CN111355409B - 一种永磁同步电机的控制方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机的控制方法、系统及存储介质，所述方法包括：根据所采集的永磁同步电机的转子位置计算转子当前转速；根据转子当前转速与预设的转子目标转速计算转子转速偏差；采用分数阶滑模速度控制器对转子转速偏差进行分析计算，以获取参考交轴电流；对所采集的永磁同步电机的三相电流进行坐标变换得到当前交轴电流；根据所述参考交轴电流和当前交轴电流计算参考空间电压矢量；根据参考空间电压矢量对永磁同步电机的逆变器进行控制，以达到控制永磁同步电机的目的。本发明引入了分数阶滑模控制器，利用分数阶微积分理论逐渐遗忘的特性，极大地削弱了由于引入滑模变结构而引起的抖振问题，具有超调小、响应快、波动小的优点。

Description

一种永磁同步电机的控制方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机的控制方法、系统及存储介质，属于电机技术领域。

背景技术

在工程的使用和应用中，由于PMSM的结构和控制电路潜在的问题，电机换向器会产生转矩脉动，随机噪声、振动等对电机有危害的问题随之而来。

滑模变结构因拥有改善系统稳定性、提高系统鲁棒性的优点而被引入到永磁同步电机控制系统中，有助于提高PID参数的适应性和控制精度。但引入滑模变结构意味着系统在切换滑模面的时候面临着高频率的抖振，而这种抖振在理论上可以是无限快的，如果不能把抖振控制在一个合理的范围，那么滑模变结构将无法应用到永磁同步电机控制系统中的。因此如何削减抖振，以提高滑动模式抵抗结构干扰的能力成为当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种永磁同步电机的控制方法、系统及存储介质，不仅能够改善永磁同步电机的动态性能，且能够有效削减引入滑模变结构而引起的抖振。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种永磁同步电机的控制方法，所述方法包括如下步骤：

采集永磁同步电机的转子位置及三相电流；

根据所采集的永磁同步电机的转子位置计算转子当前转速；

根据转子当前转速与预设的转子目标转速计算转子转速偏差；

采用分数阶滑模速度控制器对转子转速偏差进行分析计算，以获取参考交轴电流；

对所采集的永磁同步电机的三相电流进行坐标变换得到当前交轴电流、当前直轴电流；

根据当前交轴电流、当前直轴电流、参考交轴电流以及所设定的参考直轴电流计算参考空间电压矢量；

根据参考空间电压矢量对永磁同步电机的逆变器进行控制，以达到控制永磁同步电机的目的。

结合第一方面，进一步的，所述转子转速偏差的计算方法包括如下步骤：对所述转子当前转速进行滤波处理；

采用预设的转子目标转速减去滤波处理后的转子当前转速即得转子转速偏差。

结合第一方面，进一步的，所述参考交轴电流的计算方法如下：

其中：

表示参考交轴电流；

p_n表示永磁同步电机的极对数，ψ_f表示磁链，J表示转动惯量；c表示转速偏差变量的增益常数；Δω表示转子转速偏差；s为滑模平面，

C表示滑模平面增益，sgn(s)为符号函数，

表示在时间区间[a,t]内对式子进行ζ次的微分，

表示在时间区间[a,t]内对式子进行ζ+1次的微分，a和t分别表示分数阶微积分算子计算开始和停止的时刻；ω表示滤波处理后的转子当前转速，α表示微积分的阶次，ξ表示微积分的阶数，k₁、k₂表示趋近律的函数比例增益常数，k₁＞0，k₂＞0。

