CN110995095A - 无位置传感器的永磁同步电机控制方法及汽车动力系统 - Google Patents

无位置传感器的永磁同步电机控制方法及汽车动力系统 Download PDF

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CN110995095A CN202010145307.6A CN202010145307A CN110995095A CN 110995095 A CN110995095 A CN 110995095A CN 202010145307 A CN202010145307 A CN 202010145307A CN 110995095 A CN110995095 A CN 110995095A
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Abstract

本发明公开了一种无位置传感器的永磁同步电机控制方法及汽车动力系统。所述控制方法包括：以反电势观测装置接收永磁同步电机的实际α、β相电压和实际α、β相电流，并输出控制信号u；利用低通滤波装置以截止角频率ωc从前述u中滤除扰动信号，并提取出连续反电势信号
Figure 727614DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 623764DEST_PATH_IMAGE002
；以角度计算装置接收
Figure 463544DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 413045DEST_PATH_IMAGE002
，并计算得到电机转子的电角度
Figure 705486DEST_PATH_IMAGE003
；利用角度补偿装置，根据电机运行时的指令速度ω和ωc，计算获得滞后的相移角△θ，再与
Figure 156059DEST_PATH_IMAGE003
相加，得到电机转子的电角度估计值θe。本发明提供的控制设备具有高可靠、低成本、高鲁棒性等特点，而相应的控制方法可以针对不同的永磁同步电机和应用场景而方便灵活的调参数，使电机运行性能可以更好的适应实际需求。

Description

无位置传感器的永磁同步电机控制方法及汽车动力系统
技术领域
本发明涉及一种电机控制方法，特别是一种无位置传感器的永磁同步电机控制设备、控制方法及汽车动力系统，属于电机技术领域。
背景技术
目前，高性能永磁同步电机调速系统通常需要在电机轴上安装机械传感器(如编码器、解码器、测速发电机),以提供电机控制所需要的转子位置和速度信号。但是，安装机械传感器会给系统带来一些问题，例如：增加了系统成本，增大了电机的尺寸和转动量，降低了系统可靠性，限制了传动系统在振动、潮湿等恶劣环境下的应用等。
无位置传感器控制技术作为一种新的电机控制技术可以代替机械传感器，其利用容易获得的电机物理量来计算电机的转子位置和转速，从而解决上述问题。但现有的无位置传感器控制设备针对不同的永磁同步电机和应用场景还存在不易调参数、调参不灵活、运行性能不能达到要求等缺陷。
有鉴于此，业界亟待发展出一种针对不同的电机和应用场景具有灵活调参数能力的无位置传感器的永磁同步电机控制方式。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种无位置传感器的永磁同步电机控制设备及控制方法，从而克服现有技术的不足。
为了达到前述发明目的，本发明采用了以下方案：
本发明实施例提供了一种无位置传感器的永磁同步电机控制方法，其包括：
以反电势观测装置接收永磁同步电机的实际α、β相电压和实际α、β相电流，并输出控制信号u，所述控制信号u包括反电势信号和扰动信号；
利用低通滤波装置，以截止角频率ωc从所述控制信号u中滤除扰动信号，并提取出连续的反电势信号
Figure 812811DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 570551DEST_PATH_IMAGE002
；
以角度计算装置接收低通滤波装置输出的反电势信号
Figure 812177DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 821721DEST_PATH_IMAGE002
，通过反正切函数计算得到永磁同步电机转子的电角度
Figure 199613DEST_PATH_IMAGE003
；
利用角度补偿装置，根据永磁同步电机运行时的指令速度ω和低通滤波装置的截止角频率ωc，通过反正切算法获得滞后的相移角△θ，并将所述相移角△θ与由角度计算装置输出的电角度
Figure 144566DEST_PATH_IMAGE003
相加，得到永磁同步电机转子的电角度估计值θe。
