CN110808702B - 嵌入式永磁同步电机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机的控制方法，具体为嵌入式永磁同步电机的控制方法。解决现有永磁同步电机的控制方法没有实时而准确使用电机参数的问题。该嵌入式永磁同步电机的控制方法在线考虑了温度变化和电机饱和效应对电机参数的影响。通过电机定子温度T、电流幅值I _s 、电流矢量角β在线查表得到定子电阻R _s (T)，定子电感L _d (T)和L _q (T)，使用磁链观测模型实时计算出磁链值Ψ _f (T _r )，提高了电机控制和解耦的准确性；且利用转矩闭环的输出结果重新分配了给定的励磁电流i ^* _d 和转矩电流i ^* _q ，维持了永磁同步电机按照MTPA轨迹运行，降低了电机的发热和损耗。实现了电机的解耦控制、增强了电机控制系统的鲁棒性。

Description

嵌入式永磁同步电机的控制方法

技术领域

本发明涉及电机的控制方法，具体为嵌入式永磁同步电机的控制方法。

背景技术

永磁同步牵引系统在轨道交通领域中运用越来越广泛，特别是嵌入式永磁同步电机需求量很大。对于嵌入式永磁同步电机而言，最重要的性能要求是在广泛的环境下产生准确和高效率的控制性能，而影响永磁电机控制精度的一个最重要因素是电机参数定子电感L_d、L_q、定子电阻R_s和永磁体磁链Ψ_f的变化。而电机参数的变化主要由电机工作温度和定子电流变化引起的铁芯磁饱和效应引起。传统的矢量控制方法在永磁同步电机控制中被广泛使用，其没有考虑温度对电机参数R_s、Ψ_f，以及铁芯饱和效应对L_d、L_q的影响，电机输出的转矩精度和电机运行效率将很大程度上被影响。

发明内容

本发明解决现有永磁同步电机控制方法中没有实时而准确使用电机参数，因而电机输出的转矩精度和电机运行效率被影响的问题，提供一种嵌入式永磁同步电机的控制方法。该控制方法实时而准确的确定电机参数，从而降低电机参数不准确对电机控制的影响。同时，在准确的确定电机参数的基础上，提供一种永磁同步电机鲁棒解耦控制方法，实现了电机的解耦控制、增强了电机控制系统的鲁棒性。

本发明是采用如下技术方案实现的：嵌入式永磁同步电机的控制方法，其控制器包括旋转变压器模块、温度传感器模块、定子电阻计算模块、Clark变换模块、Park变换模块、定子电感计算查表模块、永磁体磁链计算模块、转矩计算模块、电流I*计算模块、电流角度计算模块、鲁棒解耦控制器模块、PWM调制模块、三相逆变桥模块；

1)旋转变压器模块

旋转变压器安装在嵌入式永磁同步电机上，通过旋转变压器测量得到永磁同步电机的转子位置θ，转子位置θ经过微分，可以得到永磁同步电机的转速w_e；

2)温度传感器模块

电机定子中埋有温度传感器，由温度传感器得到电机的实时定子温度T；

3)定子电阻计算模块

电机温度变化导致电机定子电阻R_s的变化，测试并绘制电机定子的温度阻值对照表，通过温度传感器获取定子实时温度值T，并通过查询电机定子的温度阻值对照表得到定子电阻R_s(T)；

4)Clark变换模块

采集两相定子电流i_a、i_b，经过Clark变换得到定子电流i_α、i_β；

5)Park变换模块

定子电流i_α、i_β经过Park变换得到d-q静止坐标系下的电流i_d、i_q；

6)定子电感计算查表模块

定子电感L_d和L_q与电机定子温度T、定子电流的幅值I_S和定子电流的相位β_S三个变量相关；

先制作在一定温度区间内的不同温度点下，定子电感L_d、L_q随I_S和β_S变化的表格；

随后用实时采集到的定子温度T、定子电流的幅值I_S和定子电流的相位β_S，通过查询表格，得到定子电感L_d(T)、L_q(T)；

7)永磁体磁链计算模块

永磁体磁链计算模块的输入为：电流i_d、i_q，定子电阻R_s(T)，定子电感L_d(T)和L_q(T)，上一计算周期(或称上一拍)的定子电压u’_d，u’_q，上一计算周期(或称上一拍)计算得到的永磁体磁链Ψ’_f(T_r)，转速w_e。永磁体磁链计算模块的输出Ψ_f(T_r)计算方式如下：

