CN112564575A - 电机的控制方法、电机的控制系统和可读存储介质 - Google Patents

电机的控制方法、电机的控制系统和可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种电机的控制方法、电机的控制系统和可读存储介质。该控制方法包括：获取电机的控制给定值、直轴电流指令值、交轴电流反馈值和直轴电流反馈值；根据交轴电流反馈值对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值；根据交轴电流指令值和交轴电流反馈值确定交轴电压指令值，以及根据直轴电流指令值和直轴电流反馈值确定直轴电压指令值；根据交轴电压指令值和直轴电压指令值，对电机进行控制。通过对控制给定值增加了一个电流环控制，确保了交轴电压指令值能够控制在合理范围内以实现对电机的控制，保证了电机转矩的输出能力，解决了相关技术中波动的母线电压下因单电流环控制导致在转矩控制产品应用中出现转矩输出能力不足的问题。

Description

电机的控制方法、电机的控制系统和可读存储介质
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，具体而言，涉及一种电机的控制方法、电机的控制系统和可读存储介质。
背景技术
相关技术中对电机的控制采用小容值薄膜电容控制，而采用小容值薄膜电容控制，母线电压会呈2倍网侧电压频率周期性波动甚至跌落到零附近，波动的母线电压会导致在转矩控制产品应用中出现转矩输出能力不足问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的一个方面在于提出了一种电机的控制方法。
本发明的另一个方面在于提出了一种电机的控制系统。
本发明的再一个方面在于提出了一种可读存储介质。
有鉴于此，根据本发明的一个方面，提出了一种电机的控制方法，包括：获取电机的控制给定值、直轴电流指令值、交轴电流反馈值和直轴电流反馈值，其中控制给定值包括转矩给定值或电流给定值；根据交轴电流反馈值对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值；根据交轴电流指令值和交轴电流反馈值确定交轴电压指令值，以及根据直轴电流指令值和直轴电流反馈值确定直轴电压指令值；根据交轴电压指令值和直轴电压指令值，对电机进行控制。
在该技术方案中，获取电机的控制给定值、直轴电流指令值、交轴电流反馈值和直轴电流反馈值，其中控制给定值包括转矩给定值或电流给定值，通过将控制给定值与交轴反馈电流值进行运算判定后再进行调节，即通过控制给定值和交轴反馈电流值形成第一电流环闭环控制回路，以确定交轴电流的指令值。再将上述交轴电流指令值与交轴反馈电流值进行运算判定后再进行调节，也即，以交轴电流指令值和交轴反馈电流值形成了第二电流环闭环控制回路，以得到交轴电压指令值。以及，将直轴电流指令值作为第三电流环控制器的输入，与直轴反馈电流值进行运算判定后再进行调节，也即，以直轴电流指令值和直轴反馈电流值形成了第三电流环闭环控制回路，得到直轴电压指令值。交轴电压指令值和直轴电压指令值作为电压控制器的输入，经电压控制器调节后输出电机的电压指令值，以实现对电机进行控制。
本发明技术方案中，通过对控制给定值增加了一个电流环控制，确保了交轴电压指令值能够控制在合理范围内以实现对电机的控制，保证了电机转矩的输出能力，解决了相关技术中波动的母线电压下因单电流环控制导致在转矩控制产品应用中出现转矩输出能力不足的问题。
根据本发明的上述电机的控制方法，还可以具有以下技术特征：
在上述技术方案中，根据交轴电流反馈值对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值，具体包括：根据交轴电流反馈值和预设速度限制值，对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值。
在该技术方案中，预先存储了预设速度值，先基于预设速度限制值做比较判定后，再基于上述判定结果对控制给定值进行调节，进而根据调节后的结果得出交轴电流反馈值。在本发明的技术方案中，在对控制给定值增加了一个电流环控制的基础上，还基于预设速度限制值进行了控制调节，也即，对电机速度做了限制，防止电机转速太快，以满足整机要求的速度限制，即让电机控制在合理的速度下运行，以延长电机的使用寿命。
在上述任一技术方案中，根据交轴电流反馈值和预设速度限制值，对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值，具体包括：获取电机的反馈转速；基于反馈转速大于或等于预设速度限制值，根据交轴电流反馈值和预设速度限制值，对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值；基于反馈转速小于预设速度限制值，根据交轴电流反馈值，对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值。