进一步的，所述反电势观测装置包括电流观测模块和电流控制模块，并且所述控制方法包括：
以电流观测模块接收所述实际α、β相电压和由电流控制模块传输的控制信号u，并处理获得α、β相电流的估计值
Figure 607909DEST_PATH_IMAGE004
；
以电流控制模块接收所述实际α、β相电流
Figure 421144DEST_PATH_IMAGE005
和所述α、β相电流的估计值
Figure 653542DEST_PATH_IMAGE004
，并处理获得控制信号u。
在一些实施方式中，所述的控制方法具体包括：在所述电流观测模块内，通过永磁同步电机数学模型对输入的所述实际α、β相电压和所述控制信号u进行处理，从而获得所述α、β相电流的估算值
Figure 18664DEST_PATH_IMAGE004
，所述永磁同步电机数学模型表示为：
Figure 438144DEST_PATH_IMAGE006
其中L、R分别为永磁同步电机的相电感、相电阻，
Figure 320650DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 515876DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 458425DEST_PATH_IMAGE001
分别为电机α相的电流、电压、反电势，
Figure 365201DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 51397DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 851863DEST_PATH_IMAGE002
分别为电机β相的电流、电压、反电势。
在一些实施方式中，所述的控制方法具体包括：在所述电流控制模块内，将所述α、β相电流的估计值
Figure 965312DEST_PATH_IMAGE004
与实际α、β相电流
Figure 359385DEST_PATH_IMAGE005
做差后得到相电流误差Δ
Figure 583693DEST_PATH_IMAGE005
，且将控制信号u作为输入量输往电流观测模块从而参与电流观测器的反馈控制，使所述相电流估算值
Figure 254976DEST_PATH_IMAGE004
收敛于所述实际相电流
Figure 742590DEST_PATH_IMAGE005
，即令Δ
Figure 155116DEST_PATH_IMAGE005
趋向于0，所述控制信号u为K*f(Δ
Figure 776591DEST_PATH_IMAGE005
)，其中K为控制系数，f(Δ
Figure 958173DEST_PATH_IMAGE005
)为以Δ
Figure 882267DEST_PATH_IMAGE005
作为变量的控制函数。
在一些实施方式中，所述的控制方法还包括：采用自适应切换策略1进行f(Δ
Figure 516511DEST_PATH_IMAGE005
)的切换选择，且切换选择项包括f1(Δ
Figure 937083DEST_PATH_IMAGE005
)、f2(Δ
Figure 238751DEST_PATH_IMAGE005
)、…、fi(Δ
Figure 333746DEST_PATH_IMAGE005
)、…、fn(Δ
Figure 455286DEST_PATH_IMAGE005
)，其中n为控制函数的种类数，i的范围为[1, n]，从而获得针对不同永磁同步电机的最佳控制效果，所述自适应切换策略1包括：根据不同的电机参数，以每个电机参数组合对应一个控制函数，然后从f1(Δ
Figure 418563DEST_PATH_IMAGE005
)、f2(Δ
Figure 43579DEST_PATH_IMAGE005
)、…、fn(Δ
Figure 840634DEST_PATH_IMAGE005
)中选择一个控制函数作为应用。所述电机参数包括但不限于定子电阻、电感等。
在一些实施方式中，所述的控制方法还包括：采用自适应切换策略2在K取值的约束条件和所选控制函数的基础上进行K值的切换选择，且切换选择项包括Ki1、Ki2、…、Kim，其中i的取值范围为1到n，m为永磁同步电机的速度段分段数，从而获得针对永磁同步电机不同速度段下的最佳控制效果，所述K取值的约束条件是大于α、β相反电势绝对值的最大值，以使Δ
Figure 793677DEST_PATH_IMAGE005
收敛于0，所述自适应切换策略2包括：根据永磁同步电机当前转速所处的速度段，以每个速度段对应一个控制系数，然后从Ki1、Ki2、…、Kim中选择一个控制系数作为应用。
进一步的，所述控制函数f(Δ
Figure 701591DEST_PATH_IMAGE005
)的切换选择项fi(Δ