其中：K_{p_Ψf}和K_{i_Ψf}是控制参数，

分别表示估计的电流值，t为采集时刻，T_r代表永磁体的实际工作温度；

调试得到K_{p_Ψf}和K_{i_Ψf}的过程如下：给定K_{i_Ψf}一个较小的参数(例如0.001)，先调节参数K_{p_Ψf}使输出得到的Ψ_f(T_r)处于等幅震荡的状态，这时再调节参数K_{i_Ψf}，使输出Ψ_f(T_r)收敛，这时得到的参数K_{p_Ψf}和K_{i_Ψf}是控制参数。

和

通过以下公式计算得到：

8)转矩计算模块

转矩计算模块的输入为电流i_d、i_q，定子电阻R_s(T)，定子电感L_d(T)和L_q(T)，转速w_e，Ψ_f(T_r)；

转矩计算模块的输出——电磁转矩T_eb按如下计算公式得到：

T_ex1＝1.5n_pi_q[(L_d(T)-L_q(T))i_d]

式中，n_p是电机的极对数。

T_ex2＝1.5n_pi_q[(L_d(T₀)-L_q(T₀))i_d]

式中，L_d(T₀)和L_q(T₀)分别是在额定工况下的定子电感的值。

T_ex＝T_ex1-T_ex2

T_est＝1.5n_pi_q[ψ_f(T_r)+(L_d(T₀)-L_q(T₀))i_d]

T_eb＝T_ex+T_est

9)电流I*计算模块

目标转矩T^* _e经过限幅和斜坡处理后，得到给定转矩T^* _e1；

T^* _e1为电流I*计算模块的输入；

给定转矩T^* _e1经过计算模块，得到给定电流值I₁ ^*；给定转矩T^* _e1经过计算模块，得到给定电流值I₁ ^*的计算过程如下：

根据永磁同步电机在额定工况下的电机参数得到运算中用到的标幺值基值t_eb和i_bx，其中i_bx是电流的标幺值基值，通过i_bx＝ψ_f(T₀)/(L_q(T₀)-L_d(T₀))计算得到，L_d(T₀)和L_q(T₀)分别是在额定工况下定子电感的值，Ψ_f(T₀)是在额定工况下永磁体磁链的值，以上三个值都是固定不变的；t_eb是转矩的标幺值基值，可以通过t_eb＝n_pψ_f(T₀)i_bx计算得到；

给定转矩

与其标幺值t_en可以通过式

表示；电流

与其标幺值i_dn可以通过式

表示；电流

与其标幺值i_qn可以通过式

表示，电流

和电流

是计算I₁ ^*的中间变量；

在标幺值的形式下，控制算法的转矩和电流的关系可以表示为：

通过将给定转矩指令

变为标幺值t_en的格式，再通过公式

求解得到电流

的标幺值i_dn，最后再通过式

可计算得到给定电流

电流

的标幺值i_qn可通过公式t_en＝i_qn(1-i_dn)计算得到，此时t_en和i_dn是已知量，再通过式

可计算得到给定电流

给定电流值I₁ ^*通过公式

计算得到；

T^* _e1与T_eb的差经过PI调节器，输出为ΔI，ΔI是对电流给定的补偿值，是电机参数不准确时，通过辨识实时转矩，对给定电流进行的补偿量；

最终得到电流I*计算模块的输出是电流给定I^*，通过如下公式计算得到：

I^*＝I₁ ^*+ΔI

10)电流角度计算模块

电流角度计算模块的输入为电机参数Ψ_f(T_r)、L_d(T)、L_q(T)和电流给定I^*；

电流角度计算模块的输出为电流角度β₁：

电流幅值I^*和β₁用来生成给定电流i^* _d、i^* _q，计算过程如下：

11)鲁棒解耦控制器

鲁棒解耦控制器的输入参数有电流i_d ^*、i_q ^*、i_d、i_q、定子电阻R_s(T)、定子电感L_d(T)和L_q(T)、永磁体磁链Ψ_f(T_r)和转速w_e，其输出参数为定子电压u_d、u_q；

