CN112039383A - 电机的控制方法、电机的控制装置和电机系统 - Google Patents

电机的控制方法、电机的控制装置和电机系统 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种电机的控制方法、电机的控制装置和电机系统，该装置包括：第一电压幅值信号生成器，其生成第一电压幅值信号；幅值增量计算器，其计算电压幅值的增量；第二电压幅值信号生成器，其计算第二电压幅值信号；第一夹角计算器，其计算M轴与A轴的第一夹角；第二夹角计算器，其计算驱动电压相对于M轴的第二夹角；第三夹角计算器，其计算第三夹角；以及控制信号发生器，其生成用于控制逆变器的控制信号。根据本申请，便于控制电机进行节能运行，此外，电机节能运行时的鲁棒性较强，节能效果较好。

Description

电机的控制方法、电机的控制装置和电机系统
技术领域
本申请涉及机电技术领域。
背景技术
变频器可以对异步电机进行电压频率(VF)控制，控制方式无需依赖电机参数，控制简单，通用性强，在控制精度要求不高的场合应用广泛。在VF控制中，当运行频率(F)确定后，依据预先设置的“频率-电压”曲线，能够确定电压的幅值，基于该电压的幅值可以生成用于驱动电机的驱动电压，该驱动电压施加到电机的定子绕组，形成输入到电机的驱动电流。
图1是在相同运行频率和负载情况下，输入电机的驱动电流与驱动电压的关系的一个示意图。
如图1所示为驱动电流与驱动电压的关系的曲线。当驱动电压过小时，例如Ux＝Ua，电机欠励磁，电磁转矩减小，转速下降，转差率增加，转子电流增大，驱动电流(即，定子电流)随之增大，例如，驱动电流Iy＝Ia，如图中a点所示；当驱动电压过大时，电机过励磁，励磁电流变大，定子电流也增大，例如，Iy＝Ib，如图中b点所示；在图中c点处，励磁效果适当，驱动电流最小，例如，驱动电流Iy＝Ic，所以，c点为电机的最佳“电压-电流”工作点。可见，电机运行在c点处的情况下，能量消耗最小，效率最高，电机发热减少，电机使用寿命延长。
VF控制是一种开环控制，其能够控制电压的幅值，却不能控制电压的相位，因此，为使异步电机运行在“电压-电流”工作点，目前主要有两种方法：
方法1、根据现场工况调整VF曲线，使驱动电压位于最佳的“电压-电流”工作点；
方法2、在控制系统中设置“电压-电流”工作点搜索功能，并且，在电机运行稳定后，缓慢降低驱动电压，使工作点运行在图1中的“b点到c点”的轨迹上，并逐渐靠近c点。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
本申请的发明人发现，上述方法1和方法2各自都存在着一定的局限性，例如：
方法1虽然简单直接，但是不同负载工况下都是同一驱动电压，未能做到全工况下的最优节能控制，并且，该方法依赖现场调试，操作繁琐，很难一次性调整到最佳工作点；
方法2的工作点搜索功能需要在电机运行稳定后才能开始工作，要求比较严格；此外，在工作点的搜索过程中，负载稍有变化就会影响工作点的轨迹运行方向，为了防止工作点运行到图1中的“b点到a点”的轨迹上，需要将工作点限制在“b点到c点”的中间区域，其结果是工作点未能达到最佳工作点c，所以节能深度不够；另外，在负载和频率变化的情况下，容易退出当前的工作点，鲁棒性较差，所以，方法2适用于运行频率和负载均长时间稳定、并且电机的动态响应要求不高的场合，而在其它场合的适应性较差。
本申请的实施例提供一种电机的控制装置和电机的控制方法，不仅控制驱动电压的幅值，而且控制驱动电压的相位角，由此，至少能够解决上述方法1中的人工操作困难的问题和/或方法2中鲁棒性较差、节能深度不够的问题。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种电机的控制装置，用于对电机进行电压频率(VF)控制，所述控制装置包括：
第一电压幅值信号生成器，其根据频率设定信号生成第一电压幅值信号(UVF)；
幅值增量计算器，其根据输入到电机的驱动电流的有效值(IS)，计算电压幅值的增量(ΔU)；
第二电压幅值信号生成器，其根据所述第一电压幅值信号(UVF)和所述电压幅值的增量(ΔU)，计算第二电压幅值信号(URef)；
第一夹角计算器，其根据频率信号计算M轴与A轴的第一夹角(φ)；
第二夹角计算器，其根据所述驱动电流在M轴方向上的分量(IM)以及所述第二电压幅值信号(URef)，计算所述驱动电压相对于所述M轴的第二夹角
Figure BDA0002058779750000031
第三夹角计算器，其根据所述第一夹角(φ)和所述第二夹角
Figure BDA0002058779750000032
