CN110661461A - 一种压缩机永磁同步电机控制方法、装置及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压缩机永磁同步电机控制方法、装置及空调器，所述方法包括：获取所述压缩机永磁同步电机的电压矢量；在所述电压矢量大于第三电压阈值时，控制所述压缩机永磁同步电机进入弱磁模式；根据所述电压矢量的幅值和所述第三电压阈值，获取弱磁电流；控制所述压缩机永磁同步电机，在其直轴电流方向增加所述弱磁电流。这样，一方面，可以保持电机运转的稳定性，避免电机的运转进入不稳定的状态，消除了给压缩机电机的控制带来的隐患；另一方面，减少了电机进入不稳定的状态后再逐渐恢复的实施步骤，节约了调节时间，提高了控制的效率。

Description

一种压缩机永磁同步电机控制方法、装置及空调器

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种压缩机永磁同步电机控制方法、装置及空调器。

背景技术

变频空调具有节能、舒适等优点，其占比逐年增大，2018年变频空调占比70％以上，随着消费者对空调性能、舒适性要求的提高，变频空调占比会进一步增大，发达国家变频空调占比更高，日本已经接近100％。

变频空调的控制方法决定了效率，为了提高变频空调制冷制热能力，必须使用弱磁控制方法提升压缩机运行频率，但是弱磁控制会导致压缩机永磁同步电机进入不稳定的状态，给电机的控制带来隐患。

发明内容

本发明解决的问题是弱磁控制会导致电流增大，损耗增大。

为解决上述问题，本发明首先提供一种压缩机永磁同步电机控制方法，其包括：

获取压缩机永磁同步电机的电压矢量；

在所述电压矢量大于第三电压阈值时，控制所述压缩机永磁同步电机进入弱磁模式；

根据所述电压矢量的幅值和所述第三电压阈值，获取弱磁电流；

控制所述压缩机永磁同步电机，在其直轴电流方向增加所述弱磁电流。

这样，一方面，可以保持电机运转的稳定性，避免电机的运转进入不稳定的状态，消除了给压缩机永磁同步电机的控制带来的隐患；另一方面，减少了电机进入不稳定的状态后再逐渐恢复的实施步骤，节约了调节时间，提高了控制的效率。

可选的，所述弱磁电流的计算公式为：

i_dw＝∫(u_f3-u_s)dt

式中，i_dw为弱磁电流，u_f3为第三电压阈值，u_s为电压矢量的幅值。

这样，通过积分的方式获取弱磁电流，可以直接对电机的直轴电流进行调节，这种调节随着电压矢量的幅值向第三电压阈值的靠近而减小，从而使得该调节更加稳定，且可以达到最大的电压利用率。

可选的，所述获取所述压缩机永磁同步电机的电压矢量之前，包括：

获取所述压缩机永磁同步电机的最大转矩电流比角度；

根据所述最大转矩电流比角度，控制所述压缩机永磁同步电机的电流矢量。这样，在弱磁控制的基础上，提高逆变器电压的利用率，减少损耗，提高电机的实际使用效率；这样，虽然弱磁控制导致了损耗的增大，但通过最大转矩电流比角度控制在整体上减少损耗，达到弥补弱磁控制损耗增大的效果，避免效率降低或者减少效率降低的幅度。

可选的，所述弱磁模式中，所述直轴电流根据所述最大转矩电流比角度和所述弱磁电流确定。可选的，所述获取所述压缩机永磁同步电机的最大转矩电流比角度，包括：

获取所述压缩机永磁同步电机的电机参数；

根据所述电机参数，计算所述压缩机永磁同步电机的最大转矩电流比角度。

可选的，所述获取所述压缩机永磁同步电机的电压矢量之前，所述在所述电压矢量大于第三电压阈值时，控制所述压缩机永磁同步电机进入弱磁模式之后，还包括：

对所述电压矢量进行过调制控制。可以直接根据压缩机永磁同步电机的电机参数确定最大转矩电流比角度，从而根据该角度对压缩机永磁同步电机进行控制，使其保持在实际效率最大的状态。

可选的，所述第三电压阈值为所述过调制过程中的最大输出电压。将第三电压阈值设定为最大输出电压，提升了进入弱磁模式的电压阈值，从而可以使得压缩机永磁同步电机更晚的进入弱磁模式，这在一定程度上减少了进入弱磁模式后弱磁电流导致电机铜损增大的情况，使电机具有较高的工作效率。

