CN112994560B - 方波电机矢量控制算法 - Google Patents

Abstract

一种方波电机矢量控制算法，包括输出电流为方波的电机，电机检测定子侧电流波部分，坐标变换算法部分，电机转速控制算法部分、励磁电流控制算法部分，转矩电流控制算法部分和PWM算法部分，所述电机检测定子侧电流波部分和坐标变换算法部分之间设有输出波电流转换成正弦波电流算法部分。本发明的有益效果是，可改善方波电机系统的动态和稳态性能，方波电机矢量控制算法可以提高方波电机在精确控制以及增磁，弱磁方向的控制能力，尤其使矢量控制等效应用到永磁无刷电机中，永磁无刷直流电机增磁矢量控制算法可以在永磁无刷电机永磁铁出现“失磁”现象后对磁场进行补偿，维持永磁无刷电机的磁场恒定，减弱“失磁”现象的不利影响。

Description

方波电机矢量控制算法

技术领域

本发明涉及一种电机矢量控制算法，特别是涉及一种方波电机矢量控制算法。

背景技术

与传统直流电机相比，无刷直流电机是以电子换向器代替传统的机械换向器，并且随着电力电子器件迅速发展的电机。无刷直流电机因为没有电刷而不需要定期维护，具有较高的可靠性，且相对其它类型电机，在同等体积下，无刷直流电机的功率密度更大。目前，无刷直流电机已经在机器人，电动车，医疗设备等众多领域取得广泛应用。

目前，同步电机的控制已经比较成熟，相应的同步电机的电机参数测量也已日趋完善。但相对与无刷直流电机而言，由于无刷直流电机的反电动势是方波而不是正弦波，所以直流无刷电机的矢量与电机轴的角位置并不一样，难以实行坐标变换，正是因为这个原因矢量控制大都在正弦波电机中研究与应用，因此，传统的无刷直流电机控制算法相对简单，在精确控制以及增磁，弱磁方向的能力有限，限制了无刷直流电机的推广。

尤其是对永磁无刷直流电机而言，相对于普通无刷直流电机，永磁无刷直流电机的转子侧是永磁体，可以更加方便的对其控制。但是由于永磁体产生的磁场是恒定的，不能满足需要弱磁升速的工况，有时在使用一定的年限后会发生“失磁”现象，这时电机性能发生下降，并且包括带载能力。

现有的一种矢量控制技术是1971年提出的，从理论上解决了交流电动机转矩的高性能控制问题。矢量控制的基本思想是：将电机定子电流矢量分解成产生主磁场的励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量且励磁电流的方向可以定位于永磁磁链上，并使得两个分量相互垂直，彼此独立，然后分别进行控制。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，引入一种方形波转换成正弦波的算法，从而可以使矢量控制算法应用到方波电机中。尤其是让永磁无刷直流电机工作在弱磁升速场合或出现“失磁”现象后对磁场进行补偿，维持永磁无刷电机的磁场恒定，减弱“失磁”现象的不利影响。

本发明的技术方案是：一种方波电机矢量控制算法，包括输出电流为方波的电机，电机检测定子侧电流波部分，电机主控制器中坐标变换算法部分，电机主控制器中电机转速控制算法部分、在电机主控制器中励磁电流控制算法部分，在电机主控制器中转矩电流控制算法部分和在电机主控制器中PWM算法部分，所述电机定子侧各相设有电流传感器，将电流波形输出给电机主控制器，电机上设有霍尔传感器或无位置传感器，将检测信号传输给电机主控制器。

电机检测定子侧电流波部分为电机定子侧各相设有电流传感器，电流传感器检测后电流波形输出给电机主控制器；

电机进行电机转速控制算法部分为通过霍尔传感器或无位置传感器通过位置信息计算得到实时位置信号，所述实时位置信号可确定一个电周期中的六个换相区间，根据单位时间内的换相次数计算永磁无刷直流电机角速度，及实际转速；

坐标变换算法部分是把采集的n(一般情况下n＝3)相电机定子侧电流经过n/2变换，得到两相静止坐标系电流，再经过2/2变换，得到两相旋转坐标系(d、q轴)励磁电流和转矩电流解耦。