计算第三夹角(θ)；以及
控制信号发生器，其根据所述第二电压幅值信号和所述第三夹角，生成用于控制所述逆变器的控制信号，所述逆变器根据所述控制信号向所述电机输出驱动电压，其中，所述A轴是三相静止坐标系的水平轴，所述M轴与所述电机的转子磁链的方向一致。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种电机的控制方法，用于对电机进行电压频率(VF)控制，所述控制方法包括：
根据频率设定信号生成第一电压幅值信号(UVF)；
根据输入到电机的驱动电流的有效值(IS)，计算电压幅值的增量(ΔU)；
根据所述第一电压幅值信号(UVF)和所述电压幅值的增量(ΔU)，计算第二电压幅值信号(URef)；
根据频率信号计算M轴与A轴的第一夹角(φ)；
根据所述驱动电流在M轴方向上的分量(IM)以及所述第二电压幅值信号(URef)，计算所述驱动电压相对于所述M轴的第二夹角
Figure BDA0002058779750000033
根据所述第一夹角(φ)和所述第二夹角
Figure BDA0002058779750000034
计算第三夹角(θ)；以及
根据所述第二电压幅值信号和所述第三夹角，生成用于控制所述逆变器的控制信号，所述逆变器根据所述控制信号向所述电机输出驱动电压，其中，所述A轴是三相静止坐标系的水平轴，所述M轴与所述电机的转子磁链的方向一致。
本申请的有益效果在于：便于控制电机进行节能运行，此外，电机节能运行时的鲁棒性较强，节能效果较好。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附附记的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是在相同运行频率和负载情况下，输入电机的驱动电流与驱动电压的关系的一个示意图；
图2是具有本申请实施例1的电机的控制装置与电机的电机系统的一个示意图；
图3是本申请实施例1的坐标变换处理中各坐标轴的一个示意图；
图4是本申请实施例1的电机的控制装置的一个示意图；
图5是根据本申请实施例1的电机的控制装置对电机进行控制的效果的示意图；
图6是本申请实施例2的电机的控制方法的一个示意图；
图7是本申请实施例2的步骤602的一个示意图；
图8是本申请实施例2的步骤605的一个示意图。
具体实施方式
参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附附记的范围内的全部修改、变型以及等同物。
在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。
在本申请实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“该”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。
实施例1
本申请实施例1提供一种电机的控制装置。
图2是具有本实施例的电机的控制装置与电机的电机系统的一个示意图，如图2所示，电机系统2包括：电机的控制装置21、逆变器22、以及电机23。
在本实施例中，电机的控制装置21输出控制信号，逆变器22根据该控制信号生成驱动电压，该驱动电压被施加到电机23的定子绕组，形成驱动电流，用于驱动电机23的转子旋转。
驱动电流的值例如可以通过电流采集电路来得到，该电流采集电路可以具有霍尔传感器，例如，输入到电机23的驱动电流为三相电流IA、IB、和IC，可以在该三相电流的每一相的导通路径上分别设置该电流采集电路，从而分别检测IA、IB、和IC。
在本实施例中，电机的控制装置21能够对电机23进行电压频率(VF)控制。电机23例如可以是异步电机。
在本实施例的电机的控制装置21中，涉及对驱动电流进行坐标变换处理。图3是坐标变换处理中各坐标轴的一个示意图。
如图3所示，三相静止坐标系A-B-C具有A轴、B轴和C轴，A轴、B轴和C轴分别对应于电机23的三相定子绕组中的各相定子绕组所产生的磁通的方向，其中，A轴、B轴和C轴依次相差120°。
如图3所示，两相静止坐标系α-β具有α轴和β轴，α轴和β轴垂直，α轴和A轴方向相同。
如图3所示，坐标系M-T是旋转坐标系，坐标系M-T具有M轴和T轴，M轴和T轴垂直，M轴与电机23的转子磁链的方向一致。
在本实施例中，三相电流IA、IB、和IC是三相静止坐标系A-B-C下输入到各相定子绕组的电流。通过对三相电流IA、IB、和IC进行克拉克(Clark)变换，可以得到两相静止坐标系α-β下的驱动电流Iα和Iβ。
例如，可以采用如下的式(1)将三相电流IA、IB、和IC变换为Iα和Iβ：