结合第一方面，进一步的，所述当前交轴电流的获取方法包括：

对所采集的永磁同步电机的三相电流首先进行Clark变换，再进行Park变换。

结合第一方面，进一步的，所述参考空间电压矢量的计算方法包括如下步骤：

采用电流环PI调节器并结合前馈解耦控制策略，通过下述计算公式计算参考交轴电压和参考直轴电压：

式中：K_pd和K_pq为电流环PI调节器的比例增益，K_id和K_iq为电流环PI调节器的积分增益，s为滑模平面；

表示参考交轴电压；

表示参考直轴电压；

表示参考交轴电流；i_q表示当前交轴电流；

表示参考直轴电流，设置为0；i_d表示当前直轴电流；L_d表示永磁同步电机的直轴电感，L_q表示永磁同步电机的交轴电感；

根据参考交轴电压和参考直轴电压计算合成参考空间电压矢量

式中：

表示参考交轴电压矢量，

表示参考直轴电压矢量。

结合第一方面，进一步的，对永磁同步电机的逆变器进行控制的方法包括如下步骤：

确定参考空间电压矢量所在扇区；

对各扇区非零矢量作用时间和零矢量作用时间进行计算，以确定各扇区矢量切换点；

采用预定频率的三角载波信号与各扇区矢量切换点进行比较，以生成PWM脉冲信号；

根据PWM脉冲信号采用SVPWM控制算法对所述逆变器中的各IGBT进行开关控制。

第二方面，本发明提供了一种永磁同步电机的控制系统，包括：

采集模块：用于采集永磁同步电机的转子位置及三相电流；

转子当前转速计算模块：用于根据所采集的永磁同步电机的转子位置计算转子当前转速；

转子转速偏差计算模块：用于根据转子当前转速与预设的转子目标转速计算转子转速偏差；

分析计算模块：用于采用分数阶滑模速度控制器对转子转速偏差进行分析计算，以获取参考交轴电流；

坐标变换模块：用于对所采集的永磁同步电机的三相电流进行坐标变换得到当前交轴电流、当前直轴电流；

参考空间电压矢量计算模块：用于根据当前交轴电流、当前直轴电流、参考交轴电流以及所设定的参考直轴电流计算参考空间电压矢量；

逆变器控制模块：用于根据参考空间电压矢量对永磁同步电机的逆变器进行控制，以达到控制永磁同步电机的目的。

结合第二方面，进一步的，所述转子转速偏差计算模块包括：

滤波模块：用于对转子当前转速进行滤波处理；

减法模块：用于采用转子目标转速减去滤波处理后的转子当前转速求得转子转速偏差。

结合第二方面，进一步的，所述坐标变换模块包括：

Clark变换模块：用于对所采集的永磁同步电机的三相电流进行Clark变换；

Park变换模块：用于对Clark变换后的结果进行Park变换。

结合第二方面，进一步的，所述逆变器控制模块包括：

扇区确定模块：用于确定参考空间电压矢量所在扇区；

扇区矢量切换点确定模块：用于对各扇区非零矢量作用时间和零矢量作用时间进行计算，以确定各扇区矢量切换点；

PWM脉冲生成模块：用于采用预定频率的三角载波信号与各扇区矢量切换点进行比较，以生成PWM脉冲信号；

开关控制模块：用于根据PWM脉冲信号采用SVPWM控制算法对所述逆变器中的各IGBT进行开关控制。

第三方面，本发明提供了一种永磁同步电机的控制系统，包括处理器及存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行前述任一项所述方法的步骤。

第四方面，本发明还提供了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，该程序被处理器执行时实现前述任一项所述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明提供的永磁同步电机的控制方法、系统及存储介质所达到的有益效果至少包括：

引入了分数阶滑模控制器，利用分数阶微积分理论逐渐遗忘的特性，极大地削弱了由于引入滑模变结构而引起的抖振问题，具有超调小、响应快、波动小的优点。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的一种永磁同步电机的控制方法流程图；

图2是根据本发明实施例提供的一种永磁同步电机的控制系统的仿真模型；

图3是基于图2所提供的仿真模型与基于电流环PI调节器的永磁同步电机仿真系统的转速对比图；

图4是基于图2所提供的仿真模型永磁同步电机转速波形放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例提供的永磁同步电机的控制方法，包括如下步骤：

