CN111224599A - 永磁辅助同步磁阻电机的控制方法 - Google Patents

永磁辅助同步磁阻电机的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种永磁辅助同步磁阻电机的控制方法，该方法包括：根据控制中断周期、脉冲宽度调制PWM的载波周期，以及，永磁辅助同步磁阻电机的转子当前角速度，获取永磁辅助同步磁阻电机的转子的补偿相角；根据补偿相角，获取当前实际相角；根据当前d轴电压给定值和当前q轴电压给定值，获取当前预期相角；根据当前预期相角与当前实际相角的比例偏差，对当前实际相角进行在线修正。本发明将旋转变压器采样时延、传输时延以及算法时延考虑在内，对实际相角进行在线修正，保证实际相角和预期相角保持一致，提高了电机控制相角的准确性。

Description

永磁辅助同步磁阻电机的控制方法
技术领域
本发明涉及永磁同步电机技术领域，尤其涉及一种永磁辅助同步磁阻电机的控制方法。
背景技术
永磁辅助同步磁阻电机因其具有高功率密度、高功率因数、强过载能力、高效率的优点，越来越多地被应用到轨道交通领域。在大功率永磁辅助同步磁阻电机牵引系统领域，因为其自身多级对的电机结构容易导致转子定位误差偏大，且采用的定、转子分离式多极旋转变压器位置检测系统在设计制造、安装调试以及数字解码方面存在非理想的误差因素，也会影响旋转变压器对转子位置检测精度，进而影响电机控制相角的准确性。若牵引控制系统采用不准确的电机控制相角，可能会造成永磁辅助同步磁阻电机无法正常启动、发生失步、转矩精度降低等问题，影响整车牵引系统性能。
现有的相关技术中，公开号为CN106788072的专利文件通过判断电机控制器的直流侧电流与理论空载直流电流的绝对差值是否大于电流控制误差，实现对转子位置的估算值、以及实际值超前或滞后关系的判断，进而对转子位置进行修正和定位。
目前采用的转子位置定位及修正方法，均没有考虑旋转变压器采样和传输误差、控制算法中断时延和调制算法中断时延等系统误差造成的转子位置偏差，因此获取的转子位置不准确，进而影响电机控制相角的准确性。
发明内容
本发明提供一种永磁辅助同步磁阻电机的控制方法，将旋转变压器采样时延、传输时延以及算法时延考虑在内，对实际相角进行在线修正，保证实际相角和预期相角保持一致，提高了电机控制相角的准确性。
本发明的提供一种永磁辅助同步磁阻电机的控制方法，包括：
根据旋转变压器的中断周期、脉冲宽度调制PWM的载波周期，以及，以及永磁辅助同步磁阻电机的转子当前角速度，获取所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的补偿相角；
根据所述补偿相角，获取当前实际相角；
根据当前d轴电压给定值和当前q轴电压给定值，获取当前预期相角；
根据所述当前预期相角与所述当前实际相角的比例偏差，对所述当前实际相角进行在线修正。
可选的，所述根据控制中断周期、脉冲宽度调制PWM的载波周期，以及，永磁辅助同步磁阻电机的转子当前角速度，获取所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的补偿相角，包括：
根据所述中断周期和所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取第一子补偿相角；
根据所述PWM的载波周期和所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取第二子补偿相角；
根据所述永磁辅助同步磁阻电机处于稳定运行角速度范围内的多个第一d轴电压和多个第一q轴电压，获取第三子补偿相角；
根据所述第一子补偿相角、所述第二子补偿相角和所述第三子补偿相角，获取所述永磁辅助同步磁阻电机的补偿相角。
可选的，所述根据所述中断周期和所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取第一子补偿相角，包括：
根据控制算法的所述中断周期，获取第一子补偿相角对应的第一相角时延；
根据所述第一相角时延和所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取所述第一子补偿相角。
可选的，所述根据所述PWM的载波周期和所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取第二子补偿相角，包括：
根据所述PWM的载波周期，获取PWM输出对应的第二相角时延；
根据调制算法的中断周期，获取调制计算对应的第三相角时延；
根据所述第二相角时延、所述第三相角时延和所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取所述第二子补偿相角。
