CN109787525A - 永磁同步电机磁链估测方法、装置和计算机设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种永磁同步电机磁链估测方法、系统和计算机设备。所述方法包括：基于两相静止坐标系的α轴和β轴建立电机控制模型；基于所述电机控制模型建立以α轴定子侧电压和β轴定子侧电压为输入，以感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影为输出的基础状态观测方程；对所述基础状态观测器方程进行去耦简化，得到简化状态观测方程；根据所述简化状态观测方程，推导求解得到全阶状态观测器；利用所述全阶状态观测器估测感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影，得到α轴反电动势估测值和β轴反电动势估测值；根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，估测转子永磁体的角度和转速。本申请提供的方法能够简化算法。

Description

永磁同步电机磁链估测方法、装置和计算机设备

技术领域

本申请涉及永磁同步电机控制领域，特别是涉及一种永磁同步电机磁链估测方法、装置和计算机设备。

背景技术

随着和人们对家用电器能耗关注度的提高，家用电器的节能刻不容缓。在家用电器的各种节能技术中，通过永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，PMSM)的变频驱动压缩技术实现节能成为节能技术的主流方向。因此，无传感器的永磁同步电机驱动控制技术成为研究核心和热点。

对无传感器的永磁同步电机驱动控制主要是通过状态观测器估测出永磁同步电机的转子永磁体的角度和转速，进而进行加入无传感器的永磁同步电机驱动控制技术进行控制。

然而，传统技术中的状态观测器估测转子永磁体的角度和转速时，需要状态方程和实际电机模型完全一致，才可以准确辨识出永磁体的角度和转速。这样的观测器算法复杂，不宜实现。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够简化算法的永磁同步电机磁链估测方法、装置和计算机设备。

为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种永磁同步电机磁链估测方法，所述方法包括：

基于两相静止坐标系的α轴和β轴建立电机控制模型；

基于所述电机控制模型建立以α轴定子侧电压和β轴定子侧电压为输入，以感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影为输出的基础状态观测方程；

对所述基础状态观测器方程进行去耦简化，得到简化状态观测方程；

根据所述简化状态观测方程，推导求解得到全阶状态观测器；

利用所述全阶状态观测器估测感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影，得到α轴反电动势估测值和β轴反电动势估测值；

根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，估测转子永磁体的角度和转速。

在其中一个实施例中，所述基础状态观测方程为：

其中，i_α为α轴定子侧电流，i_β为β轴定子侧电流，R_S为定子侧电阻，T_S为状态观测器的计算周期，L_S为定子侧等效电感，e_α为感应电动势在α轴的投影，e_β为感应电动势在β轴的投影，u_α为α轴定子侧电压，u_β为β轴定子侧电压，ω_e为转子磁链的角速度，k为常数。

在其中一个实施例中，所述对所述基础状态观测方程进行去耦简化，得到简化状态观测方程，包括：

令所述简化状态观测方程中的ω_e＝0，得到所述简化状态观测方程为：

在其中一个实施例中，所述根据所述简化状态观测方程，推导求解得到全阶状态观测器包括：

对所述简化状态观测方程进行解耦，得到解耦状态观测方程；

推导求解所述解耦状态观测方程的反馈矩阵，得到所述全阶状态观测器。

在其中一个实施例中，所述解耦状态观测方程为：

其中，g₁和g₂为反馈矩阵的元素，ω_e为转子磁链的角速度。

在其中一个实施例中，所述解耦状态观测方程的反馈矩阵为：

其中，G为状态观测方程的反馈矩阵，为第一特征值估测值，为第二特征值估测值。

在其中一个实施例中，所述根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，估测转子永磁体的角度和转速，包括：

根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，通过锁相环估测转子永磁体的角度和转速。

在其中一个实施例中，所述锁相环对应的误差方程为：

其中，Δe为α和β轴反电动势余正弦的差，θ_e为转子永磁体的角度，ψ_f为转子永磁体产生的磁链，为转子永磁体的估测角度。

另一方面，本申请实施例还提供了一种永磁同步电机磁链估测装置，所述装置包括：

电机控制模型建立模块，用于基于两相静止坐标α轴和β轴建立电机控制模型；

基础状态观测方程建立模块，用于基于所述电机控制模型建立以α轴定子侧电压和β轴定子侧电压为输入，以感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影为输出的基础状态观测方程；