控制算法中间变量u_d1、u_q1计算过程如下：

式中，β_x是控制参数，控制参数β_x随着调制策略的不同而变化，控制参数β_x与开关频率成一定的比例，其表示如下：

β_x＝β_b×f_kx

式中，β_b是控制参数基准值，在0.1－1.0之间选择，f_kx是逆变器的开关频率；

通过以上的控制算法计算得到u_d1、u_q1，实现了永磁同步电机的解耦控制；

控制算法中间变量u_d2、u_q2计算过程如下：

式中，δ_d、δ_q是鲁棒控制器的关键部分，其计算公式如下：

式中，λ为控制参数，控制参数λ采用试凑法选取，可取80；i_d1、i_q1为算法过程中的中间变量，i_d1、i_q1的计算公式如下：

其中，δ’_d、δ’_q是上一计算周期(或称上一拍)计算得到的变量δ_d、δ_q；

电压u_d、u_q的计算过程如下：

这里为了增强控制系统的稳定性，实现控制解耦，在dq轴上分别加入项R_S(T)×k_R×i_d和R_S(T)×k_R×i_q+Ψ_f(T_r)w_e，K_R为阻尼系数，取为0.9；

12)PWM调制模块

PWM调制模块的输入为定子电压u_d、u_q，直流母线电压u_dc，转速w_e和角度θ；PWM调制模块的输出为6路PWM波，驱动三相逆变桥模块工作。

本发明带来的有益效果：

(1)本发明同时在线考虑了温度变化和电机饱和效应对电机参数的影响，提高了永磁同步电机的控制精度。

(2)本发明通过电机定子温度T、电流幅值I_s、电流矢量角β在线查表得到准确的电机参数定子电阻R_s(T)，定子电感L_d(T)和L_q(T)，使用磁链观测模型实时计算出磁链值Ψ_f(T_r)，省去了对转子温度的检测设备，提高了电机控制和解耦的准确性；且利用转矩闭环的输出结果重新分配了给定的励磁电流i^* _d和转矩电流i^* _q，维持了永磁同步电机按照较优的轨迹运行，降低了电机的发热和损耗。

(3)通过使用鲁棒解耦控制方法，提高了系统控制的抗干扰性能。

附图说明

图1为本发明所述控制方法的控制框图；

图2为定子电感计算查表模块的流程框图；

图3为电流I*计算模块的控制框图；

图4为鲁棒解耦控制器的控制框图；

图5为分段调制算法示意图。

具体实施方式

嵌入式永磁同步电机的控制方法，其控制器(如图1所示)包括旋转变压器模块1、温度传感器模块2、定子电阻计算模块3、Clark变换模块4、Park变换模块5、定子电感计算查表模块6、永磁体磁链计算模块7、转矩计算模块8、电流I*计算模块9、电流角度计算模块10、鲁棒解耦控制器模块11、PWM调制模块12、三相逆变桥模块13；

1)旋转变压器模块

旋转变压器安装在嵌入式永磁同步电机上，通过旋转变压器可测量得到永磁同步电机的转子位置θ，转子位置θ经过微分，可以得到永磁同步电机的转速w_e；

2)温度传感器模块

电机定子中埋有温度传感器，由温度传感器得到电机的实时定子温度T；

3)定子电阻计算模块

电机温度变化导致电机定子电阻R_s的变化，测试并绘制电机定子的温度阻值对照表，通过温度传感器获取定子实时温度值T，并通过查询电机定子的温度阻值对照表得到定子电阻R_s(T)；

4)Clark变换模块

采集两相定子电流i_a、i_b，经过Clark变换得到定子电流i_α、i_β；

5)Park变换模块

定子电流i_α、i_β经过Park变换得到d-q静止坐标系下的电流i_d、i_q；

6)定子电感计算查表模块

定子电流的变化会引起定子铁芯的磁饱和效应，随着d、q轴电流的变化，定子电感L_d、L_q都会发生变化，同时电机的定子温度T也会对定子电感产生影响。为了得到较为准确的定子电感参数L_d和L_q，采用查表法来得到定子电感L_d和L_q；