在该技术方案中，将获取到的电机的反馈转速与预设速度限制值进行比较，得出电机的反馈转速与预设速度限制值偏的差值，其偏差值出两种结果。其一，当电机的反馈转速大于或等于预设速度限制值时，偏差值为正，其偏差值通过速度限制控制器调节产生速度限制电流，产生的速度限制电流与控制给定值、交轴电流反馈值一起作为第一电流环控制器的输入，得到交轴电流指令值。其二，当电机的反馈转速小于预设速度限制值，偏差值为负，则速度限制控制器调节产生的速度限制电流为零，只将控制给定值和交轴电流反馈值作为第一电流环控制器的输入，从而对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值。
在本发明的技术方案中，通过采用速度限制控制器，利用预设速度限制值对电机的反馈转速进行限定，形成电机的反馈转速与预设速度限制值的闭环速度控制回路，与第一电流环、第二电流环这两个电流闭环控制回路相结合，在整个控制过程中，实现了对电机的合理控制。
在上述任一技术方案中，获取电机的反馈转速，具体包括：获取电机的转子角度，并根据转子角度确定反馈转速。
在该技术方案中，获取电机的转子角度，将获取的电机的转子角度作为速度计算器的输入，输出电机转子的转速。此转子转速即为速度限制控制的反馈转速，为形成电机的反馈转速与预设速度限制值的闭环速度控制回路，提供了负反馈环节，提升了整个控制过程中对电机的转速控制的可靠性。
在上述任一技术方案中，根据交轴电流反馈值对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值之前，还包括：对交轴电流反馈值进行第一滤波处理。
在该技术方案中，在交轴电流给定值和交轴反馈电流值形成的第一电流环闭环控制回路中，采用低通滤波器对交轴电流反馈的电流信号(即交轴反馈电流值)进行第一滤波处理，此处理过程中只容许低于第一截止频率的电流信号基本无衰减地通过，避免了高于第一截止频率的电流信号产生的中高噪声的干扰，同时也降低第一电流环闭环控制回路的高频振荡风险。
在上述任一技术方案中，在根据交轴电流指令值和交轴电流反馈值确定交轴电压指令值之前，还包括：对交轴电流反馈值进行第二滤波处理。
在该技术方案中，在交轴电流指令值和交轴反馈电流值形成的第二电流环闭环控制回路中，采用低通滤波器对交轴电流反馈的电流信号(即交轴反馈电流值)进行第二滤波处理，此处理过程中只容许低于第二频率的电流信号基本无衰减地通过，避免了高于第二截止频率的电流信号产生的中高噪声的干扰，同时也降低第二电流环闭环控制回路的高频振荡风险。
在上述任一技术方案中，第一滤波处理的滤波截止频率小于或等于第二滤波处理的滤波截止频率。
在该技术方案中，采用第一低通滤波器对第一电流环闭环控制回路的交轴电流反馈的电流信号进行处理，第二低通滤波器对第二电流环闭环控制回路的交轴电流反馈的电流信号进行处理。在上述处理过程中，将第一滤波处理的滤波截止频率(即第一截止频率)限定为小于或等于第二滤波处理的滤波截止频率(即第二截止频率)，以保证第一电流闭环控制回路能更合理地将电流信号控制在某一平均值内，以实现第一电流闭环控制回路控制过程的合理性和准确性。
在上述任一技术方案中，在根据直轴电流指令值和直轴电流反馈值确定直轴电压指令值之前，还包括：对直轴电流反馈值进行第三滤波处理。
在该技术方案中，在直轴电流指令值和直轴反馈电流值形成的第三电流环闭环控制回路中，采用低通滤波器对直轴电流反馈值进行第三滤波处理，此处理过程中只容许低于第三截止频率的电流信号基本无衰减地通过，避免了高于第三截止频率的电流信号产生的中高噪声的干扰，同时也降低第三电流环闭环控制回路的高频振荡风险。
在上述任一技术方案中，在根据交轴电流指令值和交轴电流反馈值确定交轴电压指令值之前，还包括：对交轴电流指令值进行第一限幅处理。
在该技术方案中，将第一电流闭环控制回路输出的交轴电流指令值进行第一限幅处理。具体地，根据电机转向、转矩给定值或电流给定值对交轴电流指令值的最大值和最小值进行限幅处理，以保证能让电机处于合理转速下运转，减小了电机失控的风险，提升了电机的可靠性。
在上述任一技术方案中，在根据交轴电压指令值和直轴电压指令值，对电机进行控制之前，还包括：对交轴电压指令值进行第二限幅处理。
在该技术方案中，将第二电流闭环控制回路输出的交轴电压指令值进行第二限幅处理。具体地，根据母线电压对交轴电压指令值的最大值和最小值进行限幅处理，既避免了因电机电压过高对母线和电机自身的损坏，保证了母线和电机的使用寿命，又防止了因电机电压过低转矩输出不足的问题。
上述任一技术方案中，根据交轴电流反馈值对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值，具体包括：通过第一电流环控制器对交轴电流反馈值和控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值；根据交轴电流指令值和交轴电流反馈值确定交轴电压指令值，具体包括：通过第二电流环控制器对交轴电流指令值和交轴电流反馈值进行调节，确定交轴电压指令值。