去耦简化模块，用于对所述状态观测器方程进行去耦简化，得到简化状态观测方程；

推导求解模块，用于根据所述简化状态观测方程，推导求解得到全阶状态观测器；

反电动势估测模块，用于利用所述全阶状态观测器估测感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影，得到α轴反电动势估测值和β轴反电动势估测值；

角度和转速估测模块，用于根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，估测转子永磁体的角度和转速。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。

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所述的方法的步骤。

上述永磁同步电机磁链估测方法、装置、计算机设备和存储介质，基于两相静止坐标系的α轴和β轴建立电机控制模型，并进一步基于所述电机控制模型建立基础状态观测方程。同时，对所述基础状态观测方程进行了去耦简化，得到简化状态观测方程，从而可以大大缩减后续算法的复杂程度，提高运算速度和可实现度。另外，基于所述简化状态观测方程得到的全阶状态观测器能够避免传统技术滑模观测器等不连续开关特性引起的抖振问题等，提高转子永磁体的角度和转速估测的准确性。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的永磁同步电机磁链估测方法的应用环境图；

图2为本申请一个实施例提供的无速度传感器永磁同步电机矢量控制框图；

图3为本申请一个实施例提供的永磁同步电机磁链估测方法的步骤流程示意图；

图4为本申请一个实施例提供的永磁同步电机坐标系示意图；

图5为本申请一个实施例提供的龙伯格状态观测器结构框图；

图6为本申请一个实施例提供的对基础状态观测器方程进行去耦简化，得到简化状态观测方程的步骤流程示意图；

图7为本申请一个实施例提供的永磁同步电机磁链估测方法框图；

图8为本申请一个实施例提供的锁相环位置检测原理框图；

图9为本申请一个实施例提供的当时，锁相环的传递函数框图；

图10为本申请一个实施例提供的永磁同步电机磁链估测装置结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的永磁同步电机磁链估测方法，可以适用于图1所示的计算机设备。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储下述实施例中的位置更新拒绝消息，有关位置更新拒绝消息的描述可以参照下述方法实施例的内容。该计算机设备的网络接口可以用于与外部的其他设备通过网络连接通信。可选的，该计算机设备可以是服务器，可以是台式机，可以是个人数字助理，还可以是其他的终端设备，例如平板电脑、手机等等，还可以是云端或者远程服务器，本申请实施例对计算机设备的具体形式并不做限定。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。当然，输入装置和显示屏也可以不属于计算机设备的一部分，可以是计算机设备的外接设备。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

下面以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

需要说明的是，下述方法实施例的执行主体可以是永磁同步电机磁链估测装置，该装置可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现成为上述计算机设备的部分或者全部。下述方法实施例中，均以执行主体是计算机设备为例来进行说明。

请参见图2，本申请一个实施例提供一种永磁同步电机磁链估测方法，所述方法可以应用于无速度传感器永磁同步电机矢量控制系统中。如图2所示，无速度传感器永磁同步电机矢量控制系统采用双闭环控制结构，外环为速度环。磁链观测器(Position and speedEstimator)用来检测转子永磁体的位置和转速。具体的，所述方法可以用于估测内嵌式永磁同步电机(IPMSM)或表贴式永磁同步电机(SPMSM)的转子位置和速度。

请参见图3，所述方法包括：

S10，基于两相静止坐标系的α轴和β轴建立电机控制模型。

请参见图4，图4中包括三相静止坐标系(包括A轴、B轴和C轴)、两相静止坐标系(包括α轴和β轴)和两相旋转坐标系(包括d轴和q轴)。基于图中两相静止坐标系的α轴和β轴建立电机的控制模型：