Figure 181113DEST_PATH_IMAGE005
)包括下式（a）、（b）、（c）所示开关函数、饱和函数、指数趋近函数这3种函数，但不限于这3种函数，
Figure 149069DEST_PATH_IMAGE011
式(b)中ε为电流误差界限。
进一步的，所述ε的约束条件为小于永磁同步电机的额定电流。
进一步的，所述ε的获得方法包括定值法、查表法、模糊控制自适应算法、神经网络自适应算法、递推最小二乘法、卡尔曼滤波算法中的任一种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述截止角频率ωc可以选择为永磁同步电机的额定角频率。
进一步的，在所述角度计算装置中，所述永磁同步电机转子的电角度
Figure 838677DEST_PATH_IMAGE003
的计算公式为：
Figure 550281DEST_PATH_IMAGE012
。
进一步的，在所述角度补偿装置中，所述电角度估计值θe的计算公式为：
Figure 884310DEST_PATH_IMAGE013
。
本发明实施例还提供了一种无位置传感器的永磁同步电机控制设备，其包括反电势观测装置、低通滤波装置、角度计算装置和角度补偿装置。
进一步的，所述反电势观测装置包括电流观测模块和电流控制模块。
进一步的，所述电流观测模块用于接收永磁同步电机的实际α、β相电压和由电流控制模块传输的控制信号u，并处理获得α、β相电流的估计值
Figure 23167DEST_PATH_IMAGE004
。
进一步的，所述电流控制模块用于接收永磁同步电机的实际α、β相电流
Figure 449338DEST_PATH_IMAGE005
和所述α、β相电流的估计值
Figure 964633DEST_PATH_IMAGE004
，并处理获得控制信号u。
进一步的，所述低通滤波装置用于以截止角频率ωc从所述控制信号u中滤除扰动信号，并提取出连续的反电势信号
Figure 153169DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 56403DEST_PATH_IMAGE002
。
进一步的，所述角度计算装置用于接收所述反电势信号
Figure 127127DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 649376DEST_PATH_IMAGE002
，并依据下式（d）计算得到永磁同步电机转子的电角度
Figure 489156DEST_PATH_IMAGE003
Figure 314023DEST_PATH_IMAGE012
。
进一步的，所述角度补偿装置用于根据永磁同步电机运行时的指令速度ω和低通滤波装置的截止角频率ωc，并通过反正切算法获得滞后的相移角△θ，再将所述相移角△θ与由角度计算装置输出的电角度
Figure 872044DEST_PATH_IMAGE003
相加，从而得到永磁同步电机转子的电角度估计值θe。
进一步的，所述电流观测模块包含永磁同步电机数学模型，所述数学模型表示为：
Figure 932404DEST_PATH_IMAGE006
其中L、R分别为永磁同步电机的相电感、相电阻，
Figure 220165DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 137306DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 385885DEST_PATH_IMAGE001
分别为电机α相的电流、电压、反电势，
Figure 781094DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 438209DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 260671DEST_PATH_IMAGE002
分别为电机β相的电流、电压、反电势。
进一步的，所述电流控制模块用于将所述α、β相电流的估计值
Figure 996546DEST_PATH_IMAGE004
与实际α、β相电流
Figure 195446DEST_PATH_IMAGE005
做差后得到相电流误差Δ
Figure 457801DEST_PATH_IMAGE005
，并将控制信号u作为输入量输往电流观测模块从而参与电流观测器的反馈控制，使所述相电流估算值
Figure 920006DEST_PATH_IMAGE004
收敛于所述实际相电流
Figure 674335DEST_PATH_IMAGE005
，即令Δ
Figure 755555DEST_PATH_IMAGE005
趋向于0，所述控制信号u为K*f(Δ
Figure 278940DEST_PATH_IMAGE005
