CN114070154A - 电机控制方法、芯片以及电机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种电机控制方法、芯片以及电机控制系统，所述电机控制方法包括：获取电机定子的第一电信号；根据所述第一电信号得到第一反电动势；采用低通滤波器对所述第一反电动势进行处理得到第二反电动势；对所述第二反电动势进行幅值、相位补偿，以得到第三反电动势；根据所述第三反电动势获取电机转子的位置信息和/或者速度信息，并根据所述位置信息和/或者速度信息实现电机控制。本申请提供的电机控制方法通过引入低通滤波器可以滤除反电动势中的高次谐波，以减小系统的抖振。同时，对低通滤波器可能会产生的幅值、相位误差进行补偿，以保证电机转子位置的观测精度。
Description
技术领域
本申请涉及电机控制技术领域，具体是涉及一种电机控制方法、芯片以及电机控制系统。
背景技术
随着电力电子技术及微处理器技术的发展，永磁同步电机及其矢量控制在工业领域得到了广泛的应用，如火炮伺服控制、数控机床主轴及进给的控制等，并取代直流电机及其伺服系统。
通常永磁同步电机的高性能控制需要转子位置或速度信息的反馈，一般利用转子位置传感器或速度传感器来获取转子位置或速度信息，大大提高了硬件成本，不利于小型化体积的发展。
发明内容
本申请实施例一方面提供了一种电机控制方法，所述电机控制方法包括：获取电机定子的第一电信号；根据所述第一电信号得到第一反电动势；采用低通滤波器对所述第一反电动势进行处理得到第二反电动势；对所述第二反电动势进行幅值、相位补偿，以得到第三反电动势；根据所述第三反电动势获取电机转子的位置信息和/或者速度信息，并根据所述位置信息和/或者速度信息实现电机控制。
本申请实施例另一方面还提供了一种芯片，所述芯片可应用于电机，所述芯片包括滑模观测器、低通滤波器、补偿单元以及处理单元，所述滑模观测器用于获取电机定子的第一电信号，并根据所述第一电信号得到第一反电动势；所述低通滤波器用于接收所述第一反电动势，并输出第二反电动势；所述补偿单元用于接收所述第二反电动势，并对所述第二反电动势进行补偿以得到第三反电动势；所述处理单元用于根据所述第三反电动势获取电机转子的位置信息和/或者速度信息；其中，所述位置信息和/或者所述速度信息可用于实现电机控制。
本申请实施例另一方面还提供了一种电机控制系统，所述电机控制系统包括芯片和电机，所述芯片为前述实施例中所述的芯片；所述电机包括定子、转子以及控制器，所述定子和所述转子分别与所述控制器连接，所述控制器可根据所述位置信息和/或者所述速度信息实现电机控制。
本申请实施例提供的电机控制方法、芯片以及电机控制系统，通过引入低通滤波器可以滤除反电动势中的高次谐波，以减小系统的抖振。同时，对低通滤波器可能会产生的幅值、相位误差进行补偿，以保证电机转子位置的观测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一些实施例中电机控制系统的结构示意框图；
图2是本申请一些实施例中电机控制方法的流程示意图；
图3是本申请另一些实施例中滑模观测器的原理示意框图；
图4是本申请另一些实施例中饱和函数sat()的示意图；
图5是本申请一些实施例中基于对拖实验平台标定电机交轴电感的流程示意图；
图6是本申请一些实施例中交轴电感-交轴电流变化的曲线示意图；
图7是本申请一些实施例中归一化锁相环的原理示意框图；
图8是本申请一些实施例中归一化锁相环的简化原理示意框图；
图9是本申请一些实施例中芯片的结构示意框图；
图10是本申请一些实施例中电机控制系统的结构示意框图；
图11是本申请一些实施例中计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
作为在此使用的“电机”包括但不限于被设置成依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，其主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。通常情况下，电机的基本结构包括定子和转子，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁场方向有关。电机的基本工作原理利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩，即使得电机转动。
其中，永磁同步电机(Permanent Magnetic Synchronous Machine，PMSM)具有功率密度高、调速性能好、结构灵活多样等显著优点，因而已在驱动牵引、位置伺服、高效动力输出等领域获得了广泛应用。