其中，u_α为α轴定子侧电压，u_β为β轴定子侧电压，R_S为定子侧电阻，为微分因子，L_S为定子侧等效电感，L_α为电感α轴的投影值，L_β为电感β轴的投影值，L_αβ为α轴和β轴的互感值，i_α为α轴定子侧电流，i_β为β轴定子侧电流，ω_e为转子磁链的角速度，ψ_f为转子永磁体产生的磁链，θ_e为转子永磁体的角度，L₀和L₁为等效电感，L_d为d轴的电感，L_q为q轴的电感。

对于表贴式永磁同步电机(SPMSM)，凸极比当ρ＝1时，公式(1)简化为：

对于内嵌式永磁同步电机(IPMSM)，所述电机控制模型也可以近似为公式(2)，且

在α轴和β轴坐标系下，感应电动势如下：

其中，e_α为感应电动势在α轴的投影，e_β为感应电动势在β轴的投影。

感应电动势的导数如下：

S20，基于所述电机控制模型建立以α轴定子侧电压和β轴定子侧电压为输入，以感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影为输出的基础状态观测方程。

具体的，计算机设备根据所述电机控制模型建立电机控制系统的状态方程。根据电机控制系统的状态方程，确定输入参数、输出参数和状态变量。进一步的，将电机控制系统状态方程的输入参数和输出参数作为输入，将电机控制系统状态方程的状态变量作为输出，建立龙伯格(Luenberger)状态观测方程。对所述龙伯格状态观测方程进行推导和变形，得到所述基础状态观测方程。

请参见图5，电机系统的状态方程如下：

其中，为电机系统的状态变量的微分，为电机系统的状态变量，为电机系统的输入参数，为电机系统的输出参数。

其中，A、B、C矩阵如下：

所述龙伯格状态观测方程如下：

其中，为状态变量估测量的微分，为状态变量的估测量，为输出参数的估测量，为α轴定子侧电流的估测量，为β轴定子侧电流的估测量，为感应电动势在α轴的投影的估测量，e_β为感应电动势在β轴的投影估测量。

对如上公式(10)和公式(11)进行推导和变形，得到所述基础状态观测方程。所述基础状态观测方程存在耦合性。

S30，对所述基础状态观测器方程进行去耦简化，得到简化状态观测方程。

计算机设备根据预设的算法对所述基础状态观测方程进行去耦，将所述基础状态方程进行简化，得到简化状态观测方程，从而可以大大缩减后续算法的复杂程度，提高运算速度和可实现度。

S40，根据所述简化状态观测方程，推导求解得到全阶状态观测器。

基于所述简化状态观测方程，推导求解所述简化状态方程对应的反馈矩阵，从而获得所述全阶状态观测器。所述全阶状态观测器以α轴定子侧电压和β轴定子侧电压为输入，以感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影为输出。

S50，利用所述全阶状态观测器估测感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影，得到α轴反电动势估测值和β轴反电动势估测值。

S60，根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，估测转子永磁体的角度和转速。

本实施例中，基于两相静止坐标系的α轴和β轴建立电机控制模型，并进一步基于所述电机控制模型建立基础状态观测方程。同时，对所述基础状态观测方程进行了去耦简化，得到简化状态观测方程，从而可以大大缩减后续算法的复杂程度，提高运算速度和可实现度。另外，基于所述简化状态观测方程得到的全阶状态观测器能够避免传统技术滑模观测器等不连续开关特性引起的抖振问题等，提高转子永磁体的角度和转速估测的准确性。

在一个实施例中，S20中，对公式(10)和公式(11)进行如下推导和变形：

求状态误差方程，即用公式(6)减公式(10)，得到状态误差方程：

进行离散化过程推导：

得到所述基础状态观测方程：

其中，i_α为α轴定子侧电流，i_β为β轴定子侧电流，R_S为定子侧电阻，T_S为状态观测器的计算周期，L_S为定子侧等效电感，e_α为感应电动势在α轴的投影，e_β为感应电动势在β轴的投影，u_α为α轴定子侧电压，u_β为β轴定子侧电压，ω_e为转子磁链的角速度，k为常数。