)，其中K为控制系数，f(Δ
Figure 177626DEST_PATH_IMAGE005
)为以Δ
Figure 419252DEST_PATH_IMAGE005
作为变量的控制函数，所述控制函数f(Δ
Figure 287850DEST_PATH_IMAGE005
)的选择项包含下式（a）、（b）、（c）所示的开关函数、饱和函数、指数趋近函数这3种函数，但不限于这3种函数，
Figure 931321DEST_PATH_IMAGE011
式（b）中ε为电流误差界限，且ε的约束条件为小于永磁同步电机的额定电流。
进一步的，所述截止角频率ωc选择为永磁同步电机的额定角频率。
进一步的，所述角度补偿装置中采用的反正切算法表示为：
Figure 735329DEST_PATH_IMAGE013
。
本发明实施例还提供了一种汽车动力系统，包括永磁同步电机以及与所述永磁同步电机匹配的控制系统，所述控制系统包括前述的任一种无位置传感器的永磁同步电机控制设备。
较之现有技术，本发明至少具有如下优点：提供的无位置传感器的方法及系统至少具有如下优点：
（1）提供的永磁同步电机控制方法无需安装位置传感器，通过采集电机电流、电压等信号就可以获知电机转子的位置和速度，不仅降低了电机控制设备的硬件成本，减小了电机的尺寸和转动惯量，减少了机械结构的复杂度，还可提高电机控制设备的环境适应性和可靠性；
（2）提供的永磁同步电机控制方法获取永磁同步电机转子位置信息时不会受到恶劣环境的影响，提高了系统的环境适应性；
（3）提供的永磁同步电机控制方法有效解决了针对不同的永磁同步电机和应用场景存在不易调参数，调参不灵活，运行性能不能达到要求等问题。
（4）提供的永磁同步电机控制设备具有高可靠、低成本、高鲁棒性等特点，应用前景广阔，例如可以广泛应用于汽车等机动车的动力系统中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种无位置传感器的永磁同步电机控制设备的应用原理图；
图2为本发明实施例中一种无位置传感器的永磁同步电机控制设备的结构示意图；
图3为图2中反电势观测单元的结构示意图；
图4为图2中电流观测模块的组成图；
图5为图2中电流控制模块的组成图；
图6为图2中角度补偿装置的组成图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
本发明的如下实施例提供了一种无位置传感器的永磁同步电机控制设备。该永磁同步电机控制设备在永磁同步电机控制设备中所处的位置和功能如图1所示，主要是为永磁同步电机的矢量控制提供电角度位置信息，使其能进行速度和电流的闭环控制。其中的矢量控制可以是FOC矢量控制，产生旋转磁场，并进行力矩控制。
进一步的，请参阅图2所示，本实施例的永磁同步电机控制设备可以包括四个部分，即：反电势观测装置、低通滤波装置、角度计算装置和角度补偿装置。
参阅图3所示，其中的反电势观测装置主要由一个电流观测模块和一个电流控制模块组成。其主要作用是接收永磁同步电机的实际α、β相电压和实际α、β相电流，输出不连续的反电势信息。
进一步的，所述电流观测模块通过接收前述实际α、β相电压和从电流控制模块传来的控制信号u，处理获得α、β相电流的估计值，并将其输出给电流控制模块；而所述电流控制模块通过接收实际α、β相电流和从电流观测模块传来的α、β相电流的估计值，处理获得控制信号u并把其输出给电流观测模块。
更进一步的，参阅图4所示，所述电流观测模块是一个基于永磁同步电机数学模型的电流观测器，该电机数学模型可以表示为：
Figure 464251DEST_PATH_IMAGE006
其中L、R分别为永磁同步电机的相电感、相电阻，
Figure 385808DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 352627DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 124274DEST_PATH_IMAGE001
分别为电机α相的电流、电压、反电势，
Figure 668388DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 550893DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 372219DEST_PATH_IMAGE002
分别为电机β相的电流、电压、反电势。向所述电流观测模块输入永磁同步电机实际α、β相电压和电流控制模块输出的控制信号u之后，其内部经过该电机数学模型的处理，会输出永磁同步电机α、β相电流的估算值
Figure 314767DEST_PATH_IMAGE004
。
参阅图5所示，所述电流控制模块的主要作用是接收电流观测模块输出的相电流估算值
