CN111555669B - 一种电机控制方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电机控制方法、装置、电子设备及存储介质，适用于新能源动力汽车驱动的电机。该方法基于获取的位置信号确定电机转子的当前位置角和当前转速；根据当前位置角和当前转速确定当前目标位置角集合；当前目标位置角集合包括当前磁场定向控制周期内的多个目标位置角；根据获取的各相电流、当前位置角、获取的扭矩请求信号和当前转速，确定期望交轴电压值和期望直轴电压值；基于期望交轴电压值、期望直轴电压值和多个目标位置角确定各相脉宽调制波形的多个占空比；基于各相脉宽调制波形的多个占空比确定各相的控制电压。如此，可以优化电机控制器CPU的负载率，从而使得电机运行更加稳定可靠。

Description

一种电机控制方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及电机技术领域，特别涉及一种电机控制方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

随着电力电子技术及微处理器技术的发展，永磁同步电机(Permanent MagnetSynchronous Motor，PMSM)及其矢量控制在国防、制造业及工业等领域得到了广泛的应用。电机位置信号是永磁同步电机矢量控制的一个重要信息。电机位置传感器比较常用的如旋转变压器，其输出的信号是高频的带有载波的正余弦信号，这种输出信号经过解调后得到正交的正余弦信号，从这种信号中求解出满足精度要求的电机位置角成为了永磁同步电机控制开发的关键问题。

电机控制器采集位置和相电流等输入信号，然后进行磁场定向控制(FieldOriented Control，FOC)，以及空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse WidthModulation，SVPWM)，所有这些都需要占用控制器的计算资源，如果控制器的CPU负载率过高，就会导致系统紊乱，输出不受控的力矩，从而导致车辆和电机的损坏。

发明内容

本申请实施例提供了一种电机控制方法、装置、电子设备及存储介质，适用于新能源动力汽车驱动的电机，可以优化电机控制器CPU的负载率，从而使得电机运行更加稳定可靠。

一方面，本申请实施例提供了一种电机控制方法，包括：

基于获取的位置信号确定电机转子的当前位置角和当前转速；

根据当前位置角和当前转速确定当前目标位置角集合；当前目标位置角集合包括当前磁场定向控制周期内的多个目标位置角；多个目标位置角包括当前位置角；

根据获取的各相电流和当前位置角确定实际交轴电流值和实际直轴电流值；

根据获取的扭矩请求信号和当前转速确定期望交轴电流值和期望直轴电流值；

基于实际交轴电流值、实际直轴电流值、期望交轴电流值和期望直轴电流值确定期望交轴电压值和期望直轴电压值；

基于期望交轴电压值、期望直轴电压值和多个目标位置角确定各相脉宽调制波形的多个占空比；多个目标位置角和多个占空比一一对应；

基于各相脉宽调制波形的多个占空比确定各相的控制电压。

另一方面，本申请实施例提供了一种电机控制装置，包括：

第一确定模块，用于基于获取的位置信号确定电机转子的当前位置角和当前转速；

第二确定模块，用于根据当前位置角和当前转速确定当前目标位置角集合；当前目标位置角集合包括当前磁场定向控制周期内的多个目标位置角；多个目标位置角包括当前位置角；

第三确定模块，用于根据获取的各相电流和当前位置角确定实际交轴电流值和实际直轴电流值；

第四确定模块，用于根据获取的扭矩请求信号和当前转速确定期望交轴电流值和期望直轴电流值；

第五确定模块，用于基于实际交轴电流值、实际直轴电流值、期望交轴电流值和期望直轴电流值确定期望交轴电压值和期望直轴电压值；

第六确定模块，用于基于期望交轴电压值、期望直轴电压值和多个目标位置角确定各相脉宽调制波形的多个占空比；多个目标位置角和多个占空比一一对应；

第七确定模块，用于基于各相脉宽调制波形的多个占空比确定各相的控制电压。

另一方面，本申请实施例提供了一种电子设备，电子设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行上述的电机控制方法。

