CN113708691B - 转子运行数据估测方法、计算设备、电机控制方法及系统 - Google Patents

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CN113708691B CN202111023006.7A CN202111023006A CN113708691B CN 113708691 B CN113708691 B CN 113708691B CN 202111023006 A CN202111023006 A CN 202111023006A CN 113708691 B CN113708691 B CN 113708691B
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Abstract

本申请是关于一种永磁同步电机的转子运行数据的估测方法、计算设备、电机控制方法及系统。该方法包括：在将预设高频信号注入永磁同步电机的定子侧后，获取所述永磁同步电机控制系统中的永磁同步电机的定子绕组电流信号；根据所述定子绕组电流信号，得到基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号；在对所述q轴高频电流信号进行解调后，进行低通滤波处理，得到所述永磁同步电机的转子角度误差信息；根据所述转子角度误差信息，计算所述永磁同步电机的估测转子角度及估测转子角速度。本申请实施例提供的方案快速且易执行实施，能够降低目标信号的提取难度，并得到较可靠的转子运行数据。

Description

转子运行数据估测方法、计算设备、电机控制方法及系统
技术领域
本申请涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机的转子运行数据的估测方法、计算设备、电机控制方法及系统。
背景技术
永磁同步电机(PMSM)具有高功率密度，高效率以及良好的动态性能等优点，已广泛应用于航空航天、电动汽车、工业现场等领域。在高性能交流传动系统中，永磁同步电机的无位置传感器控制策略以成本低、可靠性高等特点成为电机控制领域中的研究热点。高频信号注入法作为永磁同步电机的无位置传感器控制策略的一种，可以实现电机零速及低速段的控制。目前，永磁同步电机控制策略采用矢量控制，而矢量控制的关键在于获取的转子运行数据(例如，转子角度及角速度)。
基于高频信号注入法的永磁同步电机无位置传感器控制策略，为了得到永磁同步电机的转子运行数据，需要对永磁同步电机进行目标高频信号的提取工作，并进行分析处理。
然而，相关技术中，对永磁同步电机的目标高频信号的提取难度大，提取过程复杂，且经分析处理后得到的永磁同步电机的转子运行数据的可靠性不足。
发明内容
为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种永磁同步电机的转子运行数据的估测方法、计算设备、电机控制方法及系统，能够降低目标信号的提取难度，并得到较可靠的转子运行数据。
本申请第一方面提供一种永磁同步电机的转子运行数据的估测方法，包括：
在将预设高频信号注入永磁同步电机的定子侧后，获取所述永磁同步电机的定子绕组电流信号；
根据所述定子绕组电流信号，得到基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号，其中，所述q轴为沿垂直于所述永磁同步电机的转子的磁场方向的交轴；
在对所述q轴高频电流信号进行解调后，进行低通滤波处理，得到所述永磁同步电机的转子角度误差信息；
根据所述转子角度误差信息，计算所述永磁同步电机的估测转子角度及估测转子角速度。
在一种实施方式中，所述根据所述定子绕组电流信号，得到基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号，包括：
对所述定子绕组电流信号进行坐标变换及低通滤波处理，得到基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号。
在一种实施方式中，所述对所述定子绕组电流信号进行坐标变换及低通滤波处理，得到基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号，包括：