Figure 96909DEST_PATH_IMAGE004
和实际相电流
Figure 517526DEST_PATH_IMAGE005
，在模块内部通过将两者做差后得到相电流误差Δ
Figure 458938DEST_PATH_IMAGE005
，其输出控制信号u为K*f(Δ
Figure 572387DEST_PATH_IMAGE005
)，控制信号u作为输入量传给电流观测模块，参与电流观测器的反馈控制，使相电流估算值
Figure 91093DEST_PATH_IMAGE004
收敛于实际相电流
Figure 784243DEST_PATH_IMAGE005
，即让Δ
Figure 845740DEST_PATH_IMAGE005
趋向于0，其中K为控制系数，所述f(Δ
Figure 972833DEST_PATH_IMAGE005
)为以Δ
Figure 385360DEST_PATH_IMAGE005
作为变量的控制函数。
所述控制函数f(Δ
Figure 882200DEST_PATH_IMAGE005
)的构成形式如下所示，其可以选自开关函数（式(a)所示）、饱和函数（式(b)所示）和指数趋近函数（式(c)所示）中的任一者，即：
Figure 63783DEST_PATH_IMAGE011
。
为了获得针对不同永磁同步电机的最佳控制效果，可以采用自适应切换策略1进行f(Δ
Figure 846931DEST_PATH_IMAGE005
)的切换选择（图5中的自适应切换1），其切换选择项有f1(Δ
Figure 746754DEST_PATH_IMAGE005
)、f2(Δ
Figure 781706DEST_PATH_IMAGE005
)、…、fn(Δ
Figure 83375DEST_PATH_IMAGE005
)，其中n为控制函数的种类数，根据电机参数和自适应切换策略1切换到f2(Δ
Figure 788157DEST_PATH_IMAGE005
)，即采用前述饱和函数。控制系数K需要选择合适的值才能使得Δ
Figure 644117DEST_PATH_IMAGE005
收敛于0，其取值的约束条件是大于α、β相反电势绝对值的最大值。
进一步的，所述自适应切换策略1的主要特点是根据不同的电机参数经过内部处理后从f1(Δ
Figure 13919DEST_PATH_IMAGE005
)、f2(Δ
Figure 497990DEST_PATH_IMAGE005
)、…，fn(Δ
Figure 295044DEST_PATH_IMAGE005
)中选择一个控制函数作为应用。具体的可以根据不同的定子电阻、电感等电机参数，以每个电机参数组合对应一个控制函数，然后从f1(Δ
Figure 372722DEST_PATH_IMAGE005
)、f2(Δ
Figure 388957DEST_PATH_IMAGE005
)、…、fn(Δ
Figure 399638DEST_PATH_IMAGE005
)中选择一个控制函数作为应用。
为了获得针对永磁同步电机不同速度段下的最佳控制效果，可以采用自适应切换策略2在上述约束条件和所选控制函数的基础上进行K值的切换选择（图5中的自适应切换2），K值的切换选择项有K21、K22、…、K2m，m为永磁同步电机的速度段分段数，例如可以约定m为5。
所述自适应切换策略2的主要特点是根据永磁同步电机当前转速所处的速度段经过内部处理后从Ki1、Ki2、…、Kim中选择一个控制系数作为应用。具体的，可以根据永磁同步电机当前转速所处的速度段，以每个速度段对应一个控制系数，然后从Ki1、Ki2、…、Kim中选择一个控制系数作为应用。
进一步的，所述饱和函数中的ε是一个电流误差的界限，通过选择合适的ε值可以使控制信号变得平滑，其约束条件为小于电机的额定电流，其获得方法包括定值法、查表法、模糊控制自适应算法、神经网络自适应算法、递推最小二乘法、卡尔曼滤波算法等，且不限于此。例如可以采用定值法，并选取系统最大电流的五分之一作为ε的值。
另外，所述相电流误差Δ
Figure 836436DEST_PATH_IMAGE005
是由电机反电动势的谐波引起的，所述控制信号u由反电势和扰动信号组成。
所述反电势观测装置的所有实现策略可以在DSP、MCU、CPLD、FPGA等器件中进行处理，也可以由硬件进行实现。
所述低通滤波装置的主要作用是以截止角频率ωc从控制信号u中过滤掉高频的扰动信号，提取出连续的反电势信号
Figure 932568DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 237647DEST_PATH_IMAGE002
。所述截止角频率ωc可以选择为电机额定角频率。
所述低通滤波装置的所有实现策略可以在DSP、MCU、CPLD、FPGA等器件中进行处理，也可以由硬件进行实现。