可选的，所述根据所述永磁辅助同步磁阻电机处于稳定运行角速度范围内的多个第一d轴电压和多个第一q轴电压，获取第三子补偿相角之前，还包括：
根据所述永磁辅助同步磁阻电机的矢量控制策略，获取所述永磁辅助同步磁阻电机的稳定运行角速度范围；
根据d轴电流给定值和q轴电流给定值，以及，预设角速度间隔，获取所述稳定运行角速度范围内的多个预设角速度下采集的实时d轴电流、实时q轴电流；
根据所述d轴电流给定值、所述q轴电流给定值、所述实时d轴电流和所述实时q轴电流，获取多个预设角速度中每个预设角速度对应的所述第一d轴电流和所述第一q轴电流。
可选的，所述根据所述d轴电流给定值、所述q轴电流给定值、所述实时d轴电流和所述实时q轴电流，获取多个预设角速度中每个预设角速度对应的所述第一d轴电流和所述第一q轴电流，包括：
将每个所述预设角速度下的所述实时d轴电流设置为所述d轴电流给定值，获取每个所述预设角速度下对应的所述第一d轴电流；
以及，将每个所述预设角速度下的所述实时q轴电流设置为所述q轴电流给定值，获取每个所述预设角速度下对应的所述第一q轴电流。
可选的，所述获取多个预设角速度中每个预设角速度对应的所述第一d轴电流和所述第一q轴电流之后，还包括：
获取所述稳定运行角速度范围内的多个所述第一d轴电流中每个所述第一d轴电流对应的d轴电压，以及，多个所述第一q轴电流中每个所述第一q轴电流对应的q轴电压。
可选的，所述根据所述永磁辅助同步磁阻电机处于稳定运行角速度范围内的多个第一d轴电压和多个第一q轴电压，获取第三子补偿相角，包括：
根据每个所述第一d轴电流对应的d轴电压，以及，每个所述第一q轴电流对应的q轴电压，获取每个预设角速度对应的传输误差相角；
根据每个所述预设角速度对应的传输误差相角，以及，所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取所述第三子补偿相角。
可选的，所述根据所述补偿相角，获取当前实际相角，包括：
获取所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前位置相角；
根据所述当前位置相角、所述转子的初始位置相角以及所述补偿相角，获取所述转子的实际位置相角；
根据所述转子的实际位置相角以及调制相角，获取当前实际相角，其中，所述调制相角为根据所述当前d轴电压给定值和所述当前q轴电压给定值经过调制算法计算得到。
可选的，所述根据所述当前预期相角与所述当前实际相角的比例偏差，对所述当前实际相角进行在线修正，包括：
根据所述当前预期相角与所述当前实际相角获取所述比例偏差；
根据所述比例偏差，获取当前实际相角的修正项；
根据所述修正项对所述当前实际相角进行在线修正。
第二方面，本发明还提供一种牵引控制器，包括：存储器和处理器；
所述存储器存储程序指令；
所述处理器执行所述程序指令，以执行第一方面所述的方法。
第三方面，本发明还提供一种存储介质，包括：程序，所述程序在被处理器执行时，用于第一方面所述的方法。
本发明提供一种永磁辅助同步磁阻电机的控制方法，该方法包括：根据控制中断周期、脉冲宽度调制PWM的载波周期，以及，永磁辅助同步磁阻电机的转子当前角速度，获取永磁辅助同步磁阻电机的转子的补偿相角；根据补偿相角，获取当前实际相角；根据当前d轴电压给定值和当前q轴电压给定值，获取当前预期相角；根据当前预期相角与当前实际相角的比例偏差，对当前实际相角进行在线修正。本发明将旋转变压器采样时延、传输时延以及算法时延考虑在内，对实际相角进行在线修正，保证实际相角和预期相角保持一致，提高了电机控制相角的准确性。
附图说明
图1为本发明提供的永磁辅助同步磁阻电机的控制方法对应的永磁辅助同步磁阻电机的控制系统的结构示意图；
图2为本发明提供的永磁辅助同步磁阻电机的控制方法的流程示意图一；
图3为本发明提供的永磁辅助同步磁阻电机的控制方法的流程示意图二；
图4为本发明提供的控制算法的中断周期示意图；
图5为本发明提供的调制算法的中断周期示意图；
图6为本发明提供的永磁辅助同步磁阻电机的控制方法的流程示意图；
图7A为理论坐标系与实际坐标系完全重合的示意图；
图7B为实际坐标系超前理论坐标系的示意图；
图7C为实际坐标系滞后理论坐标系的示意图；
图8为本发明提供的牵引控制器的结构示意图。
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，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明提供的永磁辅助同步磁阻电机的控制方法对应的永磁辅助同步磁阻电机的控制系统的结构示意图，如图1所示，该永磁辅助同步磁阻电机的控制系统包括：永磁辅助同步磁阻电机、拖动机、牵引控制器TCU、和旋转变压器。