在一个实施例中，S30包括：

根据公式(14)，令ω_e＝0，去耦简化公式(14)，得到所述简化状态观测方程：

本实施例中，通过基于所述龙伯格观测方程求状态误差方程，并进行离散化推导，得到所述基础状态观测方程。对所述基础状态观测方程进行去耦简化，去除了转子磁链角速度，从而消除了感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影的互相影响，简化了后续运算过程。

请参见图6和图7，在一个实施例中，S40包括：

S410，对所述简化状态观测方程进行解耦，得到解耦状态观测方程。

基于公式(15)求解特征方程如下：

特征方程见下：

求解特征值|λI-A|＝0，特征值可得：

其中，λ为特征值，λ₁为第一特征值，λ₂为第二特征值。

根据如下状态观测器的方程：

其中，G为状态观测方程的反馈矩阵，g₁和g₂为反馈矩阵的元素。

离散化方程代入所述反馈矩阵可得解耦状态观测方程如下：

公式(19)中，增加了解耦部分：公式(19-3)中的+ω_e·e_α[k-1]和公式(19-4)中的+ω_e·e_α[k-1]。本实施例中，在α轴反电动势估测值和β轴反电动势估测值求解中加入了转子磁链角速度、e_α和e_β参数，提高了精确度。

S420，推导求解所述解耦状态观测方程的反馈矩阵，得到所述全阶状态观测器。

去耦(认为ω_e＝0)将简化马达模型：

特征矩阵见下：

求解特征值|λI-A|＝0，因为电机系统可观测，则极点可任意配置，现将极点配置见下：

推导出状态观测器的反馈矩阵，见下：

其中，为第一特征值估测值，为第二特征值估测值。

本实施例中，对所述简化状态观测方程进行解耦，得到解耦状态观测方程，并进一步推导求解所述解耦状态观测方程的反馈矩阵，得到所述全阶状态观测器，从而提高了所述全阶状态观测器能够的精确度，使得估测出的转子永磁体的角度和转速更加准确。

在一个实施例中，S60包括：

S610，根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，通过锁相环(PLL)估测转子永磁体的角度和转速。

请一并参见图8，锁相环的输出为Kp和Ki是PI调节器的比例系数和微分系数。求取θ_e的余弦和正弦函数，分别与感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影相乘，做差后得到误差Δe，误差方程如下：

其中，Δe为α和β轴反电动势余正弦的差，为转子永磁体的估测角度。

请参见图9，当时，根据三角函数的原理此时，锁相环系统的等效框图如图9所示。

本实施例中，通过锁相环估测转子永磁体的角度和转速，结构简单可靠，且锁相环具有低通滤波特性，抗干扰能力强，对低频输入和阶跃、斜坡输入具有较高精度的跟踪特性，因此提高了转子永磁体角度和速度估测的准确性。

应该理解的是，虽然图中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图10所示，提供了一种永磁同步电机磁链估测装置10，所述装置包括电机控制模型建立模块100、基础状态观测方程建立模块200、去耦简化模块300、推导求解模块400、反电动势估测模块500和角度和转速估测模块600。

所述电机控制模型建立模块100，用于基于两相静止坐标α轴和β轴建立电机控制模型；

所述基础状态观测方程建立模块200，用于基于所述电机控制模型建立以α轴定子侧电压和β轴定子侧电压为输入，以感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影为输出的基础状态观测方程；

所述去耦简化模块300，用于对所述状态观测器方程进行去耦简化，得到简化状态观测方程；

所述推导求解模块400，用于根据所述简化状态观测方程，推导求解得到全阶状态观测器；

所述反电动势估测模块500，用于利用所述全阶状态观测器估测感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影，得到α轴反电动势估测值和β轴反电动势估测值；

所述角度和转速估测模块600，用于根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，估测转子永磁体的角度和转速。

在一个实施例中，所述基础状态观测方程为：

其中，i_α为α轴定子侧电流，i_β为β轴定子侧电流，R_S为定子侧电阻，T_S为状态观测器的计算周期，L_S为定子侧等效电感，e_α为感应电动势在α轴的投影，e_β为感应电动势在β轴的投影，u_α为α轴定子侧电压，u_β为β轴定子侧电压，ω_e为转子磁链的角速度，k为常数。