所述电机检测定子侧电流波部分和坐标变换算法部分之间设有输出波电流转换成正弦波电流算法部分。

所述输出波电流为方波电机包括输出波电流为矩形波的电机和输出波电流为梯形波的电机，所述输出波电流为矩形波的电机包括永磁无刷直流电机，所述输出波电流为方波电流，所述方波包括矩形波和梯形波。

所述输出波电流转换成正弦波电流算法部分作用是将方波转换为正弦波，所述方波电流转换成正弦波电流算法是基于面积等效原理和电机换相原理，通过计算实测方波电流得到等效正弦波电流，即一个任意一个周期内方波电流的积分值等于一个2π周期内正弦波电流的积分值，所述输出波电流转换成正弦波电流算法部分转换计算方式为：

化简得：

f(t)为方波电流，T_square为方波电流周期，I_max为每相等效正弦波电流幅值，ω_sin为对应等效正弦波电流角速度，I_rec为矩形波的幅值，I_trapmax为梯形波的幅值，T_squareup为梯形波1个周期上边的持续时间。

所述输出波电流转换成正弦波电流算法部分作用可以将方波转换为正弦波所述永磁无刷直流电机输出波电流转换成正弦波电流算法部分转换计算方式为：

化简得：

I_phase为永磁无刷直流每相电流，T_com为永磁无刷直流电机每次换相时间，I_max为每相等效正弦波电流幅值，ω_sin为对应等效正弦波电流角速度。

所述永磁无刷直流电机弱磁矢量控制算法通过方波电流转换成正弦波电流算法，坐标变换算法，实现励磁电流和转矩电流解耦，再通过电机转速控制算法、励磁电流控制算法，转矩电流控制算法和PWM算法，计算出实际输出到永磁无刷直流电机定子侧电压值。当需要永磁无刷直流电机运行在基频以上时，通过给定励磁电流负值，使永磁无刷直流电机磁场减弱，实现永磁无刷直流电机弱磁升速。

所述永磁无刷直流电机增磁矢量控制算法通过方波电流转换成正弦波电流算法，坐标变换算法后，实现励磁电流和转矩电流解耦，再通过电机转速控制算法、励磁电流控制算法，转矩电流控制算法和PWM算法，计算出实际输出到永磁无刷直流电机定子侧电压值。当永磁无刷直流电机永磁铁出现故障发生不正常弱磁时，通过给定励磁电流正值，使永磁无刷直流电机磁场恢复到额定磁场，恢复永磁无刷直流电机额定带载能力。

所述永磁无刷直流电机矢量控制算法包括如下步骤：

(1)根据永磁无刷直流电机上的霍尔传感器或无位置传感器估计算法得到实时位置信号和通过电流传感器得到永磁无刷直流电机各相瞬时电流；

所述确定永磁无刷直流电机角速度ω_BLDC以及换相区间：根据永磁无刷直流电机上的霍尔(Hall)传感器或者永磁无刷电机控制领域公知的无位置传感器估计算法，即可得到永磁无刷直流电机转子的实时位置信号，可确定六个换相区间，设m＝0,1,2,3,4,5代表六个换相区间。根据单位时间内的换相次数计算永磁无刷直流电机角速度ω_BLDC及实际转速。

(2)确定转速闭环：根据实际需要设置速度给定，通过步骤(1)得到电机实时转速，及特定控制器形成速度闭环，速度闭环的输出即为I_qref。

(3)通过方波电流转换成正弦波电流算法进行计算由步骤(1)得到的各相瞬时电流，确定每相等效正弦波电流幅值I_max和对应等效正弦波电流角速度ω_sin。

化简得：

(4)确定两个电流闭环:用坐标变换算法处理步骤(3)中的正弦波电流，得到励磁电流反馈I_d和转矩电流反馈I_q。

(5)确定励磁电流给定值I_dref，所述确定励磁电流给定值I_dref的具体方法为，工作时，永磁无刷直流电机转子可提供足够的磁链Ψ，此时I_dref＝0，若工作在弱磁状态下，I_dref＝-c，其中c为正常数，可根据弱磁需要的程度而变。若工作在增磁状态下，I_dref＝c'，其中c’为正常数，可根据需要补偿的磁场强度而变。

