CN113346820B - 电机控制方法、电机控制装置、电机系统和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种电机控制方法、电机控制装置、电机系统和存储介质。其中，电机控制方法包括：根据母线电压和制动电压阈值，生成电机的交轴电流的指令值，和/或根据电机的转速和第一转速阈值，生成电机的直轴电流的指令值；根据交轴电流的指令值和/或直轴电流的指令值，控制电机。本发明的技术方案通过控制交轴电流的指令值和/或直轴电流的指令值，来实现电机的减速制动，在加快停机速度的基础上，限制母线电压的升高，使其小于制动电压阈值。并且，即使在电机转子位置角度偏差的情况下，也能够抑制电机发电能量的输出，将母线电压控制回制动电压阈值，保护了控制器，使整个电机控制系统有了一定的容错特性，提高了整个系统的鲁棒性。

Description

电机控制方法、电机控制装置、电机系统和存储介质

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机控制方法、电机控制装置、电机系统及计算机可读存储介质。

背景技术

永磁电机或其他类型电机驱动控制中，一般采用变频器控制，将电网交流电整流成直流电，经过直流母线电容存储和转移，再经过逆变桥逆变为交流电压，实现交-直-交结构的电能转换；或采用电池供电，电池侧并联直流母线电容，经过逆变桥逆变为交流电压，实现直-交结构的电能转换。

在整个电机起动和运行过程中，包含了起动过程，加速过程，稳定运行过程和减速过程，其中在减速过程中，电机会产生能量反冲给控制器。为了应对能量反冲，可以在控制器增设制动单元，或在动力系统中增设其他动力电机或动力装置，来吸收能量，但增设的设备都会增大整个系统的体积和成本，并且会带来散热、安装等问题。

在电机控制中，以矢量控制为例，在减速制动状态，通常需要将交轴电流给定为0或与电机转速反向，当交轴电流为反向电流时，电机输出转矩与转速方向相反，电机作为发电机运行，向母线输出能量，使得母线电压升高，若不进行保护和控制，会使得控制器因母线电压过高而产生故障。

此外，在矢量控制中，电机的转子位置信息尤为关键，无论是采用位置传感器，还是无位置控制算法，都可能存在电机转子位置的偏差，从而影响电机的发电、电动状态和电机性能。在减速过程中，可能因为转子位置信息不准确或电流控制不精确导致母线电容电压过高，从而带来变频器故障风险。特别是在当用于计算的转子位置超前实际的转子位置时，直轴电流会产生一部分与转速方向相反的交轴电流分量，使得即使交轴电流在等于0时，电机继续处于发电运行，母线电压继续升高，从而引发故障。

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控制方法。

本发明的另一个方面在于提出了一种电机控制装置。

本发明的再一个方面在于提出了一种电机系统。

本发明的又一个方面在于提出了一种计算机可读存储介质。

有鉴于此，根据本发明的一个方面，提出了一种电机控制方法，包括：根据母线电压和制动电压阈值，生成电机的交轴电流的指令值，和/或根据电机的转速和第一转速阈值，生成电机的直轴电流的指令值；根据交轴电流的指令值和/或直轴电流的指令值，控制电机。

本发明提供的电机控制方法，用户输入制动过程中允许母线电压达到的最大值，即制动电压阈值，将控制器采样得到的母线电压与该制动电压阈值进行大小比较，根据比较结果确定交轴电流的指令值。根据实际转速和电机需要弱磁的转速(第一转速阈值)进行大小比较，来控制直轴电流的指令值。本发明的技术方案通过控制交轴电流的指令值和/或直轴电流的指令值，来实现电机的减速制动，在加快停机速度的基础上，限制母线电压的升高，使其小于制动电压阈值。并且，即使在电机转子位置角度偏差的情况下，也能够通过交轴电流的指令值和/或直轴电流的指令值的控制，抑制电机发电能量的输出，将母线电压控制回制动电压阈值，保护了控制器，使整个电机控制系统有了一定的容错特性，提高了整个系统的鲁棒性。