可选的，所述对所述电压矢量进行过调制控制，包括：

获取过调制过程中的第一电压阈值、第二电压阈值和所述第三电压阈值；

若所述电压矢量小于所述第一电压阈值，则所述电压矢量进入线性调制区；

若所述电压矢量大于所述第一电压阈值且小于所述第二电压阈值，则所述电压矢量进入过调制I区；

若所述电压矢量大于所述第二电压阈值且小于所述第三电压阈值，则所述电压矢量进入过调制II区。可以直接根据电压矢量的大小，确定电压矢量所处的调制区域，从而对所述电压矢量进行调制。

可选的，所述线性调制区、所述过调制I区、所述过调制II区中，所述直轴电流根据所述最大转矩电流比角度确定。

其次提供一种压缩机永磁同步电机控制装置，其包括：

获取单元，其用于获取所述压缩机永磁同步电机的电压矢量；

还用于根据所述电压矢量的幅值和所述第三电压阈值，获取弱磁电流；

控制单元，其用于在所述电压矢量大于第三电压阈值时，控制所述压缩机永磁同步电机进入弱磁模式；

还用于控制所述压缩机永磁同步电机，在其直轴电流方向增加所述弱磁电流。

这样，一方面，可以保持电机运转的稳定性，避免电机的运转进入不稳定的状态，消除了给压缩机永磁同步电机的控制带来的隐患；另一方面，减少了电机进入不稳定的状态后再逐渐恢复的实施步骤，节约了调节时间，提高了控制的效率。

再次提供一种空调器，其包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上述所述的压缩机永磁同步电机控制方法。

最后提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如上述所述的压缩机永磁同步电机控制方法。

这样，一方面，可以保持电机运转的稳定性，避免电机的运转进入不稳定的状态，消除了给压缩机永磁同步电机的控制带来的隐患；另一方面，减少了电机进入不稳定的状态后再逐渐恢复的实施步骤，节约了调节时间，提高了控制的效率。

附图说明

图1为空调器压缩机永磁同步电机的一种驱动方式的示意图；

图2为根据本发明一个实施例的压缩机永磁同步电机控制方法的流程图；

图3为根据本发明实施例的压缩机永磁同步电机控制方法步骤10的流程图；

图4为根据本发明另一个实施例的压缩机永磁同步电机控制方法的流程；

图5为根据本发明实施例的压缩机永磁同步电机控制方法步骤40的流程图；

图6为根据本发明实施例的压缩机永磁同步电机控制方法步骤20的流程图；

图7为根据本发明实施例的压缩机永磁同步电机控制方法步骤22的流程图；

图8为根据本发明实施例的压缩机永磁同步电机控制方法步骤23的流程图；

图9为根据本发明实施例的压缩机永磁同步电机控制装置的结构框图。

附图标记说明：

1-获取单元，2-控制单元。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

显然，所说明的实施例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，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于理解，在本发明中，需要对其中的技术问题进行详细阐述。

如图1所示，其为空调器压缩机永磁同步电机的一种驱动方式的示意图；图中，电源为交流电源，其通过整流器将交流电转换成直流电，直流电通过逆变电路将直流电转换成交流电，以驱动所述压缩机永磁同步电机进行运转；其中，所述电源为二相交流电源，所述逆变电路为三相逆变电路(且为由IGBT构成的三相逆变电路)，将直流电转换为三相交流电，所述压缩机永磁同步电机为三相交流电驱动的电机。一电压检测电路的两端与直流电两端连接，用于测量该直流电压u_dc，并将测得的直流电压输出到单片机内，同时，所述单片机还获取由IGBT构成的三相逆变电路输出的三相电流的电流值(比如相电流i_u、i_v)；单片机在需要对压缩机永磁同步电机进行调节时，将调节数据发送给驱动电路，驱动电路通过调节三相逆变电路各个上桥IGBT的占空比，来控制转换成的三相交流电，进而控制压缩机永磁同步电机。

需要说明的是，图1仅为空调器压缩机永磁同步电机的其中一种驱动方式，现有的压缩机永磁同步电机还具有其他的驱动方式，在此不再进行赘述。

其中，所述压缩机永磁同步电机为永磁同步电机，所述永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流；此时转子动能转化为电能，永磁同步电机作发电机(generator)用；此外，当定子侧通入三相对称电流，由于三相定子在空间位置上相差120，所以三相定子电流在空间中产生旋转磁场，转子旋转磁场中受到电磁力作用运动，此时电能转化为动能，永磁同步电机作电动机(motor)用。

需要说明的是，压缩机永磁同步电机的输入电流(驱动电流)为三相电流，三相电流具有相电流和线电流，其中，线电流通过实际测量获得，相电流通过线电流转换得到，不同结构的三相电，相电流和线电流的对应关系不同。