(6)利用步骤(2)和步骤(5)所得I_dref和I_qref，以及特定控制器，分别形成励磁电流闭环和转矩电流闭环，所述励磁电流闭环的输出为T_c，转矩电流闭环的输出为U_c。

(7)确定永磁无刷直流电机换相时间，所述确定永磁无刷直流电机换相时间的具体方法为，当

时，永磁无刷直流电机的换相时间可根据霍尔传感器或者无位置传感器估计算法确定；当

换相时间在

的基础上提前

当

换相时间在

的基础上滞后

(8)确定永磁无刷直流电机电压，所述确定永磁无刷直流电机电压具体方法为，根据转矩电流闭环的输出UC和励磁电流闭环的输出共同改变输入到永磁无刷直流电机的电压，记为，当越大，实际输出到永磁无刷直流电机定子侧的电压越大；越小，实际输出到永磁无刷直流电机定子侧的电压越小。

(9)步骤(8)确定的

与步骤(7)确定的

以及步骤(1)确定的永磁无刷直流电机转子位置共同得到每一时刻永磁无刷直流电机各相通电情况，通过选择的PWM算法得到最终通向永磁无刷直流电机驱动器的控制信号，实现最终的控制。

所述特定控制器为PI控制器，滑模控制器，自适应控制器，鲁棒控制器，预测控制器，最优控制器其中一种或它们的各自组合。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明中通过面积等效原理，将一种方波电流转换成正弦波电流算法，可改善方波电机系统的动态和稳态性能，方波电机矢量控制算法可以提高方波电机在精确控制以及增磁，弱磁方向的控制能力。另外，相对于用硬件实现方波电流转换成正弦波电流的算法，本发明把该算法集成到控制芯片中，无需额外的硬件，降低了控制系统成本。尤其是使矢量控制等效应用到永磁无刷电机中，永磁无刷直流电机可以使永磁无刷电机工作在弱磁升速的工况，在减弱甚至恢复永磁无刷电机的永磁体出现“失磁”现象后的磁场，维持甚至提高此时的电机性能并且包括带载能力。

附图说明

图1是本发明一种永磁无刷直流电机矢量控制系统示意图。

图2是一种方波电流转化成正弦波电流算法输出仿真图。

图3是励磁电流Id给定为零时，一种坐标变换后励磁电流Id和转矩电流Iq仿真图。

图4是一种永磁无刷直流电机矢量控制电机转速输出仿真图。

图5是励磁电流Id给定为-0.01时，一种坐标变换后励磁电流Id和转矩电流Iq仿真图。

图6是励磁电流Id给定为0.01时，一种坐标变换后励磁电流Id和转矩电流Iq仿真图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种永磁无刷直流电机矢量控制系统示意图，包括永磁无刷直流电机，电机检测定子侧电流波部分，坐标变换算法部分，电机转速控制算法部分、励磁电流控制算法部分，转矩电流控制算法部分和PWM算法部分，所述电机检测定子侧电流波部分和坐标变换算法部分之间设有输出波电流转换成正弦波电流算法部分。

所述永磁无刷直流电机输出波电流转换成正弦波电流算法部分转换计算方式为：

化简得：

I_phase为永磁无刷直流每相电流，T_com为永磁无刷直流电机每次换相时间，I_max为每相等效正弦波电流幅值，ω_sin为对应等效正弦波电流角速度。

所述输出波电流转换成正弦波电流算法部分中，任意一个周期内方波电流的积分值等于一个2π周期内正弦波电流的积分值。

具体控制参数按照永磁无刷直流电机矢量控制算法进行计算:

(1)根据永磁无刷直流电机模型上的霍尔传感器得到实时位置信号，其中m₁(100)，m₂(110)，m₃(010)，m₄(011)，m₅(001)表示永磁无刷直流电机一个电周期六个扇区换相时刻(其中，霍尔传感器三相信号分别代表A相霍尔，B相霍尔，C相霍尔)，通过电流传感器测得永磁无刷直流电机各相瞬时电流；根据单位时间内的换相次数计算永磁无刷直流电机角速度ω_BLDC，及实际转速n，具体计算公式如下：