根据本发明的上述电机控制方法，还可以具有以下技术特征：

在上述技术方案中，根据母线电压和制动电压阈值，生成电机的交轴电流的指令值的步骤，具体包括：确定母线电压小于或等于制动电压阈值，计算制动电压阈值与母线电压的差值，对制动电压阈值与母线电压的差值进行比例控制，得到交轴电流的限制值；根据限制值、电机的转速和第二转速阈值，生成交轴电流的指令值。

在该技术方案中，母线电压未超过制动电压阈值，此时电机还可以继续处于发电状态向母线电压输出能量，但需要控制输出能量的速率，因此对计算出的差值进行比例控制得到交轴电流的指令值，即交轴电流的指令值＝kp1×差值，其中kp1为比例系数。

在上述任一技术方案中，根据限制值、电机的转速和第二转速阈值，生成交轴电流的指令值的步骤，具体包括：对限制值进行限幅；电机的转速大于第二转速阈值，且上一交轴电流的指令值小于或等于负的限制值，确定交轴电流的指令值为负的限制值；电机的转速大于第二转速阈值，且上一交轴电流的指令值大于负的限制值，将上一交轴电流的指令值作为交轴电流的指令值；电机的转速小于或等于第二转速阈值，且上一交轴电流的指令值大于限制值，确定交轴电流的指令值为限制值；电机的转速小于或等于第二转速阈值，且上一交轴电流的指令值小于或等于限制值，将上一交轴电流的指令值作为交轴电流的指令值。

在该技术方案中，将限制值进行限幅，使其不得超过控制系统中的最大值(可由用户设定)，获得限幅后的限制值。进一步地，根据转速方向对交轴电流的指令值进行确定，当转速大于0(第二转速阈值为0)时，交轴电流的指令值不得小于负的限制值，具体地，可在上一交轴电流的指令值小于或等于负的限制值时，将当前的交轴电流的指令值设定为负的限制值，而在大于时，将上一交轴电流的指令值作为当前的交轴电流的指令值。当转速小于或等于0时，交轴电流的指令值不得大于限制值，具体地，可在上一交轴电流的指令值大于限制值时，将当前的交轴电流的指令值设定为限制值，在小于或等于时，将上一交轴电流的指令值作为当前的交轴电流的指令值。

需要说明的是，在一个控制周期内交轴电流的指令值可以经过多次处理(例如判断、限幅等处理)，上一交轴电流的指令值指上一次处理后的交轴电流的指令值，在每个控制周期中均进行指令值确定的步骤。

在上述任一技术方案中，根据母线电压和制动电压阈值，生成电机的交轴电流的指令值的步骤，具体包括：确定母线电压大于制动电压阈值，计算母线电压与制动电压阈值的差值，以及母线电压与制动电压阈值的差值的变化值；根据母线电压与制动电压阈值的差值和变化值，对上一控制周期的交轴电流值进行比例积分控制，得到交轴电流的指令值。

在该技术方案中，母线电压已经超过制动电压阈值，此时通过比例积分控制，将交轴电流的指令值调制为正电流，从而使得母线电压向电机输入能量，使得母线电压降低。即使在转子位置超前实际角度的情况下，也可以通过调制出正交轴电流的指令值，来平衡掉因角度超前而使得直轴电流在实际交轴上产生的负的分量。具体处理方式为：计算差值的变化值，并对计算出的差值和差值的变化值进行比例积分控制得到交轴电流的指令值，即交轴电流的指令值＝上一控制周期的交轴电流值+kp2×变化值+ki2×差值，其中kp2为比例系数、ki2为积分系数。

在上述任一技术方案中，还包括：对交轴电流的指令值进行限幅。

在该技术方案中，对比例积分控制计算出的交轴电流的指令值进行限幅，使其不得超过电机克服自身阻力需要的正向交轴电流的大小，获得限幅后的交轴电流的指令值。

在上述任一技术方案中，根据电机的转速和第一转速阈值，生成电机的直轴电流的指令值的步骤，具体包括：电机的转速大于第一转速阈值，将上一控制周期的直轴电流的指令值减去第一预设阈值后作为直轴电流的指令值；电机的转速小于或等于第一转速阈值，将上一控制周期的直轴电流的指令值加上第二预设阈值后作为直轴电流的指令值。