对于交轴电流和直轴电流，其根据相电流计算得到。交轴也叫q轴，直轴也叫d轴，他们实际上是坐标轴，而不是实际的轴，在永磁同步电机控制中，为了能够得到类似直流电机的控制特性，在电机转子上建立了一个坐标系，此坐标系与转子同步转动，取转子磁场方向为d轴。垂直于转子磁场方向为q轴，将电机的数学模型转换到此坐标系下，可实现d轴和q轴的解耦，从而得到良好控制特性。

也即是说，交轴电流和直轴电流，可以通过相电流计算得到(将三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系dq)，反之，相电流也可以通过交轴电流和直轴电流转化得到(一般是通过测量得到相电流，进而计算得到交轴电流和直轴电流)，因此，可以获得压缩机永磁同步电机的交轴电流和直轴电流，也可以获得压缩机永磁同步电机的相电流。

其中，交轴电流和直轴电流的计算公式如下：

i_d＝i_αcosθ+i_βsinθ

i_q＝i_βcosθ-i_αsinθ

i_α＝i_u

i_w＝-i_u-i_v

式中，θ为所述压缩机永磁同步电机转子永磁磁链的角度，所述压缩机永磁同步电机u相方向为0度，逆时针方向为正方向，i_u，i_v，i_w为所述压缩机永磁同步电机的相电流，i_d为直轴电流，i_q为交轴电流，i_α为两相静止坐标系下的α轴电流，i_β为两相静止坐标系下的β轴电流。

由于电机在额定状态运行时，它的磁路已接近饱和，所以通常都是减小磁通，将转速往上调，也即是通过减弱磁通量的方式来增加转速，也即是弱磁控制。

现有的弱磁控制，主要是通过调节电机转子永磁体磁链的角度以及所述压缩机永磁同步电机的电流矢量幅值来实现。进行弱磁控制时，会先增加电机转子永磁体磁链的角度，由上述各公式我们可以看出，如果增加电机转子永磁体磁链的角度，直轴电流会增大，交轴电流会减小，但对应的压缩机永磁同步电机的电流矢量(的幅值)保持不变(电流矢量幅值与交轴电流、直轴电流的具体关联方式，会在后续进行进一步详细描述)。但需要注意的是，交轴电流是与电机的转矩相关的，其减小会导致电机的转矩不足，使得电机的运转不稳定；为了解决该问题，需要增加压缩机永磁同步电机的电流矢量，进而使得直轴电流和交轴电流的同步增加，直至交轴电流增加到原来的大小为止，从而使得电机的运转恢复稳定。

但是现有的这种弱磁控制方式，会导致电机的运转先进入不稳定的状态，然后再逐渐恢复稳定，这就给压缩机永磁同步电机的控制带来了隐患。

本公开实施例提供了一种压缩机永磁同步电机控制方法，该方法可以由压缩机永磁同步电机控制装置来执行，该压缩机永磁同步电机控制装置可以集成在空调等电子设备中。如图2所示，其为根据本发明实施例的压缩机永磁同步电机控制方法的流程图；其中，所述压缩机永磁同步电机控制方法，包括：

步骤30，获取所述压缩机永磁同步电机的电压矢量；

其中，所述电压矢量根据直轴指令电压和交轴指令电压确定。所述电压矢量的计算公式为：

式中，u_s为所述电压矢量幅值，u_d为直轴指令电压，u_q为交轴指令电压。

其中，对所述电压矢量幅值的获取是实时的，从而便于及时根据实时电压矢量幅值进行及时操作控制。

步骤50，在所述电压矢量大于第三电压阈值时，控制所述压缩机永磁同步电机进入弱磁模式；

步骤60，根据所述电压矢量的幅值和所述第三电压阈值，获取弱磁电流；

步骤70，控制所述压缩机永磁同步电机，在其直轴电流方向增加所述弱磁电流。

这样，在进入弱磁模式后，直接获取弱磁电流，并将弱磁电流施加在压缩机永磁同步电机的驱动电流的直轴电流方向；也即是保持交轴电流不变，直接将直轴电流增加所述弱磁电流，从而使得交轴电流不变的情况下，直轴电流(增加弱磁电流后的)增加，从而在压缩机永磁同步电机的转矩不变，维持稳定性的情况下，达到增加转速的目的。

这样，一方面，可以保持电机运转的稳定性，避免电机的运转进入不稳定的状态，消除了给压缩机永磁同步电机的控制带来的隐患；另一方面，减少了电机进入不稳定的状态后再逐渐恢复的实施步骤，节约了调节时间，提高了控制的效率。

可选的，所述弱磁电流的计算公式为：

i_dw＝∫(u_f3-u_s)dt

式中，i_dw为弱磁电流，u_f3为第三电压阈值，u_s为电压矢量的幅值。

这样，通过积分的方式获取弱磁电流，可以直接对电机的直轴电流进行调节，这种调节随着电压矢量的幅值向第三电压阈值的靠近而减小，从而使得该调节更加稳定，且可以达到最大的电压利用率。