Figure BDA0002058779750000061
在图3中，U表示时刻t时驱动电压的方向，φ表示时刻t时M轴与A轴的夹角(称为第一夹角)，
Figure BDA0002058779750000062
表示时刻t时驱动电压与M轴之间的夹角(称为第二夹角)，θ表示时刻t时驱动电压与A轴之间的夹角(称为第三夹角)。
在本实施例中，可以对两相静止坐标系α-β下的驱动电流Iα和Iβ变换到M-T坐标系下，得到M-T坐标系下的驱动电流IM和IT，其中，IM用于表示驱动电流的无功电流分量或励磁电流分量。
例如，可以采用如下的式(2)将Iα和Iβ变换为IM和IT：
Figure BDA0002058779750000063
图4是本实施例的电机的控制装置的一个示意图。如图4所示，电机的控制装置21可以具有：第一电压幅值信号生成器211，幅值增量计算器212，第二电压幅值信号生成器213，第一夹角计算器214，第二夹角计算器215，第三夹角计算器216，以及控制信号发生器217。
在本实施例中，第一电压幅值信号生成器211根据频率设定信号生成第一电压幅值信号UVF；幅值增量计算器212根据输入到电机23的驱动电流的有效值IS，计算电压幅值的增量ΔU；第二电压幅值信号生成器213根据第一电压幅值信号UVF和电压幅值的增量ΔU，计算第二电压幅值信号URef；第一夹角计算器214根据频率信号计算M轴与A轴的第一夹角φ；第二夹角计算器215根据驱动电流在M轴方向上的分量IM以及第二电压幅值信号URef，计算驱动电压相对于M轴的第二夹角
Figure BDA0002058779750000064
第三夹角计算器216根据第一夹角φ和第二夹角
Figure BDA0002058779750000065
计算第三夹角θ；控制信号发生器217根据第二电压幅值信号URef和第三夹角θ，生成用于控制逆变器22的控制信号，逆变器22根据该控制信号向电机23输出该驱动电压。
其中，A轴和M轴的含义如上所述，即，A轴是三相静止坐标系的水平轴，M轴与电机23的转子磁链的方向一致。
根据本实施例的电机的控制装置21，通过第一电压幅值信号生成器211、幅值增量计算器212和第二电压幅值信号生成器213，对驱动电压的幅值进行控制，通过第一夹角计算器214、第二夹角计算器215和第三夹角计算器216，对驱动电压的相位角进行控制，由此，能够方便地对电机的工作点进行调节，对电机进行节能控制，并且，当电机处在节能工作点的情况下，不容易退出当前的工作点，鲁棒性较强，电机能够处于深度节能的工作状态。
在本实施中，如图4所示，第一电压幅值信号生成器211可以具有加减速调节器2111和VF曲线控制器2112。
在本实施例中，加减速调节器2111根据输入的频率设定信号生成频率设定值FSET，例如，加减速调节器2111可以存储有频率设定信号与频率设定值FSET的对应关系(称为第一对应关系)，由此，加减速调节器2111根据输入的频率设定信号，从上述的第一对应关系中确定频率设定值FSET。
在本实施例中，加减速调节器2111所存储的上述第一对应关系例如可以是线性关系，即，频率设定信号与频率设定值FSET的对应关系的线为直线。
在本实施例中，频率设定值FSET指示了电机23的转子旋转的频率。
在本实施例中，VF曲线控制器2112可以根据加减速调节器2111输出的频率设定值FSET，来确定第一电压幅值信号UVF。例如，VF曲线控制器2112可以存储有频率设定值FSET和第一电压幅值信号UVF的对应关系(称为第二对应关系)的曲线，由此，VF曲线控制器2112可以根据频率设定值FSET，从上述的第二对应关系的曲线中确定第一电压幅值信号UVF。
在本实施例中，VF曲线控制器2112所存储的第二对应关系的曲线例如可以是直线型、多点型或平方型等。
在本实施例中，如图4所述，幅值增量计算器212可以包括：滤波单元2121，比例积分调节单元2122和限幅单元2123。
在本实施例中，滤波单元2121对前后两次计算出的驱动电流的有效值IS的差值进行滤波处理；比例积分调节单元2122将该滤波处理的结果进行比例积分处理，生成偏差电压信号UPI；限幅单元2123将偏差电压信号UPI与偏差电压信号的上限值和下限值进行比较，根据比较结果输出电压幅值的增量ΔU。
在本实施例中，驱动电流的有效值IS可以通过下式(3)来进行计算：
Figure BDA0002058779750000071
其中，Iα和Iβ的计算方式可以参照上述的式(1)。