所述角度计算装置主要作用是接收低通滤波装置输出的α相和β相反电势信息，通过反正切函数计算得到永磁同步电机转子的电角度
Figure 102835DEST_PATH_IMAGE003
，其中采用的计算方式如下：
Figure 710534DEST_PATH_IMAGE012
。
所述角度计算装置的所有实现策略可以在DSP、MCU、CPLD、FPGA等器件中进行处理，也可以由硬件进行实现。
所述角度补偿装置如图6所示，由于低通滤波装置采用低通滤波获取反电动势时引入了相位延迟，所以根据运行时的指令速度ω和低通滤波装置截止角频率ωc，通过反正切算法获得滞后的相移角△θ，最终与角度计算装置计算得到的电角度
Figure 293962DEST_PATH_IMAGE003
相加，得到更接近真实值的永磁同步电机转子电角度估计值θe。
所述角度补偿装置的所有实现策略也可以在DSP、MCU、CPLD、FPGA等器件中进行处理，也可以由硬件进行实现。
本实施例的无位置传感器的永磁同步电机控制设备具有高可靠、低成本、高鲁棒性等特点，在风力发电、水力发电、新能源汽车、水下推进和航空等应用方面具有广大的应用前景。
相应的，本实施例还提供了一种汽车动力系统，包括永磁同步电机以及与所述永磁同步电机匹配的控制系统，所述控制系统包括前述的任一种无位置传感器的永磁同步电机控制设备。
此外，需要说明的是，在本说明书中，“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。

Claims (16)

1.一种无位置传感器的永磁同步电机控制方法，其特征在于包括：
以反电势观测装置接收永磁同步电机的实际α、β相电压和实际α、β相电流，并输出控制信号u，所述控制信号u包括反电势信号和扰动信号；
利用低通滤波装置，以截止角频率ωc从所述控制信号u中滤除扰动信号，并提取出连续的反电势信号
Figure 195418DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 394318DEST_PATH_IMAGE002
；
以角度计算装置接收低通滤波装置输出的反电势信号
Figure 922251DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 368145DEST_PATH_IMAGE002
，通过反正切函数计算得到永磁同步电机转子的电角度
Figure 122474DEST_PATH_IMAGE003
；
利用角度补偿装置，根据永磁同步电机运行时的指令速度ω和低通滤波装置的截止角频率ωc，通过反正切算法获得滞后的相移角△θ，并将所述相移角△θ与由角度计算装置输出的电角度
Figure 797169DEST_PATH_IMAGE003
相加，得到永磁同步电机转子的电角度估计值θe。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述反电势观测装置包括电流观测模块和电流控制模块，并且所述控制方法包括：
以电流观测模块接收所述实际α、β相电压和由电流控制模块传输的控制信号u，并处理获得α、β相电流的估计值
Figure 320555DEST_PATH_IMAGE004
；
以电流控制模块接收所述实际α、β相电流
Figure 937350DEST_PATH_IMAGE005
和所述α、β相电流的估计值
Figure 851079DEST_PATH_IMAGE004
，并处理获得控制信号u。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于具体包括：在所述电流观测模块内，通过永磁同步电机数学模型对输入的所述实际α、β相电压和所述控制信号u进行处理，从而获得所述α、β相电流的估算值
Figure 578732DEST_PATH_IMAGE004
，所述永磁同步电机数学模型表示为：
Figure 159887DEST_PATH_IMAGE006
其中L、R分别为永磁同步电机的相电感、相电阻，
Figure 687863DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 354468DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 433282DEST_PATH_IMAGE001
分别为电机α相的电流、电压、反电势，
Figure 118210DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 624278DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 965129DEST_PATH_IMAGE002