另外，对于电机来说，其损耗主要包括铁损和铜损：

P_损＝P_铜损+P_铁损

其中，铁损对于三相永磁同步电机来说，可以忽略不计，在此仅对铜损进行进一步说明。

其中，所述铜损的计算公式为：

式中，P_铜损为电机的铜损，i_s为电流矢量幅值，i_d为直轴电流，i_q为交轴电流，R_s为定子电阻。

由上述计算公式，我们可以看出，在弱磁模式下，当负方向的直轴电流i_d增大时，其幅值平方

也会增大，进而使得电机的电流矢量幅值i_s增加；导致铜损增大，电机总体损耗增大；损耗增大，也就意味着电机的效率降低。

也即是说，弱磁控制方法提升压缩机运行频率，但是弱磁控制会导致电流增大，损耗增大，效率降低。

可选的，如图4所示，所述步骤30之前，还包括：

步骤10，获取所述压缩机永磁同步电机的最大转矩电流比角度；

其中，所述压缩机永磁同步电机的最大转矩电流比角度，是根据压缩机永磁同步电机的所述电机参数得到的。

步骤20，根据所述最大转矩电流比角度，控制所述压缩机永磁同步电机的电流矢量；

本步骤中，在确定了压缩机永磁同步电机的最大转矩电流比角度后，需要调整压缩机永磁同步电机的输入电路(驱动电路等)，使得压缩机永磁同步电机按照该最大转矩电流比角度进行运行。

这样，在进入弱磁模式后，电机的直轴电流目标值由直轴极限电流和直轴弱磁电流确定，电机的交轴电流目标值由交轴极限电流确定。也即是说，所述弱磁模式中，所述直轴电流根据所述最大转矩电流比角度和所述弱磁电流确定。

所述压缩机永磁同步电机为三相永磁同步电机，电机采用磁场定向控制方法进行控制，电机的凸极效应使得电流矢量方向与磁极方向保持最优角度时，电机单位电流产生的力矩最大，因此确定电流矢量方向与磁极方向保持的最优角度后，直接通过该最优角度的固定值(最大转矩电流比角度)来驱动电机进行运转(即是确定最优角度后，就将最优角度固定不变)，从而可以使得压缩机永磁同步电机的运行效率保持很高的状态。

通过步骤10-70，可以在进入弱磁模式前，通过最大转矩电流比角度控制所述电机，使得所述电机按照该角度运行，提高逆变器电压的利用率，减少损耗，提高电机的效率，以达到进入弱磁模式前使电机保持最大的运行效率；在进入弱磁模式后，在所述最大转矩电流比角度控制的基础上，增加负方向的直轴电流分量(直轴弱磁电流)，从而在弱磁控制的基础上，提高逆变器电压的利用率，减少损耗，提高电机的实际使用效率；这样，虽然弱磁控制导致了损耗的增大，但通过最大转矩电流比角度控制在整体上减少损耗，达到弥补弱磁控制损耗增大的效果，避免效率降低或者减少效率降低的幅度。可选的，如图3所示，所述步骤10包括：

步骤11，获取所述压缩机永磁同步电机的电机参数；

本申请中，永磁同步电机为电动机用，其中，电机本身具有固有参数，为电机参数，所述电机参数可以通过查询电机铭牌等方式获得，也可以通过测量计算得出；电机的电流参数，为在使用中，输入所述压缩机永磁同步电机的电流具有的参数，可以通过测量获得，也可以通过计算得出。

其中，所述压缩机永磁同步电机的电机参数至少包括：d轴电感、q轴电感和永磁磁链。

步骤12，根据所述电机参数，计算所述压缩机永磁同步电机的最大转矩电流比角度。

其中，所述最大转矩电流比角度的计算公式如下：

式中，θ_MTPA为所述初始最大转矩电流比角度，ψ_f为压缩机永磁同步电机的永磁磁链，L_d为d轴电感，L_q为q轴电感，i_s为定子电流矢量幅值。

通过步骤11-12，可以直接根据压缩机永磁同步电机的电机参数确定最大转矩电流比角度，从而根据该角度对压缩机永磁同步电机进行控制，使其保持在实际效率最大的状态。

可选的，如图4所示，所述步骤30之前，所述步骤50之后，还包括：

步骤40，对所述电压矢量进行过调制控制。

这样，通过过调制控制，使所述压缩机永磁同步电机具有较高的电压利用率。

可选的，所述第三电压阈值为所述过调制过程中的最大输出电压。其中，过调制过程中的最大输出电压，是在过调制区域，逆变电路可以输出的最大电压。本申请中，通过判断电机实际需要的电压矢量幅值，决定是否进入弱磁模式；将第三电压阈值设定为最大输出电压，提升了进入弱磁模式的电压阈值，从而可以使得压缩机永磁同步电机更晚的进入弱磁模式，这在一定程度上减少了进入弱磁模式后弱磁电流导致电机铜损增大的情况，使电机具有较高的工作效率。