另一方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现上述的电机控制方法。

本申请实施例提供的一种电机控制方法、装置、电子设备及存储介质具有如下有益效果：

通过基于获取的位置信号确定电机转子的当前位置角和当前转速；根据当前位置角和当前转速确定当前目标位置角集合；当前目标位置角集合包括当前磁场定向控制周期内的多个目标位置角；多个目标位置角包括当前位置角；根据获取的各相电流和当前位置角确定实际交轴电流值和实际直轴电流值；根据获取的扭矩请求信号和当前转速确定期望交轴电流值和期望直轴电流值；基于实际交轴电流值、实际直轴电流值、期望交轴电流值和期望直轴电流值确定期望交轴电压值和期望直轴电压值；基于期望交轴电压值、期望直轴电压值和多个目标位置角确定各相脉宽调制波形的多个占空比；多个目标位置角和多个占空比一一对应；基于各相脉宽调制波形的多个占空比确定各相的控制电压。本申请通过确定当前磁场定向控制周期内的多个目标位置角，同时基于期望交轴电压值和期望直轴电压值确定出各相脉宽调制波形的多个占空比，如此，可以优化电机控制器CPU的负载率，从而使得电机运行更加稳定可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的一种应用场景的示意图；

图2是本申请实施例提供的一种电机方法的流程示意图；

图3是本申请实施例提供的一种电机控制原理图；

图4是本申请实施例提供的一种基于输出信号求解电机位置角的示意图；

图5是本申请实施例提供的一种正交的正余弦信号的示意图；

图6是本申请实施例提供的一种当前目标位置角集合的示意图；

图7是本申请实施例提供的一种电机控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种应用场景的示意图，包括控制模块101和电机102。控制模块101采集电机102中转子位置、各相电流和电压等信息，然后对电机102进行FOC磁场定向控制，以及SVPWM空间矢量脉宽调制。

控制模块101基于获取的位置信号，根据位置信号的波形计算出电机101转子的当前位置角和当前转速，然后根据当前位置角和当前转速确定当前目标位置角集合；当前目标位置角集合包括当前磁场定向控制周期T_FOC内的多个目标位置角；多个目标位置角包括当前位置角。控制模块101根据获取的电机101的各相电流和当前位置角确定实际交轴电流值和实际直轴电流值，还根据获取的扭矩请求信号和当前转速确定期望交轴电流值和期望直轴电流值。然后，控制模块101基于实际交轴电流值、实际直轴电流值、期望交轴电流值和期望直轴电流值进行比例积分微分控制(proportional-integral-derivative control，PID)，得到期望交轴电压值和期望直轴电压值。控制模块101基于期望交轴电压值、期望直轴电压值和多个目标位置角确定各相脉宽调制波形的多个占空比，多个目标位置角和多个占空比一一对应。最后，控制模块101基于各相脉宽调制波形的多个占空比确定各相的控制电压对电机102进行控制。

可选的，控制模块101可以是低成本的微控制器(Microcontroller Unit，MCU)。

可选的，电机102是永磁同步电机。具体的，该永磁同步电机可以是三相永磁同步电机，还可以是双三相永磁同步电机。特别的，双三相永磁同步电机与三相永磁同步电机相比较，具有体积小、功率大的特点；同时双三相永磁同步电机还能在缺相或者有一相以上绕组故障(譬如短路或者开路)的情况下，使用其余几相没有故障的定子绕组工作，实现带故障模式运行。对于具备高级辅助驾驶等功能的安全等级要求较高的汽车来说，动力突然中断会涉及到车辆和乘员的安全，而双三相永磁同步电机可以关断有故障的三相电机绕组输出，使用另一个没有故障的三相绕组来工作，如此，可以提高行车安全的可靠性。