在一个实施例中，所述去耦简化模块300具体用于令所述简化状态观测方程中的ω_e＝0，得到所述简化状态观测方程为：

在一个实施例中，所述推导求解模块400包括解耦单元和求解单元。所述解耦单元用于对所述简化状态观测方程进行解耦，得到解耦状态观测方程。所述求解单元用于推导求解所述解耦状态观测方程的反馈矩阵，得到所述全阶状态观测器。

在一个实施例中，所述解耦状态观测方程为：

其中，g₁和g₂为反馈矩阵的元素，ω_e为转子磁链的角速度。

在一个实施例中，所述解耦状态观测方程的反馈矩阵为：

其中，G为状态观测方程的反馈矩阵，为第一特征值估测值，为第二特征值估测值。

在一个实施例中，所述角度和转速估测模块600具体用于根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，通过锁相环估测转子永磁体的角度和转速。

在一个实施例中，所述锁相环对应的误差方程为：

其中，Δe为α和β轴反电动势余正弦的差，θ_e为转子永磁体的角度，ψ_f为转子永磁体产生的磁链，为转子永磁体的估测角度。

关于所述永磁同步电机磁链估测装置10的具体限定可以参见上文中对于永磁同步电机磁链估测方法的限定，在此不再赘述。上述永磁同步电机磁链估测装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

基于两相静止坐标系的α轴和β轴建立电机控制模型；

基于所述电机控制模型建立以α轴定子侧电压和β轴定子侧电压为输入，以感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影为输出的基础状态观测方程；

对所述基础状态观测器方程进行去耦简化，得到简化状态观测方程；

根据所述简化状态观测方程，推导求解得到全阶状态观测器；

利用所述全阶状态观测器估测感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影，得到α轴反电动势估测值和β轴反电动势估测值；

根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，估测转子永磁体的角度和转速。

在一个实施例中，所述基础状态观测方程为：

其中，i_α为α轴定子侧电流，i_β为β轴定子侧电流，R_S为定子侧电阻，T_S为状态观测器的计算周期，L_S为定子侧等效电感，e_α为感应电动势在α轴的投影，e_β为感应电动势在β轴的投影，u_α为α轴定子侧电压，u_β为β轴定子侧电压，ω_e为转子磁链的角速度，k为常数。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

令所述简化状态观测方程中的ω_e＝0，得到所述简化状态观测方程为：

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：对所述简化状态观测方程进行解耦，得到解耦状态观测方程；推导求解所述解耦状态观测方程的反馈矩阵，得到所述全阶状态观测器。

在一个实施例中，所述解耦状态观测方程为：

其中，g₁和g₂为反馈矩阵的元素，ω_e为转子磁链的角速度。

在一个实施例中，所述解耦状态观测方程的反馈矩阵为：

其中，G为状态观测方程的反馈矩阵，为第一特征值估测值，为第二特征值估测值。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，通过锁相环估测转子永磁体的角度和转速。

在一个实施例中，所述锁相环对应的误差方程为：

其中，Δe为α和β轴反电动势余正弦的差，θ_e为转子永磁体的角度，ψ_f为转子永磁体产生的磁链，为转子永磁体的估测角度。

在一个实施例中，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以下步骤：

基于两相静止坐标系的α轴和β轴建立电机控制模型；

基于所述电机控制模型建立以α轴定子侧电压和β轴定子侧电压为输入，以感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影为输出的基础状态观测方程；

对所述基础状态观测器方程进行去耦简化，得到简化状态观测方程；

根据所述简化状态观测方程，推导求解得到全阶状态观测器；

利用所述全阶状态观测器估测感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影，得到α轴反电动势估测值和β轴反电动势估测值；

根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，估测转子永磁体的角度和转速。

在一个实施例中，所述基础状态观测方程为：

其中，i_α为α轴定子侧电流，i_β为β轴定子侧电流，R_S为定子侧电阻，T_S为状态观测器的计算周期，L_S为定子侧等效电感，e_α为感应电动势在α轴的投影，e_β为感应电动势在β轴的投影，u_α为α轴定子侧电压，u_β为β轴定子侧电压，ω_e为转子磁链的角速度，k为常数。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