定子电感L_d和L_q与电机定子温度T、定子电流的幅值I_S和定子电流的相位β_S三个变量相关(如图2所示)；

其中：

考虑到i_q为0时，程序计算时会出现问题，因此给分母加一个特别小的数字k_α，k_α可以等于0.0000001；

进一步地，定子电流的幅值I_S和定子电流的相位β_S分别经过低通滤波，得到滤波后的值I_SLPF和β_SLPF。

先制作在一定温度区间内的不同温度点下，定子电感L_d、L_q随I_S和β_S(或I_SLPF和β_SLPF)变化的表格(表格数量与温度区间内所设温度点的数量一致，与每个温度点对应的表格反映定子电感L_d、L_q随I_S和β_S(或I_SLPF和β_SLPF)变化的内容)；具体实施时，温度区间为[-30℃，160℃]区间，并以每个十的整数倍的温度值作为温度点，这样，在[-30℃，160℃]区间，有二十个温度点：-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、……、150℃、160℃；具体的制作表格的过程为：测试的永磁同步电机和对拖电机同轴或通过齿轮箱连接，将对拖电机运行在额定转速以下，在转速稳定且定子温度在某一温度点(以-20℃为例)的情况下，给定永磁同步电机不同的电流指令I_S(I_S>0)和β_S(90°<β_S<180°)(或I_SLPF(I_SLPF>0)和β_SLPF(90°<β_SLPF<180°))(电流i^* _d、i^* _q)，用高频注入法测得与不同的I_S和β_S(或I_SLPF和β_SLPF)对应的电机定子电感L_d、L_q；改变定子温度，从而获得多组不同温度点下的定子电感L_d、L_q随I_S和β_S(或I_SLPF和β_SLPF)变化的表格。

随后用实时采集到的定子温度T、定子电流的幅值I_S和定子电流的相位β_S(或I_SLPF和β_SLPF)，通过查询表格，得到实时的定子电感L_d(T)、L_q(T)；查表的过程如下：实时采集的定子温度T不等于任何温度点的温度值时，选择离定子温度T最近的两个温度点T_x、T_x+10的定子电感L_d、L_q随I_S和β_S(或I_SLPF和β_SLPF)变化的表格作为查表使用的第一表格和第二表格(如，定子温度T为23℃，选择温度点T_x＝20℃和T_x+10＝30℃的表格作为第一和第二表格)；实时采集的定子温度T等于某温度点的温度值时，选择与定子温度T相等的温度点T_x的定子电感L_d、L_q随I_S和β_S(或I_SLPF和β_SLPF)变化的表格，和该温度点增温侧相邻的温度点T_x+10的定子电感L_d、L_q随I_S和β_S(或I_SLPF和β_SLPF)变化的表格，作为查表使用的第一表格和第二表格；根据采集的定子电流的幅值I_S和定子电流的相位β_S(或I_SLPF和β_SLPF)，在第一表格里查到L_d1(T)和L_q1(T)，在第二表格里查到L_d2(T)和L_q2(T)；按如下公式得到L_d(T)和L_q(T)：

L_d(T)和L_q(T)为当前工况下(当前温度T，当前I_S和β_S(或I_SLPF和β_SLPF))的电机定子电感值。

7)永磁体磁链计算模块

永磁同步电机转子中永磁材料受温度变化影响大，电机永磁体磁链与温度的变化关系可以表示为

其中：Ψ_f(T₀)是额定工况下的永磁体磁链，Ψ_f(T_r)是电机实际运行温度下的永磁体磁链，T₀可取为20℃，T_r是永磁体实际工作温度，α是剩磁的温度系数。

由于电机的永磁体安装在电机的转子上，无法得到其实际工作温度，因此采用磁链观测模型实时得到磁链值Ψ_f(T_r)，永磁体磁链计算模块的输入为：电流i_d、i_q，定子电阻R_s(T)，定子电感L_d(T)和L_q(T)，上一计算周期(或称上一拍)的定子电压u’_d，u’_q，上一计算周期(或称上一拍)计算得到的永磁体磁链Ψ_f’(T_r)，转速w_e，永磁体磁链计算模块的输出Ψ_f(T_r)计算方式如下：

其中：K_{p_Ψf}和K_{i_Ψf}是控制参数，

分别表示估计的电流值，t为采集时刻，T_r代表永磁体的实际工作温度；

调试得到K_{p_Ψf}和K_{i_Ψf}的过程如下：给定K_{i_Ψf}一个较小的参数(例如0.001)，先调节参数K_{p_Ψf}使输出得到的Ψ_f(T_r)处于等幅震荡的状态，这时再调节参数K_{i_Ψf}，使输出Ψ_f(T_r)收敛，这时得到的参数K_{p_Ψf}和K_{i_Ψf}是控制参数；