本申请实施例中，控制模块101和电机102可以被设置在同一个设备中，比如电机；可选的，控制模块101和电机102可以被设置在两个设备中，该两个设备处于一个系统中，比如整车系统。因此，本申请实施例的执行主体可以是设备，也可以是某个系统。

本申请实施例中，控制模块101与电机102可以通过有线连接，也可以通过无线连接。

以下介绍本申请一种电机控制方法的具体实施例，图2是本申请实施例提供的一种电机方法的流程示意图，图3是本申请实施例提供的一种电机控制原理图。本说明书提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或服务器产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。具体的如图2所示，该方法可以包括：

S201：基于获取的位置信号确定电机转子的当前位置角和当前转速。

本申请实施例中，电机转子的位置信号是永磁同步电机矢量控制的一个重要信息。电机转子的位置信号可以通过位置传感器采集得到。位置传感器包括旋转变压器、AMR磁阻传感器、GMR磁阻传感器、霍尔传感器以及TMR磁阻传感器等等，这些位置传感器输出的信号有的是高频的带有载波的正余弦信号，这种输出信号经过解调后可以得到正交的正余弦信号，从这种信号中求解出满足精度要求的电机位置角是永磁同步电机控制开发的关键问题。例如，请参阅图4，图4是本申请实施例提供的一种基于输出信号求解电机位置角的示意图。旋转变压器的输出信号是如图4(a)所示的带有高频载波的正余弦信号，这种信号经过特定的软件算法或者特定的硬件电路进行解调以后输出的信号是如图4(b)所示的正弦和余弦信号，经过解码后得到的电机位置角(单位为弧度)如图4(c)所示。

本申请实施例中，获取的位置信号为经过解调后的信号。电机控制器根据位置信号计算出电机转子的当前位置角和当前转速。

下面介绍一种可选的基于获取的位置信号确定电机转子的当前位置角和当前转速的实施方式：

首先，请参阅图5，图5是本申请实施例提供的一种正交的正余弦信号的示意图。位置信号为经过解调后的信号，包括正弦信号和余弦信号，并可以用公式(1)来表示：

其中，X和COS_P表示余弦信号；Y和SIN_P表示正弦信号；A_x和A_y表示信号的幅值；

和

表示信号的相位；O_x和O_y表示信号的偏移。理想状态下，SIN_P和COS_P的相位差应为90°，但因为信号采集、传输过程中的误差，SIN_P和COS_P信号存在如图5所示的相位差

需要说明的是，对位置传感器的输出信号的相位、幅值和偏移校准值的确定，可以直接获取出厂的时候的参考值；也可以在必要时重新计算得到，并存储在电机控制器的存储器之中，每一次计算电机当前位置角的时候去存储器调用。可选的，如图5所示，让电机按照一定的要求旋转采集电机位置传感器的正弦和余弦信号，并根据公式(2)确定两路信号的幅值A_x、A_y和偏移O_x和O_y：

A_x＝0.5*(X_max-X_min)；A_y＝0.5*(Y_max-Y_min)

O_x＝0.5*(X_max+X_min)；O_y＝0.5*(Y_max+Y_min)......(2)

然后，选取两组角度差为90°的值进行精确计算得到相位差

例如选取45°和135°的X、Y值：X₄₅、Y₄₅、X₁₃₅和Y₁₃₅，根据公式(3)计算相位差

其次，根据公式(4)和对正弦信号和余弦信号进行偏移和幅值修正处理，得到修正后的正弦信号和余弦信号：

X₁＝X-O_x；Y₁＝Y-O_y

X₂＝X₁/A_x；Y₂＝Y₁/A_y......(4)

其中，X₂和Y₂表示修正后的余弦信号和正弦信号。

其次，根据公式(5)对正弦信号进行相位修正，得到正交的正弦信号和余弦信号：

其中，Y₃表示修正后的正弦信号。如此，得到正交的X₂和Y₃。

其次，基于正弦信号和余弦信号进行反正切运算或者Cordic算法计算得到角度值确定当前位置角；可选的，根据公式(6)确定当前位置角：

α＝tan^-1(Y₃/X₂)......(6)