对所述定子绕组电流信号进行坐标变换，得到基波旋转坐标系下的q轴电流信号和d轴电流信号，其中，所述d轴为沿所述转子的磁场方向的直轴；
对所述q轴电流信号和d轴电流信号进行高频信号同步旋转坐标变换，得到高频信号同步旋转坐标系下的q轴电流信号和d轴电流信号；
对所述高频信号同步旋转坐标系下的q轴电流信号和d轴电流信号进行低通滤波处理；
对经过低通滤波处理的高频信号同步旋转坐标系下的q轴电流信号和d轴电流信号进行高频信号同步旋转反变换，得到经过低通滤波处理后的基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号。
在一种实施方式中，所述预设高频信号为高频脉振余弦信号，所述对所述q轴高频电流信号进行解调包括：
将与所述高频脉振余弦信号频率相同的高频脉振正弦信号注入所述基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号。
在一种实施方式中，所述预设高频信号为预设高频脉振正弦信号或预设高频脉振余弦信号。
在一种实施方式中，所述将预设高频信号注入永磁同步电机的定子侧，包括：
将预设高频脉振信号注入同步旋转坐标系下的第一d轴电压信号中，得到第二d轴电压信号，其中，所述第一d轴电压信号是根据d轴给定电流信号与d轴反馈电流信号获得的；
对所述第二d轴电压信号及q轴电压信号进行坐标变换，得到两相静止坐标系下的α轴电压信号与β轴电压信号，其中，所述q轴电压信号是根据q轴给定电流信号与q轴反馈电流信号获得的；
根据所述α轴电压信号与β轴电压信号获得对应的脉冲信号，以使逆变器响应于所述脉冲信号，向永磁同步电机输出对应的驱动电压。
在一种实施方式中，所述预设高频脉振信号的电压幅值范围为所述永磁同步电机的母线电压幅值的10％至30％。
本申请第二方面提供一种电机控制方法，包括：
第一PI控制器响应于给定转子角速度与估测转子角速度做差处理后的信号，输出q轴给定电流信号；
第二PI控制器响应于所述q轴给定电流信号与q轴反馈电流信号做差处理后的信号，输出q轴电压信号；
第三PI控制器响应于d轴给定电流信号与d轴反馈电流信号做差处理后的信号，输出第一d轴电压信号；
将预设高频信号注入所述第一d轴电压信号中，得到第二d轴电压信号；
利用估测转子角度，对第二d轴电压信号及所述q轴电压信号进行坐标变换，得到两相静止坐标系下的α轴电压信号与β轴电压信号；
SVPWM模块响应于所述α轴电压信号与所述β轴电压信号，输出对应的脉冲信号；
逆变器响应于所述脉冲信号，向永磁同步电机输出对应的驱动电压；
其中，所述q轴反馈电流信号与所述d轴反馈电流信号的获得方式包括：采集所述永磁同步电机的定子绕组电流信号，在进行坐标变换后得到所述q轴反馈电流信号与所述d轴反馈电流信号；
其中，所述估测转子角速度与估测转子角度是根据如上所述的估测方法所获得的。
本申请第三方面提供一种计算设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的估测方法。
本申请第四方面提供一种永磁同步电机控制系统，包括：第一PI控制器、第二PI控制器、第三PI控制器、第一坐标变换模块、SVPWM模块、逆变器、第二坐标变换模块及计算设备；
所述第一PI控制器接收给定转子角速度与估测转子角速度做差处理后的信号，并输出q轴给定电流信号；
所述第二PI控制器接收所述q轴给定电流信号与q轴反馈电流信号做差处理后的信号，并向所述第一坐标变换模块输出q轴电压信号；
所述第三PI控制器接收d轴给定电流信号与d轴反馈电流信号做差处理后的信号，并输出第一d轴电压信号；其中，所述d轴给定电流信号为零；
所述第一坐标变换模块被配置为：利用所接收的估测转子角度，对所述第二d轴电压信号及所述q轴电压信号进行坐标变换，得到两相静止α-β坐标系下的α轴电压信号与β轴电压信号，其中，所述第二d轴电压信号通过将预设高频信号注入所述第一d轴电压信号中获得；
所述SVPWM模块被配置为：接收所述α轴电压信号与所述β轴电压信号，并输出对应的脉冲信号；
所述逆变器根据所述脉冲信号输出对应的驱动电压至所述永磁同步电机；
所述第二坐标变换模块被配置为：采集所述永磁同步电机的定子绕组电流信号，在进行坐标变换后得到所述q轴反馈电流信号与所述d轴反馈电流信号；