这样，通过提高逆变器电压的利用率，增大了进入弱磁的电压阈值，是电机更宽的转速范围工作在非弱磁模式，在非弱磁模式下通过控制压缩机永磁同步电机的电流矢量，使压缩机机电机工作在最大转矩电流比状态，减少损耗，提高电机的实际使用效率。

可选的，如图5所示，所述步骤40包括：

步骤41，获取过调制过程中的第一电压阈值、第二电压阈值和所述第三电压阈值；

所述第一电压阈值、第二电压阈值和所述第三电压阈值的计算公式为：

式中，u_f1为第一电压阈值，u_f2为第二电压阈值，u_f3为第三电压阈值，u_dc为直流母线电压。

这样可以根据直流母线电压快速的计算出各个阈值，进而通过所述阈值确定所述电压矢量的调制方法。

步骤42，若所述电压矢量小于所述第一电压阈值，则所述电压矢量进入线性调制区；

步骤43，若所述电压矢量大于所述第一电压阈值且小于所述第二电压阈值，则所述电压矢量进入过调制I区；

步骤44，若所述电压矢量大于所述第二电压阈值且小于所述第三电压阈值，则所述电压矢量进入过调制II区。

通过步骤41-44，可以直接根据电压矢量的大小，确定电压矢量所处的调制区域，从而对所述电压矢量进行调制。

可选的，所述线性调制区、所述过调制I区、所述过调制II区中，所述直轴电流根据所述最大转矩电流比角度确定。

具体如下所示：

u_s＜u_f1：电流矢量按照MTPA角度控制：

i_dRef＝i_dm

i_dm＝i_s*sin(θ_MTPA)

i_qRef＝i_s*cos(θ_MTPA)

式中，i_dRef为所述压缩机永磁同步电机的直轴电流目标值，i_dm为直轴极限电流，i_qRef为所述压缩机永磁同步电机的交轴电流目标值，i_s为所述压缩机永磁同步电机的电流矢量幅值，θ_MTPA为所述当前最大转矩电流比角度。

u_s＜u_f2：过调制I区，电流矢量按照MTPA角度控制：

i_dRef＝i_dm

i_dm＝i_s*sin(θ_MTPA)

i_qRef＝i_s*cos(θ_MTPA)

式中，i_dRef为所述压缩机永磁同步电机的直轴电流目标值，i_dm为直轴极限电流，i_qRef为所述压缩机永磁同步电机的交轴电流目标值，i_s为所述压缩机永磁同步电机的电流矢量幅值，θ_MTPA为所述当前最大转矩电流比角度。

u_s＜u_f3：过调制II区，电流矢量按照MTPA角度控制：

i_dRef＝i_dm

i_dm＝i_s*sin(θ_MTPA)

i_qRef＝i_s*cos(θ_MTPA)

式中，i_dRef为所述压缩机永磁同步电机的直轴电流目标值，i_dm为直轴极限电流，i_qRef为所述压缩机永磁同步电机的交轴电流目标值，i_s为所述压缩机永磁同步电机的电流矢量幅值，θ_MTPA为所述当前最大转矩电流比角度。

u_f3＜u_s：进入弱磁控制模式：

i_dRef＝i_dm+i_dw

i_dw＝∫(u_f3-u_s)dt

i_dm＝i_s*sin(θ_MTPA)

i_qRef＝i_s*cos(θ_MTPA)

式中，i_dRef为所述压缩机永磁同步电机的直轴电流目标值，i_dm为直轴极限电流，i_dw为弱磁电流，i_qRef为所述压缩机永磁同步电机的交轴电流目标值，i_s为所述压缩机永磁同步电机的电流矢量幅值，θ_MTPA为所述当前最大转矩电流比角度，u_f3为第三电压阈值，u_s为电压矢量幅值。

