的转速小于预设转速阈值时，说明电机处在较低的能量需求下，将逆变器拓扑网络控制切换至两电平逆变拓扑网络，进而根据两电平逆变拓扑网络生成电机的第一驱动信号，驱动电机运行；当检测到电机的转速大于等于预设转速阈值时，说明当前电机的能量需求较大，逆变器产生的谐波噪声也随之增大，为了降低逆变器产生的噪声，将逆变器拓扑网络切换至三电平逆变拓扑网络，并根据三电平逆变拓扑网络生成电机的第二驱动信号，驱动电机运行。

进一步地，上述实施例中的步骤S20具体可以执行为如图3所示的流程步骤，具体包括：

步骤S202，在检测到电机转速小于预设转速阈值时，将直流母线的输入电压确定为第一基准直流电压。

步骤S204，在检测到电机转速大于或等于预设转速阈值时，将直流母线的输入电压确定为第二基准直流电压。

其中，第一基准直流电压大于第二基准直流电压。

在该实施例中，为了提高电机运行的能效，根据电机运行转速与预设转速阈值的关系来对直流母线的输入电压进行调节，当检测到电机的运行转速小于预设转速阈值时，说明当前电机的运行能耗交低，进而控制直流母线输入第一基准直流电压；当检测到电机的运行转速大于等于预设转速阈值时，说明当前电机的运行能耗较高，为了提高电机运行的能效，控制降低直流母线的输入电压，将降低后的输入电压确定为第二基准直流电压，通过上述方案，解决了电机低转速与高转速情况下能效不能兼顾的问题。

进一步地，在上述实施例中，逆变器包括二极管钳位三电平逆变电路，二极管钳位三电平逆变电路包括并联的三个桥臂，桥臂从直流母线的正极向负极方向依次包括串联的第一开关、第二开关、第三开关与第四开关，控制切换至两电平逆变拓扑网络，具体包括：采用恒定控制信号控制第一开关与第四开关处于常闭状态；采用第一PWM控制信号控制第二开关与第三开关，以构造出两电平逆变拓扑网络。

在该实施例中，为了能够使逆变器拓扑网络进行切换，逆变器电路中包括二极管钳位三电平逆变电路，将第一开关、第二开关、第三开关与第四开关沿直流母线的正极向负极方向依次串联构成桥臂，进而将三个同样的桥臂并联则构成了逆变器包括的二极管钳位三电平逆变电路，当检测到电机运行转速低于预设转速阈值时，通过采用恒定控制信号控制第一开关与第四开关处于常闭状态，采用第一PWM控制信号控制第二开关与第三开关，构造出两电平逆变拓扑网络驱动电机运行，当逆变器拓扑网络为两电平逆变拓扑网络时，可以减少对部分器件的使用，进而降低了器件的损耗。

进一步地，在上述实施例中，控制切换至三电平逆变拓扑网络，具体包括：采用第二PWM控制信号控制第一开关、第二开关、第三开关与第四开关，以构造出三电平逆变拓扑网络。

在该实施例中，当检测到电机运行转速大于等于预设转速阈值时，为了降低逆变器的谐波噪声影响，采用第二PWM控制信号控制第一开关、第二开关、第三开关与第四开关，构成三电平逆变拓扑网络驱动电机运行，通过上述方案，可以有效的降低电机高速运行时逆变器产生的噪声，同时提高控制开关动作的精确度。

下面结合图4至图6对本发明第一实施例的电机控制装置进行具体说明。

如图4所示，根据本发明第一实施例的电机控制装置40，适用于矢量控制系统，则电机控制装置40包括：确定模块402和/或调节模块404。

其中，确定模块402用于根据电机转速所处的转速区间确定对应的逆变器的拓扑网络；调节模块404用于根据转速区间调节直流母线的输入电压。

在该实施例中，通过根据电机的运行转速所处的转速区间来确定与转速区间向对应的逆变器的拓扑网络和/或调节直流母线的输入电压方式，来使电机不论运行在低速区域或高速区域均能保证较高的能效，进而有效的提高了电机运行时的效率，降低了电机运行的能耗，从而节省了能源。