其中，α表示当前位置角。

其次，根据当前位置角确定当前转速。具体的，对角度进行微分，计算得到电机的当前转速，为了防止信号突变，需要采取合适的滤波。可选的，根据公式(7)确定当前转速：

ω＝Δα/Δt......(7)

其中，Δα表示在设定时间Δt内的角度变化量。

其次，由于位置传感器和电机转子存在安装误差，需要标定补偿电机零位，可以采用专门的设备测试得到电机的零位补偿角。然后根据获取的零位补偿角对当前位置角进行零位补偿，得到零位补偿后的当前位置角；可选的，根据公式(8)确定零位补偿后的当前位置角：

θ_origin＝α+α₀......(8)

其中，α₀表示零位补偿角；θ_origin表示零位补偿后的当前位置角。

其次，由于从电机控制器对位置传感器进行ADC采样，到计算得到角度值存在时间差，这个时间差值会影响到角度的准确性，因此需要进行延时补偿。具体的，根据确定的采样时间差对当前位置角进行延时补偿，得到延时补偿后的当前位置角；可选的，根据公式(9)确定延时补偿后的当前位置角：

θ₀＝θ_origin+ω^×ΔT₁......(9)

其中，ΔT₁表示采样时间，即从电机控制器对位置传感器进行ADC采样，到计算得到角度值的时间差；θ₀表示延时补偿后的当前位置角。

本申请实施例中，计算当前位置角的周期和T_FOC相同。为了使得延时补偿准确，每次开始运行FOC矢量控制程序的时刻和开始进行ADC采集位置信号、相电流的时刻需要进行严格的同步，目的是使得ΔT₁恒定，使得每一次经过补偿后的角度的随机误差最小，如此，可以得到高精度的直轴(d轴)和交轴(q轴)的反馈电流值。

S203：根据当前位置角和当前转速确定当前目标位置角集合；当前目标位置角集合包括当前磁场定向控制周期内的多个目标位置角；多个目标位置角包括当前位置角。

本申请实施例中，在一个磁场定向控制周期内，根据当前位置角和当前转速插值预估多个目标位置角，每个目标位置角对应一个脉宽调制周期。

下面介绍一种可选的根据当前位置角和当前转速确定当前目标位置角集合的实施方式：

首先，获取脉宽调制(PWM)周期；磁场定向控制周期是脉宽调制周期的预设倍数。

其次，基于当前位置角、当前转速和脉宽调制周期确定多个目标位置角，得到当前目标位置角集合。当前目标位置角集合的数量和预设倍数相等。并对当前目标位置角集合的每个目标位置角进行延时补偿，得到补偿后的当前目标位置角集合。

可选的，根据公式(10)确定当前目标位置角集合：

θ[i]＝θ₀+ω^×ΔT₂+i^×ω^×T_pwm......(10)

其中，i表示0～k的整数(k是≥0的整数)；θ[i]表示补偿后的当前目标位置角集合；ΔT₂是一个不同于ΔT₁的延时补偿，ΔT₂表示从电机控制器的位置传感器进行ADC采集，到计算得到当前目标位置角这段时间差的延时补偿。同理，为了使得延时补偿ΔT₂准确，避免随机误差，每次开始运行FOC矢量控制程序的时刻和开始进行ADC采集位置信号、相电流的时刻均需要进行严格的同步；T_pwm是一个脉宽调制周期输出的时间间隔，常用的脉宽调制频率是10K HZ，即T_pwm＝100μs。举个例子，取k＝9，在脉宽调制频率是10K HZ的情况下，当前位置角的采样、矢量控制FOC的运算周期都是1K HZ，那么时间T_FOC＝1000μs。如此，在1K HZ的电机矢量控制算法计算频率下实现了10K HZ的PWM高频电压调制输出相等效的结果，这极大的简化电机控制器的运算，并且在电机稳定运转的情况下电流控制达到PWM高频载波的控制效果。