其中，弱磁电流i_dw为负值，若计算出的弱磁电流i_dw为正值，则取0；

即若i_dw＞0，i_dw＝0。

可选的，如图6所示，所述步骤20包括：

步骤21，获取所述压缩机永磁同步电机的电流矢量幅值、交轴电流和直轴电流；

步骤22，根据所述电流矢量幅值、优化后的所述当前最大转矩电流比角度、交轴电流和直轴电流，确定输入所述压缩机永磁同步电机的三相电的三相输出脉宽；

其中，所述三相电的三相输出脉宽，为所述三相电的相电压。

步骤23，根据所述三相输出脉宽，调整输入所述压缩机永磁同步电机的三相电路，使所述压缩机永磁同步电机按照所述当前最大转矩电流比角度运行；

当三相电路按照三相输出脉宽驱动所述压缩机永磁同步电机运转时，即可以使得所述压缩机永磁同步电机按照所述当前最大转矩电流比角度运行。

这样，通过压缩机永磁同步电机的当前最大转矩电流比角度确定驱动所述压缩机永磁同步电机的三相逆变电路的三相输出脉宽，这样，对逆变电路(输入电路、三相电路)的三相输出脉宽调整后，即可以使得压缩机永磁同步电机按照当前最大转矩电流比角度运行。这样，通过三相输出脉宽进行控制，控制简单，方便，准确度高。

可选的，如图7所示，所述步骤22包括：

步骤221，根据所述电流矢量幅值和所述当前最大转矩电流比角度，确定所述压缩机永磁同步电机的交轴电流目标值和直轴电流目标值；

需要说明的是，不同的调制区域，压缩机永磁同步电机的交轴电流目标值和直轴电流目标值不同，具体如上述所示，在此不再赘述。

步骤222，根据所述交轴电流、所述直轴电流所述交轴电流目标值和所述直轴电流目标值，确定所述压缩机永磁同步电机的的交轴指令电压和直轴指令电压；

u_d＝K_pid(i_dRef-i_d)+K_iid∫(i_dRef-i_d)dt

u_q＝K_piq(i_qRef-i_q)+K_iiq∫(i_qRef-i_q)dt

式中，u_d为所述压缩机永磁同步电机的的直轴指令电压，u_q为所述压缩机永磁同步电机的的交轴指令电压，i_dRef为所述压缩机永磁同步电机的直轴电流目标值，i_qRef为所述压缩机永磁同步电机的交轴电流目标值，i_d为直轴电流，i_q为交轴电流，K_pid为直轴比例系数，K_iid为直轴积分系数，K_piq为交轴比例系数，K_iiq为交轴积分系数。

其中，所述直轴比例系数、直轴积分系数、交轴比例系数和所述交轴积分系数根据实际情况或工程调试确定。

其中，压缩机永磁同步电机的电流控制使用PI控制器控制，PI调节器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。

步骤223，根据所述交轴指令电压和直轴指令电压，确定输入所述压缩机永磁同步电机的三相电的三相输出脉宽。

其中，所述三相电的三相输出脉宽的计算公式为：

u_α＝u_dcosθ-u_qsinθ

u_β＝u_dsinθ+u_qcosθ

u_u＝u_α

式中，u_u，u_v，u_w为所述三相电的三相输出脉宽，u_α为两相静止坐标系下的α轴电压，u_β为两相静止坐标系下的β轴电压，u_d为所述压缩机永磁同步电机的的直轴指令电压，u_q为所述压缩机永磁同步电机的的交轴指令电压，θ为所述压缩机永磁同步电机转子永磁磁链的角度。

这样，通过步骤221-223，可以根据所述当前最大转矩电流比角度快速确定输入所述压缩机永磁同步电机的三相电的三相输出脉宽，从而便于对所述三相电进行控制。

可选的，如图8所示，所述步骤23包括：

步骤231，根据所述三相输出脉宽，确定三相电的三相上桥导通占空比；

其中，三相上桥导通占空比的计算公式为：

式中，p_u，p_v，p_w为三相上桥导通占空比，u_dc为直流母线电压，u_u，u_v，u_w为所述三相电的三相输出脉宽。

步骤232，三相控制所述三相电路按照所述三相上桥导通占空比进行开关，使所述压缩机永磁同步电机按照当前最大转矩电流比角度运行。

逆变电路三个上桥IGBT分别按照p_u，p_v，p_w的占空比进行开关，下桥IGBT与上桥IGBT的开关状态相反，这样即可使所述压缩机永磁同步电机按照当前最大转矩电流比角度运行。

这样，通过三相输出脉宽确定占空比，从而按照占空比开关即可控制压缩机永磁同步电机按照当前最大转矩电流比角度运行。

可选的，电流矢量幅值由压缩机永磁同步电机的实际转速和目标转速确定。

其中，电流矢量幅值的计算公式为：

i_s＝K_psc(W_rRef-W_r)+K_isc∫(W_rRef-W_r)dt

式中，i_s为电流矢量幅值，W_r为压缩机永磁同步电机的实际转速，W_rRef为压缩机永磁同步电机的目标转速，K_psc为速度比例系数，K_isc为速度积分系数。

其中，所述速度比例系数和所述速度积分系数根据实际情况或工程调试确定。

其中，压缩机永磁同步电机的目标转速由转速设置模块设置。

其中，压缩机永磁同步电机的速度控制使用PI控制器控制，PI调节器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。