所述计算设备为如上所述的计算设备。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
依据本申请实施例提供的估测方法，在将预设高频信号注入永磁同步电机的定子侧后，获取永磁同步电机的定子绕组电流信号，对定子绕组电流信号进行处理，得到基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号。通过对q轴高频电流信号进行调解及低通滤波处理后，可以得到电机的转子角度误差信息，进而可以获知电机的转子估测角度及估测角速度。上述估测方法，通过坐标变换和低通滤波器就可以将携带转子角度信息的待提取高频信号以直流量的形式提取出来，快速且易执行实施，能够降低目标信号的提取难度，并得到较可靠的转子运行数据。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1是本申请一实施例示出的永磁同步电机的转子运行数据的估测方法的流程示意图；
图2是本申请另一实施例示出的永磁同步电机的转子运行数据的估测方法的流程示意图；
图3是图2实施例示出的永磁同步电机的转子运行数据的估测方法中部分流程的具体框图；
图4是本申请一实施例示出的电机控制方法的流程示意图；
图5是本申请一实施例示出的计算设备的结构示意图；
图6是本申请一实施例示出的永磁同步电机的转子运行数据的估测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的实施方式。虽然附图中显示了本申请的实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
相关技术中，对永磁同步电机的目标高频信号的提取难度大，提取过程复杂，且经分析处理后得到的永磁同步电机的转子运行数据的可靠性不足。
针对上述问题，本申请实施例提供一种永磁同步电机的转子运行数据的估测方法，能够降低目标信号的提取难度，并得到较可靠的转子运行数据。
以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。
图1是本申请实施例示出的永磁同步电机的转子运行数据的估测方法的流程示意图。参见图1，该方法包括：
步骤S101、在将预设高频信号注入永磁同步电机的定子侧后，获取该永磁同步电机的定子绕组电流信号。
在本申请实施例中，该永磁同步电机可以是三相电机但不限于此。永磁同步电机配置有无位置传感器矢量控制系统，可将预设高频信号注入该控制系统，由此，永磁同步电机的定子绕组电流ia、ib、ic中将具有包含角度信息的高频信号。
步骤S102、根据定子绕组电流信号，得到基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号，其中，q轴为沿垂直于永磁同步电机的转子的磁场方向的交轴。
在一可选的实施方式中，根据定子绕组电流信号，得到基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号可以包括：对定子绕组电流信号进行坐标变换及低通滤波处理，得到基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号。
步骤S103、在对q轴高频电流信号进行解调后，进行低通滤波处理，得到永磁同步电机的转子角度误差信息。
一种实施方式中，注入电机定子侧的预设高频信号为高频脉振余弦信号，对q轴高频电流信号进行解调包括：将与高频脉振余弦信号频率相同的高频脉振正弦信号注入基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号。
在该步骤中，q轴高频电流信号经过解调后所得到的信号包含有高频信号以及携带电机转子角度误差信息的低频信号。再通过低通滤波处理，可以得到电机的转子角度误差信息。
步骤S104、根据转子角度误差信息，计算永磁同步电机的估测转子角度及估测转子角速度。
在该步骤中，利用转子角度误差信息，可以计算得到永磁同步电机的估测转子角度及估测转子角速度。