和

通过以下公式计算得到：

8)转矩计算模块

转矩计算模块的输入为电流i_d、i_q，定子电阻R_s(T)，定子电感L_d(T)和L_q(T)，转速w_e，Ψ_f(T_r)；

转矩计算模块的输出——电磁转矩T_eb按如下计算公式得到：

T_ex1＝1.5n_pi_q[(L_d(T)-L_q(T))i_d]

式中，n_p是电机的极对数；

T_ex2＝1.5n_pi_q[(L_d(T₀)-L_q(T₀))i_d]

式中，L_d(T₀)和L_q(T₀)分别是在额定工况下的定子电感的值；

T_ex＝T_ex1-T_ex2

T_est＝1.5n_pi_q[ψ_f(T_r)+(L_d(T₀)-L_q(T₀))i_d]

T_eb＝T_ex+T_est

9)电流I*计算模块

目标转矩T^* _e经过限幅和斜坡处理后，得到给定转矩T^* _e1；

T^* _e1为电流I*计算模块的输入；

给定转矩T^* _e1经过计算模块，得到给定电流值I₁ ^*(如图3所示)；给定转矩T^* _e1经过计算模块，得到给定电流值I₁ ^*的计算过程如下：

根据永磁同步电机在额定工况下的电机参数得到运算中用到的标幺值基值t_eb和i_bx，其中i_bx是电流的标幺值基值，通过i_bx＝ψ_f(T₀)/(L_q(T₀)-L_d(T₀))计算得到，L_d(T₀)和L_q(T₀)分别是在额定工况下定子电感的值，Ψ_f(T₀)是在额定工况下永磁体磁链的值，以上三个值都是固定不变的；t_eb是转矩的标幺值基值，可以通过t_eb＝n_pψ_f(T₀)i_bx计算得到；

转矩指令

与其标幺值t_en可以通过式

表示；电流

与其标幺值i_dn可以通过式

表示；电流

与其标幺值i_qn可以通过式

表示，电流

和电流

是计算I₁ ^*的中间变量；

在标幺值的形式下，控制算法的转矩和电流的关系表示为：

通过将给定转矩指令

变为标幺值t_en的格式，再通过公式

求解得到电流

的标幺值i_dn，最后再通过式

可计算得到给定电流

电流

的标幺值i_qn可通过公式t_en＝i_qn(1-i_dn)计算得到，此时t_en和i_dn是已知量，再通过式

可计算得到给定电流

给定电流值I₁ ^*通过公式

计算得到；

T^* _e1与T_eb的差经过PI调节器，输出为ΔI，ΔI是对电流给定的补偿值，是电机参数不准确时，通过辨识实时转矩，对给定电流进行的补偿量；

最终得到电流I*计算模块的输出是电流给定I^*，通过如下公式计算得到：

I^*＝I₁ ^*+ΔI

10)电流角度计算模块

电流角度计算模块的输入为电机参数Ψ_f(T_r)、L_d(T)、L_q(T)和电流给定I^*；

电流角度计算模块的输出为电流角度β₁：

电流幅值I^*和β₁用来生成给定电流i^* _d、i^* _q，计算过程如下：

11)鲁棒解耦控制器

鲁棒解耦控制器一方面实现永磁同步电机的解耦控制，另一方面提高电机控制的抗干扰功能，其输入参数有电流i_d ^*、i_q ^*、i_d、i_q、定子电阻R_s(T)、定子电感L_d(T)和L_q(T)、永磁体磁链Ψ_f(T_r)和转速w_e，其输出参数有定子电压u_d、u_q；

鲁棒解耦控制器如图4所示。

控制算法中间变量u_d1、u_q1计算过程如下：

式中，β_x是控制参数，控制参数β_x随着调制策略的不同而变化，控制参数β_x与开关频率成一定的比例，其表示如下：

β_x＝β_b×f_kx

式中，β_b是控制参数基准值，在0.1－1.0之间选择(如，0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、0.9、1.0；其中优选0.5)，f_kx是逆变器的开关频率；