其中m_thistime指的是本次换相信号，m_previoustime指的是上次换相信号，t_interval指的是这两次换相时刻的间隔时间，这三个量是可以测量和计算的。ω_commutation指的是换相角速度，ω_electrical指的是永磁无刷直流电机电角速度，p是极对数(这里是4)。据此，得到永磁无刷直流电机角速度ω_BLDC，及实际转速n。取实施例达到稳定前某一时刻，m_thistime＝100,m_previoustime＝110，t_interval＝0.002s。

则

(2)确定转速闭环：根据实际需要设置速度给定为3000，通过步骤(1)得到电机实时转速n，及PI控制器形成速度闭环，速度闭环的输出即为I_qref。PI控制器是控制领域的一种公知控制器参数见情况1，情况2，情况3。

I_qref＝K_np×(nref-n)+I_qrefprevious+K_ni(nref-n)×Δt

且在PI控制器中设置限幅值，限制PI输出在[-10,10]之间，I_qrefprevious指的是前一时刻计算的I_qref，I_qref在初始时刻的值为0，根据这个公式从初始时刻开始叠加，假设I_qrefprevious＝10，Δt是PI控制器运算间隔时间，Δt＝1×10^-4s。把步骤(1)中的数据代入可得此时：

I_qref＝K_np×(nref-n)+I_qrefprevious+K_ni(nref-n)×Δt＝5×(3000-1250)+10+0.005×(3000-1250)＝3500+10+8.75＝3518.75，因为PI控制设置上限输出为10，所以I_qref＝10。

(3)通过权利要求3或4所述的方波电流转换成正弦波电流算法进行计算由步骤(1)得到的各相瞬时电流：

I_phase为永磁无刷直流每相电流，由步骤(1)得到；T_com为永磁无刷直流电机每次换相时间，等于步骤(1)中的t_interval。据此，可确定每相等效正弦波电流幅值I_max和对应等效正弦波电流角速度ω_sin。承接步骤(1)和步骤(2)，此时C相和B相导通，A相关断。设这一时刻电流传感器传回的I_phaseA＝0，I_phaseC＝0.6A，I_phaseB＝-0.6A，则：

同理，在A相和B相导通，C相关断时，得出:

然后取A、B、C三相互差120。，得到此时的A、B、C三相电流:

每个换相时刻过后，A、B、C三相等效正弦电流的表达式根据上述规律变化。

(4)确定两个电流闭环:用坐标变换算法处理步骤(3)中的正弦波电流。坐标变换包括CLARK变换和PARK变换，励磁电流和转矩电流是指在dq轴下的电流，坐标变换是电机控制领域的公知理论。据此，得到励磁电流反馈Id和转矩电流反馈Iq。

代入坐标变换公式，具体计算如下：

当t＝0.1时，

然后根据：

得到：

I_d＝-0.0006×cos52.36-0.00104×sin52.36＝-0.0003-0.0009＝-0.0012

和

I_q＝-0.00104×cos52.36+0.0006×sin52.36＝0.0005201+0.00052＝0.00104。

(5)确定励磁电流给定值I_dref，I_dref的给定见情况1，情况2，情况3。

(6)利用步骤(2)和步骤(5)所得I_dref和I_qref，以及PI控制器，分别形成励磁电流闭环和转矩电流闭环，PI控制器参数设置见情况1，情况2，情况3。据此，得到励磁电流闭环的输出为T_c，转矩电流闭环的输出为U_c。步骤(2)计算的I_qref＝10，代入转矩电流闭环控制器，则：

U_c＝K_iqp×(I_qref-I_q)+U_cprevious+K_iqi(I_qref-I_q)×Δt

且在PI控制器中设置限幅值，限制PI输出在[0,500]之间，U_cprevious指的是前一时刻计算的U_c，U_c在初始时刻的值为0，根据这个公式从初始时刻开始叠加，假设U_cprevious＝200，Δt是PI控制器运算间隔时间，Δt＝1×10^-4s。把步骤(1)中的数据代入可得此时：