步骤A：分别采集永磁同步电机的转子位置及三相电流；

步骤B：根据所采集的永磁同步电机的转子位置计算转子当前转速；

步骤C：根据转子当前转速与预设的转子目标转速计算转子转速偏差；

步骤D：采用分数阶滑模速度控制器对转子转速偏差进行分析计算，以获取参考交轴电流；

步骤E：对所采集的永磁同步电机的三相电流进行坐标变换得到当前交轴电流、当前直轴电流；

步骤F：根据当前交轴电流、当前直轴电流、参考交轴电流及所设定的参考直轴电压计算得到参考直轴电压和参考交轴电压，然后可计算得到参考空间电压矢量；

步骤G：根据参考空间电压矢量对永磁同步电机的逆变器进行控制，以达到控制永磁同步电机的目的。

本发明实施例提供的永磁同步电机的控制方法引入了分数阶滑模速度控制器，保持了滑模变结构能够改善系统稳定性、提高系统鲁棒性的特性，同时利用分数阶微积分理论逐渐遗忘的特性，极大地削弱了由于引入滑模变结构而引起的抖振问题，具有超调小、响应快、波动小的优点。

在本发明实施例中，步骤A可以选用旋转变压器作为位置传感器，以采集转子位置信息。旋转变压器的输入信号为交流励磁电压信号，输出信号则为模拟电压信号，为将模拟电压信号变换成能够表示角度的数字信号，本发明实施例采用10位到16位分辨率的AD2S1210芯片作为旋转变压器的数字转换器。

旋转变压器所采集的转子角度存在噪声，为使获得的转子角度波动曲线保持平滑，通过角度的误差信号公式可以将噪声的影响降到最低。AD2S1210芯片能够利用内部的合成参考参数调解当前角度信号，该芯片输出角度信号的误差信号公式为：E₀＝(sinθcosφ-cosθsinφ)；θ表示转子角度；φ指的是该芯片输出的角度。为了实现旋转变压器信号解码，AD2S1210芯片内部集成了一个相敏解调器、一些积分器和一个补偿滤波器，通过相互之间的联系共同组成一个闭环系统，从而保证该误差信号归零，使系统获得的位置信息更加准确。

对于步骤C中所述的转子转速偏差Δω是采用滤波处理后的转子当前转速与转子目标转速获取的，即Δω＝转子目标转速-滤波处理后的转子当前转速。

考虑到滤波法的简易性和滑模变结构的抖振问题，本发明实施例中的分数阶操作算子的展开方法选用Oustloup滤波法，其展开式为：

选取永磁同步电机的速度跟踪偏差量作为基础变量：

分数阶滑模平面选取如下：

其中：G_f(s)表示Oustloup滤波法的传递函数；K表示该传递函数的比例增益常数；N表示分数阶微积分算子需要逼近的精度；ω'_k表示系统拟合频率的上限；ω_k表示系统拟合频率的下限；x₁＝Δω，ω^*表示转子目标转速，ω表示滤波处理后的转子当前转速；x₂表示Δω的导数；s为滑模平面；C表示滑模平面增益，并且C>0；a和t分别表示分数阶微积分算子计算开始和停止的时刻；α表示微积分的阶次；

p_n表示永磁同步电机的极对数，ψ_f表示磁链，J表示转动惯量；

表示在时间区间[a,t]内对式子进行-α次的微分。

基于分数阶微积分理论缓慢传递能量的特性，本发明实施例在符号函数上加入分数阶微积分操作算子。理想的情况下，希望在系统运动点远离滑模平面的时候，可以快速吸引至滑模平面，而在系统运动点靠近滑模平面的时候，可以使速度平缓，削弱抖振问题。本发明实施例基于传统的幂次趋近率，改进了幂次趋近率，并且引入分数阶微积分理论，快速幂次的趋近率构造如下：