S205：根据获取的各相电流和当前位置角确定实际交轴电流值和实际直轴电流值。

本申请实施例中，电机控制器采集相电流Ia、Ib和Ic(对于六相或者双三相电机还需要采集相电流Iu、Iv和Iw)，对多相电流信号进行Clark、Park变换，计算得到实际交轴电流值和实际直轴电流值。

可选的，相电流Ia、Ib和Ic(Iu、Iv和Iw)进行Clark变换之后，得到I_α和I_β，然后根据公式(11)经过Park变换得到实际交轴电流值和实际直轴电流值：

I_d＝I_αcosθ₀+I_βsinθ₀

I_q＝-I_αsinθ₀+I_βcosθ₀......(11)

其中，I_d表示实际直轴电流值；I_q表示实际交轴电流值；θ₀表示当前位置角。

S207：根据获取的扭矩请求信号和当前转速确定期望交轴电流值和期望直轴电流值。

本申请实施例中，根据整车控制器(Vehicle control unit，VCU)发送的扭矩请求信号Trq_ref、当前转速和电机所处的实际状态(定、转子的温度信息，以及是否存在故障等)计算得到期望交轴电流值Iq_ref和期望直轴电流值Id_ref。

S209：基于实际交轴电流值、实际直轴电流值、期望交轴电流值和期望直轴电流值确定期望交轴电压值和期望直轴电压值。

本申请实施例中，对实际交轴电流值、实际直轴电流值、期望交轴电流值和期望直轴电流值进行闭环控制，譬如PID控制，得到期望交轴电压值Uq和期望直轴电压值Ud。

S211：基于期望交轴电压值、期望直轴电压值和多个目标位置角确定各相脉宽调制波形的多个占空比；多个目标位置角和多个占空比一一对应。

S213：基于各相脉宽调制波形的多个占空比确定各相的控制电压。

现有技术中比较常用的是FOC的计算周期和PWM的输出周期一样，即每采样一次位置信号和相电流计算一次当前位置角，同时进行一次PWM调制。本申请实施例中，采用计算一次当前位置角，生成多次的PWM输出的占空比，基于各相脉宽调制波形的多个占空比确定各相的控制电压。如此，可以降低矢量控制FOC的计算频率，可以降低电机控制器CPU负载率，从而在低成本处理器上实现高转速、高频率的永磁同步电机控制。基于上述可选的实施方式，在一个矢量控制周期T_FOC内输出k+1个PWM，即T_FOC＝(k+1)^×T_pwm。

一种可选的基于期望交轴电压值、期望直轴电压值和多个目标位置角确定各相脉宽调制波形的多个占空比的实施方式中：

首先，基于期望交轴电压值、期望直轴电压值和多个目标位置角进行反帕克变换(Park)得到多个基于两相坐标系的控制电压。下面通过一个具体的例子对上文进行说明。请参阅图6，图6是本申请实施例提供的一种当前目标位置角集合的示意图，θ_[0...k]表示当前目标位置角集合。首先，在第m个电机矢量控制FOC的PWM输出计算时刻t_m＝m^×T_FOC，当前位置角(d轴和α轴的夹角)为θ₀。根据当前转速ω，预测经过一次矢量控制周期T_FOC间隔以后，即第m+1个电机矢量控制FOC的PWM输出计算时刻，对应的当前位置角(d’轴和α轴的夹角)为θ_k。假设电机运转平稳，其角速度为ω，这样通过插值可以推算出从m个FOC的PWM计算时刻到第m+1个FOC的PWM计算时刻之中的k+1个目标位置角为θ[i]，i＝0～k。其次，将确定的期望交轴电压值U_q、期望直轴电压值U_d和θ[i]，通过反Park变换，变换为静止坐标系的电压值U_α[i]和U_β[i]：

U_α[i]＝U_dcosθ[i]-U_qsinθ[i]