U_c＝K_iqp×(I_iqref-I_q)+U_cprevious+K_iqi×(I_iqref-I_q)×Δt＝160.61×(10-0.00104)+200+0.13×(10-0.00104)×10^-4＝1605+200+1.3×10^-4＝1805，

因为PI控制设置上限输出为500，所以U_c＝500。

步骤(5)得到I_dref，以情况一为例。I_dref＝0,代入励磁电流闭环控制器，则：

T_c＝K_idp×(I_dref-I_d)+T_cprevious+K_idi(I_dref-I_d)×Δt

且在PI控制器中设置限幅值，限制PI输出在[0,500]之间，T_cprevious指的是前一时刻计算的T_c，T_c在初始时刻的值为0，根据这个公式从初始时刻开始叠加，假设T_cprevious＝0.0001，Δt是PI控制器运算间隔时间，Δt＝1×10^-4s。把步骤(1)中的数据代入可得此时：

T_c＝K_idp×(I_idref-I_d)+T_cprevious+K_idi×(I_idref-I_d)×Δt＝160.61×(0+0.0012)+0.0001+0.13×(0+0.0012)×10^-4＝0.192732+0.0001+1.56×10^-8＝0.192832，所以T_c＝0.192832。

(7)根据步骤(6)的励磁电流闭环的输出为T_c，转矩电流闭环的输出为U_c来确定永磁无刷直流电机换相时间。

时，

永磁无刷直流电机的换相时间根据霍尔传感器算法确定。当霍尔传感器反馈m1(100)时，C相(+)和B相(-)导通；当霍尔传感器反馈m2(110)时，A相(+)和B相(-)导通；当霍尔传感器反馈m3(010)时，A相(+)和C相(-)导通；当霍尔传感器反馈m4(011)时，B相(+)和C相(-)导通；当霍尔传感器反馈m5(001)时，B相(+)和A相(-)导通。

(8)根据步骤(6)的励磁电流闭环的输出为T_c，转矩电流闭环的输出为U_c来确定输入到永磁无刷直流电机电压U_out。

此时，

据此，得到输入到永磁无刷直流电机电压U_out。

(9)步骤(7)得到永磁无刷电机的换相方式，步骤(8)得到永磁无刷直流电机电压U_out，在该实施例中，永磁无刷直流电机驱动逆变器的直流侧直流电源电压为500V，根据PWM算法,计算开关器件的占空比，计算公式如下：

当

时，duty＝100％。由步骤(1)知，此时转子在m1(100)处，又步骤(7)知C相(+)和B相(-)导通，所以控制开关管1和2的控制信号T1＝0，T2＝0，开关管1和2全部关断；控制开关管5和6的控制信号T5＝duty，T6＝0，开关管5在一个开关周期的高电平时间T_high为duty×T_period，假设T_period＝0.0001s，则T_high＝1×0.0001，低电平时间T_low＝T_period-T_high，此时，T_low＝0。开关管6此时关断；控制开关管3和4的控制信号T3＝0，T4＝duty，开关管4在一个开关周期的高电平时间T_high为duty×T_period，假设T_period＝0.0001s，则T_high＝1×0.0001，低电平时间T_low＝T_period-T_high，此时，T_low＝0。开关管3此时关断。

据此，完成一个时刻的永磁无刷直流电机系统的控制，后面的控制就可以根据前一个时刻的运算结果进行递推。

特别的，若输出电流波形不是矩形波而是梯形波，则可利用权利要求(3)所述公式进行计算:

其中，T_square，I_trapmax，T_squareup可通过电机电流传感器传回的数据和控制芯片计算结果得到。假设T_square＝0.001，T_squareup＝0.0005，I_trapmax＝0.0008。据此，也可以得到每相等效正弦波电流幅值