其中，本发明提供的永磁辅助同步磁阻电机的控制方法的控制对象即为永磁辅助同步磁阻电机，永磁辅助同步磁阻电机中包括定子和转子，旋转变压器安装于永磁辅助同步磁阻电机的转子上，用于采集转子信号并输入至牵引控制器，旋转变压器在本发明中具体用于检测转子位置。拖动机与被测永磁辅助同步磁阻电机连接，用于拖动永磁辅助同步磁阻电机运转。
牵引控制器与永磁辅助同步磁阻电机连接，用于对永磁辅助同步磁阻电机进行控制，具体的，牵引控制器具有控制算法、调制算法的功能，且具有相角调节、转速监测的功能。
可选的，本发明中的牵引控制器包括控制算法单元、调制算法单元、相角调节器和转速检测器；其中，控制算法单元用于计算预期相角；调制算法单元用于获取调制相角，从而通过PWM调制实现实际相角；相角调节器，用于实现预期相角和实际相角始终保持一致；转速检测器，用于获取转子的角速度。
下述实施例中均是以牵引控制器作为执行主体实施的永磁辅助同步磁阻电机的控制方法。
图2为本发明提供的永磁辅助同步磁阻电机的控制方法的流程示意图一，图2所示方法流程的执行主体为牵引控制器，该牵引控制器可由任意的软件和/或硬件实现。如图2所示，本实施例提供的永磁辅助同步磁阻电机的控制方法可以包括：
S101，根据控制中断周期、脉冲宽度调制PWM的载波周期，以及，永磁辅助同步磁阻电机的转子当前角速度，获取永磁辅助同步磁阻电机的转子的补偿相角。
本实施例中获取的永磁辅助同步磁阻电机的转子的补偿相角为离线补偿相角，即若永磁辅助同步磁阻电机的控制系统中各部件在获取补偿相角和正常运行的设置保持不变时，可以将离线获取的补偿相角应用于正在运行的永磁辅助同步磁阻电机的控制系统中。可以想到的是，当永磁辅助同步磁阻电机的控制系统中各部件的设置发生改变时，可采用改变后的设置参数获取新的补偿相角。
具体的，牵引控制器可采用控制算法对旋转变压器采集的电压信号进行处理，获取预期相角，具体的，牵引控制器可控制其中的控制算法单元对旋转变压器采集的电压信号进行处理，获取预期相角。其中，旋转变压器的采样周期可以与控制算法的中断周期相同。
示例性的，如旋转变压器在t1时刻进行采样，牵引控制器中在t1时刻对旋转变压器采集的电压信号进行处理，获取预期相角，在下一个中断周期开始至下一个中断周期结束的这段时间内的不定时刻更新，输出给调制算法中断。而在这个过程中，转子仍在不停地旋转，相对于旋转变压器采样时刻，会产生控制算法时延，本实施例中根据技术经验，这个控制算法时延一般可设置为旋转变压器的采样周期的半个周期。因此根据该段时延的时长和转子的角速度，可以获取在控制算法过程中的转子的误差相角。
牵引控制器获取预期相角，对该预期相角进行调制输出处理，具体的，牵引控制器可控制其中的调制算法单元对预期相角进行调制，输出PWM脉冲。具体的，本实施例中的调制采样具有周期性，即牵引控制器获取预期相角进行调制处理也具有周期性。本实施例中的调制采样采用一种不对称的规则采样法，既在每个三角PWM载波周期的顶点对称轴位置采样，又在三角PWM载波周期的底点对称轴位置采样，也就是每个载波周期采样两次。每个载波周期开始和中间时刻进行本PWM载波周期的釆样，同时进行本周期的PWM指令更新。双采样模式的调制算法中断分为采样、调制计算、PWM更新和PWM输出过程。
示例性的，牵引控制器在t2获取预期相角，进行调制处理后，通常PWM脉冲会在载波周期计数值与调制计算得到的PWM比较计数值相等时进行输出，而在这个过程中，转子仍在不停地旋转因此造成调制更新时延，本实施例中根据技术经验，这个更新时延一般可设置为载波周期的半个周期；另外，PWM计算值更新后一般采用定时器的连续增减计数方式来输出PWM波形，输出时也会造成输出时延，本实施例中根据技术经验，这个输出时延一般可设置为载波周期的1/4个周期。根据在调制算法中获取的更新时延和输出时延和转子的角速度，可以获取在调制算法过程中的转子的误差相角。
另，在旋转变压器采样和传输过程中也具有时延，本实施中采用永磁辅助同步磁阻电机转子当前角速度获取旋转变压器采样和传输过程中具有的时延。
S102，根据补偿相角，获取当前实际相角。
步骤S101中获取的补偿相角为离线补偿相角，将其应用于正在运行的永磁辅助同步磁阻电机中。
因此，本步骤中获取的当前实际相角为采用步骤S101中获取的补偿相角对永磁辅助同步磁阻电机的转子位置角进行离线修正后的实际相角。
S103、根据当前d轴电压给定值和当前q轴电压给定值，获取当前预期相角。
当前电压给定值可以包括当前d轴电压给定值和当前q轴电压给定值，本实施例中可以采用现有技术中的控制算法根据当前d轴电压给定值和当前q轴电压给定值，获取当前预期相角。
S104，根据当前预期相角与当前实际相角的比例偏差，对当前实际相角进行在线修正。
由于当前预期相角和当前实际相角由于控制算法、调制算法以及旋转变压器采集和传输过程中的时延，造成当前预期相角和当前实际相角可能存在偏差，因此，需要对当前实际相角进行修正。