U_β[i]＝U_dsinθ[i]+U_qcosθ[i]......(12)

其中，i为0～k的整数(k是≥0的整数)。假设k＝9，T_FOC＝1000μs，那么每一个T_FOC内可以计算得到10个U_α[0...9]和U_β[0...9]，U_α[0]和U_β[0]是根据U_d、U_q和当前位置角θ₀经过反Park变换得到的，其余的9个U_α[1...9]和U_β[1...9]是根据预测的角度θ_[1...9]计算得到的。

其次，对多个基于两相坐标系的控制电压进行空间矢量脉宽调制，得到各相逆变器全桥的多个开关时间。基于上述的例子继续说明，通过对U_α[i]和U_β[i]进行空间矢量调制得到多相逆变器全桥的开关时间Ta[0...k]、Tb[0...k]和Tc[0...k]。可选的，根据电机的当前转速采用不同的计算方法。具体的，首先确定当前转速是否超过门限值ω_{SVPWM_Lim}；若ω＜＝ω_{SVPWM_Lim}，则按照空间矢量SVPWM的正弦波控制策略，计算得到驱动桥路MosFET的导通时间Ta/b/c[0...k]；若ω＞ω_{SVPWM_Lim}，则采用无刷指令的方波控制策略，计算得到驱动桥路MosFET的导通时间Ta/b/c[0...k]。需要说明的是，对于6相电机还需要计算得到Tu[0...k]、Tv[0...k]和Tw[0...k]。当电机的转速非常高时，由于电机转动速度非常快，而受到电机控制器的ADC采集速度以及运算能力的局限，在电机转动一圈360度的过程中，电机控制器能采集到的当前位置角个数比较少，使得空间矢量合成的控制效果不佳。因此，当ω＞ω_{SVPWM_Lim}时，使用无刷直流的方波控制方法不仅仅能提高电压利用率，还能够减少电机控制器的计算量，从而使得系统更加稳定可靠。

本申请实施例中，当电机在启动或者低转速运行的情况下，可以将PWM的周期设置得比较低，保持甚至于加快相电流和位置信号的采样频率；例如，PWM频率为5K HZ，占空比的计算频率为1K HZ，一次计算出5个当前目标位置角和5个PWM占空比。当电机运行于高速区域时，可以将PWM的载频提高，使得控制效果更好、谐波更少；例如，PWM频率为10K HZ，占空比的计算频率为1K HZ，一次计算出10个当前目标位置角和10个PWM占空比。

其次，根据各相逆变器全桥的多个开关时间确定各相脉宽调制波形的多个占空比。根据多相逆变器全桥的开关时间Ta/b/c/u/v/w[0…k]计算得到多相逆变器功率元件(譬如IGBT、MosFet等)的占空比PWMduty[0…k]，并且通过对功率器件的PWM占空比控制，使得永磁同步电机输出期望的力矩。

本申请实施例中，电机控制器还实时检测电机的温度，如果电机的温度超过一定的限定值，则对电机的输出功率进行限制，以达到保护电机的目的。另外，电机控制器还对电机进行扭矩监测，若监测到输出失控的扭矩，则采取恰当的保护措施。

综上，本申请实施例提供的一种电机控制方法，首先根据位置传感器采集的正弦和余弦信号进行误差补偿和零位校准，如此，得到高精度的当前位置角。其次，通过预估电机转子多个当前目标位置角，在一个计算周期内预先估计接下来几个PWM周期的多个输出占空比，从而达到简化电机控制器计算资源的目的，优化了控制器CPU负载率。再者，将电机的相电流通过Clark和Park坐标变换，转变为和转子固连的d轴和q轴的实际电流。对于一般的驱动电机都需要准确的控制电机的输出扭矩，通过精确的标定，可以根据期望的扭矩、电机的转速等信息确定电机的期望d轴电流和q轴电流。这样扭矩环控制就转变成了电流环控制，将d轴(q轴)期望电流和实际电流求差，经过控制器进行合理的控制(如比例、积分、微分控制)后，转变成对d轴(q轴)的期望电压的控制。最后，根据电机的当前转速来决定采用空间矢量合成法还是使用简单有效的方波来输出PWM，如此，可以提升电机的电压利用率和输出功率，同时还可以简化电机控制器的计算量。