从该实施例可以看出，本申请实施例提供的方法，在将预设高频信号注入永磁同步电机的定子侧后，获取永磁同步电机的定子绕组电流信号，对定子绕组电流信号进行处理，得到基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号。通过对q轴高频电流信号进行解调及低通滤波处理后，可以得到电机的转子角度误差信息，进而可以获知电机的转子估测角度及估测角速度。上述估测方法，通过坐标变换和低通滤波器就可以将携带转子角度信息的待提取高频信号以直流量的形式提取出来，因此快速且易执行实施，能够降低目标信号的提取难度，并得到较可靠的转子运行数据。
图2是本申请另一实施例的永磁同步电机的转子运行数据的估测方法的流程示意图；图3是图2实施例示出的永磁同步电机的转子运行数据的估测方法中部分流程的具体框图。
请一并参见图2和图3，该方法包括：
步骤S201、在将预设高频信号注入永磁同步电机的定子侧后，获取永磁同步电机的定子绕组电流信号。
该步骤可以参见步骤S101中的描述，此处不再赘述。
进一步的，在一种实施方式中，将预设高频信号注入永磁同步电机的定子侧可以包括：
S201-1、将预设高频脉振信号注入同步旋转坐标系下的第一d轴电压信号中，得到第二d轴电压信号，其中，第一d轴电压信号是根据d轴给定电流信号与d轴反馈电流信号获得的。
在一种具体实现中，d轴给定电流信号为零，d轴反馈电流信号是采集得到的永磁同步电机的定子绕组电流信号后进行坐标变换后得到的。
其中，预设高频信号可以是预设高频脉振正弦信号或预设高频脉振余弦信号。
其中，预设高频脉振信号在同步旋转坐标系下的第一d轴电压中注入，预设高频脉振信号的电压幅值范围为电机母线电压幅值的10％至30％。
一些实施例中，预设高频脉振信号为高频脉振余弦信号U2*cos(wht)，其幅值例如为永磁同步电机母线电压的10％，这样，便于从永磁同步电机中检测出激励出来的信号，也就是说，便于从永磁同步电机的定子绕组电流信号中提取出目标信号；其次，能够避免因幅值过高而造成对永磁同步电机的运行干扰，从而可以确保永磁同步电机的正常运行。频率wh可以低于永磁同步电机的电机控制器的开关频率，且不在永磁同步电机转速对应的运行频率范围内(例如可以高于电机转速对应的运行频率)。这样，可以避免注入的预设高频脉振信号的频率和永磁同步电机的运行频率耦合，从而便于从永磁同步电机的定子绕组电流信号中提取出目标信号。可以理解，频率wh的具体取值可以根据永磁同步电机的运行频率范围及其电机控制器的开关频率而选定。
S201-2、对第二d轴电压信号及q轴电压信号进行坐标变换，得到两相静止α-β坐标系下的α轴电压信号与β轴电压信号，其中，q轴电压信号是根据q轴给定电流信号与q轴反馈电流信号获得的。
在该步骤中，q轴给定电流信号是第一PI控制器输出的，q轴反馈电流信号是对永磁同步电机的定子绕组电流信号进行坐标变换后得到的。
S201-3、根据α轴电压信号与β轴电压信号获得对应的脉冲信号，以使逆变器响应于脉冲信号，向永磁同步电机输出对应的驱动电压。
在该步骤中，永磁同步电机获得逆变器输出的驱动电压，从而能够相应运转。永磁同步电机的定子绕组电流信号具有包含有角度信息的高频信号。
步骤S202、采样获得定子绕组电流信号后，进行坐标变换及低通滤波处理，得到基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号。
在同步旋转坐标系下的d轴电压中注入预设高频信号时，基波旋转坐标系下的d轴电流与q轴电流中会包含相应的高频电流信号。由于d轴高频电流存在偏移值，不利于观测转子位置误差，故不取用d轴高频电流信号。q轴高频电流的大小和观测角度误差成比例关系，适于作为表征转子角度误差的变量。在得到基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号后，通过后续步骤分析处理，可实现对电机的转子位置的精确跟踪，也就是说可以得到转子运行数据。其中，q轴为沿垂直于永磁同步电机的转子的磁场方向的交轴，d轴为沿转子的磁场方向的直轴。
一并参阅图3，一些实施例中，将含有高频信号的定子绕组电流信号进行坐标变换及低通滤波处理，得到基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号包括以下步骤：
S202-1、对定子绕组电流信号进行三相-旋转正交坐标变换，得到基波旋转坐标系下的q轴电流信号和d轴电流信号。
例如，可以通过下式对含有高频信号的三相定子电流信号ia、ib、ic，进行三相-旋转正交坐标变换，得到基波旋转坐标系下的q轴和d轴电流信号iq、id：