通过以上的控制算法计算得到u_d1、u_q1，实现了永磁同步电机的解耦控制；

控制算法中间变量u_d2、u_q2计算过程如下：

式中，δ_d、δ_q是鲁棒控制器的关键部分，其计算公式如下：

式中，λ为控制参数，控制参数λ采用试凑法选取，可取80。i_d1、i_q1为算法过程中的中间变量，i_d1、i_q1的计算公式如下：

其中，δ’_d、δ’_q是上一计算周期(或称上一拍)计算得到的变量δ_d、δ_q；

电压u_d、u_q的计算过程如下：

这里为了增强控制系统的稳定性，实现控制解耦，在dq轴上分别加入项R_S(T)×k_R×i_d和R_S(T)×k_R×i_q+Ψ_f(T_r)w_e，K_R为阻尼系数，可以取为0.9；

12)PWM调制模块

PWM调制模块的输入为定子电压u_d、u_q，直流母线电压u_dc，转速w_e和角度θ。PWM调制模块的输出为6路PWM波，驱动三相逆变桥模块工作。

因散热等条件的制约，大功率永磁同步电机的调制算法受到开关频率的限制，一般采用多种调制方式相结合的分段调制策略。分段调制策略的示意图如图5所示。

分段调制分为异步调制和同步调制，同步调制受到开关频率的限制可分为多段，最终进入方波调制。方波调制下，电压利用率高、谐波小。同步分段调制算法中，可采用的调制算法有SPWM调制、特定次谐波消除PWM(SHEPWM)调制等，各种调制算法有其优缺点和适用范围。

本发明中提出的控制方法，可以在DSP芯片中实现，永磁同步电机控制由两级中断实现，一级中断中运行电机控制算法(即步骤1－11)，设计控制周期为250us；另一级中断中运行电机PWM调制算法，其中断周期与当前的调制策略与电机运行频率相关。

Claims (10)

1.嵌入式永磁同步电机的控制方法，其特征在于，其控制器包括旋转变压器模块(1)、温度传感器模块(2)、定子电阻计算模块(3)、Clark变换模块(4)、Park变换模块(5)、定子电感计算查表模块(6)、永磁体磁链计算模块(7)、转矩计算模块(8)、电流I*计算模块(9)、电流角度计算模块(10)、鲁棒解耦控制器模块(11)、PWM调制模块(12)、三相逆变桥模块(13)；

1)旋转变压器模块

旋转变压器安装在嵌入式永磁同步电机上，通过旋转变压器测量得到永磁同步电机的转子位置θ，转子位置θ经过微分，得到永磁同步电机的转速w_e；

2)温度传感器模块

电机定子中埋有温度传感器，由温度传感器得到电机的实时定子温度T；

3)定子电阻计算模块

电机温度变化导致电机定子电阻R_s的变化，测试并绘制电机定子的温度阻值对照表，通过温度传感器获取定子实时温度值T，并通过查询电机定子的温度阻值对照表得到定子电阻R_s(T)；

4)Clark变换模块

采集两相定子电流i_a、i_b，经过Clark变换得到定子电流i_α、i_β；

5)Park变换模块

定子电流i_α、i_β经过Park变换得到d-q静止坐标系下的电流i_d、i_q；

6)定子电感计算查表模块

定子电感L_d和L_q与电机定子温度T、定子电流的幅值I_S和定子电流的相位β_S三个变量相关；

先制作在一定温度区间内的不同温度点下，定子电感L_d、L_q随I_S和β_S变化的表格；

随后用实时采集到的定子温度T、定子电流的幅值I_S和定子电流的相位β_S，通过查询表格，得到定子电感L_d(T)、L_q(T)；

7)永磁体磁链计算模块

永磁体磁链计算模块的输入为：电流i_d、i_q，定子电阻R_s(T)，定子电感L_d(T)和L_q(T)，上一计算周期的定子电压u’_d，u’_q，上一计算周期计算得到的永磁体磁链Ψ’_f(T_r)，转速w_e，永磁体磁链计算模块的输出Ψ_f(T_r)计算方式如下：

其中：K_{p_Ψf}和K_{i_Ψf}是控制参数，

分别表示估计的电流值，t为采集时刻，T_r代表永磁体的实际工作温度；

调试得到K_{p_Ψf}和K_{i_Ψf}的过程如下：给定K_{i_Ψf}一个较小的参数，先调节参数K_{p_Ψf}使输出得到的Ψ_f(T_r)处于等幅震荡的状态，这时再调节参数K_{i_Ψf}，使输出Ψ_f(T_r)收敛，这时得到的参数K_{p_Ψf}和K_{i_Ψf}是控制参数；