本申请实施例还提供了一种电机控制装置，图7是本申请实施例提供的一种电机控制装置的结构示意图，如图7所示，该装置包括：

第一确定模块701，用于基于获取的位置信号确定电机转子的当前位置角和当前转速；

第二确定模块702，用于根据当前位置角和当前转速确定当前目标位置角集合；当前目标位置角集合包括当前磁场定向控制周期内的多个目标位置角；多个目标位置角包括当前位置角；

第三确定模块703，用于根据获取的各相电流和当前位置角确定实际交轴电流值和实际直轴电流值；

第四确定模块704，用于根据获取的扭矩请求信号、当前转速和电机的实际状态等其他信息确定期望交轴电流值和期望直轴电流值；

第五确定模块705，用于基于实际交轴电流值、实际直轴电流值、期望交轴电流值和期望直轴电流值确定期望交轴电压值和期望直轴电压值；

第六确定模块706，用于基于期望交轴电压值、期望直轴电压值和多个目标位置角确定各相脉宽调制波形的多个占空比；多个目标位置角和多个占空比一一对应；

第七确定模块707，用于基于各相脉宽调制波形的多个占空比确定各相的控制电压。

本申请实施例中的装置与方法实施例基于同样地申请构思。

本申请实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行上述的电机控制方法。

本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现上述的电机控制方法。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于计算机网络的多个网络服务器中的至少一个网络服务器。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机控制方法，其特征在于，包括：

基于获取的位置信号确定电机转子的当前位置角和当前转速；

根据所述当前位置角和所述当前转速确定当前目标位置角集合；所述当前目标位置角集合包括当前磁场定向控制周期内的多个目标位置角；所述多个目标位置角包括所述当前位置角；所述当前目标位置角集合根据下述公式确定：

θ[i]＝θ₀+ω^×ΔT₂+i^×ω^×T_pwm

其中，i表示0～k的整数，k是≥0的整数；θ[i]表示当前目标位置角集合；θ₀表示当前位置角；ω表示当前转速；ΔT₂表示延时补偿；T_pwm表示脉宽调制周期；

根据获取的各相电流和所述当前位置角确定实际交轴电流值和实际直轴电流值；

根据获取的扭矩请求信号和所述当前转速确定期望交轴电流值和期望直轴电流值；

基于所述实际交轴电流值、所述实际直轴电流值、所述期望交轴电流值和所述期望直轴电流值确定期望交轴电压值和期望直轴电压值；

基于所述期望交轴电压值、所述期望直轴电压值和所述多个目标位置角确定各相脉宽调制波形的多个占空比；所述多个目标位置角和所述多个占空比一一对应；

基于所述各相脉宽调制波形的多个占空比确定各相的控制电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置信号包括正弦信号和余弦信号；

所述基于获取的位置信号确定电机转子的当前位置角和当前转速，包括：

对所述正弦信号和所述余弦信号进行偏移和幅值修正处理，得到所述修正后的正弦信号和余弦信号；

对所述正弦信号或所述余弦信号进行相位修正，得到正交的正弦信号和余弦信号；

基于所述正弦信号和所述余弦信号确定当前位置角；

根据所述当前位置角确定当前转速；

根据获取的零位补偿角对所述当前位置角进行零位补偿，得到所述零位补偿后的当前位置角；

根据确定的采样时间差对所述当前位置角进行延时补偿，得到所述延时补偿后的当前位置角。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前位置角和所述当前转速确定当前目标位置角集合，包括：