S202-2、对基波旋转坐标系下的q轴和d轴电流信号进行高频信号同步旋转坐标变换，得到高频信号同步旋转坐标系下的q轴电流信号和d轴电流信号。
例如，可以通过下式对对基波旋转坐标系下的q轴和d轴电流信号iq、id进行高频信号同步旋转坐标变换，得到高频信号同步旋转坐标系下的q轴电流信号和d轴电流信号iqh、idh：
在该步骤中，包含转子角度信息的高频信号被转换成直流量。
S202-3、对高频信号同步旋转坐标系下的q轴电流信号和d轴电流信号进行低通滤波处理。
在该步骤中，可以通过预先构建的低通滤波器(LPF)对高频信号同步旋转坐标系下的q轴和d轴电流信号iqh、idh进行低通滤波处理。其中，可以根据实际滤波需求，对低通滤波器的带宽进行设定。对高频信号同步旋转坐标系下的q轴和d轴电流信号iqh、idh进行低通滤波处理后，得到电流量iqhn、idhn，即得到经低通滤波后的高频信号同步旋转坐标系下的q轴和d轴电流信号iqhn、idhn。
可以理解的，由于含有角度信号的高频信号被转换成直流量，低通滤波器的带宽选择范围比较广，可根据实际需求，进行带宽设定。
S202-4、对经过低通滤波处理后的高频信号同步旋转坐标系下的q轴电流信号和d轴电流信号进行高频信号同步旋转反变换，得到经过低通滤波处理后的基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号。
例如，可以通过下式对低通滤波处理后的高频信号同步旋转坐标系下的q轴电流信号和d轴电流信号iqhn、idhn进行高频信号同步旋转反变换，得到经过低通滤波处理后的基波旋转坐标系下的q轴和d轴高频电流信号iqn、idn：
步骤S203、在对q轴高频电流信号进行解调后，进行低通滤波处理，得到永磁同步电机的转子角度误差信息。
其中，对q轴高频电流信号进行解调可以包括：与高频脉振余弦信号频率相同的高频脉振正弦信号注入基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号。例如，在永磁同步电机的定子侧注入高频脉振余弦信号U2*cos(wht)，对q轴高频电流信号进行解调时，可以将高频脉振正弦信号sin(wht)注入经低通滤波后的基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号iqn中，从而对iqn进行解调处理。
在该步骤中，对q轴高频电流信号经过解调所得到的信号包含有高频信号以及携带电机转子角度误差信息的低频信号。然后，可以通过预先构建的低通滤波器(LPF)对解调后信号进行低通滤波处理，以将高频信号滤除，从而得到电机的转子角度误差信息θerr。
步骤S204、根据转子角度误差信息，计算永磁同步电机的估测转子角度及估测转子角速度。
在该步骤中，可以将转子角度误差信息，输入预设的计算模型算法中，从而得到电机的估测转子角度及估测转子角速度。其中，估测角度θest与估测角速度west可以相互转换，获得转子估测角度θest，即可推出对应的转子估测角速度west。
需要说明的是，对电机的转子角度(电角度位置)的估测，可以理解为是对转子角度的观测。在步骤S204的计算过程中，为了得到稳定的电机观测角度，以保障转子电角度位置的观测精度。一些实施例中，可以通过进入相位锁定状态的锁相环(PLL)，使得输出和输入信号的频率和相位保持恒定不变的状态，从而利于对转子电角度位置进行观测，以得到期望的观测角度和观测角速度，即得到电机的估测转子角度θest及估测转子角速度west。
从该实施例可以看出，本申请实施例提供的估测方法，对于所获取的含有高频信号的定子绕组电流信号经过一系列坐标变换及低通滤波处理后，可以将目标信号以直流量的形式提取出来，从而降低了目标信号的提取难度，保障提取过程中的控制稳定性，且能够有效去除目标信号以外的无用干扰信号，进而提升了最终所获得的转子运行数据(即估测转子角度及估测转子角速度)的准确性与可靠性。另外，本申请对于注入的预设高频信号的性能要求低，且对于永磁同步电机的参数无特别设定要求，从而降低了本申请估测方法的实施要求难度，扩大了适用范围，利于实施执行。
图4是本申请实施例示出的电机控制方法的流程示意图。
参见图4，该方法包括：