该步骤中，将当前预期相角和当前实际相角的比例偏差作为修正项，对当前实际相角进行在线修正。
本实施例提供一种永磁辅助同步磁阻电机的控制方法，该方法包括：根据旋转变压器的中断周期、脉冲宽度调制PWM的载波周期，以及，永磁辅助同步磁阻电机的转子当前角速度，获取永磁辅助同步磁阻电机的转子的补偿相角；根据补偿相角，获取当前实际相角；根据当前d轴电压给定值和当前q轴电压给定值，获取当前预期相角；根据当前预期相角与当前实际相角的比例偏差，对当前实际相角进行在线修正。本实施例将旋转变压器采样时延、传输时延以及算法时延考虑在内，对实际相角进行在线修正，保证实际相角和预期相角保持一致，提高了电机控制相角的准确性。
在上述实施例的技术上，下面结合图3对本发明提供的永磁辅助同步磁阻电机的控制方法中获取补偿相角的方法进行进一步说明，图3为本发明提供的永磁辅助同步磁阻电机的控制方法的流程示意图二，如图3所示，本实施例提供的永磁辅助同步磁阻电机的控制方法可以包括：
S201，根据中断周期和永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取第一子补偿相角。
为使本实施例所提供的控制方法更加清楚，这里，对本申请所涉及的控制中断进行详细说明。图4为本发明提供的控制算法的中断周期示意图，如图4所示，旋转变压器在t1时刻进行采样，牵引控制器对旋转变压器的采样信号进行控制计算，Tctrl为控制算法的中断周期，t1+Tctrl时刻完成控制计算，由于控制计算出的计算出的控制变量会在下一个控制中断周期开始(t1+Tctrl时刻)至结束(t1+2Tctrl时刻)这段时间内的不定时刻更新，输出给调制算法中断。在这个过程中，转子仍在不停地旋转，相对于控制算法计算完成的时刻，会产生控制算法时延，本实施例中，根据控制算法的中断周期，获取第一子补偿相角对应的第一相角时延，A为控制中断时延系数，取值范围为(0-1)，一般取经验值0.5。则第一相角时延Δt1可如下公式一所示：
Δt1＝A·Tctrl≈0.5Tctrl 公式一
此时，根据第一相角时延和永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取第一子补偿相角，具体第一子补偿相角θcmps1可如下公式二所示：
θcmps1＝Δt1·ω 公式二
其中，ω为永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度。
S202，根据PWM的载波周期和永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取第二子补偿相角。
本实施例中针对的大功率永磁辅助同步磁阻电机的控制系统，为提高系统的动态响应，调制算法中的采样采用一种不对称的规则采样法，既在每个三角PWM载波周期的顶点对称轴位置采样，又在三角PWM载波周期的底点对称轴位置采样，也就是每个PWM载波周期采样两次。每个PWM载波周期开始和中间时刻进行本周期的釆样，同时进行本周期的PWM指令更新。
图5为本发明提供的调制算法的中断周期示意图，如图5所示，t2时刻牵引控制器进行调制采样，采取的是由控制算法计算的控制信号，具体的为预期相角采样，t2+0.5TPWM时刻完成调制算法计算，并开始进行PWM比较计数值更新和下一调制周期的预期相角采样，通常PWM脉冲会在PWM载波周期计数值与调制计算得到的PWM比较计数值相等时进行输出，TPWM为PWM的载波周期。在这个过程中，转子仍在不停地旋转，相对于预期相角采样时刻，会产生调制算法中断时延，即为第三相角时延B·TPWM，其中B为调制算法中断时延系数，取值为0.5。
PWM比较计算值更新后一般采用定时器的连续增减计数方式来输出PWM波形，PWM波输出时延，即为PWM输出对应的时延为C·TPWM，即为第二相角时延。其中，C为PWM脉冲输出时延系数，取值范围为(0-0.5)，一般取经验值为0.25。
具体的，在调制算法计算的过程中，调制算法和PWM脉冲输出过程中的时延Δt2可如下公式三所示：
Δt2＝B·TPWM+C·TPWM≈0.75TPWM 公式三
其中，根据第二相角时延、第三相角时延和永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取第二子补偿相角的具体方法为：如上公式三根据第二相角时延、第三相角时延获取调制算法和PWM脉冲输出过程中的时延。再根据调制算法和PWM脉冲输出过程中的时延，以及永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取第二子补偿相角，第二子补偿相角θcmps2的获取方式具体可如下公式四所示：
θcmps2＝Δt2·ω 公式四
S203、根据永磁辅助同步磁阻电机处于稳定运行角速度范围内的多个第一d轴电压和多个第一q轴电压，获取第三子补偿相角。