和

通过以下公式计算得到：

8)转矩计算模块

转矩计算模块的输入为电流i_d、i_q，定子电阻R_s(T)，定子电感L_d(T)和L_q(T)，转速w_e，Ψ_f(T_r)；

转矩计算模块的输出——电磁转矩T_eb按如下计算公式得到：

T_ex1＝1.5n_pi_q[(L_d(T)-L_q(T))i_d]

式中，n_p是电机的极对数，

T_ex2＝1.5n_pi_q[(L_d(T₀)-L_q(T₀))i_d]

式中，L_d(T₀)和L_q(T₀)分别是在额定工况下的定子电感的值；

T_ex＝T_ex1-T_ex2

T_est＝1.5n_pi_q[ψ_f(T_r)+(L_d(T₀)-L_q(T₀))i_d]

T_eb＝T_ex+T_est

9)电流I*计算模块

目标转矩T^* _e经过限幅和斜坡处理后，得到给定转矩T^* _e1；

T^* _e1为电流I*计算模块的输入；

给定转矩T^* _e1经过计算模块，得到给定电流值I₁ ^*；

T^* _e1与T_eb的差经过PI调节器，输出为ΔI；

最终得到电流I*计算模块的输出是电流给定I^*，通过如下公式计算得到：

I^*＝I₁ ^*+ΔI

10)电流角度计算模块

电流角度计算模块的输入为电机参数Ψ_f(T_r)、L_d(T)、L_q(T)和电流给定I^*；

电流角度计算模块的输出为电流角度β₁：

电流幅值I^*和β₁用来生成给定电流i^* _d、i^* _q，计算过程如下：

11)鲁棒解耦控制器

鲁棒解耦控制器的输入参数有电流i_d ^*、i_q ^*、i_d、i_q、定子电阻R_s(T)、定子电感L_d(T)和L_q(T)、永磁体磁链Ψ_f(T_r)和转速w_e，其输出参数为定子电压u_d、u_q；

控制算法中间变量u_d1、u_q1计算过程如下：

式中，β_x是控制参数，其表示如下：

β_x＝β_b×f_kx

式中，β_b是控制参数基准值，在0.1－1.0之间选择，f_kx是逆变器的开关频率；

控制算法中间变量u_d2、u_q2计算过程如下：

式中，δ_d、δ_q的计算公式如下：

式中，λ为控制参数，控制参数λ采用试凑法选取；

i_d1、i_q1为算法过程中的中间变量，i_d1、i_q1的计算公式如下：

其中，δ’_d、δ’_q是上一计算周期计算得到的变量δ_d、δ_q；

电压u_d、u_q的计算过程如下：

K_R为阻尼系数；

12)PWM调制模块

PWM调制模块的输入为定子电压u_d、u_q，直流母线电压u_dc，转速w_e和角度θ；PWM调制模块的输出为6路PWM波，驱动三相逆变桥模块工作。

2.根据权利要求1所述的嵌入式永磁同步电机的控制方法，其特征在于，在6)定子电感计算查表模块中：

考虑到i_q为0时，程序计算时会出现问题，因此给分母加一个特别小的数字k_α。

3.根据权利要求2所述的嵌入式永磁同步电机的控制方法，其特征在于，在6)定子电感计算查表模块中：定子电流的幅值I_S和定子电流的相位β_S分别经过低通滤波，得到滤波后的值I_SLPF和β_SLPF。

4.根据权利要求2所述的嵌入式永磁同步电机的控制方法，其特征在于，在6)定子电感计算查表模块中：温度区间为[-30℃，160℃]区间，并以每个十的整数倍的温度值作为温度点，这样，在[-30℃，160℃]区间，有二十个温度点：-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、……、150℃、160℃。

5.根据权利要求3所述的嵌入式永磁同步电机的控制方法，其特征在于，在6)定子电感计算查表模块中：温度区间为[-30℃，160℃]区间，并以每个十的整数倍的温度值作为温度点，这样，在[-30℃，160℃]区间，有二十个温度点：-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、……、150℃、160℃。

6.根据权利要求4所述的嵌入式永磁同步电机的控制方法，其特征在于，制作表格的过程为：测试的永磁同步电机和对拖电机同轴或通过齿轮箱连接，将对拖电机运行在额定转速以下，在转速稳定且定子温度在某一温度点的情况下，给定永磁同步电机不同的I_S，I_S>0和β_S，90°<β_S<180°，用高频注入法测得与不同的I_S和β_S对应的电机定子电感L_d、L_q；改变定子温度，从而获得多组不同温度点下的定子电感L_d、L_q随I_S和β_S变化的表格。