在该技术方案中，对于控制给定值的调节，包括两个电流环闭环控制回路：第一电流环控制器(即第一电流环闭环控制回路)的输入为控制给定值和交轴反馈电流值，其输出为交轴电流指令值，第二电流环闭环控制回路的输入为交轴电流指令值和交轴反馈电流值，其输出为交轴电压指令值。
一方面，通过将交轴电流给定值与交轴反馈电流值进行运算判定后再经过第一电流环控制器调节，以确定交轴电流指令值，也即，通过交轴电流给定值和交轴反馈电流值形成第一电流环闭环控制回路，在本发明的技术方案中，通过第一电流环控制器对控制给定值进行调节，使得电机的整个控制过程中第一电流环闭环控制回路得以实现，保证了整个控制过程的准确性和完整性。
另一方面，再将上述交轴电流指令值与交轴反馈电流值进行运算判定后再经过第二电流环控制器调节，即交轴电流指令值和交轴反馈电流值形成第二电流环闭环控制回路，以得到交轴电压指令值。在本发明的技术方案中，通过第二电流环控制器对交轴电流指令值进行调节，使得电机的整个控制系统过程中第二电流环闭环控制回路得以实现，保证了整个控制过程的合理性。
上述任一技术方案中，第二电流环控制器的带宽大于或等于第一电流环控制器的带宽。
在该技术方案中，在上述处理过程中，将第二电流环控制器的带宽限定在大于或等于第一电流环控制器的带宽的范围，保证了第二电流闭环系统中更多的交轴电流反馈的电流信号通过的带宽，以保证第二电流闭环系统能更好地对电流信号控制，进而保证了控制电机转矩的输出。
本发明的另一个方面，提出了一种电机的控制系统，包括：存储器，存储有程序或指令；处理器，处理器执行程序或指令时实现上述任一技术方案中的电机的控制方法。
本发明提供的电机的控制系统，程序或指令被处理器执行时实现如上述任一技术方案的电机的控制方法的步骤，因此该电机的控制系统包括上述任一技术方案的电机的控制方法的全部有益效果，在此不再赘述。
根据本发明的上述电机的控制系统，还可以具有以下技术特征：
上述任一技术方案中，电机的控制系统，还包括：电流采集装置，用于采集交轴电流反馈值和直轴电流反馈值；角度采集装置，用于采集电机的转子角度。
在该技术方案中，一方面，通过电流采集装置，获取交轴电流反馈值和直轴电流反馈值。在本发明的技术方案中，通过将交轴电流给定值与交轴反馈电流值进行运算判定后再进行调节，即通过交轴电流给定值和交轴反馈电流值形成第一电流环闭环控制回路，以确定交轴电流的指令值。再将上述交轴电流指令值与交轴反馈电流值进行运算判定后再进行调节，也即，以交轴电流指令值和交轴反馈电流值形成了第二电流环闭环控制回路，以得到交轴电压指令值。以及，将直轴电流指令值作为第三电流环控制器的输入，与直轴反馈电流值进行运算判定后再进行调节，也即，以直轴电流指令值和直轴反馈电流值形成了第三电流环闭环控制回路，得到直轴电压指令值。交轴电压指令值和直轴电压指令值作为电压控制器的输入，经电压控制器调节后输出电机的电压指令值，以实现对电机进行控制，确保了交轴电压指令值能够控制在合理范围内以实现对电机的控制，保证了电机转矩的输出能力，解决了相关技术中波动的母线电压下因单电流环控制导致在转矩控制产品应用中出现转矩输出能力不足的问题。
另一方面，通过角度采集装置获取电机的转子角度。在本发明的技术方案中，将获取的电机的转子角度作为速度计算器的输入，输出电机转子的转速。此转子转速即为速度限制控制的反馈转速，为形成电机的反馈转速与预设速度限制值的闭环速度控制回路，提供了负反馈环节，提升了整个控制过程中对电机的转速控制的可靠性。
本发明的再一个方面提出了一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现上述任一技术方案中的电机的控制方法。
本发明提供的可读存储介质，程序或指令被处理器执行时实现如上述任一技术方案的电机的控制方法的步骤，因此该可读存储介质包括上述任一技术方案的电机的控制方法的全部有益效果，在此不再赘述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了本发明实施例的电机的控制方法的流程示意图之一；
图2示出了本发明实施例的电机的控制方法的流程示意图之二；
图3示出了本发明实施例的电机的控制方法的流程示意图之三；
图4示出了本发明实施例的电机的控制方法的流程示意图之四；
图5示出了本发明实施例的电机的控制方法的流程示意图之五；
图6示出了本发明实施例的电机的控制方法的流程示意图之六；
图7示出了本发明实施例的电机的控制方法的流程示意图之七；
图8示出了本发明的实施例的电机控制原理图框图之一；
图9示出了本发明的实施例的电机控制原理图框图之二；
图10示出了本发明实施例的电机的控制系统的示意框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明第一方面的实施例，提出一种电机的控制方法，通过以下实施例一至实施例七对该电机的控制方法进行详细说明。
实施例一，图1示出了本发明的一个实施例的一种电机的控制方法的流程示意图，其中该电机的控制方法包括：
步骤102，获取电机的控制给定值、直轴电流指令值、交轴电流反馈值和直轴电流反馈值，其中控制给定值包括转矩给定值或电流给定值；