在本实施例中，IS[n-1]可以表示前一次计算出的驱动电流的有效值，例如，时刻t0-1计算出的驱动电流的有效值；IS[n]可以表示后一次计算出的驱动电流的有效值，例如，时刻t0计算出的驱动电流的有效值；前后两次计算出的驱动电流的有效值的差值为(IS[n-1]-IS[n])。其中，时刻t0-1与时刻t0例如相差1个驱动电流检测周期，该驱动电流检测周期是指该电流采集电路前后两次进行驱动电流检测的时间差。
在本实施例中，驱动电流检测周期可以与下述的电机的控制装置21进行控制的周期相同，也可以不相同。
滤波单元2121可以根据下式(4)对前后两次计算出的驱动电流的有效值的差值进行滤波，从而消除其中的干扰信号。滤波后得到的信号为ΔIS。
ΔIS＝KFilter*(IS[n-1]-IS[n])+(1-KFilter)ΔIS (4)
其中，KFilter为滤波系数，0＜KFilter≤1。
比例积分调节单元2122将滤波单元2121滤波后得到的信号ΔIS进行比例积分处理，生成偏差电压信号UPI。
比例积分调节单元2122例如可以通过下式(5)进行比例积分处理：
UPI＝KP*ΔIS+Ki∫ΔISdt (5)
其中，KP为比例系数，Ki为积分增益系数。
在本实施例中，限幅单元2123可以将比例积分调节单元2122输出的偏差电压信号UPI与上限值和下限值进行比较，根据比较结果输出电压幅值的增量ΔU。例如，如果下限值＜UPI＜上限值，那么限幅单元2123将偏差电压信号UPI作为电压幅值的增量ΔU进行输出；如果UPI≤下限值，那么限幅单元2123将该下限值作为电压幅值的增量ΔU进行输出；如果上限值≤UPI，那么限幅单元2123将该上限值作为电压幅值的增量ΔU进行输出。
在本实施例中，该上限值例如可以是第一电压幅值信号生成器211输出的第一电压幅值信号UVF的值，该下限值例如可以等于零。
在本实施例中，第二电压幅值信号生成器213可以将第一电压幅值信号UVF和电压幅值的增量ΔU相减，相减的结果被作为第二电压幅值信号URef输出，即，URef＝UVF-ΔU。
在本实施例中，第一夹角计算器214计算第一夹角φ时所使用的频率信号可以来自于控制信号发生器217。例如，该频率信号可以是控制信号发生器217输出的基于前一周期的频率设定信号所得到的频率设定值，即，前一周期的频率设定值F’SET，该前一周期的频率设定值F’SET可以用于表示在前一周期中，电机23的转子的旋转的频率。
其中，该前一周期中的周期，可以指电机的控制装置21进行控制的周期，也就是说，电机的控制装置21可以按一定的周期性来进行控制，从而输出该控制信号，例如：在一个周期中，电机的控制装置21可以根据该周期的时间参数以及在该周期中检测到的驱动电流，执行如下述图6的步骤601～607的控制，从而输出该周期中的控制信号；在下一个周期中，电机的控制装置21可以根据该下一个周期的时间参数以及在该下一个周期中检测到的驱动电流，执行如图6的步骤601～607的控制，从而输出该下一个周期中的控制信号。
在本实施例中，第一夹角计算器214可以对该频率信号进行积分以计算该第一夹角φ，例如，第一夹角计算器214可以采用下式(6)计算该第一夹角φ：
Figure BDA0002058779750000091
在式(6)中，积分的时间上限t表示电机的控制装置21从启动的时刻起到当前时刻的时间长度；积分的时间的起点是0，表示电机的控制装置21启动的时刻。此外，如果电机的控制装置21处于停止工作的状态，那么t的值为0。
在本实施例中，第二夹角计算器215可以包括：定子电压偏差计算单元2151以及反正切计算单元2152。
其中，定子电压偏差计算单元2151根据驱动电流在M轴方向上的分量IM、电机23的理想空载电流IM0、以及电机23的定子电阻R1，计算定子电压偏差值ΔUM；反正切计算单元2152计算定子电压偏差值ΔUM与第二电压幅值信号URef的比值
Figure BDA0002058779750000092
的反正切值，作为第二夹角
Figure BDA0002058779750000093
在本实施例中，定子电压偏差计算单元2151例如可以根据下面的式(7)计算定子电压偏差值ΔUM：
ΔUM＝R1*(IM-IM0)*Kcoef (7)
其中，驱动电流在M轴方向上的分量IM可以根据上面的式(2)计算得到；IM0是电机23的固有参数；定子电阻R1也是电机23的固有参数；Kcoef为比例系数。
在本实施例中，如图4所示，定子电压偏差计算单元2151可以使用硬件电路来实现上述式(7)的计算，例如，定子电压偏差计算单元2151可以具有：减法器1a，乘法器2a，以及比例调节器3a。其中，减法器1a用于计算(IM-IM0)；乘法器2a用于将(IM-IM0)的结果与R1相乘；比例调节器3a用于将Kcoef与乘法器2a的计算结果相乘，得到定子电压偏差值(ΔUM)。
在本实施例中，反正切计算单元2152计算