在该技术方案中，若n(转速)>n_fw(第一转速阈值)，则在当前控制周期中通过斜坡指令减小直轴电流的指令值，如果在多个连续的控制周期中电机转速均大于设定的最低转速，则直轴电流逐渐减小，得到每一个控制周期下的直轴电流的指令值，使得电机的弱磁深度更深。若n≤n_fw，则在当前控制周期中通过斜坡指令增大直轴电流的指令值，如果在多个连续的控制周期中电机转速均小于或等于设定的最低转速，则直轴电流逐渐增大，得到每一个控制周期下的直轴电流的指令值，使得电机逐渐跳出弱磁区。通过对直轴电流的指令值的控制，可以使得电机在高速向下减速时，更深弱磁，减小电机反电势，从而降低对母线电压的回冲，并且增大在电机电阻上的铜耗，加快能量消耗；在电机减速到低速时，能够逐渐退出弱磁区，平稳切换减速或停机。

需要说明的是，第一预设阈值与第二预设阈值可以相同或不相同，且每个控制周期的第一预设阈值可以相同或不相同，每个控制周期的第二预设阈值可以相同或不相同。

在上述任一技术方案中，还包括：对减小或增大后的直轴电流的指令值进行限幅。

在该技术方案中，对减小后的直轴电流的指令值限幅，使其不小于电机的最小直轴电流(可由用户设定)，得到新的直轴电流的指令值用于实际电流环路控制，并且作为下一个控制周期的输入；对增大后的直轴电流的指令值限幅，使其不大于电机的最大直轴电流(可由用户设定)，得到新的直轴电流的指令值用于实际电流环路控制，并且作为下一个控制周期的输入。

根据本发明的另一个方面，提出了一种电机控制装置，包括：存储器，存储器用于存储计算机程序；处理器，处理器执行计算机程序时实现如上述任一技术方案的电机控制方法。

本发明提供的电机控制装置包括存储器和处理器，处理器能够实现如上述任一技术方案的电机控制方法，因此该电机控制装置包括上述任一技术方案的电机控制方法的全部有益效果。

根据本发明的再一个方面，提出了一种电机系统，包括：电机；如上述的电机控制装置，电机控制装置被配置为控制电机。

本发明提供的电机系统包括如上述技术方案的电机控制装置，因此该电机系统包括上述任一技术方案的电机控制装置的全部有益效果。

在一些技术方案中，电机系统还包括：电压检测装置，用于检测母线电压；转速检测装置，用于检测电机的转速。

根据本发明的又一个方面，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案的电机控制方法。

本发明提供的计算机可读存储介质，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案的电机控制方法的步骤，因此该计算机可读存储介质包括上述任一技术方案的电机控制方法的全部有益效果。