其中：

表示快速幂次的趋近率；k₁、k₂表示趋近律的函数比例增益常数，k₁＞0，k₂＞0；

表示在时间区间[a,t]内对式子进行ζ次的微分；ξ表示微积分的阶数，-1＜ξ＜0，0＜α＜1；sgn(s)表示符号函数。

当系统运动点远离滑模平面时，指数项-k₂s起主要作用，其作用为加快收敛速度；而当系统运动点移动至接近滑模平面的地方时，

幂次项起主要作用。由于在符号函数中引入了分数阶的滤波作用，削弱了由于接近滑模平面速度过大而引起的抖振问题。并且

的阶数ξ越高，符号函数中分数阶微积分的作用就越强。

基于前述的分数阶滑模速度控制器，q轴的参考电流(即参考交轴电流)的计算公式如下：

式中：

表示参考交轴电流；c表示转速偏差变量的增益常数；

表示在时间区间[a,t]内对式子进行ζ+1次的微分。

需要说明的是，本发明实施例中采用当前直轴电流i_d＝0的控制策略，所以永磁同步电机的驱动主要依赖于q轴的参考电流，所述q轴的参考电流

即为本系统的控制率。

当前所采集的永磁同步电机的三相电流为自然坐标系ABC轴的三相电流，需要通过旋转坐标变换得到永磁同步电机的当前交轴电流，本发明实施例是先后经过Clark变换和Park变换，得到当前交轴电流及当前直轴电流的，具体如下：

将自然坐标系ABC轴变换为静止坐标系α-β轴的转换要求如下：

[i_α i_β 0]^T＝T_3s/2s[i_A i_B i_C]^T

式中：i_α表示静止坐标系下α轴的电流；i_β表示表示静止坐标系下β轴的电流；i_A表示自然坐标系下A相的电流；i_B表示自然坐标系下B相的电流；i_C表示自然坐标系下C相的电流；T_3s/2s是由自然坐标系向静止坐标系变换的坐标变换矩阵；

将静止坐标系α-β轴变换为同步旋转坐标系d-q轴的转换要求如下：

[i_d i_q]^T＝T_2s/2r[i_α i_β]^T

其中i_d表示当前直轴电流；i_q表示当前交轴电流；T_2s/2r是由静止坐标系向同步旋转坐标系变换的坐标变换矩阵；θ_e表示同步旋转坐标系相对于静止坐标系旋转的角度。

作为本发明的一种实施例，步骤F采用电流环PI调节器并结合前馈解耦控制策略计算参考交轴电压和参考直轴电压：

式中：K_pd和K_pq为电流环PI调节器的比例增益，K_id和K_iq为电流环PI调节器的积分增益，

表示参考交轴电压；

表示参考直轴电压；

表示参考交轴电流；

表示参考直轴电流，

L_d表示永磁同步电机的直轴电感，L_q表示永磁同步电机的交轴电感。

进一步的，根据参考交轴电压和参考直轴电压计算合成参考空间电压矢量

式中：

表示参考交轴电压矢量，

表示参考直轴电压矢量。

需要注意的是，本发明实施例采取的是电流环PI调节器，可配合表贴式永磁同步电机，内置式永磁同步电机由于凸极效应的存在，并不适合使用本发明实施例所用的前馈调节。

根据参考空间电压矢量可通过SVPWM算法控制永磁同步电机的逆变器中的IGBT开关状态以达到调整电机速度、控制电机旋转的目的。

SVPWM算法的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等。在某个时刻，电压空间矢量旋转到某个区域中，可由组成该区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合得到因此，通过SVPWM算法，可将逆变器的三标量问题转化单矢量问题。

永磁同步电机的逆变器通常由6个IGBT组成，SVPWM算法即是合理运用逆变器的开关触发顺序获得所需要的波形，在使用合理的开关启动顺序的情况下，定子线圈中将出现相位差为120°且波形良好的正弦波。

本发明实施例中，对永磁同步电机的逆变器进行控制的方法包括如下步骤：

确定参考空间电压矢量所在扇区；

对各扇区非零矢量作用时间和零矢量作用时间进行计算，以确定各扇区矢量切换点；

采用预定频率的三角载波信号与各扇区矢量切换点进行比较，以生成PWM脉冲信号；

根据PWM脉冲信号采用SVPWM控制算法对所述逆变器中的各IGBT进行开关控制。

下面结合具体实验数据对本发明实施例提供的控制方法的有效性进行验证，具体如下：

实验环境：设置AD2S1210芯片的时钟频率为8.192MHz；选用AD2S1210芯片的EXC和EXC引脚典型输出3.6V_p-p正弦信号，即EXC和EXC作为差分激励信号可以为旋转变压器提供7.2V_p-p。此电路中设置参考电压为6V，运算放大器采用OPA551，如图2所示，是本次实验所采用的永磁同步电机的控制系统的仿真模型，模型参数设置如下：