和对应等效正弦波电流角速度

其余的步骤可参考上述实施例。

三相永磁无刷直流电机控制系统由三部分组成：三相永磁无刷直流电机，三相逆变器，控制器(控制芯片)。其中三相永磁无刷直流电机的定子侧绕组引出电机部分的端口分别为A,B,C。三相逆变器包括直流侧供电电源(供500V直流电)，6个IGBT开关管，上下两个IGBT构成逆变器交流的一相，设IGBT的序号从左向右，从上向下标志，分别为P1,P2；P3,P4；P5,P6；对应的控制端为T1,T2,T3,T4,T5,T6，当T_i＝0(i＝1,2,3,4,5,6)时IGBT关断，当T_i＝1(i＝1,2,3,4,5,6)时IGBT开通。P1与P2间引出端口A’，P3与P4间引出端口B’，P5与P6间引出端口C’。A’与A相接，B’与B相接，C’与C相接。

霍尔传感器安装在永磁无刷直流电机三相定子绕组下方，当转子N极转到霍尔传感器下方时，传感器返回“1”，否则返回“0”。

三相电流传感器安装在永磁无刷直流电机的三相定子侧。霍尔传感器和三相电流传感器传回的数据信息传到控制器(控制芯片)中。控制器(控制芯片)的输出有6个控制信号C1,C2,C3,C4,C5,C6，分别接在逆变器的6个IGBT开关管的控制端T1,T2,T3,T4,T5,T6上。

为验证本发明一种永磁无刷直流电机矢量控制算法的可实施性，在Matlab/Simulink中搭建对应的仿真模型。其中永磁无刷直流电机参数如下，定子每相电阻值为2.875Ω，定子每相电感值为8.5×10^-3，定子相数为3，极对数为4对极，额定转矩为1N.M。

情况1：转速闭环的转速给定是3000r/min，励磁电流闭环的励磁电流给定是0，在0.4s时，永磁无刷直流电机被加入1N.M的负载，转速闭环控制器，励磁电流闭环控制器，转矩电流闭环控制器均选择PI控制器，参数分别是Kp＝5，Ki＝0.005；Kp＝160.61，Ki＝0.13；Kp＝160.61，Ki＝0.13。

如图2所示，方波电流转换成正弦波电流算法模块的三相稳定输出，经过坐标变换后得到Id和Iq反馈分别对应如图3所示的上图和下图，永磁无刷直流电机转速输出如图4所示。

情况2：转速闭环的转速给定是3000r/min，励磁电流闭环的励磁电流给定是-0.01，在0.4s时，永磁无刷直流电机被加入1N.M的负载，转速闭环控制器，励磁电流闭环控制器，转矩电流闭环控制器均选择PI控制器，参数分别是Kp＝5，Ki＝0.005；Kp＝160.61，Ki＝0.13；Kp＝160.61，Ki＝0.13。经过坐标变换后得到Id和Iq反馈分别对应如图5所示的上图和下图。

情况3：转速闭环的转速给定是3000r/min，励磁电流闭环的励磁电流给定是+0.01，在0.4s时，永磁无刷直流电机被加入1N.M的负载，转速闭环控制器，励磁电流闭环控制器，转矩电流闭环控制器均选择PI控制器，参数分别是Kp＝5，Ki＝0.005；Kp＝160.61，Ki＝0.13；Kp＝160.61，Ki＝0.13。经过坐标变换后得到Id和Iq反馈分别对应如图6所示的上图和下图。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种方波电机矢量控制方法，包括输出电流为方波的电机，电机检测定子侧电流波部分，坐标变换算法部分，电机转速控制算法部分、励磁电流控制算法部分，转矩电流控制算法部分和PWM算法部分，所述电机检测定子侧电流波部分和坐标变换算法部分之间设有输出波电流转换成正弦波电流算法部分，其特征在于：所述输出波电流转换成正弦波电流算法部分作用是将方波转换为正弦波，所述输出波电流转换成正弦波电流算法部分转换计算方式为：

化简得：

f(t)为方波电流，T_square为方波电流周期，I_max为每相等效正弦波电流幅值，ω_sin为对应等效正弦波电流角速度，I_rec为矩形波的幅值，I_trapmax为梯形波的幅值，T_squareup为梯形波1个周期上边的持续时间，或所述输出波电流转换成正弦波电流算法部分作用可以将方波转换为正弦波，永磁无刷直流电机输出波电流转换成正弦波电流算法部分转换计算方式为：