Figure BDA0002058779750000101
的反正切值，作为第二夹角
Figure BDA0002058779750000102
例如，反正切计算单元2152根据下式(8)计算该第二夹角
Figure BDA0002058779750000103
Figure BDA0002058779750000104
在本实施例中，第三夹角计算器216将第一夹角φ和第二夹角
Figure BDA0002058779750000105
相加，得到第三夹角θ，例如，第三夹角计算器216根据下式(9)计算该第三夹角θ：
Figure BDA0002058779750000106
在本实施例中，第一夹角φ、第二夹角
Figure BDA0002058779750000107
和第三夹角θ的含义可以参考图3的示意。
在本实施例中，第二电压幅值信号生成器213输出的第二电压幅值信号URef，以及第三夹角计算器216输出的第三夹角θ被输入到控制信号发生器217，控制信号发生器217根据第二电压幅值信号URef和第三夹角θ，生成用于控制逆变器22的控制信号，其中，第二电压幅值信号URef能够控制逆变器22所输出的驱动电压的幅值，第三夹角θ能够控制逆变器22所输出的驱动电压的相位角。
在本实施例中，控制信号发生器217例如可以是空间向量脉宽调制(SVPWM)信号发生器，控制信号发生器217输出的控制信号可以是脉宽调制信号。
此外，控制信号发生器217还可以输出与控制信号对应的频率设定值，逆变器22输出的驱动电压的角频率与该频率设定值相等。例如：控制信号发生器217在输出当前周期的控制信号时，还可以输出当前周期的频率设定值FSET；控制信号发生器217在输出前一周期的控制信号时，还可以输出前一周期的频率设定值F’SET。
图5是根据本实施例的电机的控制装置对电机进行控制的效果的示意图。如图5所示，本实施例的电机的控制装置21能够使电机的第二夹角
Figure BDA0002058779750000111
位于最优的角度，即处在
Figure BDA0002058779750000112
最优的位置，由此，使得电机23的总的损耗为最小值。
根据本申请的实施例，能够对驱动电压的幅值和相位角都进行控制，由此，能够便于将电机调整到最佳的工作点，电机能够处于深度节能的工作状态，并且鲁棒性较强。
实施例2
本申请实施例2提供一种电机的控制方法，与实施例1的电机的控制装置对应。
图6是本实施例的电机的控制方法的一个示意图，如图6所示，该方法包括：
步骤601、根据频率设定信号生成第一电压幅值信号(UVF)；
步骤602、根据逆变器输出的驱动电流的有效值(IS)，计算电压幅值的增量(ΔU)；
步骤603、根据所述第一电压幅值信号(UVF)和所述电压幅值的增量(ΔU)，计算第二电压幅值信号(URef)；
步骤604、根据频率信号计算M轴与A轴的第一夹角(φ)；
步骤605、根据所述驱动电流在M轴方向上的分量(IM)以及所述第二电压幅值信号(URef)，计算所述驱动电压相对于所述M轴的第二夹角
Figure BDA0002058779750000113
步骤606、根据所述第一夹角(φ)和所述第二夹角
Figure BDA0002058779750000114
计算第三夹角(θ)；以及
步骤607、根据所述第二电压幅值信号和所述第三夹角，生成用于控制所述逆变器的控制信号，所述逆变器根据所述控制信号向所述电机输出驱动电压和所述驱动电流，其中，A轴是三相静止坐标系的水平轴，所述M轴与所述电机的转子磁链的方向一致。
图7是本实施例的步骤602的一个示意图，如图7所示，步骤602可以包括：
步骤701、对前后两次计算出的所述驱动电流的有效值(IS)的差值进行滤波处理；
步骤702、将所述滤波处理的结果进行比例积分处理，生成偏差电压信号(UPI)；以及
步骤703、将所述偏差电压信号(UPI)与上限值和下限值进行比较，根据比较结果输出所述电压幅值的增量(ΔU)。
其中，上限值是第一电压幅值信号(UVF)的值，下限值等于零。
步骤603可以包括：将所述第一电压幅值信号(UVF)和所述电压幅值的增量(ΔU)相减，相减的结果作为所述第二电压幅值信号(URef)。
步骤603可以包括：对所述频率信号进行积分以计算所述第一夹角(φ)。
图8是本实施例的步骤605的一个示意图，如图8所示，步骤605包括：
步骤801、根据所述驱动电流在所述M轴方向上的分量(IM)、所述电机的理想空载电流、以及所述电机的定子电阻，计算定子电压偏差值(ΔUM)；以及
步骤802、计算所述定子电压偏差值(ΔUM)与所述第二电压幅值信号(URef)的比值的反正切值，作为所述第二夹角