可选的，压缩机永磁同步电机的实际转速通过估算确定。

可选的，压缩机永磁同步电机转子永磁磁链的角度通过估算确定。

其中，压缩机永磁同步电机转子永磁磁链的角度和实际转速的估算方式为：

θ(n)＝θ(n-1)+Δθ

式中，θ(n)为当前时刻的永磁磁链的角度，θ(n-1)为上一时刻的永磁磁链的角度，θ为估算角度和实际角度误差，e_d为反电动势的d轴分量，e_q为反电动势的q轴分量，R_s为定子电阻，u_d为所述压缩机永磁同步电机的的直轴指令电压，u_q为所述压缩机永磁同步电机的的交轴指令电压，i_d为直轴电流，i_q为交轴电流，L_d为d轴电感，L_q为q轴电感，W_r为压缩机永磁同步电机的实际转速。

这样，可以迅速估算出压缩机永磁同步电机的实际转速和转子永磁磁链的角度，便于进行后续处理。

这样，一方面，可以保持电机实施最大转矩电流比控制，提升控制效率，同时通过控制d轴电流提升最高运行转速，确保高速运转的稳定性，消除了传统的通过增大电流矢量角度的控制方式来提升最高最高运行转速的方式会导致压缩机永磁同步电机运行不稳定的隐患。

本公开实施例提供了一种压缩机永磁同步电机控制装置，用于执行本发明上述内容所述的压缩机永磁同步电机控制方法，以下对所述压缩机永磁同步电机控制装置进行详细描述。

如图9所示，所述压缩机永磁同步电机控制装置，包括：

获取单元1，其用于获取所述压缩机永磁同步电机的电压矢量；

还用于根据所述电压矢量的幅值和所述第三电压阈值，获取弱磁电流；

控制单元2，其用于在所述电压矢量大于第三电压阈值时，控制所述压缩机永磁同步电机进入弱磁模式；

还用于控制所述压缩机永磁同步电机，在其直轴电流方向增加所述弱磁电流。

这样，一方面，可以保持电机运转的稳定性，避免电机的运转进入不稳定的状态，消除了给压缩机永磁同步电机的控制带来的隐患；另一方面，减少了电机进入不稳定的状态后再逐渐恢复的实施步骤，节约了调节时间，提高了控制的效率。

所述获取单元1还用于：获取所述压缩机永磁同步电机的最大转矩电流比角度；根据所述最大转矩电流比角度，控制所述压缩机永磁同步电机的电流矢量。

这样，在弱磁控制的基础上，提高逆变器电压的利用率，减少损耗，提高电机的实际使用效率；这样，虽然弱磁控制导致了损耗的增大，但通过最大转矩电流比角度控制在整体上减少损耗，达到弥补弱磁控制损耗增大的效果，避免效率降低或者减少效率降低的幅度。

所述获取单元1还用于：获取所述压缩机永磁同步电机的电机参数；根据所述电机参数，计算所述压缩机永磁同步电机的最大转矩电流比角度。

所述控制单元2还用于：对所述电压矢量进行过调制控制。

所述控制单元2还用于：获取过调制过程中的第一电压阈值、第二电压阈值和所述第三电压阈值；若所述电压矢量小于所述第一电压阈值，则所述电压矢量进入线性调制区；若所述电压矢量大于所述第一电压阈值且小于所述第二电压阈值，则所述电压矢量进入过调制I区；若所述电压矢量大于所述第二电压阈值且小于所述第三电压阈值，则所述电压矢量进入过调制II区。

所述获取单元1还用于：获取所述压缩机永磁同步电机的电流矢量幅值、交轴电流和直轴电流；根据所述电流矢量幅值、优化后的所述当前最大转矩电流比角度、交轴电流和直轴电流，确定输入所述压缩机永磁同步电机的三相电的三相输出脉宽；根据所述三相输出脉宽，调整输入所述压缩机永磁同步电机的三相电路，使所述压缩机永磁同步电机按照所述当前最大转矩电流比角度运行；

所述控制单元2还用于：根据所述电流矢量幅值和所述当前最大转矩电流比角度，确定所述压缩机永磁同步电机的交轴电流目标值和直轴电流目标值；根据所述交轴电流、所述直轴电流所述交轴电流目标值和所述直轴电流目标值，确定所述压缩机永磁同步电机的的交轴指令电压和直轴指令电压；根据所述交轴指令电压和直轴指令电压，确定输入所述压缩机永磁同步电机的三相电的三相输出脉宽。