令所述简化状态观测方程中的ω_e＝0，得到所述简化状态观测方程为：

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：对所述简化状态观测方程进行解耦，得到解耦状态观测方程；推导求解所述解耦状态观测方程的反馈矩阵，得到所述全阶状态观测器。

在一个实施例中，所述解耦状态观测方程为：

其中，g₁和g₂为反馈矩阵的元素，ω_e为转子磁链的角速度。

在一个实施例中，所述解耦状态观测方程的反馈矩阵为：

其中，G为状态观测方程的反馈矩阵，为第一特征值估测值，为第二特征值估测值。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，通过锁相环估测转子永磁体的角度和转速。

在一个实施例中，所述锁相环对应的误差方程为：

其中，Δe为α和β轴反电动势余正弦的差，θ_e为转子永磁体的角度，ψ_f为转子永磁体产生的磁链，为转子永磁体的估测角度。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种永磁同步电机磁链估测方法，其特征在于，所述方法包括：

基于两相静止坐标系的α轴和β轴建立电机控制模型；

基于所述电机控制模型建立以α轴定子侧电压和β轴定子侧电压为输入，以感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影为输出的基础状态观测方程；

对所述基础状态观测器方程进行去耦简化，得到简化状态观测方程；

根据所述简化状态观测方程，推导求解得到全阶状态观测器；

利用所述全阶状态观测器估测感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影，得到α轴反电动势估测值和β轴反电动势估测值；

根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，估测转子永磁体的角度和转速。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基础状态观测方程为：

其中，i_α为α轴定子侧电流，i_β为β轴定子侧电流，R_S为定子侧电阻，T_S为状态观测器的计算周期，L_S为定子侧等效电感，e_α为感应电动势在α轴的投影，e_β为感应电动势在β轴的投影，u_α为α轴定子侧电压，u_β为β轴定子侧电压，ω_e为转子磁链的角速度，k为常数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述基础状态观测方程进行去耦简化，得到简化状态观测方程，包括：

令所述简化状态观测方程中的ω_e＝0，得到所述简化状态观测方程为：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述简化状态观测方程，推导求解得到全阶状态观测器包括：

对所述简化状态观测方程进行解耦，得到解耦状态观测方程；

推导求解所述解耦状态观测方程的反馈矩阵，得到所述全阶状态观测器。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述解耦状态观测方程为：

其中，g₁和g₂为反馈矩阵的元素，ω_e为转子磁链的角速度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述解耦状态观测方程的反馈矩阵为：

其中，G为状态观测方程的反馈矩阵，为第一特征值估测值，为第二特征值估测值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，估测转子永磁体的角度和转速，包括：

根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，通过锁相环估测转子永磁体的角度和转速。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述锁相环对应的误差方程为：

其中，Δe为α和β轴反电动势余正弦的差，θ_e为转子永磁体的角度，ψ_f为转子永磁体产生的磁链，为转子永磁体的估测角度。

9.一种永磁同步电机磁链估测装置，其特征在于，所述装置包括：

电机控制模型建立模块，用于基于两相静止坐标α轴和β轴建立电机控制模型；

基础状态观测方程建立模块，用于基于所述电机控制模型建立以α轴定子侧电压和β轴定子侧电压为输入，以感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影为输出的基础状态观测方程；

去耦简化模块，用于对所述状态观测器方程进行去耦简化，得到简化状态观测方程；

推导求解模块，用于根据所述简化状态观测方程，推导求解得到全阶状态观测器；

反电动势估测模块，用于利用所述全阶状态观测器估测感应电动势在α轴的投影和感应电动势在β轴的投影，得到α轴反电动势估测值和β轴反电动势估测值；

角度和转速估测模块，用于根据所述α轴反电动势估测值和所述β轴反电动势估测值，估测转子永磁体的角度和转速。

10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。

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权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。