步骤104，根据交轴电流反馈值对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值；
步骤106，根据交轴电流指令值和交轴电流反馈值确定交轴电压指令值，以及根据直轴电流指令值和直轴电流反馈值确定直轴电压指令值；
步骤108，根据交轴电压指令值和直轴电压指令值，对电机进行控制。
在该实施例中，获取电机的控制给定值、直轴电流指令值、交轴电流反馈值和直轴电流反馈值，其中控制给定值包括转矩给定值或电流给定值，通过将控制给定值与交轴反馈电流值进行运算判定后再进行调节，即通过控制给定值和交轴反馈电流值形成第一电流环闭环控制回路，以确定交轴电流的指令值。再将上述交轴电流指令值与交轴反馈电流值进行运算判定后再进行调节，也即，以交轴电流指令值和交轴反馈电流值形成了第二电流环闭环控制回路，以得到交轴电压指令值。以及，将直轴电流指令值作为第三电流环控制器的输入，与直轴反馈电流值进行运算判定后再进行调节，也即，以直轴电流指令值和直轴反馈电流值形成了第三电流环闭环控制回路，得到直轴电压指令值。交轴电压指令值和直轴电压指令值作为电压控制器的输入，经电压控制器调节后输出电机的电压指令值，以实现对电机进行控制。
本发明实施例中，通过对控制给定值增加了一个电流环控制，确保了交轴电压指令值能够控制在合理范围内以实现对电机的控制，保证了电机转矩的输出能力，解决了相关技术中波动的母线电压下因单电流环控制导致在转矩控制产品应用中出现转矩输出能力不足的问题。
需要说明的是，本发明的电机的控制方法，只要涉及到转矩控制内的产品都能被应用到，如商用风机等。
在上述实施例中，根据交轴电流反馈值对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值，具体包括：根据交轴电流反馈值和预设速度限制值，对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值。
在该实施例中，预先存储了预设速度值，先基于预设速度限制值做比较判定后，再基于上述判定结果对控制给定值进行调节，进而根据调节后的结果得出交轴电流反馈值。在本发明的实施例中，在对控制给定值增加了一个电流环控制的基础上，还基于预设速度限制值进行了控制调节，也即，对电机速度做了限制，防止电机转速太快，以满足整机要求的速度限制，即让电机控制在合理的速度下运行，以延长电机的使用寿命。
在上述任一实施例中，根据交轴电流反馈值和预设速度限制值，对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值，具体包括：获取电机的反馈转速；基于反馈转速大于或等于预设速度限制值，根据交轴电流反馈值和预设速度限制值，对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值；基于反馈转速小于预设速度限制值，根据交轴电流反馈值，对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值。
在该实施例中，将获取到的电机的反馈转速与预设速度限制值进行比较，得出电机的反馈转速与预设速度限制值偏的差值，其偏差值出两种结果。其一，当电机的反馈转速大于或等于预设速度限制值时，偏差值为正，其偏差值通过速度限制控制器调节产生速度限制电流，产生的速度限制电流与控制给定值、交轴电流反馈值一起作为第一电流环控制器的输入，得到交轴电流指令值。其二，当电机的反馈转速小于预设速度限制值，偏差值为负，则速度限制控制器调节产生的速度限制电流为零，只将控制给定值和交轴电流反馈值作为第一电流环控制器的输入，从而对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值。
在本发明的实施例中，通过采用速度限制控制器，利用预设速度限制值对电机的反馈转速进行限定，形成电机的反馈转速与预设速度限制值的闭环速度控制回路，与第一电流环、第二电流环这两个电流闭环控制回路相结合，在整个控制过程中，实现了对电机的合理控制。
在上述任一实施例中，获取电机的反馈转速，具体包括：获取电机的转子角度，并根据转子角度确定反馈转速。
在该实施例中，获取电机的转子角度，将获取的电机的转子角度作为速度计算器的输入，输出电机转子的转速。此转子转速即为速度限制控制的反馈转速，为形成电机的反馈转速与预设速度限制值的闭环速度控制回路，提供了负反馈环节，提升了整个控制过程中对电机的转速控制的可靠性。
需要说明的是，本发明的以上实施例中，获取电机的转子角度的方式可以根据有位置控制方法，也可以根据无位置传感器控制技术。
实施例二，图2示出了本发明的一个实施例的一种电机的控制方法的流程示意图，其中该电机的控制方法包括：
步骤202，获取电机的控制给定值、直轴电流指令值、交轴电流反馈值和直轴电流反馈值，其中控制给定值包括转矩给定值或电流给定值；
步骤204，对交轴电流反馈值进行第一滤波处理；
步骤206，根据交轴电流反馈值对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值；