步骤S401、第一PI控制器响应于给定转子角速度与估测转子角速度做差处理后的信号，输出q轴给定电流信号。
可以理解的，PI控制器即PI调节器，PI控制器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。
在该步骤中，第一PI控制器接收的信号是给定转子角速度与估测转子角速度做差处理后的信号，其中，估测转子角速度可以是根据如图1或图2所示实施例的估测方法所获得的。
步骤S402、第二PI控制器响应于q轴给定电流信号与q轴反馈电流信号做差处理后的信号，输出q轴电压信号。
步骤S403、第三PI控制器响应于d轴给定电流信号与d轴反馈电流信号做差处理后的信号，输出第一d轴电压信号。
在一种具体实现中，d轴给定电流信号可以为零。
步骤S404、将预设高频信号注入第一d轴电压信号中，得到第二d轴电压信号。
本实施例中，预设高频信号可以是预设高频脉振正弦信号或预设高频脉振余弦信号。其中，预设高频信号U2*cos(wht)的幅值范围可以为电机母线电压幅值的10％至30％，频率wh低于电机控制器开关频率且不在电机转速对应的运行频率范围内。
步骤S405、利用估测转子角度，对第二d轴电压信号及q轴电压信号进行坐标变换，得到两相静止坐标系下的α轴电压信号与β轴电压信号。
步骤S406、SVPWM模块响应于α轴电压信号与β轴电压信号，输出对应的脉冲信号。
其中，SVPWM模块，即空间矢量脉宽调制模块。SVPWM模块所输出的对应的脉冲信号，可以是PWM波，即占空比可变的脉冲波形信号。
步骤S407、逆变器响应于该脉冲信号，向永磁同步电机输出对应的驱动电压。
在该步骤中，永磁同步电机获得逆变器输出的驱动电压，从而能够进行相应的运转，永磁同步电机的三相定子电流信号中包含有与预设高频信号对应的高频信号。
在图4所示实施例中，q轴反馈电流信号与d轴反馈电流信号的获得方式包括：采集永磁同步电机的三相定子电流信号，在进行三相-旋转正交坐标变换后得到q轴反馈电流信号与d轴反馈电流信号。
其中，估测转子角速度与估测转子角度可以但不限于是根据如图1或图2所示实施例的方估测法所获得的。
图5是本申请实施例示出的计算设备的结构示意图。
参见图5，计算设备500包括存储器510和处理器520。
处理器520可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、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)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器510可以包括各种类型的存储单元，例如系统内存、只读存储器(ROM)，和永久存储装置。其中，ROM可以存储处理器520或者计算机的其他模块需要的静态数据或者指令。永久存储装置可以是可读写的存储装置。永久存储装置可以是即使计算机断电后也不会失去存储的指令和数据的非易失性存储设备。在一些实施方式中，永久性存储装置采用大容量存储装置(例如磁或光盘、闪存)作为永久存储装置。另外一些实施方式中，永久性存储装置可以是可移除的存储设备(例如软盘、光驱)。系统内存可以是可读写存储设备或者易失性可读写存储设备，例如动态随机访问内存。系统内存可以存储一些或者所有处理器在运行时需要的指令和数据。此外，存储器510可以包括任意计算机可读存储媒介的组合，包括各种类型的半导体存储芯片(DRAM，SRAM，SDRAM，闪存，可编程只读存储器)，磁盘和/或光盘也可以采用。在一些实施方式中，存储器510可以包括可读和/或写的可移除的存储设备，例如激光唱片(CD)、只读数字多功能光盘(例如DVD-ROM，双层DVD-ROM)、只读蓝光光盘、超密度光盘、闪存卡(例如SD卡、min SD卡、Micro-SD卡等等)、磁性软盘等等。计算机可读存储媒介不包含载波和通过无线或有线传输的瞬间电子信号。
存储器510上存储有可执行代码，当可执行代码被处理器520处理时，可以使处理器520执行上文述及的方法中的部分或全部。
此外，根据本申请的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本申请的上述方法中部分或全部步骤的计算机程序代码指令。