进一步地，上述实施例中的确定模块402包括：第一控制子模块4022和第二控制子模块4024。

其中，第一控制子模块4022用于在检测到电机转速小于预设转速阈值时，控制切换至两电平逆变拓扑网络，以根据两电平逆变拓扑网络，生成电机的第一驱动信号；第二控制子模块4024用于在检测到电机转速大于或等于预设转速阈值时，控制切换至三电平逆变拓扑网络，以根据三电平逆变拓扑网络生成电机的第二驱动信号。

在该实施例中，通过设置电机转速的预设转速阈值，使得能够根据电机转速所处的转速区间来确定电机转速所对应的逆变器拓扑网络，当检测到电机的转速小于预设转速阈值时，说明电机处在较低的能量需求下，将逆变器拓扑网络控制切换至两电平逆变拓扑网络，进而根据两电平逆变拓扑网络生成电机的第一驱动信号，驱动电机运行；当检测到电机的转速大于等于预设转速阈值时，说明当前电机的能量需求较大，逆变器产生的谐波噪声也随之增大，为了降低逆变器产生的噪声，将逆变器拓扑网络切换至三电平逆变拓扑网络，并根据三电平逆变拓扑网络生成电机的第二驱动信号，驱动电机运行。

进一步地，在上述实施例中的调节模块404包括：第一确定子模块4042和第二确定子模块4044。

其中，第一确定子模块4042用于在检测到电机转速小于预设转速阈值时，将直流母线的输入电压确定为第一基准直流电压；第二确定子模块4044用于在检测到电机转速大于或等于预设转速阈值时，将直流母线的输入电压确定为第二基准直流电压；其中，第一基准直流电压大于第二基准直流电压。

在该实施例中，为了提高电机运行的能效，根据电机运行转速与预设转速阈值的关系来对直流母线的输入电压进行调节，当检测到电机的运行转速小于预设转速阈值时，说明当前电机的运行能耗交低，进而控制直流母线输入第一基准直流电压；当检测到电机的运行转速大于等于预设转速阈值时，说明当前电机的运行能耗较高，为了提高电机运行的能效，控制降低直流母线的输入电压，将降低后的输入电压确定为第二基准直流电压，通过上述方案，解决了电机低转速与高转速情况下能效不能兼顾的问题。

进一步地，在上述实施例中，逆变器包括二极管钳位三电平逆变电路，二极管钳位三电平逆变电路包括并联的三个桥臂，桥臂从直流母线的正极向负极方向依次包括串联的第一开关、第二开关、第三开关与第四开关，控制切换至两电平逆变拓扑网络，具体包括：采用恒定控制信号控制第一开关与第四开关处于常闭状态；采用第一PWM控制信号控制第二开关与第三开关，以构造出两电平逆变拓扑网络。

在该实施例中，为了能够使逆变器拓扑网络进行切换，逆变器电路中包括二极管钳位三电平逆变电路，将第一开关、第二开关、第三开关与第四开关沿直流母线的正极向负极方向依次串联构成桥臂，进而将三个同样的桥臂并联则构成了逆变器包括的二极管钳位三电平逆变电路，当检测到电机运行转速低于预设转速阈值时，通过采用恒定控制信号控制第一开关与第四开关处于常闭状态，采用第一PWM控制信号控制第二开关与第三开关，构造出两电平逆变拓扑网络驱动电机运行，当逆变器拓扑网络为两电平逆变拓扑网络时，可以减少对部分器件的使用，进而降低了器件的损耗。

进一步地，在上述实施例中，控制切换至三电平逆变拓扑网络，具体包括：采用第二PWM控制信号控制第一开关、第二开关、第三开关与第四开关，以构造出三电平逆变拓扑网络。

在该实施例中，当检测到电机运行转速大于等于预设转速阈值时，为了降低逆变器的谐波噪声影响，采用第二PWM控制信号控制第一开关、第二开关、第三开关与第四开关，构成三电平逆变拓扑网络驱动电机运行，通过上述方案，可以有效的降低电机高速运行时逆变器产生的噪声，同时提高控制开关动作的精确度。