7.根据权利要求5所述的嵌入式永磁同步电机的控制方法，其特征在于，制作表格的过程为：测试的永磁同步电机和对拖电机同轴或通过齿轮箱连接，将对拖电机运行在额定转速以下，在转速稳定且定子温度在某一温度点的情况下，给定永磁同步电机不同的I_SLPF，I_SLPF>0和β_SLPF，90°<β_SLPF<180°，用高频注入法测得与不同的I_SLPF和β_SLPF对应的电机定子电感L_d、L_q；改变定子温度，从而获得多组不同温度点下的定子电感L_d、L_q随I_SLPF和β_SLPF变化的表格。

8.根据权利要求6所述的嵌入式永磁同步电机的控制方法，其特征在于，在6)定子电感计算查表模块中：查表的过程如下：实时采集的定子温度T不等于任何温度点的温度值时，选择离定子温度T最近的两个温度点T_x、T_x+10的定子电感L_d、L_q随I_S和β_S变化的表格作为查表使用的第一表格和第二表格；实时采集的定子温度T等于某温度点的温度值时，选择与定子温度T相等的温度点T_x的定子电感L_d、L_q随I_S和β_S变化的表格，和该温度点增温侧相邻的温度点T_x+10的定子电感L_d、L_q随I_S和β_S变化的表格，作为查表使用的第一表格和第二表格；根据采集的定子电流的幅值I_S和定子电流的相位β_S，在第一表格里查到L_d1(T)和L_q1(T)，在第二表格里查到L_d2(T)和L_q2(T)；按如下公式得到L_d(T)和L_q(T)：

9.根据权利要求7所述的嵌入式永磁同步电机的控制方法，其特征在于，在6)定子电感计算查表模块中：查表的过程如下：实时采集的定子温度T不等于任何温度点的温度值时，选择离定子温度T最近的两个温度点T_x、T_x+10的定子电感L_d、L_q随I_SLPF和β_SLPF变化的表格作为查表使用的第一表格和第二表格；实时采集的定子温度T等于某温度点的温度值时，选择与定子温度T相等的温度点T_x的定子电感L_d、L_q随I_SLPF和β_SLPF变化的表格，和该温度点增温侧相邻的温度点T_x+10的定子电感L_d、L_q随I_SLPF和β_SLPF变化的表格，作为查表使用的第一表格和第二表格；根据采集的I_SLPF和β_SLPF，在第一表格里查到L_d1(T)和L_q1(T)，在第二表格里查到L_d2(T)和L_q2(T)；按如下公式得到L_d(T)和L_q(T)：

10.根据权利要求1-9任一个所述的嵌入式永磁同步电机的控制方法，其特征在于，9)电流I*计算模块中，给定转矩T^* _e1经过计算模块，得到给定电流值I₁ ^*的计算过程如下：

根据永磁同步电机在额定工况下的电机参数得到运算中用到的标幺值基值t_eb和i_bx，其中i_bx是电流的标幺值基值，通过i_bx＝ψ_f(T₀)/(L_q(T₀)-L_d(T₀))计算得到，L_d(T₀)和L_q(T₀)分别是在额定工况下定子电感的值，Ψ_f(T₀)是在额定工况下永磁体磁链的值，以上三个值都是固定不变的；t_eb是转矩的标幺值基值，可以通过t_eb＝n_pψ_f(T₀)i_bx计算得到；

转矩指令

与其标幺值t_en可以通过式

表示；电流

与其标幺值i_dn可以通过式

表示；电流

与其标幺值i_qn可以通过式

表示，电流

和电流

是计算I₁ ^*的中间变量；

在标幺值的形式下，控制算法的转矩和电流的关系可以表示为：

通过将给定转矩

变为标幺值t_en的格式，再通过公式

求解得到电流

的标幺值i_dn，最后再通过式

可计算得到给定电流

电流

的标幺值i_qn可通过公式t_en＝i_qn(1-i_dn)计算得到，此时t_en和i_dn是已知量，再通过式

可计算得到给定电流

给定电流值I₁ ^*通过公式

计算得到。

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