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示出了本发明的第一个实施例的电机控制方法的流程示意图；

图2示出了本发明的第二个实施例的电机控制方法的流程示意图；

图3示出了本发明的第三个实施例的电机控制方法的流程示意图；

图4示出了本发明实施例的交轴电流指令值的控制流程示意图；

图5示出了本发明实施例的正极性判断流程的示意图；

图6示出了本发明实施例的负极性判断流程的示意图；

图7示出了本发明实施例的转子位置超前时的制动容错控制效果示意图；

图8示出了本发明实施例的极性判断选择的流程示意图；

图9示出了本发明实施例的直轴电流指令值的控制流程示意图；

图10示出了本发明的一个实施例的电机控制装置的示意框图；

图11示出了本发明的一个实施例的电机系统的示意框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。

本发明第一方面的实施例，提出一种电机控制方法，通过以下实施例对该电机控制方法进行详细说明。

实施例一，图1示出了本发明的第一个实施例的电机控制方法的流程示意图。其中，该方法包括：

步骤102，根据母线电压和制动电压阈值，生成电机的交轴电流的指令值，和/或根据电机的转速和第一转速阈值，生成电机的直轴电流的指令值；

步骤104，根据交轴电流的指令值和/或直轴电流的指令值，控制电机。

本发明提供的电机控制方法，用户输入制动过程中允许母线电压达到的最大值，即制动电压阈值，将控制器采样得到的母线电压与该制动电压阈值进行大小比较，根据比较结果确定交轴电流的指令值。根据实际转速和电机需要弱磁的转速(第一转速阈值)进行大小比较，来控制直轴电流的指令值。本发明的实施例通过控制交轴电流的指令值和/或直轴电流的指令值，来实现电机的减速制动，在加快停机速度的基础上，限制母线电压的升高，使其小于制动电压阈值。并且，即使在电机转子位置角度偏差的情况下，也能够通过交轴电流的指令值和/或直轴电流的指令值的控制，抑制电机发电能量的输出，将母线电压控制回制动电压阈值，保护了控制器，使整个电机控制系统有了一定的容错特性，提高了整个系统的鲁棒性。

在一些实施例中，步骤102中，根据母线电压和制动电压阈值，生成电机的交轴电流的指令值，具体包括：确定母线电压小于或等于制动电压阈值，计算制动电压阈值与母线电压的差值，对制动电压阈值与母线电压的差值进行比例控制，得到交轴电流的限制值；根据限制值、电机的转速和第二转速阈值，生成交轴电流的指令值。

在一些实施例中，根据限制值、电机的转速和第二转速阈值，生成交轴电流的指令值，具体包括：对限制值进行限幅；电机的转速大于第二转速阈值，且上一交轴电流的指令值小于或等于负的限制值，确定交轴电流的指令值为负的限制值；电机的转速大于第二转速阈值，且上一交轴电流的指令值大于负的限制值，将上一交轴电流的指令值作为交轴电流的指令值；电机的转速小于或等于第二转速阈值，且上一交轴电流的指令值大于限制值，确定交轴电流的指令值为限制值；电机的转速小于或等于第二转速阈值，且上一交轴电流的指令值小于或等于限制值，将上一交轴电流的指令值作为交轴电流的指令值。

在一些实施例中，步骤102中，根据母线电压和制动电压阈值，生成电机的交轴电流的指令值，具体包括：确定母线电压大于制动电压阈值，计算母线电压与制动电压阈值的差值，以及母线电压与制动电压阈值的差值的变化值；根据母线电压与制动电压阈值的差值和变化值，对上一控制周期的交轴电流值进行比例积分控制，得到交轴电流的指令值，并对交轴电流的指令值进行限幅。

实施例二，图2示出了本发明的第二个实施例的电机控制方法的流程示意图。其中，该方法包括：

步骤202，获取母线电压；

步骤204，判断母线电压是否小于或等于制动电压阈值，母线电压小于或等于制动电压阈值进入步骤206，否则进入步骤208；

步骤206，计算制动电压阈值与母线电压的差值，对制动电压阈值与母线电压的差值进行比例控制，得到交轴电流的限制值；根据限制值、电机的转速和第二转速阈值，生成交轴电流的指令值；

步骤208，计算母线电压与制动电压阈值的差值，以及母线电压与制动电压阈值的差值的变化值；根据母线电压与制动电压阈值的差值和变化值，对上一控制周期的交轴电流值进行比例积分控制，得到交轴电流的指令值，并对交轴电流的指令值进行限幅；

步骤210，根据交轴电流的指令值控制电机。

在该实施例中，母线电压未超过制动电压阈值，此时电机还可以继续处于发电状态向母线电压输出能量，但需要控制输出能量的速率，因此对计算出的差值进行比例控制得到交轴电流的指令值，即交轴电流的指令值＝kp1×差值，其中kp1为比例系数。

在该实施例中，母线电压已经超过制动电压阈值，此时通过比例积分控制，将交轴电流的指令值调制为正电流，从而使得母线电压向电机输入能量，使得母线电压降低。即使在转子位置超前实际角度的情况下，也可以通过调制出正交轴电流的指令值，来平衡掉因角度超前而使得直轴电流在实际交轴上产生的负的分量。具体处理方式为：计算差值的变化值，并对计算出的差值和差值的变化值进行比例积分控制得到交轴电流的指令值，即交轴电流的指令值＝上一控制周期的交轴电流值+kp2×变化值+ki2×差值，其中kp2为比例系数、ki2为积分系数。