所述控制单元2还用于：根据所述三相输出脉宽，确定三相电的三相上桥导通占空比；三相控制所述三相电路按照所述三相上桥导通占空比进行开关，使所述压缩机永磁同步电机按照当前最大转矩电流比角度运行。

本公开实施例提供了一种空调器，其包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如前述所述的压缩机永磁同步电机控制方法。

这样，一方面，可以保持电机运转的稳定性，避免电机的运转进入不稳定的状态，消除了给压缩机永磁同步电机的控制带来的隐患；另一方面，减少了电机进入不稳定的状态后再逐渐恢复的实施步骤，节约了调节时间，提高了控制的效率。

这样，在弱磁控制的基础上，提高逆变器电压的利用率，减少损耗，提高电机的实际使用效率；这样，虽然弱磁控制导致了损耗的增大，但通过最大转矩电流比角度控制在整体上减少损耗，达到弥补弱磁控制损耗增大的效果，避免效率降低或者减少效率降低的幅度。

本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有指令，当指令被处理器加载并执行时可以实现前述所述的压缩机永磁同步电机控制方法。

本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是空调器，制冷装置，个人计算机，服务器，或者网络设备等)或processor(处理器)执行本发明实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

这样，一方面，可以保持电机运转的稳定性，避免电机的运转进入不稳定的状态，消除了给压缩机永磁同步电机的控制带来的隐患；另一方面，减少了电机进入不稳定的状态后再逐渐恢复的实施步骤，节约了调节时间，提高了控制的效率。

这样，在弱磁控制的基础上，提高逆变器电压的利用率，减少损耗，提高电机的实际使用效率；这样，虽然弱磁控制导致了损耗的增大，但通过最大转矩电流比角度控制在整体上减少损耗，达到弥补弱磁控制损耗增大的效果，避免效率降低或者减少效率降低的幅度。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (11)

1.一种压缩机永磁同步电机控制方法，其特征在于，包括：

获取压缩机永磁同步电机的电压矢量；

在所述电压矢量大于第三电压阈值时，控制所述压缩机永磁同步电机进入弱磁模式；

根据所述电压矢量的幅值和所述第三电压阈值，获取弱磁电流；

控制所述压缩机永磁同步电机，在其直轴电流方向增加所述弱磁电流。

2.如权利要求1所述的压缩机永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述获取所述压缩机永磁同步电机的电压矢量之前，还包括：

获取所述压缩机永磁同步电机的最大转矩电流比角度；

根据所述最大转矩电流比角度，控制所述压缩机永磁同步电机的电流矢量。

3.如权利要求1所述的压缩机永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述弱磁电流的计算公式为：

i_dw＝∫(u_f3-u_s)dt

式中，i_dw为弱磁电流，u_f3为第三电压阈值，u_s为电压矢量的幅值。

4.如权利要求2所述的压缩机永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述获取所述压缩机永磁同步电机的最大转矩电流比角度，包括：

获取所述压缩机永磁同步电机的电机参数；

根据所述电机参数，计算所述压缩机永磁同步电机的最大转矩电流比角度。

5.如权利要求1-4中任一所述的压缩机永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述获取所述压缩机永磁同步电机的电压矢量之后，所述在所述电压矢量大于第三电压阈值时，控制所述压缩机永磁同步电机进入弱磁模式之前，还包括：

对所述电压矢量进行过调制控制。

6.如权利要求5所述的压缩机永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述第三电压阈值为所述过调制过程中的最大输出电压。

7.如权利要求5所述的压缩机永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述对所述电压矢量进行过调制控制，包括：

获取过调制过程中的第一电压阈值、第二电压阈值和所述第三电压阈值；

若所述电压矢量小于所述第一电压阈值，则所述电压矢量进入线性调制区；

若所述电压矢量大于所述第一电压阈值且小于所述第二电压阈值，则所述电压矢量进入过调制I区；

若所述电压矢量大于所述第二电压阈值且小于所述第三电压阈值，则所述电压矢量进入过调制II区。

8.如权利要求7所述的压缩机永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述线性调制区、所述过调制I区、所述过调制II区中，所述直轴电流根据最大转矩电流比角度确定。

9.一种压缩机永磁同步电机控制装置，其特征在于，包括：

获取单元(1)，其用于获取所述压缩机永磁同步电机的电压矢量；

还用于根据所述电压矢量的幅值和第三电压阈值，获取弱磁电流；

控制单元(2)，其用于在所述电压矢量大于所述第三电压阈值时，控制所述压缩机永磁同步电机进入弱磁模式；

还用于控制所述压缩机永磁同步电机，在其直轴电流方向增加所述弱磁电流。

10.一种空调器，其特征在于，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如权利要求1-8任一项所述的压缩机永磁同步电机控制方法。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如权利要求1-8任一项所述的压缩机永磁同步电机控制方法。

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