参数	数值	参数	数值
				极对数p<sub>n</sub>	8	直轴电感L<sub>d</sub>(mH)	0.571
转动惯量J(kg·m<sup>2</sup>)	0.04	交轴电感L<sub>q</sub>(mH)	0.571
				阻尼系数B(N·m·s)	0.001	磁链ψ<sub>f</sub>(Wb)	0.086

仿真条件设置为：参考转速N_ref＝300r/min电机启动时为空载，即负载转矩T_L＝0N·m，在t＝0.2s时，给与永磁同步点一个负载转矩，值为4N·m。

设置电流环PI调节器的参数为B_a＝0.0.13，K_pω＝0.14，K_iω＝7。

实验步骤如下：

步骤1、利用旋转变压器获得获取转子位置信息，对转子位置信息进行处理得到转子当前速度；

步骤2、对转子当前转速进行滤波处理，并与预设的转子目标转速进行比较，得出Δω；利用步骤1中芯片AD2S1210内部集成的积分器和补偿器，使输出角度的误差信号E₀＝(sinθcosφ-cosθsinφ)≈0；θ表示转子角度；φ指的是该芯片输出的角度。

步骤3、引入分数阶滑模速度控制器对Δω进行分析，并得出电流环控制器所需输入变量——参考交轴电流

在MATLAB仿真软件中用M文件编写Oustloup滤波法展开式，设置频域的上下限[wb,wh]为[0.0001,10000]。以s^0.6为例，经过Oustloup滤波法展开如下：

步骤4、通过Clark变换和Park变换将采集到的永磁同步电机自然坐标系下的三相电流，变换为d-q轴下的当前交轴电流i_q；

步骤5、采用电流环PI调节器并结合前馈解耦控制策略计算参考交轴电压和参考直轴电压，并依据参考交轴电压和参考直轴电压获得参考空间电压矢量；

步骤6、根据参考空间电压矢量通过SVPWM算法控制逆变器中各IGBT的开关状态以达到调整电机速度、控制电机旋转的目的。

如图3所示，是依据图2所示的仿真模型输出的转速动态曲线，可以看出，当电机从0r/min上升到300r/min，即空载启动时，超调量微不可见，并具有很快的动态响应速度，在较短的时间内就达到了预设的速度值。而在t＝0.2s的时刻，电机突加值为4N·m的负载转矩，与传统的PI速度控制相比，转速波形上没有观察到明显抖振和波形变化，表现十分优异，从而说明本发明实施例所采用的分数阶滑模控制器具有优异的抗干扰能力，且拥有优秀的动态品质。

图4是转速动态曲线的细节放大图，本发明着重于削弱由于引入滑模变结构而引起的抖振问题，由图4可知，在曲线放大的情况下，基于分数阶滑模速度控制器的永磁同步电机调速系统的转速曲线波动很小，且没有观察到明显的抖振现象，其波形品质优良，能有效地削弱滑模控制器存在的抖振问题。