在该实施例中，对比例积分控制计算出的交轴电流的指令值进行限幅，使其不得超过电机克服自身阻力需要的正向交轴电流的大小，获得限幅后的交轴电流的指令值。

在上述任一实施例中，步骤206中，根据限制值、电机的转速和第二转速阈值，生成交轴电流的指令值，具体包括：对限制值进行限幅；电机的转速大于第二转速阈值，且上一交轴电流的指令值小于或等于负的限制值，确定交轴电流的指令值为负的限制值；电机的转速大于第二转速阈值，且上一交轴电流的指令值大于负的限制值，将上一交轴电流的指令值作为交轴电流的指令值；电机的转速小于或等于第二转速阈值，且上一交轴电流的指令值大于限制值，确定交轴电流的指令值为限制值；电机的转速小于或等于第二转速阈值，且上一交轴电流的指令值小于或等于限制值，将上一交轴电流的指令值作为交轴电流的指令值。

在该实施例中，将限制值进行限幅，使其不得超过控制系统中的最大值(可由用户设定)，获得限幅后的限制值。进一步地，根据转速方向对交轴电流的指令值进行确定，当转速大于0(第二转速阈值为0)时，交轴电流的指令值不得小于负的限制值，具体地，可在上一交轴电流的指令值小于或等于负的限制值时，将当前的交轴电流的指令值设定为负的限制值，而在大于时，将上一交轴电流的指令值作为当前的交轴电流的指令值。当转速小于或等于0时，交轴电流的指令值不得大于限制值，具体地，可在上一交轴电流的指令值大于限制值时，将当前的交轴电流的指令值设定为限制值，在小于或等于时，将上一交轴电流的指令值作为当前的交轴电流的指令值。

需要说明的是，在一个控制周期内交轴电流的指令值可以经过多次处理(例如判断、限幅等处理)，上一交轴电流的指令值指上一次处理后的交轴电流的指令值，在每个控制周期中均进行指令值确定的步骤。

实施例三，图3示出了本发明的第三个实施例的电机控制方法的流程示意图。其中，该方法包括：

步骤302，获取电机的转速；

步骤304，判断电机的转速是否大于第一转速阈值，电机的转速大于第一转速阈值进入步骤306，否则进入步骤308；

步骤306，将上一控制周期的直轴电流的指令值减去第一预设阈值后作为当前控制周期的直轴电流的指令值；

步骤308，将上一控制周期的直轴电流的指令值加上第二预设阈值后作为当前控制周期的直轴电流的指令值；

步骤310，对减小或增大后的当前控制周期的直轴电流的指令值进行限幅；

步骤312，根据限幅后的当前控制周期的直轴电流的指令值控制电机。

在该实施例中，若n(转速)>n_fw(第一转速阈值)，则在当前控制周期中通过斜坡指令减小直轴电流的指令值，如果在多个连续的控制周期中电机转速均大于设定的最低转速，则直轴电流逐渐减小，得到每一个控制周期下的直轴电流的指令值，使得电机的弱磁深度更深。若n≤n_fw，则在当前控制周期中通过斜坡指令增大直轴电流的指令值，如果在多个连续的控制周期中电机转速均小于或等于设定的最低转速，则直轴电流逐渐增大，得到每一个控制周期下的直轴电流的指令值，使得电机逐渐跳出弱磁区。通过对直轴电流的指令值的控制，可以使得电机在高速向下减速时，更深弱磁，减小电机反电势，从而降低对母线电压的回冲，并且增大在电机电阻上的铜耗，加快能量消耗；在电机减速到低速时，能够逐渐退出弱磁区，平稳切换减速或停机。

在该实施例中，对减小后的直轴电流的指令值限幅，使其不小于电机的最小直轴电流(可由用户设定)，得到新的直轴电流的指令值用于实际电流环路控制，并且作为下一个控制周期的输入；对增大后的直轴电流的指令值限幅，使其不大于电机的最大直轴电流(可由用户设定)，得到新的直轴电流的指令值用于实际电流环路控制，并且作为下一个控制周期的输入。