或者，本申请还可以实施为一种非暂时性机器可读存储介质(或计算机可读存储介质、或机器可读存储介质)，其上存储有可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)，当可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)被计算设备(或计算设备、服务器等)的处理器执行时，使处理器执行根据本申请的上述方法的各个步骤的部分或全部。
与前述应用功能实现方法实施例相对应，本申请还提供了一种永磁同步电机控制系统的实施例。
图6是本申请一实施例示出的永磁同步电机607的控制系统的结构示意图。永磁同步电机607可以是三相电机。
参见图6，该系统包括：第一PI控制器601、第二PI控制器602、第三PI控制器603、第一坐标变换模块604、SVPWM模块605、逆变器606、第二坐标变换模块608及计算设备500。
第一PI控制器601接收给定转子角速度与估测转子角速度做差处理后的信号，并输出q轴给定电流信号。
其中，估测转子角速度可以是计算设备500输出的。
第二PI控制器602接收q轴给定电流信号与q轴反馈电流信号做差处理后的信号，并向第一坐标变换模块604输出q轴电压信号。
第三PI控制器603接收d轴给定电流信号与d轴反馈电流信号做差处理后的信号，并输出第一d轴电压信号；在一种具体实现中，d轴给定电流信号为零。
第一坐标变换模块604被配置为：利用所接收的估测转子角度，对第二d轴电压信号及q轴电压信号进行坐标变换，得到两相静止α-β坐标系下的α轴电压信号与β轴电压信号。
其中，第二d轴电压信号通过将预设高频信号注入第一d轴电压信号中获得。如图6中标识①处所示，预设高频信号为U2*cos(wht)，将该预设高频信号注入第一d轴电压信号中后，得到第二d轴电压信号。
其中，第一坐标变换模块604为旋转正交-两相(dq/αβ)变换模块。
其中，估测转子角度可以是计算设备500输出的。
SVPWM模块605被配置为：接收α轴电压信号与β轴电压信号，并输出对应的脉冲信号。
逆变器606根据脉冲信号输出对应的驱动电压至永磁同步电机607的定子绕组，以驱动永磁同步电机607运转。
第二坐标变换模块608被配置为：采集永磁同步电机607的定子绕组电流信号，在进行坐标变换后得到q轴反馈电流信号与d轴反馈电流信号。
其中，第二坐标变换模块608可以为三相-旋转正交(abc/dq)变换模块。
计算设备500可以为图6所示实施例中的计算设备500。
需要说明的是，上述估测系统中的各个模块可以是基于软件仿真实现的，通过建立仿真模型，根据获取得到的定子绕组电流信号，对永磁同步电机的转子运行数据进行估测计算。可以理解，上述估测系统也可以是硬件设施结合软件模块而实现的，例如，SVPWM模块、逆变器及永磁同步电机可以是硬件设施，通过结合其余的软件功能模块，以实现对永磁同步电机的转子运行数据的估测计算。
以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种永磁同步电机的转子运行数据的估测方法，其特征在于，包括：
在将预设高频信号注入永磁同步电机的定子侧后，获取所述永磁同步电机的定子绕组电流信号；
根据所述定子绕组电流信号，得到基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号，其中包括：对所述定子绕组电流信号进行坐标变换及低通滤波处理，得到基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号，所述q轴为沿垂直于所述永磁同步电机的转子的磁场方向的交轴；
在对所述q轴高频电流信号进行解调后，进行低通滤波处理，得到所述永磁同步电机的转子角度误差信息；
根据所述转子角度误差信息，计算所述永磁同步电机的估测转子角度及估测转子角速度；
其中，所述对所述定子绕组电流信号进行坐标变换及低通滤波处理，得到基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号，包括：
对所述定子绕组电流信号进行坐标变换，得到基波旋转坐标系下的q轴电流信号和d轴电流信号，其中，所述d轴为沿所述转子的磁场方向的直轴；
对所述q轴电流信号和d轴电流信号进行高频信号同步旋转坐标变换，得到高频信号同步旋转坐标系下的q轴电流信号和d轴电流信号；