化简得：

I_phase为永磁无刷直流每相电流，T_com为永磁无刷直流电机每次换相时间，I_max为每相等效正弦波电流幅值，ω_sin为对应等效正弦波电流角速度。

2.根据权利要求1所述的方波电机矢量控制方法，其特征在于：所述输出波电流为方波的电机包括输出波电流为矩形波的电机和输出波电流为梯形波的电机，所述输出波电流为矩形波的电机包括永磁无刷直流电机，所述输出波电流为方波电流，所述方波包括矩形波和梯形波。

3.根据权利要求1所述的方波电机矢量控制方法，其特征在于：所述输出波电流转换成正弦波电流算法部分中，任意一个周期内方波电流的积分值等于一个2π周期内正弦波电流的积分值。

4.一种永磁无刷直流电机矢量控制方法，其特征在于：所述控制方法包括如下步骤：

(1)根据永磁无刷直流电机上的霍尔传感器或无位置传感器估计算法得到实时位置信号和通过电流传感器得到永磁无刷直流电机各相瞬时电流；

所述实时位置信号可确定一个电周期中的六个换相区间，根据单位时间内的换相次数计算永磁无刷直流电机角速度ω_BLDC，及实际转速；

(2)确定转速闭环：根据实际需要设置速度给定，通过步骤(1)得到电机实时转速，及特定控制器形成速度闭环，速度闭环的输出即为I_qref；

(3)通过方波电流转换成正弦波电流算法进行计算由步骤(1)得到的各相瞬时电流，确定每相等效正弦波电流幅值I_max和对应等效正弦波电流角速度ω_sin，输出波电流转换成正弦波电流算法部分作用可以将方波转换为正弦波，所述永磁无刷直流电机输出波电流转换成正弦波电流算法部分转换计算方式为：

化简得：

I_phase为永磁无刷直流每相电流，T_com为永磁无刷直流电机每次换相时间，I_max为每相等效正弦波电流幅值，ω_sin为对应等效正弦波电流角速度；

(4)确定两个电流闭环:用坐标变换算法处理步骤(3)中的正弦波电流，得到励磁电流反馈I_d和转矩电流反馈I_q；

(5)确定励磁电流给定值I_dref；

(6)利用步骤(2)和步骤(5)所得I_dref和I_qref，以及特定控制器，分别形成励磁电流闭环和转矩电流闭环，所述励磁电流闭环的输出为Tc，转矩电流闭环的输出为Uc；

(7)确定永磁无刷直流电机换相时间；

(8)确定永磁无刷直流电机电压；

(9)步骤(8)确定的

与步骤(7)确定的

以及步骤(1)确定的永磁无刷直流电机转子位置共同得到每一时刻永磁无刷直流电机各相通电情况，通过选择的PWM算法得到最终通向永磁无刷直流电机驱动器的控制信号，实现最终的控制，所述确定永磁无刷直流电机换相时间的具体方法为，当

时，永磁无刷直流电机的换相时间可根据霍尔传感器或者无位置传感器估计算法确定；当

换相时间在

的基础上提前

当

换相时间在

的基础上滞后

5.根据权利要求4所述的永磁无刷直流电机 矢量控制方法，其特征在于：所述特定控制器为PI控制器，滑模控制器，自适应控制器，鲁棒控制器，预测控制器，最优控制器其中一种或它们的各自组合。

6.根据权利要求4所述的永磁无刷直流电机 矢量控制方法，其特征在于：所述确定励磁电流给定值I_dref的具体方法为，工作时，永磁无刷直流电机转子可提供足够的磁链Ψ，此时I_dref＝0，若工作在弱磁状态下，I_dref＝-c，其中c为正常数，可根据弱磁需要的程度而变，若工作在增磁状态下，I_dref＝c'，其中c’为正常数，可根据需要补偿的磁场强度而变。

7.根据权利要求4所述的永磁无刷直流电机 矢量控制方法，其特征在于：所述确定永磁无刷直流电机电压具体方法为，根据转矩电流闭环的输出U_C和励磁电流闭环的输出T_c共同改变输入到永磁无刷直流电机的电压，记为

当

越大，实际输出到永磁无刷直流电机定子侧的电压越大；

越小，实际输出到永磁无刷直流电机定子侧的电压越小。

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