其中，第三子补偿相角为旋转变压器采样和传输时延对应的误差相角。在稳定运行角速度范围获取多个预设角速度中每个预设角速度对应的d轴电压和q轴电压，根据每个预设角速度对应的d轴电压和q轴电压，获取每个预设角速度对应的误差相角，再建立以预设角速度为横坐标，以误差相角为纵坐标的曲线，将该曲线对应的斜率确定为误差系数；进一步，根据转子的角速度以及该角速度对应的误差系数获取误差相角，该误差相角即为旋转变压器采样和传输时延造成的误差相角。
还需要补充说明的是，在两相同步旋转(d、q)坐标系中，转子磁极产生的磁场与定子磁场相对应时为d轴，逆时针旋转90度为q轴。
S204、根据第一子补偿相角、第二子补偿相角和第三子补偿相角，获取永磁辅助同步磁阻电机的补偿相角。
可选地，第一补偿相角、第二补偿相角和第三补偿相角之和，即为永磁辅助同步磁阻电机的补偿相角。
S205、根据补偿相角，获取当前实际相角。
首先获取永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前位置相角，接着根据当前位置相角、转子的初始位置相角以及补偿相角，获取转子的实际位置相角，进一步，根据转子的实际位置相角以及当前调制相角，获取当前实际相角，其中，调制相角为采用调制算法并根据d轴电压给定值和当前q轴电压给定值计算得到。
具体地，根据转子的当前位置相角以及转子的初始位置相角获取转子的实际位置相角，进一步，采用上述补偿相角对永磁辅助同步磁阻电机的转子位置角进行离线修正，从而将修正后的实际位置相角作为转子的实际位置相角。之后，将转子的实际位置相角以及当前调制相角的差值确定为当前实际相角。
一种可能的实现方式，调制算法单元采用多模式PWM调制策略，一方面可以充分利用逆变器的允许开关频率，另一方面保证进入弱磁控制区后能够有较高的直流电压利用率。具体地，多模式PWM调制策略主要由异步SPWM调制、规则采样同步SPWM调制和方波调制组成。具体的，在低速阶段采用异步调制策略；当转速升高后，采用不同载波比的规则采样同步调制和中间60度同步调制策略；高速阶段则采用方波调制。
本实施例中在获取当前调制相角的过程中的具体的低速、高速均为转子的角速度，具体的划分规则可与现有技术中的划分规则相似。
S206、根据当前d轴电压给定值和当前q轴电压给定值，获取当前预期相角。
具体地，本实施例中的永磁辅助同步磁阻电机采用基于速度的分段矢量控制策略完成电流闭环控制，该控制策略包括：低速区的最大转矩电流比(MTPA)控制和高速区的弱磁控制。
在额定转速以下，采用MTPA控制，即利用永磁同步电机凸极效应产生的磁阻转矩，来获得较高转矩电流比值的一种控制方法。由于受系统变流器容量限制，永磁辅助同步磁阻电机稳态运行时，端电压和定子电流都会受到闲置，不能超出电压、电流极限值，为进一步拓宽调速范围，采用弱磁控制，在额定转速上，永磁同步电机进入弱磁状态，通过控制励磁电流可以达到弱磁升速的目的。
因此，采用基于上述控制策略的控制算法计算获取当前d轴电压给定值和当前q轴电压给定值，进一步，根据当前d轴电压给定值和当前q轴电压给定值获取当前预期相角。
具体地，可根据公式五进行计算：
Figure BDA0001858782340000111
其中，θctrl表示预期相角，
Figure BDA0001858782340000112
表示q轴电压给定值，
Figure BDA0001858782340000113
表示d轴电压给定值。
S207、根据当前预期相角和当前实际相角的比例偏差，对当前实际相角进行在线修正。
一种可能的实现方式，首先，根据当前预期相角和当前实际相角获取比例偏差，之后再根据比例偏差，获取当前实际相角的修正项，进一步，采用该修正项对当前实际相角进行在线修正。
可选地，采用如下公式六获取修正项：
fΔ＝kp·(θctrl-θPWM) 公式六
其中，kp为修正项，θctrl为当前预期相角，θPWM为当前实际相角，fΔ为基波频率补偿项。
牵引控制器获取修正项kp后，通过在线调节修正项，使得当前的实际相角快速地跟踪预期相角，实现实际相角的在线修正。
该步骤中，对相角的控制采用的是闭环P控制，能够实现对控制相角准确控制，从而提升控制性能。
本实施例中，通过将控制算法、调制算法以及旋转变压器采集及传输造成的时延考虑在内，并根据实际相角和预期相角的比例偏差，对当前实际相角进行在线修正，使得实际相角与预期相角始终保持一致，提高了实际相角的准确性，降低永磁辅助同步磁阻电机运行故障的发生概率，从而提高了永磁辅助同步磁阻电机牵引系统的控制性能。
图6为本发明提供的永磁辅助同步磁阻电机的控制方法的流程示意图三，如图6所示，可选地，本实施例中获取第三子补偿相角的具体包括以下步骤：
S301、根据永磁辅助同步磁阻电机的矢量控制策略，获取永磁辅助同步磁阻电机的稳定运行角速度范围。