分别为电机β相的电流、电压、反电势。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于具体包括：在所述电流控制模块内，将所述α、β相电流的估计值
Figure 847635DEST_PATH_IMAGE004
与实际α、β相电流
Figure 324753DEST_PATH_IMAGE005
做差后得到相电流误差Δ
Figure 204984DEST_PATH_IMAGE005
，且将控制信号u作为输入量输往电流观测模块从而参与电流观测器的反馈控制，使所述相电流估算值
Figure 829869DEST_PATH_IMAGE004
收敛于所述实际相电流
Figure 188169DEST_PATH_IMAGE005
，即令Δ
Figure 660739DEST_PATH_IMAGE005
趋向于0，所述控制信号u为K*f(Δ
Figure 695560DEST_PATH_IMAGE005
)，其中K为控制系数，f(Δ
Figure 620791DEST_PATH_IMAGE005
)为以Δ
Figure 782782DEST_PATH_IMAGE005
作为变量的控制函数。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：
采用自适应切换策略1进行f(Δ
Figure 109858DEST_PATH_IMAGE005
)的切换选择，且切换选择项包括f1(Δ
Figure 581159DEST_PATH_IMAGE011
)、f2(Δ
Figure 931369DEST_PATH_IMAGE005
)、…、fi(Δ
Figure 880739DEST_PATH_IMAGE005
)、…、fn(Δ
Figure 5DEST_PATH_IMAGE005
)，其中n为控制函数的种类数，i的范围为[1, n]，从而获得针对不同永磁同步电机的最佳控制效果，所述自适应切换策略1包括：根据不同的电机参数，所述电机参数包括定子电阻或电感，以每个电机参数组合对应一个控制函数，然后从f1(Δ
Figure 455257DEST_PATH_IMAGE005
)、f2(Δ
Figure 559609DEST_PATH_IMAGE005
)、…、fn(Δ
Figure 125720DEST_PATH_IMAGE005
)中选择一个控制函数作为应用；
采用自适应切换策略2在K取值的约束条件和所选控制函数的基础上进行K值的切换选择，且切换选择项包括Ki1、Ki2、…、Kim，其中i的取值范围为1到n，m为永磁同步电机的速度段分段数，从而获得针对永磁同步电机不同速度段下的最佳控制效果，所述K取值的约束条件是大于α、β相反电势绝对值的最大值，以使Δ
Figure 99492DEST_PATH_IMAGE005
收敛于0，所述自适应切换策略2包括：根据永磁同步电机当前转速所处的速度段，以每个速度段对应一个控制系数，然后从Ki1、Ki2、…、Kim中选择一个控制系数作为应用。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述控制函数f(Δ
Figure 725645DEST_PATH_IMAGE005
)的切换选择项fi(Δ
Figure 299715DEST_PATH_IMAGE005
)包括下式（a）、（b）、（c）所示开关函数、饱和函数、指数趋近函数；
Figure 403937DEST_PATH_IMAGE012
式(b)中ε为电流误差界限。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述ε的约束条件为小于永磁同步电机的额定电流，并且所述ε的获得方法包括定值法、查表法、模糊控制自适应算法、神经网络自适应算法、递推最小二乘法、卡尔曼滤波算法中的任一种。
8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述截止角频率ωc选择为永磁同步电机的额定角频率。
9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述角度计算装置中，所述永磁同步电机转子的电角度
Figure 497795DEST_PATH_IMAGE003
的计算公式为：
Figure 294850DEST_PATH_IMAGE013
。
10.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在所述角度补偿装置中，所述永磁同步电机转子的电角度估计值θe的计算公式为：
Figure 28319DEST_PATH_IMAGE014
。
11.一种无位置传感器的永磁同步电机控制设备，其特征在于包括反电势观测装置、低通滤波装置、角度计算装置和角度补偿装置，所述反电势观测装置包括电流观测模块和电流控制模块；