本发明实施例还提供了一种永磁同步电机的控制系统，包括：

采集模块：用于采集永磁同步电机的转子位置及三相电流；

转子当前转速计算模块：用于根据所采集的永磁同步电机的转子位置计算转子当前转速；

转子转速偏差计算模块：用于根据转子当前转速与预设的转子目标转速计算转子转速偏差；

分析计算模块：用于采用分数阶滑模速度控制器对转子转速偏差进行分析计算，以获取参考交轴电流；

坐标变换模块：用于对所采集的永磁同步电机的三相电流进行坐标变换得到当前交轴电流、当前直轴电流；

参考空间电压矢量计算模块：用于根据所述当前交轴电流、当前直轴电流、参考交轴电流及所设定的参考直轴电流计算参考空间电压矢量；

逆变器控制模块：用于根据参考空间电压矢量对永磁同步电机的逆变器进行控制，以达到控制永磁同步电机的目的。

其中，所述转子转速偏差计算模块包括：

滤波模块：用于对转子当前转速进行滤波处理；

减法模块：用于采用转子目标转速减去滤波处理后的转子当前转速求得转子转速偏差。

其中，所述坐标变换模块包括：

Clark变换模块：用于对所采集的永磁同步电机的三相电流进行Clark变换；

Park变换模块：用于对Clark变换后的结果进行Park变换。

其中，所述逆变器控制模块包括：

扇区确定模块：用于确定参考空间电压矢量所在扇区；

扇区矢量切换点确定模块：用于对各扇区非零矢量作用时间和零矢量作用时间进行计算，以确定各扇区矢量切换点；

PWM脉冲生成模块：用于采用预定频率的三角载波信号与各扇区矢量切换点进行比较，以生成PWM脉冲信号；

开关控制模块：用于根据PWM脉冲信号采用SVPWM控制算法对所述逆变器中的各IGBT进行开关控制。

本发明实施例所提供的上述永磁同步电机的控制系统能够用于执行前述的控制方法，各模块的内部具体算法可以参考前述控制方法所给出的计算过程，在此不再赘述。由于本发明实施例提供的控制系统同样引入了分数阶滑模速度控制器，同样能够保持滑模变结构能够改善系统稳定性、提高系统鲁棒性的特性，削弱由于引入滑模变结构而引起的抖振问题，具有超调小、响应快、波动小的优点。

本发明实施例还提供了一种永磁同步电机的控制系统，能够用于执行前述的控制方法，包括处理器及存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行前述任一项所述方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述任一项所述方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种永磁同步电机的控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

采集永磁同步电机的转子位置及三相电流；

根据所采集的永磁同步电机的转子位置计算转子当前转速；

根据转子当前转速与预设的转子目标转速计算转子转速偏差；

采用分数阶滑模速度控制器对转子转速偏差进行分析计算，以获取参考交轴电流，所述参考交轴电流的计算方法如下：

其中：

表示参考交轴电流；

p_n表示永磁同步电机的极对数，ψ_f表示磁链，J表示转动惯量；c表示转速偏差变量的增益常数；Δω表示转子转速偏差；s为滑模平面，

C表示滑模平面增益，x₁＝Δω，sgn(s)为符号函数，

表示在时间区间[a,t]内对式子进行ζ次的微分，

表示在时间区间[a,t]内对式子进行ζ+1次的微分，a和t分别表示分数阶微积分算子计算开始和停止的时刻；ω表示滤波处理后的转子当前转速，α表示微积分的阶次，ξ表示微积分的阶数，k₁、k₂表示趋近律的函数比例增益常数，k₁＞0，k₂＞0；

对所采集的永磁同步电机的三相电流进行坐标变换得到当前交轴电流、当前直轴电流；

根据当前交轴电流、当前直轴电流、参考交轴电流以及所设定的参考直轴电流计算参考空间电压矢量；

根据参考空间电压矢量对永磁同步电机的逆变器进行控制，以达到控制永磁同步电机的目的。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的控制方法，其特征在于，所述转子转速偏差的计算方法包括如下步骤：