需要说明的是，第一预设阈值与第二预设阈值可以相同或不相同，且每个控制周期的第一预设阈值可以相同或不相同，每个控制周期的第二预设阈值可以相同或不相同。

实施例四，本实施例提出一种用于电机制动的容错电流控制方法，在电机减速制动过程中，对矢量控制的交轴电流指令值和直轴电流指令值进行控制，进行有效安全的减速制动，同时保护控制器直流母线电压防止其过高而使控制器故障，该方法主要包括：

获取用户输入的制动过程允许母线电压达到的最大值，即制动电压阈值，将制动电压阈值与采样的母线电压作差值，根据差值与零的大小分别进入正极性判断流程和负极性判断流程来控制交轴电流指令值。在正极性判断流程中，通过比例控制，来限制负的交轴电流指令值大小，使得制动过程中母线电压不超过制动电压阈值；在负极性判断流程中，通过比例积分控制，来输出正的交轴电流指令值，使得制动过程中母线电压回落，控制在制动电压阈值附近。此外，根据实际转速的大小进行直轴电流指令值的控制，可以使得电机在高速向下减速时，更深弱磁，减小电机反电势，从而降低对母线电压的回冲，并且增大在电机电阻上的铜耗，加快能量消耗；并且在电机减速到低速时，能够逐渐退出弱磁区，平稳切换减速或停机。本实施例可以在不需要额外制动装置的情况下，实现电机高效减速制动，并且保护控制器不会因母线电压过高而故障，安全性与鲁棒性强。该方法具体步骤包括：

步骤一：用户输入在减速制动中，允许母线电压达到的最大值，即制动电压阈值，将控制器采样得到的制动电压阈值Udc_brake与母线电压Udc进行比较，图4示出了本发明实施例的交轴电流指令值的控制流程示意图。

步骤二：判断制动电压阈值Udc_brake大于母线电压Udc的差值大于0，则进入正极性判断流程，图5示出了本发明实施例的正极性判断流程的示意图，正极性判断流程具体包括：

(1)若Udc_brake–Udc>0，则差值UdcErr＝Udc_brake–Udc，正极性判断位置1，若Udc_brake–Udc≤0，则UdcErr＝0，正极性判断位置0；

(2)对计算出的UdcErr进行比例控制，即P控制，交轴电流指令值的限制值Iqlim’＝kp1×UdcErr，其中kp1为比例系数；

(3)对限制值Iqlim’进行限幅，使其不得超过控制系统中的最大值，获得限幅后的交轴电流指令值的限制值Iqlim；

(4)将此时刻的交轴电流指令值Iqref_(in)与限制值Iqlim进行比较，以电机正转为例，交轴电流指令值不得小于-Iqlim，以电机反转为例，则交轴电流指令值不得大于Iqlim，得到新的交轴电流指令值Iqref_(n)。具体为：根据转速speed正负进行判断，在转速speed大于0时，若上一个交轴电流指令值Iqref_(in)小于负的限制值(-Iqlim)，则将交轴电流指令值Iqref_(n)(即当前指令值)设定为负的限制值，即Iqref_(n)＝-Iqlim，否则不变，即Iqref_(n)＝Iqref_(in)；在转速speed小于或等于0时，若上一个指令值Iqref_(in)大于限制值Iqlim，则将交轴电流指令值Iqref_(n)设定为限制值Iqlim，即Iqref_(n)＝Iqlim，否则不变，即Iqref_(n)＝Iqref_(in)；

通过正极性判断流程，可以将交轴电流指令值Iqref_(n)最多限制到0，在电机转子位置准确的情况下，此时电机不再对外发电，使得控制器母线电压维持在制动电压阈值Udc_brake，不会继续升高。

步骤三：判断制动电压阈值Udc_brake与母线电压Udc的差值小于或等于0，则进入负极性判断流程，图6示出了本发明实施例的负极性判断流程的示意图，负极性判断流程具体包括：

(1)若Udc_brake–Udc≤0，则差值UdcErr(k)＝Udc–Udc_brake，差值的变化值DeltaErr(k)＝UdcErr(k)–UdcErr(k-1)，负极性判断位置1；若Udc_brake–Udc>0，则UdcErr(k)＝0，DeltaErr(k)＝0，负极性判断位置0；