步骤208，根据交轴电流指令值和交轴电流反馈值确定交轴电压指令值，以及根据直轴电流指令值和直轴电流反馈值确定直轴电压指令值；
步骤210，根据交轴电压指令值和直轴电压指令值，对电机进行控制。
在该实施例中，在交轴电流给定值和交轴反馈电流值形成的第一电流环闭环控制回路中，采用低通滤波器对交轴电流反馈的电流信号(即交轴反馈电流值)进行第一滤波处理，此处理过程中只容许低于第一截止频率的电流信号基本无衰减地通过，避免了高于第一截止频率的电流信号产生的中高噪声的干扰，同时也降低第一电流环闭环控制回路的高频振荡风险。
实施例三，图3示出了本发明的一个实施例的一种电机的控制方法的流程示意图，其中该电机的控制方法包括：
步骤302，获取电机的控制给定值、直轴电流指令值、交轴电流反馈值和直轴电流反馈值，其中控制给定值包括转矩给定值或电流给定值；
步骤304，根据交轴电流反馈值对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值；
步骤306，对交轴电流反馈值进行第二滤波处理；
步骤308，根据交轴电流指令值和交轴电流反馈值确定交轴电压指令值，以及根据直轴电流指令值和直轴电流反馈值确定直轴电压指令值；
步骤310，根据交轴电压指令值和直轴电压指令值，对电机进行控制。
在该实施例中，在交轴电流指令值和交轴反馈电流值形成的第二电流环闭环控制回路中，采用低通滤波器对交轴电流反馈的电流信号(即交轴反馈电流值)进行第二滤波处理，此处理过程中只容许低于第二频率的电流信号基本无衰减地通过，避免了高于第二截止频率的电流信号产生的中高噪声的干扰，同时也降低第二电流环闭环控制回路的高频振荡风险。
需要说明的是，步骤304和步骤306的执行顺序不作限定。
在上述任一实施例中，第一滤波处理的滤波截止频率小于或等于第二滤波处理的滤波截止频率。
在该实施例中，采用第一低通滤波器对第一电流环闭环控制回路的交轴电流反馈的电流信号进行处理，第二低通滤波器对第二电流环闭环控制回路的交轴电流反馈的电流信号进行处理。在上述处理过程中，将第一滤波处理的滤波截止频率(即第一截止频率)限定为小于或等于第二滤波处理的滤波截止频率(即第二截止频率)，以保证第一电流闭环控制回路能更合理地将电流信号控制在某一平均值内，以实现第一电流闭环控制回路控制过程的合理性和准确性。
实施例四，图4示出了本发明的一个实施例的一种电机的控制方法的流程示意图，其中该电机的控制方法包括：
步骤402，获取电机的控制给定值、直轴电流指令值、交轴电流反馈值和直轴电流反馈值，其中控制给定值包括转矩给定值或电流给定值；
步骤404，根据交轴电流反馈值对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值；
步骤406，根据交轴电流指令值和交轴电流反馈值确定交轴电压指令值，以及根据直轴电流指令值和直轴电流反馈值确定直轴电压指令值；
步骤408，对交轴电流反馈值进行第三滤波处理；
步骤410，根据交轴电压指令值和直轴电压指令值，对电机进行控制。
在该实施例中，在直轴电流指令值和直轴反馈电流值形成的第三电流环闭环控制回路中，采用低通滤波器对直轴电流反馈值进行第三滤波处理，此处理过程中只容许低于第三截止频率的电流信号基本无衰减地通过，避免了高于第三截止频率的电流信号产生的中高噪声的干扰，同时也降低第三电流环闭环控制回路的高频振荡风险。
需要说明的是，步骤408与步骤404、步骤406之间的执行顺序不作限定。
实施例五，图5示出了本发明的一个实施例的一种电机的控制方法的流程示意图，其中该电机的控制方法包括：
步骤502，获取电机的控制给定值、直轴电流指令值、交轴电流反馈值和直轴电流反馈值，其中控制给定值包括转矩给定值或电流给定值；
步骤504，根据交轴电流反馈值对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值；
步骤506，对交轴电流指令值进行第一限幅处理；
步骤508，根据交轴电流指令值和交轴电流反馈值确定交轴电压指令值，以及根据直轴电流指令值和直轴电流反馈值确定直轴电压指令值；
步骤510，根据交轴电压指令值和直轴电压指令值，对电机进行控制。
在该实施例中，将第一电流闭环控制回路输出的交轴电流指令值进行第一限幅处理。具体地，根据电机转向、转矩给定值或电流给定值对交轴电流指令值的最大值和最小值进行限幅处理，以保证能让电机处于合理转速下运转，减小了电机失控的风险，提升了电机的可靠性。
实施例六，图6示出了本发明的一个实施例的一种电机的控制方法的流程示意图，其中该电机的控制方法包括：
步骤602，获取电机的控制给定值、直轴电流指令值、交轴电流反馈值和直轴电流反馈值，其中控制给定值包括转矩给定值或电流给定值；
步骤604，根据交轴电流反馈值对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值；
步骤606，根据交轴电流指令值和交轴电流反馈值确定交轴电压指令值，以及根据直轴电流指令值和直轴电流反馈值确定直轴电压指令值；
步骤608，对交轴电压指令值进行第二限幅处理；