所述电流观测模块用于接收永磁同步电机的实际α、β相电压和由电流控制模块传输的控制信号u，并处理获得α、β相电流的估计值
Figure 201812DEST_PATH_IMAGE004
；
所述电流控制模块用于接收永磁同步电机的实际α、β相电流
Figure 399444DEST_PATH_IMAGE005
和所述α、β相电流的估计值
Figure 367400DEST_PATH_IMAGE004
，并处理获得控制信号u。
所述低通滤波装置用于以截止角频率ωc从所述控制信号u中滤除扰动信号，并提取出连续的反电势信号
Figure 401215DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 847240DEST_PATH_IMAGE002
；
所述角度计算装置用于接收所述反电势信号
Figure 164957DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 303815DEST_PATH_IMAGE002
，并依据下式（d）计算得到永磁同步电机转子的电角度
Figure 824926DEST_PATH_IMAGE003
Figure 74642DEST_PATH_IMAGE013
；
所述角度补偿装置用于根据永磁同步电机运行时的指令速度ω和低通滤波装置的截止角频率ωc，并通过反正切算法获得滞后的相移角△θ，再将所述相移角△θ与由角度计算装置输出的电角度
Figure 246866DEST_PATH_IMAGE003
相加，从而得到永磁同步电机转子的电角度估计值θe。
12.根据权利要求11所述的控制设备，其特征在于：所述电流观测模块包含永磁同步电机数学模型，所述数学模型表示为：
Figure 494308DEST_PATH_IMAGE006
其中L、R分别为永磁同步电机的相电感、相电阻，
Figure 565032DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 805389DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 645169DEST_PATH_IMAGE001
分别为电机α相的电流、电压、反电势，
Figure 63512DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 542904DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 400002DEST_PATH_IMAGE002
分别为电机β相的电流、电压、反电势。
13.根据权利要求12所述的控制设备，其特征在：所述电流控制模块用于将所述α、β相电流的估计值
Figure 31971DEST_PATH_IMAGE004
与实际α、β相电流
Figure 683532DEST_PATH_IMAGE005
做差后得到相电流误差Δ
Figure 921659DEST_PATH_IMAGE005
，并将控制信号u作为输入量输往电流观测模块从而参与电流观测器的反馈控制，使所述相电流估算值
Figure 316868DEST_PATH_IMAGE004
收敛于所述实际相电流
Figure 803344DEST_PATH_IMAGE005
，即令Δ
Figure 891386DEST_PATH_IMAGE005
趋向于0，所述控制信号u为K*f(Δ
Figure 345370DEST_PATH_IMAGE005
)，其中K为控制系数，f(Δ
Figure 278691DEST_PATH_IMAGE005
)为以Δ
Figure 885253DEST_PATH_IMAGE005
作为变量的控制函数，所述控制函数f(Δ
Figure 144196DEST_PATH_IMAGE005
)的选择项包含下式（a）、（b）、（c）所示的开关函数、饱和函数、指数趋近函数；
Figure 819897DEST_PATH_IMAGE012
式（b）中ε为电流误差界限，且ε的约束条件为小于永磁同步电机的额定电流。
14.根据权利要求11所述的控制设备，其特征在于：所述截止角频率ωc选择为永磁同步电机的额定角频率。
15.根据权利要求11所述的控制设备，其特征在于：所述角度补偿装置中采用的反正切算法表示为：
Figure 822488DEST_PATH_IMAGE014
。
16.一种汽车动力系统，包括永磁同步电机以及与所述永磁同步电机匹配的控制系统，其特征在于：所述控制系统包括权利要求11-15中任一项所述的无位置传感器的永磁同步电机控制设备。
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