Figure BDA0002058779750000121
步骤606可以包括：将所述第一夹角(φ)和所述第二夹角
Figure BDA0002058779750000122
相加，得到所述第三夹角(θ)。
关于该实施例中各步骤的说明，可以参考实施例1的相应单元的说明。
根据本申请的实施例，能够对驱动电压的幅值和相位角都进行控制，由此，能够便于将电机调整到最佳的工作点，电机能够处于深度节能的工作状态，并且鲁棒性较强。
本申请实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在电机的控制装置中执行所述程序时，所述程序使得电机的控制装置执行实施例2所述的电机的控制方法。
本申请实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中，所述存储介质存储上述计算机可读程序，所述计算机可读程序使得电机的控制装置执行实施例2所述的电机的控制方法。
结合本发明实施例描述的电机的控制装置可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。例如，图4中所示的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块。这些软件模块，可以分别对应于实施例2所示的各个步骤。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(FPGA)将这些软件模块固化而实现。
软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该软件模块可以存储在移动终端的存储器中，也可以存储在可插入移动终端的存储卡中。例如，若电子设备采用的是较大容量的MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置，则该软件模块可存储在该MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置中。
针对图4描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件、或者其任意适当组合。针对图4描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，还可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。
以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims (15)

1.一种电机的控制装置，用于对电机进行电压频率(VF)控制，其特征在于，所述控制装置包括：
第一电压幅值信号生成器，其根据频率设定信号生成第一电压幅值信号(UVF)；
幅值增量计算器，其根据输入到电机的驱动电流的有效值(IS)，计算电压幅值的增量(ΔU)；
第二电压幅值信号生成器，其根据所述第一电压幅值信号(UVF)和所述电压幅值的增量(ΔU)，计算第二电压幅值信号(URef)；
第一夹角计算器，其根据频率信号计算M轴与A轴的第一夹角(φ)；
第二夹角计算器，其根据所述驱动电流在M轴方向上的分量(IM)以及所述第二电压幅值信号(URef)，计算所述驱动电压相对于M轴的第二夹角
Figure FDA0002058779740000011
第三夹角计算器，其根据所述第一夹角(φ)和所述第二夹角
Figure FDA0002058779740000012
计算第三夹角(θ)；以及
控制信号发生器，其根据所述第二电压幅值信号和所述第三夹角，生成用于控制逆变器的控制信号，所述逆变器根据所述控制信号向所述电机输出驱动电压，
其中，所述A轴是三相静止坐标系的水平轴，所述M轴与所述电机的转子磁链的方向一致。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述幅值增量计算器包括：
滤波单元，其对前后两次计算出的所述驱动电流的有效值(IS)的差值进行滤波处理；
比例积分调节单元，其将所述滤波处理的结果进行比例积分处理，生成偏差电压信号(UPI)；以及
限幅单元，其将所述偏差电压信号(UPI)与上限值和下限值进行比较，根据比较结果输出所述电压幅值的增量(ΔU)。
3.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，
所述上限值是第一电压幅值信号(UVF)的值，所述下限值等于零。