步骤610，根据交轴电压指令值和直轴电压指令值，对电机进行控制。
在该实施例中，将第二电流闭环控制回路输出的交轴电压指令值进行第二限幅处理。具体地，根据母线电压对交轴电压指令值的最大值和最小值进行限幅处理，既避免了因电机电压过高对母线和电机自身的损坏，保证了母线和电机的使用寿命，又防止了因电机电压过低转矩输出不足的问题。
在上述任一实施例中，根据交轴电流反馈值对控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值，具体包括：通过第一电流环控制器对交轴电流反馈值和控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值；根据交轴电流指令值和交轴电流反馈值确定交轴电压指令值，具体包括：通过第二电流环控制器对交轴电流指令值和交轴电流反馈值进行调节，确定交轴电压指令值。
在该实施例中，对于控制给定值的调节，包括两个电流环闭环控制回路：第一电流环控制器(即第一电流环闭环控制回路)的输入为控制给定值和交轴反馈电流值，其输出为交轴电流指令值，第二电流环闭环控制回路的输入为交轴电流指令值和交轴反馈电流值，其输出为交轴电压指令值。
一方面，通过将交轴电流给定值与交轴反馈电流值进行运算判定后再经过第一电流环控制器调节，以确定交轴电流指令值，也即，通过交轴电流给定值和交轴反馈电流值形成第一电流环闭环控制回路，在本发明的实施例中，通过第一电流环控制器对控制给定值进行调节，使得电机的整个控制过程中第一电流环闭环控制回路得以实现，保证了整个控制过程的准确性和完整性。
另一方面，再将上述交轴电流指令值与交轴反馈电流值进行运算判定后再经过第二电流环控制器调节，即交轴电流指令值和交轴反馈电流值形成第二电流环闭环控制回路，以得到交轴电压指令值。在本发明的实施例中，通过第二电流环控制器对交轴电流指令值进行调节，使得电机的整个控制系统过程中第二电流环闭环控制回路得以实现，保证了整个控制过程的合理性。
上述实施例中，第二电流环控制器的带宽大于或等于第一电流环控制器的带宽。
在该实施例中，在上述处理过程中，将第二电流环控制器的带宽限定在大于或等于第一电流环控制器的带宽的范围，保证了第二电流闭环系统中更多的交轴电流反馈的电流信号通过的带宽，以保证第二电流闭环系统能更好地对电流信号控制，进而保证了控制电机转矩的输出。
实施例七，图7示出了本发明的一个实施例的一种电机的控制方法的流程示意图，图8和图9示出了本发明实施例的电机控制原理图框图。其中，如图7所示，该电机的控制方法包括：
步骤702，获取电机的控制给定值，其中控制给定值包括转矩给定值或电流给定值；
步骤704，获取电机的反馈转速；
步骤706，判断电机的反馈转速是否大于预设速度限制值，如果是则进入步骤708，如果不是则进入步骤712；
步骤708，利用速度限制控制器计算速度限制电流；
步骤710，将速度限制电流叠加至控制给定值；
步骤712，生成第一电流环控制器的输入指令；
步骤714，第一电流环控制器进行调节；
步骤716，生成第二电流环控制器的输入指令；
步骤718，第二电流环控制器、第三电流环控制器进行调节；
步骤720，生成电压指令。
在该实施例中，如图8和图9所示，获取转矩或电流的给定值iTorque；判断电机实际转速wfdb(即反馈转速)是否超出限定值wlimit(限制转速)，如果电机实际转速wfdb未超出限定值wlimit，第一电流环控制器(即外电流环)的输入为用户输入的转矩或电流的给定值iTorque，如果电机实际转速wfdb超出限定值wlimit，第一电流环控制器的输入为用户输入的转矩或电流的给定值iTorque与速度限制电流ilimit的加和，即icommand。将icommand送入第一电流环控制器，第一电流环控制器输出得到第二电流环控制器的输入即q轴电流指令iqref，并经第二电流环控制器输出得到q轴电压指令uq。获取d轴电流指令idref，将d轴电流指令idref和d轴电流反馈idfdb经第三电流环控制器(例如，PI调节器)计算得到d轴电压指令ud，进一步地，根据d轴电压指令ud、q轴电压指令uq实现对电机的控制。
具体地，将收到的转矩或电流的给定值iTorque和q轴电流反馈iqfdb经第一电流环控制器输出得到q轴电流指令iqref；将q轴电流指令iqref和q轴电流反馈iqfdb经第二电流环控制器输出得到q轴电压指令uq；由直轴电流生成模块得到d轴电流指令idref，将d轴电流指令idref和d轴电流反馈idfdb经第三电流环控制器计算得到d轴电压指令ud，且d轴电流反馈idfdb需要经第三低通滤波器进行低通滤波处理，得到idfdb_LPF；将d轴电压指令ud、q轴电压指令uq输入至电压生成模块进行电流控制，以实现对电机的控制。
其中，直轴电流生成模块包括弱磁计算模块和MTPA(Maximum Torque Per Ample，最大转矩电流比控制)模块，由弱磁计算模块计算得到idFW以及由MTPA模块计算得到idMTPA，进而得到d轴电流指令idref。