(2)对计算出的UdcErr(k)和DeltaErr(k)进行比例积分控制，即PI控制，Iq_P＝kp2×DeltaErr(k)，Iq_I＝ki2×UdcErr(k)，则可得新的交轴电流指令值Iqref_(k’)＝Iqref(k-1’)+Iq_P+Iq_I，其中kp2为比例系数、ki2为积分系数；

(3)对PI控制计算出的交轴电流指令值Iqref_(k’)进行限幅，使其不得超过电机克服自身阻力需要的正向交轴电流大小，获得限幅后的交轴电流指令值Iqref_(k)；

通过负极性判断流程，在即使因为电机转子位置信息不准确、角度超前而导致母线电压超过Udc_brake的情况下，依旧能通过PI控制获得正的交轴电流，并且通过电流限幅保证电机能够制动减速，从而将母线电压维持在Udc_brake附近，保护母线电压不会过高而引起控制器故障。

转子位置超前时的制动容错控制效果如图7所示，此时计算位置超前实际位置，直轴电流指令值Idref会产生实际负的id1和正的iq1，此时即使Iqref指令为0，电机依旧会向外发电，母线电压继续升高。此时根据负极性判断流程，产生正的Iqref指令，产生实际负的id2和负的iq2，使得负的iq2和正的iq1进行抵消，从而控制电机发电，抑制母线电压升高。

步骤四：根据极性判断选择模块来输出最终的交轴电流指令值Iqref_(out)，图8示出了本发明实施例的极性判断选择的流程示意图，若正极性标志位为1，则Iqref_(out)＝Iqref_(n)；若负极性标志位为1，则Iqref_(out)＝Iqref_(k)。

步骤五：对实际转速n和电机需要弱磁的转速n_fw比较大小，来进行直轴电流指令值Idref的控制，图9示出了本发明实施例的直轴电流指令值的控制流程示意图，具体包括：

(1)若n>n_fw，则通过斜坡指令逐渐减小直轴电流指令，得到每一次控制周期下的直轴电流指令值Idref_(out)’，使得电机的弱磁深度更深。即在当前控制周期内将上一个直轴电流指令值Idref_(in)减去一个值得到Idref_(out)’。再经过限幅，使其不小于电机的最小直轴电流，得到新的直轴电流指令值Idref_(out)用于实际电流环路控制，并且作为下一次控制周期的输入；

(2)若n<n_fw，则通过斜坡指令逐渐增大直轴电流指令，得到每一次控制周期下的直轴电流指令值Idref_(out)’，使得电机逐渐跳出弱磁区。即在当前控制周期内将上一个直轴电流指令值Idref_(in)减去一个值得到Idref_(out)’。再经过限幅，使其不大于电机的最大直轴电流，得到新的直轴电流指令值Idref_(out)用于实际电流环路控制，并且作为下一次控制周期的输入。

经过直轴电流指令值Idref的控制，可以使得电机在高速向下减速时，更深弱磁，减小电机反电势，从而降低对母线电压的回冲，并且增大在电机电阻上的铜耗，加快能量消耗；并且在电机减速到低速时，能够逐渐退出弱磁区，平稳切换减速或停机。

在每一个控制周期中，控制的交轴电流指令值、直轴电流指令值作为下一个控制周期的输入，进行下一次的电流指令控制。

通过本实施例，可以有效得实现电机的减速制动，通过对交轴电流指令值、直轴电流指令值的控制，在能够加快停机速度的基础上，限制母线电压的升高，使其小于制动电压阈值。即使在电机转子位置角度偏差的情况下，也能够通过交轴电流指令值的控制，平衡掉直轴电流在实际交轴上产生的负的分量，从而抑制电机发电能量的输出，将母线电压控制回制动阈值电压，保护了控制器，使整个电机控制系统有了一定的容错特性，提高了整个系统的鲁棒性。

本发明第二方面的实施例，提出了一种电机控制装置，图10示出了本发明的一个实施例的电机控制装置400的示意框图。其中，该电机控制装置400包括：

存储器402，存储器402用于存储计算机程序；

处理器404，处理器404执行计算机程序时实现如上述任一实施例的电机控制方法。

本发明提供的电机控制装置400包括存储器402和处理器404，处理器404能够实现如上述任一实施例的电机控制方法，因此该电机控制装置400包括上述任一实施例的电机控制方法的全部有益效果。