4.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述第二电压幅值信号生成器将所述第一电压幅值信号(UVF)和所述电压幅值的增量(ΔU)相减，相减的结果作为所述第二电压幅值信号(URef)。
5.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述频率信号来自所述控制信号发生器，
所述第一夹角计算器对所述频率信号进行积分以计算所述第一夹角(φ)。
6.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述第二夹角计算器包括：
定子电压偏差计算单元，其根据所述驱动电流在所述M轴方向上的分量(IM)、所述电机的理想空载电流、以及所述电机的定子电阻，计算定子电压偏差值(ΔUM)；以及
反正切计算单元，其计算所述定子电压偏差值(ΔUM)与所述第二电压幅值信号(URef)的比值的反正切值，作为所述第二夹角
Figure FDA0002058779740000021
7.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述第三夹角计算器将所述第一夹角(φ)和所述第二夹角
Figure FDA0002058779740000022
相加，得到所述第三夹角(θ)。
8.一种电机系统，其特征在于，所述电机系统包括：
如权利要求1～7中任一项所述的电机的控制装置；
逆变器，其根据所述电机的控制装置输出的控制信号生成驱动电压；以及
电机，其被输入所述驱动电压和所述驱动电流。
9.一种电机的控制方法，用于对电机进行电压频率(VF)控制，其特征在于，所述控制方法包括：
根据频率设定信号生成第一电压幅值信号(UVF)；
根据输入到电机的驱动电流的有效值(IS)，计算电压幅值的增量(ΔU)；
根据所述第一电压幅值信号(UVF)和所述电压幅值的增量(ΔU)，计算第二电压幅值信号(URef)；
根据频率信号计算M轴与A轴的第一夹角(φ)；
根据所述驱动电流在M轴方向上的分量(IM)以及所述第二电压幅值信号(URef)，计算所述驱动电压相对于所述M轴的第二夹角
Figure FDA0002058779740000023
根据所述第一夹角(φ)和所述第二夹角
Figure FDA0002058779740000024
计算第三夹角(θ)；以及
根据所述第二电压幅值信号和所述第三夹角，生成用于控制逆变器的控制信号，所述逆变器根据所述控制信号向所述电机输出驱动电压，
其中，所述A轴是三相静止坐标系的水平轴，所述M轴与所述电机的转子磁链的方向一致。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，计算电压幅值的增量包括：
对前后两次计算出的所述驱动电流的有效值(IS)的差值进行滤波处理；
将所述滤波处理的结果进行比例积分处理，生成偏差电压信号(UPI)；以及
将所述偏差电压信号(UPI)与上限值和下限值进行比较，根据比较结果输出所述电压幅值的增量(ΔU)。
11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，
所述上限值是第一电压幅值信号(UVF)的值，所述下限值等于零。
12.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，计算第二电压幅值信号(URef)包括：
将所述第一电压幅值信号(UVF)和所述电压幅值的增量(ΔU)相减，相减的结果作为所述第二电压幅值信号(URef)。
13.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，计算所述第一夹角包括：
对所述频率信号进行积分以计算所述第一夹角(φ)。
14.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，计算所述第二夹角包括：
根据所述驱动电流在所述M轴方向上的分量(IM)、所述电机的理想空载电流、以及所述电机的定子电阻，计算定子电压偏差值(ΔUM)；以及
计算所述定子电压偏差值(ΔUM)与所述第二电压幅值信号(URef)的比值的反正切值，作为所述第二夹角
Figure FDA0002058779740000031
15.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，计算所述第三夹角包括：
将所述第一夹角(φ)和所述第二夹角
Figure FDA0002058779740000032
相加，得到所述第三夹角(θ)。
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