电压生成模块包括坐标转换模块和SVPWM(Space Vector Pulse WidthModulation，空间矢量脉宽调制)模块，d轴电压指令ud、q轴电压指令uq经坐标轴变换后送入SVPWM模块进行电流控制。
需要说明的是，如图8和图9所示，第一电流环控制器的输入为转矩或电流的给定值iTorque；第一电流环控制器的反馈为q轴电流反馈iqfdb，且q轴电流反馈iqfdb需要经第一低通滤波器进行低通滤波处理，得到iqfdb_LPF1；第一电流环控制器可以是PI(ProportionalIntegral，比例积分调节)、P(Proportional，比例调节)、I(Integral，积分调节)等形式；第一电流环控制器的输出需要限幅，上限幅值、和下限幅值需要综合电机转向、转矩或电流的给定值iTorque来确定。
第二电流环控制器的输入为第一电流环控制器的输出，第二电流环控制器的反馈为q轴电流反馈iqfdb，且q轴电流反馈iqfdb需要经第二低通滤波器进行低通滤波处理，得到iqfdb_LPF2，需要说明的是，第一电流环控制器对应的q轴电流反馈iqfdb低通滤波截止频率不高于第二电流环控制器对应的q轴电流反馈iqfdb低通滤波截止频率；第二电流环控制器的输出需要限幅，上限幅值和下限幅值由母线电压确定。
第二电流环控制器的环带宽明显高于第一电流环控制器的带宽。
另外，在转矩控制模式下，如果电机实际转速未超出限定值，第一电流环控制器输入为转矩或电流的给定值iTorque；如果电机实际转速wfdb超出限定值wlimit，第一电流环控制器输入为用户的转矩或电流的给定值iTorque加上速度限制电流ilimit，得到icommand。其中，速度限制电流ilimit由速度限制控制器产生，速度限制控制器的输入为限定值，电机实际转速wfdb未超出限制转速wlimit时，速度限制电流ilimit为零。
d轴电流反馈idfdb和q轴电流反馈iqfdb分别经电机的ia和ib，通过坐标转换得到。实际转速wfdb通过速度计算器根据转子角度θe、q轴电压反馈uq *、d轴电压反馈ud *、母线电压udc计算得到。
本发明第二方面的实施例，提出了一种电机的控制系统，图10示出了本发明实施例的电机的控制系统的示意框图，其中，电机的控制系统1000包括：
存储器1002，存储有程序或指令；
处理器1004，处理器1004执行程序或指令时实现上述任一实施例中的电机的控制方法。
本发明提供的电机的控制系统1000，程序或指令被处理器1004执行时实现如上述任一实施例的电机的控制方法的步骤，因此该电机的控制系统1000包括上述任一实施例的电机的控制方法的全部有益效果，在此不再赘述。
需要特别说明的是，在本发明的实施例中，存储器1002和处理器1004可以通过总线或者其它方式连接。处理器1004可包括一个或多个处理单元，处理器1004可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等芯片。
上述任一实施例中，电机的控制系统1000，还包括：
电流采集装置1006，用于采集交轴电流反馈值和直轴电流反馈值；
角度采集装置1008，用于采集电机的转子角度。
在该实施例中，一方面，通过电流采集装置1006，获取交轴电流反馈值和直轴电流反馈值。在本发明的实施例中，通过将交轴电流给定值与交轴反馈电流值进行运算判定后再进行调节，即通过交轴电流给定值和交轴反馈电流值形成第一电流环闭环控制回路，以确定交轴电流的指令值。再将上述交轴电流指令值与交轴反馈电流值进行运算判定后再进行调节，也即，以交轴电流指令值和交轴反馈电流值形成了第二电流环闭环控制回路，以得到交轴电压指令值。以及，将直轴电流指令值作为第三电流环控制器的输入，与直轴反馈电流值进行运算判定后再进行调节，也即，以直轴电流指令值和直轴反馈电流值形成了第三电流环闭环控制回路，得到直轴电压指令值。交轴电压指令值和直轴电压指令值作为电压控制器的输入，经电压控制器调节后输出电机的电压指令值，以实现对电机进行控制，确保了交轴电压指令值能够控制在合理范围内以实现对电机的控制，保证了电机转矩的输出能力，解决了相关技术中波动的母线电压下因单电流环控制导致在转矩控制产品应用中出现转矩输出能力不足的问题。
另一方面，通过角度采集装置1008获取电机的转子角度。在本发明的实施例中，将获取的电机的转子角度作为速度计算器的输入，输出电机转子的转速。此转子转速即为速度限制控制的反馈转速，为形成电机的反馈转速与预设速度限制值的闭环速度控制回路，提供了负反馈环节，提升了整个控制过程中对电机的转速控制的可靠性。
需要说明的是，本发明的实施例中，获取电机的转子角度的方式可以根据有位置控制方法，也可以根据无位置传感器控制技术。
本发明第三方面的实施例，提出了一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现上述任一实施例中的电机的控制方法。
本发明提供的可读存储介质，程序或指令被处理器执行时实现如上述任一实施例的电机的控制方法的步骤，因此该可读存储介质包括上述任一实施例的电机的控制方法的全部有益效果，在此不再赘述。