本实施例中，在上述基于速度的分段矢量控制策略的基础上，首先获取永磁辅助同步磁阻电机的稳定运行角速度范围，也就是获取永磁辅助同步磁阻电机在不进入弱磁控制阶段、稳定运行的速度范围，其中，进入恒压阶段对应的速度点，电压达到最大值，即为不进入弱磁控制阶段的最高稳定运行速度。
S302、根据d轴电流给定值和q轴电流给定值，以及，预设角速度间隔，获取稳定运行角速度范围内的多个预设角速度下采集的实时d轴电流、实时q轴电流。
根据预设角速度间隔，在永磁辅助同步磁阻电机的稳定运行角速度范围获取多个预设角速度，其中，每相邻两个预设角速度之间的差值相等，均为预设角速度间隔。
在稳定运行角速度范围内，采集在每个预设角速度下采集的实时d轴电流、实时q轴电流。
S303、根据d轴电流给定值、q轴电流给定值、实时d轴电流和实时q轴电流，获取多个预设角速度中每个预设角速度对应的第一d轴电流和第一d轴电流。
一种可能的实现方式，根据预设角速度间隔，获取永磁辅助同步磁阻电机的转子处于稳定运行角速度范围内时，每隔预设角速度间隔对应的多个预设角速度；
当每个预设角速度对应的实时d轴电流与d轴电流给定值满足预设误差阈值，即通过调节器控制器，将每个预设角速度下的实时d轴电流设置为d轴电流给定值，即实时d轴电流无差地跟踪d轴电流给定值；且每个预设角速度对应的实时q轴电流与给定q轴电流给定值满足预设误差阈值时，即通过调节器控制器，将每个预设角速度下的实时q轴电流设置为d轴电流给定值，即实时q轴电流无差地跟踪q轴电流给定值。
本实施例中，将每个预设角速度对应的实时d轴电流确定为第一d轴电流、将每个预设角速度对应的实时q轴电流确定为第一q轴电流。
S304、获取稳定运行角速度范围内的多个第一d轴电流中每个第一d轴电流对应的d轴电压，以及，多个第一q轴电流中每个第一q轴电流对应的q轴电压。
本实施例中，还获取每个第一d轴电流对应的d轴电压，以及，每个第一q轴电流对应的q轴电压。
本实施例中，牵引控制器获取的每个第一d轴电流和每个第一q轴电流均为永磁辅助同步磁阻电机稳态下的d轴电流和q轴电流。
在稳态条件下，忽略永磁辅助同步磁阻电机的微分项，永磁辅助同步磁阻电机稳态方程可如下公式七所示：
Figure BDA0001858782340000131
其中，ud为任一预设角速度对应的d轴电压，uq为任一预设角速度对应的q轴电压，Rs为转子的电阻，Lq为任一预设角速度对应的d轴电感，Ld为任一预设角速度对应的q轴电感，id为d轴电压对应的第一d轴电流，iq为q轴电压对应的第一q轴电流，ψf为永磁体磁链的反电势。
从电机的稳态方程可以看出，当电机的d、q轴电流都为0时，此时的d轴电压为0，q轴电压全部由永磁体磁链的反电势产生。图7A为理论坐标系与实际坐标系完全重合的示意图，图7B为实际坐标系超前理论坐标系的示意图，图7C为实际坐标系滞后理论坐标系的示意图。
如图7A-7C所示，首先定义控制算法采用的dq坐标系为理论dq坐标系，调制算法实际输出PWM脉冲所采用的dq坐标系为实际
Figure BDA0001858782340000141
坐标系。当转子位置定位准确、理想情况下，理论dq坐标系与实际
Figure BDA0001858782340000142
坐标系完全重合，ud等于0，uq等于ωψf，如图7A所示；当转子位置定位超前情况下，实际
Figure BDA0001858782340000143
坐标系超前理论dq坐标系一定角度θcmps3，ud为正值，uq为正值，如图7B所示；当转子位置定位滞后情况下，实际
Figure BDA0001858782340000144
坐标系滞后理论dq坐标系一定角度θcmps3，ud为负值，ud为正值，如图7C所示。
S305、根据每个第一d轴电流对应的d轴电压以及每个第一q轴电流对应的q轴电压，获取每个第一角速度对应的传输误差相角。
本实施例中，根据每个预设角速度对应的d轴电压和q轴电压，获取每个预设角速度对应的传输误差相角，获取传输误差相角θΔ具体可如下公式八所示：
θΔ＝tan-1(ud/uq) 公式八
S306、根据每个预设角速度对应的传输误差相角，以及，永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取第三子补偿相角。
本实施例中，以预设角速度作为横坐标，以传输误差相角作为纵坐标，可以获取传输误差相角系数k，由传输误差相角系数和永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度的乘积可获取第三子补偿相角，具体获取第三子补偿相角θcmps3可如下公式九所示：
θcmps3＝k·ω 公式九