下面结合图7与图8对本发明第二实施例的电机控制装置进行具体说明。

如图7所示，根据本发明第二实施例的电机控制电路，包括，SVM704和逆变器706。

其中，SVM(Support Vector Machine，支持向量机)704可以产生恒定控制信号和PWM控制信号，用以控制电力电子开关构件；逆变器706由三个并联的桥臂构成，每一桥臂由四个沿直流母线的正极向负极方向依次串联的电力电子开关构件组成，四个电力电子开关构件由正极向负极方向依次为第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，逆变器706的输出端与电机702连接。

具体地，当检测到电机702的运行转速小于预设转速阈值ω_x时，由SVM704产生恒定控制信号，控制第一开关和第二开关处于常闭状态，产生PWM控制信号，控制第二开关和第三开关，使逆变器706的逆变器拓扑网络构成两电平逆变拓扑网络，进而由构成两电平逆变拓扑网络的逆变器706驱动电机702运行，而直流母线的输入电压U_dc调节为V_dc-ref1。

如图8所示，可理解的，当逆变器804的拓扑网络为两电平逆变拓扑网络时，第一开关和第四开关处于常闭状态，不进行工作，相当于逆变器中每个桥臂中只有两个开关管，对应的空间电压非零向量具有6个，通过PWM驱动，生成两电平逆变电路，因此较少了其损耗，延长了其使用寿命。预设转速阈值ω_x根据电机的设计能效点确定，也可以理解为，在V_dc-ref1下满调制，电机802能效进入下降拐点，比如接近弱磁或者已经进入弱磁区。

如图7所示，当检测到电机702的运行转速大于等于预设转速阈值ω_x时，由SVM704产生PWM控制信号，控制第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，使逆变器706的逆变器拓扑网络构成两三平逆变拓扑网络，进而由构成三电平逆变拓扑网络的逆变器706驱动电机702运行，而直流母线的输入电压U_dc调节为V_dc-ref2。

可以理解的，V_dc-ref1大于V_dc-ref2，在直流母线的输入电压为VDC-ref2时，采用三电平逆变拓扑网络，能够减小逆变器706的输出谐波，降低电机702的噪音。

图9示出了本发明的第三实施例的永磁同步电机的示意框图。

如图9所示，根据本发明第三实施例的永磁同步电机90，包括处理器902和存储器904，其中，存储器904上存储有可在处理器902上运行的计算机程序，其中存储器904和处理器902之间可以通过总线连接，该处理器902用于执行存储器904中存储的计算机程序时实现如上实施例中所述的电机控制方法的步骤。

本发明实施例的方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本发明实施例的电机控制装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

根据本发明的实施例，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上实施例中所述的电机控制方法的步骤。

进一步地，可以理解的是，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。

作为本发明的一个实施例，还提出了一种永磁同步电机，包括上述任一实施例中所述的电机控制装置。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，通过该技术方案，可以在线改变逆变器的拓扑网络和/或调节输入电压的方式，使电机运行在低速区域和高速区域均能保证较高的能效，进而提高了电机的运行效率，降低了电机运行的能耗，从而节省了能源。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，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在本公开实施例中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”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实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电机控制方法，适用于矢量控制系统，其特征在于，所述电机与逆变器的输出端连接，所述逆变器包括桥臂，所述桥臂接入直流母线的正极和负极，所述电机控制方法包括：