需要特别说明的是，在本发明的实施例中，可读存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种电机的控制方法，其特征在于，包括：
获取所述电机的控制给定值、直轴电流指令值、交轴电流反馈值和直轴电流反馈值，其中所述控制给定值包括转矩给定值或电流给定值；
根据所述交轴电流反馈值对所述控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值；
根据所述交轴电流指令值和所述交轴电流反馈值确定交轴电压指令值，以及根据所述直轴电流指令值和所述直轴电流反馈值确定直轴电压指令值；
根据所述交轴电压指令值和所述直轴电压指令值，对所述电机进行控制。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据所述交轴电流反馈值对所述控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值，具体包括：
根据所述交轴电流反馈值和预设速度限制值，对所述控制给定值进行调节，得到所述交轴电流指令值。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述交轴电流反馈值和预设速度限制值，对所述控制给定值进行调节，得到所述交轴电流指令值，具体包括：
获取所述电机的反馈转速；
基于所述反馈转速大于或等于所述预设速度限制值，根据所述交轴电流反馈值和所述预设速度限制值，对所述控制给定值进行调节，得到所述交轴电流指令值；
基于所述反馈转速小于所述预设速度限制值，根据所述交轴电流反馈值，对所述控制给定值进行调节，得到所述交轴电流指令值。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述获取所述电机的反馈转速，具体包括：
获取所述电机的转子角度，并根据所述转子角度确定所述反馈转速。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述根据所述交轴电流反馈值对所述控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值之前，还包括：
对所述交轴电流反馈值进行第一滤波处理。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在所述根据所述交轴电流指令值和所述交轴电流反馈值确定交轴电压指令值之前，还包括：
对所述交轴电流反馈值进行第二滤波处理。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，
所述第一滤波处理的滤波截止频率小于或等于所述第二滤波处理的滤波截止频率。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述根据所述直轴电流指令值和所述直轴电流反馈值确定直轴电压指令值之前，还包括：
对所述直轴电流反馈值进行第三滤波处理。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的控制方法，其特征在于，在根据所述交轴电流指令值和所述交轴电流反馈值确定交轴电压指令值之前，还包括：
对所述交轴电流指令值进行第一限幅处理。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的控制方法，其特征在于，在根据所述交轴电压指令值和所述直轴电压指令值，对所述电机进行控制之前，还包括：
对所述交轴电压指令值进行第二限幅处理。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述交轴电流反馈值对所述控制给定值进行调节，得到交轴电流指令值，具体包括：
通过第一电流环控制器对所述交轴电流反馈值和所述控制给定值进行调节，得到所述交轴电流指令值；
所述根据所述交轴电流指令值和所述交轴电流反馈值确定交轴电压指令值，具体包括：
通过第二电流环控制器对所述交轴电流指令值和所述交轴电流反馈值进行调节，确定所述交轴电压指令值。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，
所述第二电流环控制器的带宽大于或等于所述第一电流环控制器的带宽。
13.一种电机的控制系统，其特征在于，包括：
存储器，存储有程序或指令；
处理器，所述处理器执行所述程序或指令时实现如权利要求1至12中任一项所述的电机的控制方法。
14.根据权利要求13所述的控制系统，其特征在于，还包括：
电流采集装置，用于采集交轴电流反馈值和直轴电流反馈值；
角度采集装置，用于采集所述电机的转子角度。
15.一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，其特征在于，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1至12中任一项所述的电机的控制方法。
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