获取脉宽调制周期；所述磁场定向控制周期是所述脉宽调制周期的预设倍数；

基于所述当前位置角、所述当前转速和所述脉宽调制周期确定多个目标位置角，得到所述当前目标位置角集合；所述当前目标位置角集合的数量和所述预设倍数相等；

对所述当前目标位置角集合的每个目标位置角进行延时补偿，得到所述补偿后的当前目标位置角集合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述期望交轴电压值、所述期望直轴电压值和所述多个目标位置角确定各相脉宽调制波形的多个占空比，包括：

基于所述期望交轴电压值、所述期望直轴电压值和所述多个目标位置角进行反帕克变换得到多个基于两相坐标系的控制电压；

对所述多个基于两相坐标系的控制电压进行空间矢量脉宽调制，得到各相逆变器全桥的多个开关时间；

根据所述各相逆变器全桥的多个开关时间确定所述各相脉宽调制波形的多个占空比。

5.一种电机控制装置，其特征在于，包括：

第一确定模块，用于基于获取的位置信号确定电机转子的当前位置角和当前转速；

第二确定模块，用于根据所述当前位置角和所述当前转速确定当前目标位置角集合；所述当前目标位置角集合包括当前磁场定向控制周期内的多个目标位置角；所述多个目标位置角包括所述当前位置角；所述当前目标位置角集合根据下述公式确定：

θ[i]＝θ₀+ω^×ΔT₂+i^×ω^×T_pwm

其中，i表示0～k的整数，k是≥0的整数；θ[i]表示当前目标位置角集合；θ₀表示当前位置角；ω表示当前转速；ΔT₂表示延时补偿；T_pwm表示脉宽调制周期；

第三确定模块，用于根据获取的各相电流和所述当前位置角确定实际交轴电流值和实际直轴电流值；

第四确定模块，用于根据获取的扭矩请求信号和所述当前转速确定期望交轴电流值和期望直轴电流值；

第五确定模块，用于基于所述实际交轴电流值、所述实际直轴电流值、所述期望交轴电流值和所述期望直轴电流值确定期望交轴电压值和期望直轴电压值；

第六确定模块，用于基于所述期望交轴电压值、所述期望直轴电压值和所述多个目标位置角确定各相脉宽调制波形的多个占空比；所述多个目标位置角和所述多个占空比一一对应；

第七确定模块，用于基于所述各相脉宽调制波形的多个占空比确定各相的控制电压。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述位置信号包括正弦信号和余弦信号；

所述第一确定模块，还用于对所述正弦信号和所述余弦信号进行偏移和幅值修正处理，得到所述修正后的正弦信号和余弦信号；对所述正弦信号或所述余弦信号进行相位修正，得到正交的正弦信号和余弦信号；基于所述正弦信号和所述余弦信号确定当前位置角；根据所述当前位置角确定当前转速；根据获取的零位补偿角对所述当前位置角进行零位补偿，得到所述零位补偿后的当前位置角；根据确定的采样时间差对所述当前位置角进行延时补偿，得到所述延时补偿后的当前位置角。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述第二确定模块，还用于获取脉宽调制周期；所述磁场定向控制周期是所述脉宽调制周期的预设倍数；基于所述当前位置角、所述当前转速和所述脉宽调制周期确定多个目标位置角，得到所述当前目标位置角集合；所述当前目标位置角集合的数量和所述预设倍数相等；对所述当前目标位置角集合的每个目标位置角进行延时补偿，得到所述补偿后的当前目标位置角集合。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述第六确定模块，还用于基于所述期望交轴电压值、所述期望直轴电压值和所述多个目标位置角进行反帕克变换得到多个基于两相坐标系的控制电压；对所述多个基于两相坐标系的控制电压进行空间矢量脉宽调制，得到各相逆变器全桥的多个开关时间；根据所述各相逆变器全桥的多个开关时间确定所述各相脉宽调制波形的多个占空比。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载并执行如权利要求1-4任一项所述的电机控制方法。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1-4任一项所述的电机控制方法。

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