对所述高频信号同步旋转坐标系下的q轴电流信号和d轴电流信号进行低通滤波处理；
对经过低通滤波处理的高频信号同步旋转坐标系下的q轴电流信号和d轴电流信号进行高频信号同步旋转反变换，得到经过低通滤波处理后的基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设高频信号为高频脉振余弦信号，所述对所述q轴高频电流信号进行解调包括：
将与所述高频脉振余弦信号频率相同的高频脉振正弦信号注入所述基波旋转坐标系下的q轴高频电流信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述预设高频信号为预设高频脉振正弦信号或预设高频脉振余弦信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将预设高频信号注入永磁同步电机的定子侧，包括：
将预设高频脉振信号注入同步旋转坐标系下的第一d轴电压信号中，得到第二d轴电压信号，其中，所述第一d轴电压信号是根据d轴给定电流信号与d轴反馈电流信号获得的；
对所述第二d轴电压信号及q轴电压信号进行坐标变换，得到两相静止坐标系下的轴电压信号与/>轴电压信号，其中，所述q轴电压信号是根据q轴给定电流信号与q轴反馈电流信号获得的；
根据所述轴电压信号与/>轴电压信号获得对应的脉冲信号，以使逆变器响应于所述脉冲信号，向永磁同步电机输出对应的驱动电压。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
所述预设高频脉振信号的电压幅值范围为所述永磁同步电机的母线电压幅值的10%至30%。
6.一种电机控制方法，其特征在于，包括：
第一PI控制器响应于给定转子角速度与估测转子角速度做差处理后的信号，输出q轴给定电流信号；
第二PI控制器响应于所述q轴给定电流信号与q轴反馈电流信号做差处理后的信号，输出q轴电压信号；
第三PI控制器响应于d轴给定电流信号与d轴反馈电流信号做差处理后的信号，输出第一d轴电压信号；
将预设高频信号注入所述第一d轴电压信号中，得到第二d轴电压信号；
利用估测转子角度，对第二d轴电压信号及所述q轴电压信号进行坐标变换，得到两相静止坐标系下的轴电压信号与/>轴电压信号；
SVPWM模块响应于所述轴电压信号与所述/>轴电压信号，输出对应的脉冲信号；
逆变器响应于所述脉冲信号，向永磁同步电机输出对应的驱动电压；
其中，所述q轴反馈电流信号与所述d轴反馈电流信号的获得方式包括：采集所述永磁同步电机的定子绕组电流信号，在进行坐标变换后得到所述q轴反馈电流信号与所述d轴反馈电流信号；
其中，所述估测转子角速度与估测转子角度是根据如权利要求1至5任一项所述的方法所获得的。
7.一种计算设备，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的方法。
8.一种永磁同步电机的控制系统，其特征在于，包括：第一PI控制器、第二PI控制器、第三PI控制器、第一坐标变换模块、SVPWM模块、逆变器、第二坐标变换模块及计算设备；
所述第一PI控制器接收给定转子角速度与估测转子角速度做差处理后的信号，并输出q轴给定电流信号；
所述第二PI控制器接收所述q轴给定电流信号与q轴反馈电流信号做差处理后的信号，并向所述第一坐标变换模块输出q轴电压信号；
所述第三PI控制器接收d轴给定电流信号与d轴反馈电流信号做差处理后的信号，并输出第一d轴电压信号；其中，所述d轴给定电流信号为零；
所述第一坐标变换模块被配置为：利用所接收的估测转子角度，对第二d轴电压信号及所述q轴电压信号进行坐标变换，得到两相静止坐标系下的轴电压信号与/>轴电压信号，其中，所述第二d轴电压信号通过将预设高频信号注入所述第一d轴电压信号中获得；
所述SVPWM模块被配置为：接收所述轴电压信号与所述/>轴电压信号，并输出对应的脉冲信号；
所述逆变器根据所述脉冲信号输出对应的驱动电压至所述永磁同步电机；
所述第二坐标变换模块被配置为：采集所述永磁同步电机的定子绕组电流信号，在进行坐标变换后得到所述q轴反馈电流信号与所述d轴反馈电流信号；
所述计算设备为如权利要求7所述的计算设备。
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