根据电机转速所处的转速区间调节所述直流母线的输入电压；

所述根据电机转速所处的转速区间调节所述直流母线的输入电压，具体包括以下步骤：

在检测到所述电机转速小于预设转速阈值时，将所述直流母线的输入电压确定为第一基准直流电压；

在检测到所述电机转速大于或等于所述预设转速阈值时，将所述直流母线的输入电压确定为第二基准直流电压，

其中，所述第一基准直流电压大于所述第二基准直流电压。

2.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，还包括：

根据电机转速所处的转速区间确定对应的逆变器的拓扑网络；

所述根据电机转速所处的转速区间确定对应的逆变器拓扑网络，具体包括以下步骤：

在检测到所述电机转速小于所述预设转速阈值时，控制切换至两电平逆变拓扑网络，以根据所述两电平逆变拓扑网络，生成所述电机的第一驱动信号；

在检测到所述电机转速大于或等于所述预设转速阈值时，控制切换至三电平逆变拓扑网络，以根据所述三电平逆变拓扑网络生成所述电机的第二驱动信号。

3.根据权利要求2所述的电机控制方法，其特征在于，所述逆变器包括二极管钳位三电平逆变电路，所述二极管钳位三电平逆变电路包括并联的三个桥臂，所述桥臂从所述直流母线的正极向负极方向依次包括串联的第一开关、第二开关、第三开关与第四开关，所述控制切换至两电平逆变拓扑网络，具体包括：

采用恒定控制信号控制所述第一开关与所述第四开关处于常闭状态；

采用第一PWM控制信号控制所述第二开关与所述第三开关，以构造出所述两电平逆变拓扑网络。

4.根据权利要求3所述的电机控制方法，其特征在于，所述控制切换至三电平逆变拓扑网络，具体包括：

采用第二PWM控制信号控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关与所述第四开关，以构造出所述三电平逆变拓扑网络。

5.一种电机控制装置，适用于矢量控制系统，其特征在于，所述电机与逆变器的输出端连接，所述逆变器包括桥臂，所述桥臂接入直流母线的正极和负极，所述电机控制装置包括：

调节模块，用于根据电机转速所处的转速区间调节所述直流母线的输入电压；

所述调节模块包括：

第一确定子模块，用于在检测到所述电机转速小于预设转速阈值时，将所述直流母线的输入电压确定为第一基准直流电压；

第二确定子模块，用于在检测到所述电机转速大于或等于所述预设转速阈值时，将所述直流母线的输入电压确定为第二基准直流电压；

其中，所述第一基准直流电压大于所述第二基准直流电压。

6.根据权利要求5所述的电机控制装置，其特征在于，还包括：

确定模块，用于根据电机转速所处的转速区间确定对应的逆变器的拓扑网络；

所述确定模块包括：

第一控制子模块，用于在检测到所述电机转速小于所述预设转速阈值时，控制切换至两电平逆变拓扑网络，以根据所述两电平逆变拓扑网络，生成所述电机的第一驱动信号；

第二控制子模块，用于在检测到所述电机转速大于或等于所述预设转速阈值时，控制切换至三电平逆变拓扑网络，以根据所述三电平逆变拓扑网络生成所述电机的第二驱动信号。

7.根据权利要求6所述的电机控制装置，其特征在于，所述逆变器包括二极管钳位三电平逆变电路，所述二极管钳位三电平逆变电路包括并联的三个桥臂，所述桥臂从所述直流母线的正极向负极方向依次包括串联的第一开关、第二开关、第三开关与第四开关，所述控制切换至两电平逆变拓扑网络，具体包括：

采用恒定控制信号控制所述第一开关与所述第四开关处于常闭状态；

采用第一PWM控制信号控制所述第二开关与所述第三开关，以构造出所述两电平逆变拓扑网络。

8.根据权利要求7所述的电机控制装置，其特征在于，所述控制切换至三电平逆变拓扑网络，具体包括：

采用第二PWM控制信号控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关与所述第四开关，以构造出所述三电平逆变拓扑网络。

9.一种永磁同步电机，其特征在于，包括如权利要求5至8中任一项所述的电机控制装置。

10.一种永磁同步电机，其特征在于，所述永磁同步电机包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至4中任意一项所述控制方法的步骤。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任意一项所述电机控制方法的步骤。

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