本发明第三方面的实施例，提出了一种电机系统，图11示出了本发明的一个实施例的电机系统500的示意框图。其中，该电机系统500包括：

电机502；

电机控制装置400，电机控制装置400被配置为控制电机502。

本发明提供的电机系统500包括如上述实施例的电机控制装置400，因此该电机系统500包括上述任一实施例的电机控制装置400的全部有益效果。

在一些实施例中，电机系统500还包括：电压检测装置，用于检测母线电压；转速检测装置，用于检测电机的转速。

本发明第四方面的实施例，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的电机控制方法。

本发明提供的计算机可读存储介质，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的电机控制方法的步骤，因此该计算机可读存储介质包括上述任一实施例的电机控制方法的全部有益效果。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，除非另有明确的规定和限定；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电机控制方法，其特征在于，包括：

根据母线电压和制动电压阈值，生成所述电机的交轴电流的指令值，和/或根据所述电机的转速和第一转速阈值，生成所述电机的直轴电流的指令值；

根据所述交轴电流的指令值和/或所述直轴电流的指令值，控制所述电机;

根据母线电压和制动电压阈值，生成所述电机的交轴电流的指令值的步骤，具体包括：

确定所述母线电压小于或等于所述制动电压阈值，计算所述制动电压阈值与所述母线电压的差值，对所述制动电压阈值与所述母线电压的差值进行比例控制，得到所述交轴电流的限制值；

根据所述限制值、所述电机的转速和第二转速阈值，生成所述交轴电流的指令值;

根据所述限制值、所述电机的转速和第二转速阈值，生成所述交轴电流的指令值的步骤，具体包括：

对所述限制值进行限幅；

所述电机的转速大于所述第二转速阈值，且上一交轴电流的指令值小于或等于负的所述限制值，确定所述交轴电流的指令值为负的所述限制值；

所述电机的转速大于所述第二转速阈值，且所述上一交轴电流的指令值大于负的所述限制值，将所述上一交轴电流的指令值作为所述交轴电流的指令值；

所述电机的转速小于或等于所述第二转速阈值，且所述上一交轴电流的指令值大于所述限制值，确定所述交轴电流的指令值为所述限制值；

所述电机的转速小于或等于所述第二转速阈值，且所述上一交轴电流的指令值小于或等于所述限制值，将所述上一交轴电流的指令值作为所述交轴电流的指令值；

根据所述电机的转速和第一转速阈值，生成所述电机的直轴电流的指令值的步骤，具体包括：

所述电机的转速大于所述第一转速阈值，将上一控制周期的直轴电流的指令值减去第一预设阈值后作为所述直轴电流的指令值；

所述电机的转速小于或等于所述第一转速阈值，将所述上一控制周期的直轴电流的指令值加上第二预设阈值后作为所述直轴电流的指令值。

2.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，根据母线电压和制动电压阈值，生成所述电机的交轴电流的指令值的步骤，具体包括：

确定所述母线电压大于所述制动电压阈值，计算所述母线电压与所述制动电压阈值的差值，以及所述母线电压与所述制动电压阈值的差值的变化值；

根据所述母线电压与所述制动电压阈值的差值和所述变化值，对上一控制周期的交轴电流值进行比例积分控制，得到所述交轴电流的指令值；

所述交轴电流的指令值=所述上一控制周期的交轴电流值+kp2×所述变化值+ki2×所述差值，其中kp2为比例系数、ki2为积分系数。

3.根据权利要求2所述的电机控制方法，其特征在于，还包括：

对所述交轴电流的指令值进行限幅。

4.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，还包括：

对减小或增大后的所述直轴电流的指令值进行限幅。

5.一种电机控制装置，其特征在于，包括：

存储器，所述存储器用于存储计算机程序；

处理器，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4中任一项所述的电机控制方法。

6.一种电机系统，其特征在于，包括：

电机；

如权利要求5所述的电机控制装置，所述电机控制装置被配置为控制所述电机。

7.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的电机控制方法。

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