本实施例中，根据永磁辅助同步磁阻电机的矢量控制策略，获取永磁辅助同步磁阻电机的稳定运行角速度范围，根据d轴电流给定值和q轴电流给定值，获取稳定运行角速度范围内的多个第一d轴电流、多个第一q轴电流、每个第一d轴电流对应的d轴电压以及每个第一q轴电流对应的q轴电压，根据每个第一d轴电流对应的d轴电压以及每个第一q轴电流对应的q轴电压，获取每个第一角速度对应的传输误差相角，根据每个第一角速度对应的传输误差相角，以及，永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取第三子补偿相角。通过预先获取稳定运行速度范围内多个第一角速度对应的传输误差相角，之后再根据永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度快速获取第三子补偿相角，并采用第三子补偿相角对实际相角进行准确地在线修正，提高了在线修正的效率。
图8为本发明提供的牵引控制器的结构示意图，如图8所示，该牵引控制器40包括：存储器41、处理器42。
存储器41可以是独立的物理单元，与处理器42可以通过总线连接。存储器41、处理器42也可以集成在一起，通过硬件实现等。
存储器41用于存储实现以上方法实施例，处理器42调用该程序，执行以上方法实施例的操作。
该牵引控制器40包括还可以包括及输入/输出接口43。
输入/输出接口43可以包括独立的输出接口和输入接口，也可以为集成输入和输出的集成接口。其中，输出接口用于输出数据，输入接口用于获取输入的数据，上述输出的数据为上述方法实施例中输出的统称，输入的数据为上述方法实施例中输入的统称。
可选地，当上述实施例的方法中的部分或全部通过软件实现时，上述牵引控制器40也可以只包括处理器。用于存储程序的存储器位于牵引控制器40之外，处理器通过电路/电线与存储器连接，用于读取并执行存储器中存储的程序。
处理器42可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，网络处理器(Network Processor，NP)或者CPU和NP的组合。
处理器42还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)，可编程逻辑器件(ProgrammableLogic Device，PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammable Logic Device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)，通用阵列逻辑(Generic Array Logic,GAL)或其任意组合。
存储器41可以包括易失性存储器(Volatile Memory)，例如随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(Non-volatileMemory)，例如快闪存储器(Flash Memory)，硬盘(Hard Disk Drive，HDD)或固态硬盘(Solid-state Drive，SSD)；存储器还可以包括上述种类的存储器的组合。
本实施例所提供的牵引控制器可以用于执行图2、图3、图6所示方法实施例的技术方案，其实现原理以及技术效果类似，此处不再赘述。
本发明还提供一种程序产品，例如，计算机存储介质，包括：程序，程序在被处理器执行时用于执行以上方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种永磁辅助同步磁阻电机的控制方法，其特征在于，包括：
根据控制中断周期、脉冲宽度调制PWM的载波周期，以及，永磁辅助同步磁阻电机的转子当前角速度，获取所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的补偿相角；
根据所述补偿相角，获取当前实际相角；
根据当前d轴电压给定值和当前q轴电压给定值，获取当前预期相角；
根据所述当前预期相角与所述当前实际相角的比例偏差，对所述当前实际相角进行在线修正。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据控制中断周期、脉冲宽度调制PWM的载波周期，以及，永磁辅助同步磁阻电机的转子当前角速度，获取所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的补偿相角，包括：
根据所述中断周期和所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取第一子补偿相角；
根据所述PWM的载波周期和所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取第二子补偿相角；
根据所述永磁辅助同步磁阻电机处于稳定运行角速度范围内的多个第一d轴电压和多个第一q轴电压，获取第三子补偿相角；