对所述转子当前转速进行滤波处理；

采用预设的转子目标转速减去滤波处理后的转子当前转速即得转子转速偏差。

3.根据权利要求1所述的永磁同步电机的控制方法，其特征在于，所述当前交轴电流、当前直轴电流的获取方法包括：

先后对所采集的永磁同步电机的三相电流进行Clark变换及Park变换。

4.根据权利要求1所述的永磁同步电机的控制方法，其特征在于，所述参考空间电压矢量的计算方法包括如下步骤：

采用电流环PI调节器并结合前馈解耦控制策略，通过下述计算公式计算参考交轴电压和参考直轴电压：

式中：K_pd和K_pq为电流环PI调节器的比例增益，K_id和K_iq为电流环PI调节器的积分增益，s为滑模平面；

表示参考交轴电压；

表示参考直轴电压；

表示参考交轴电流；i_q表示当前交轴电流；

表示参考直轴电流，设置为0；i_d表示当前直轴电流；L_d表示永磁同步电机的直轴电感，L_q表示永磁同步电机的交轴电感；

根据参考交轴电压和参考直轴电压计算合成参考空间电压矢量

式中：

表示参考交轴电压矢量，

表示参考直轴电压矢量。

5.根据权利要求1所述的永磁同步电机的控制方法，其特征在于，对永磁同步电机的逆变器进行控制的方法包括如下步骤：

确定参考空间电压矢量所在扇区；

对各扇区非零矢量作用时间和零矢量作用时间进行计算，以确定各扇区矢量切换点；

采用预定频率的三角载波信号与各扇区矢量切换点进行比较，以生成PWM脉冲信号；

根据PWM脉冲信号采用SVPWM控制算法对所述逆变器中的各IGBT进行开关控制。

6.一种永磁同步电机的控制系统，其特征在于，包括：

采集模块：用于采集永磁同步电机的转子位置及三相电流；

转子当前转速计算模块：用于根据所采集的永磁同步电机的转子位置计算转子当前转速；

转子转速偏差计算模块：用于根据转子当前转速与预设的转子目标转速计算转子转速偏差；

分析计算模块：用于采用分数阶滑模速度控制器对转子转速偏差进行分析计算，以获取参考交轴电流；

坐标变换模块：用于对所采集的永磁同步电机的三相电流进行坐标变换得到当前交轴电流、当前直轴电流；

参考空间电压矢量计算模块：用于根据当前交轴电流、当前直轴电流、参考交轴电流以及所设定的参考直轴电流计算参考空间电压矢量；

逆变器控制模块：用于根据参考空间电压矢量对永磁同步电机的逆变器进行控制，以达到控制永磁同步电机的目的；

其中，所述分析计算模块通过下述计算方法计算获取所述参考交轴电流：

其中：

表示参考交轴电流；

p_n表示永磁同步电机的极对数，ψ_f表示磁链，J表示转动惯量；c表示转速偏差变量的增益常数；Δω表示转子转速偏差；s为滑模平面，

C表示滑模平面增益，x₁＝Δω，sgn(s)为符号函数，

表示在时间区间[a,t]内对式子进行ζ次的微分，

表示在时间区间[a,t]内对式子进行ζ+1次的微分，a和t分别表示分数阶微积分算子计算开始和停止的时刻；ω表示滤波处理后的转子当前转速，α表示微积分的阶次，ξ表示微积分的阶数，k₁、k₂表示趋近律的函数比例增益常数，k₁＞0，k₂＞0。

7.根据权利要求6所述的永磁同步电机的控制系统，其特征在于，所述转子转速偏差计算模块包括：

滤波模块：用于对转子当前转速进行滤波处理；

减法模块：用于采用预设的转子目标转速减去滤波处理后的转子当前转速求得转子转速偏差。

8.根据权利要求6所述的永磁同步电机的控制系统，其特征在于，所述坐标变换模块包括：

Clark变换模块：用于对所采集的永磁同步电机的三相电流进行Clark变换；

Park变换模块：用于对Clark变换后的结果进行Park变换。

9.根据权利要求6所述的永磁同步电机的控制系统，其特征在于，所述逆变器控制模块包括：

扇区确定模块：用于确定参考空间电压矢量所在扇区；

扇区矢量切换点确定模块：用于对各扇区非零矢量作用时间和零矢量作用时间进行计算，以确定各扇区矢量切换点；

PWM脉冲生成模块：用于采用预定频率的三角载波信号与各扇区矢量切换点进行比较，以生成PWM脉冲信号；

开关控制模块：用于根据PWM脉冲信号采用SVPWM控制算法对所述逆变器中的各IGBT进行开关控制。

10.一种永磁同步电机的控制系统，其特征在于，包括处理器及存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1～5任一项所述方法的步骤。

11.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1～5任一项所述方法的步骤。

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