根据所述第一子补偿相角、所述第二子补偿相角和所述第三子补偿相角，获取所述永磁辅助同步磁阻电机的补偿相角。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述中断周期和所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取第一子补偿相角，包括：
根据控制算法的所述中断周期，获取第一子补偿相角对应的第一相角时延；
根据所述第一相角时延和所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取所述第一子补偿相角。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述PWM的载波周期和所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取第二子补偿相角，包括：
根据所述PWM的载波周期，获取PWM输出对应的第二相角时延；
根据调制算法的中断周期，获取调制计算对应的第三相角时延；
根据所述第二相角时延、所述第三相角时延和所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取所述第二子补偿相角。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述永磁辅助同步磁阻电机处于稳定运行角速度范围内的多个第一d轴电压和多个第一q轴电压，获取第三子补偿相角之前，还包括：
根据所述永磁辅助同步磁阻电机的矢量控制策略，获取所述永磁辅助同步磁阻电机的稳定运行角速度范围；
根据d轴电流给定值和q轴电流给定值，以及，预设角速度间隔，获取所述稳定运行角速度范围内的多个预设角速度下采集的实时d轴电流、实时q轴电流；
根据所述d轴电流给定值、所述q轴电流给定值、所述实时d轴电流和所述实时q轴电流，获取多个预设角速度中每个预设角速度对应的所述第一d轴电流和所述第一q轴电流。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述d轴电流给定值、所述q轴电流给定值、所述实时d轴电流和所述实时q轴电流，获取多个预设角速度中每个预设角速度对应的所述第一d轴电流和所述第一q轴电流，包括：
将每个所述预设角速度下的所述实时d轴电流设置为所述d轴电流给定值，获取每个所述预设角速度下对应的所述第一d轴电流；
以及，将每个所述预设角速度下的所述实时q轴电流设置为所述q轴电流给定值，获取每个所述预设角速度下对应的所述第一q轴电流。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述获取多个预设角速度中每个预设角速度对应的所述第一d轴电流和所述第一q轴电流之后，还包括：
获取所述稳定运行角速度范围内的多个所述第一d轴电流中每个所述第一d轴电流对应的d轴电压，以及，多个所述第一q轴电流中每个所述第一q轴电流对应的q轴电压。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述永磁辅助同步磁阻电机处于稳定运行角速度范围内的多个第一d轴电压和多个第一q轴电压，获取第三子补偿相角，包括：
根据每个所述第一d轴电流对应的d轴电压，以及，每个所述第一q轴电流对应的q轴电压，获取每个预设角速度对应的传输误差相角；
根据每个所述预设角速度对应的传输误差相角，以及，所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前角速度，获取所述第三子补偿相角。
9.根据权利要求1至8任一项所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述补偿相角，获取当前实际相角，包括：
获取所述永磁辅助同步磁阻电机的转子的当前位置相角；
根据所述当前位置相角、所述转子的初始位置相角以及所述补偿相角，获取所述转子的实际位置相角；
根据所述转子的实际位置相角以及调制相角，获取当前实际相角，其中，所述调制相角为根据所述当前d轴电压给定值和所述当前q轴电压给定值经过调制算法计算得到。
10.根据权利要求1至8任一项所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述当前预期相角与所述当前实际相角的比例偏差，对所述当前实际相角进行在线修正，包括：
根据所述当前预期相角与所述当前实际相角获取所述比例偏差；
根据所述比例偏差，获取当前实际相角的修正项；
根据所述修正项对所述当前实际相角进行在线修正。
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