具体而言，永磁同步电机主要由定子、转子和端盖等部件构成，定子由叠片叠压而成以减少电动机运行时产生的铁耗，其中装有三相交流绕组，称作电枢。转子可以制成实心的形式，也可以由叠片压制而成，其上装有永磁体材料。根据电机转子上永磁材料所处位置的不同，永磁同步电机可以分为表贴式与内置式两种结构形式。表贴式转子的磁路结构简单，制造成本低。
内置式转子的磁路结构主要有径向式、切向式和混合式3种，它们之间的区别主要在于永磁体磁化方向与转子旋转方向关系的不同。由于永磁体置于转子内部，转子表面便可制成极靴，极靴内置入铜条或铸铝等便可起到启动和阻尼的作用，稳态和动态性能都较好。又由于内置式转子磁路不对称，这样就会在运行中产生磁阻转矩，有助于提高电机本身的功率密度和过载能力，而且这样的结构更易于实现弱磁扩速。
可以理解的，永磁同步电动机的高性能控制需要转子位置或速度信息的反馈，而目前国内外研究的重点问题为，如何在不采用转子位置传感器或速度传感器的前提下实现对永磁电机的高性能控制，以此降低硬件成本、缩小系统体积、提高可靠性。
申请人在研究中发现，可以通过引入电机位置观测技术实现永磁同步电机无传感控制，即可以引入磁链观测器、滑模观测器等无传感算法。其中，滑模观测器由于其对参数变化和外部干扰不敏感，以及算法简单、工程实现难度小等优点，在电机高速场合中得到广泛应用。
基于上述发明思路，本申请实施例提供了一种电机控制系统，通过滑模观测器获取电机角速度和转子位置，以实现电机控制运行，即该电机控制系统基于滑模观测器实现。具体而言，请参阅图1，图1是本申请一些实施例中电机控制系统的结构框图，该控制系统采用双闭环矢量控制，外环为速度环，内环为电流环。本申请实施例通过滑模观测器获取电机角速度ωe和电机转子位置θe，电机的三相电流ia、ib、ic通过Clark，Park变换得到交轴电流iq和直轴电流id。角速度给定ωref与角速度ωe作差输出到速度环比例-积分(PI)调节器，速度环PI调节器输出交轴电流iqref。
其中，速度环的输出交轴电流iqref与交轴电流iq作差输出到电流环PI调节器，电流环PI调节器输出交轴电压uq；给定直轴电流idref与直轴电流id作差输出到电流环PI调节器，电流环PI调节器输出直轴电压ud。
进一步地，电流环输出的交轴电压uq、直轴电压ud通过反Park变换得到α-β轴电压uα、uβ，再输入到空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)控制三相逆变桥开关器件动作，由此来控制PMSM的运行，即实现PMSM无传感控制。
申请人进一步研究发现，在通过滑模观测器获取电机角速度和电机转子位置时，由于滑模观测器的固有抖振现象，使得估算的反电动势中含有大量高次谐波，影响滑模观测器的观测性能。
为解决上述技术问题，申请人通过试验发现，在滑模观测器中引入低通滤波器可以滤除反电动势中的高次谐波，以减小系统的抖振。同时，对低通滤波器可能会产生的幅值、相位误差进行补偿，以保证电机转子位置的观测精度。
基于上述解决技术问题的技术思路，本申请实施例进一步提供了一种电机控制方法，其中，该电机控制方法基于滑模观测器实现。具体而言，请结合参阅图2和图3，图2是本申请一些实施例中电机控制方法的流程示意图，图3是本申请一些实施例中滑模观测器的原理结构框图，该电机控制方法大致上可以包括如下步骤：
S201、获取电机定子的第一电信号；
其中，第一电信号可以包括定子电压、定子电流等电信号。在本申请实施例中，第一电信号可以为静止αβ坐标系下的定子电压uα、uβ和/或定子电流iα、iβ。
进一步地，将第一电信号输入至滑模观测器，以使得滑模观测器可以输出电机转子的位置信息和/或者速度信息，进而可以根据电机转子的位置信息和/或者速度信息实现电机控制。换言之，可以利用滑模观测器获取第一电信号，然后经过滑模观测器进行处理后可输出电机转子的位置信息和/或者速度信息。
S202、根据第一电信号得到第一反电动势；
具体而言，可以通过获取电机的定子电压和/或定子电流以得到第一反电动势。当然，在其他实施例中，也可以通过获取电机的其他电信号以得到第一反电动势，本申请实施例对此不进行一一列举。
在一实施例中，可以根据第一电信号获取第二电信号，并根据第一电信号和第二电信号通过计算得到第一反电动势。进一步地，在获取到第一电信号之后，可以根据定子电压方程估算得出第二电信号，并利用饱和函数将第一电信号和第二电信号之差转变为第一反电动势。
例如，首先可以利用滑模观测器获取静止αβ坐标系下的定子电压uα、uβ和/或定子电流iα、iβ(即第一电信号)，并根据PMSM的定子电压方程重新计算得到静止αβ坐标系下估算的定子电流
(即第二电信号)。其中，PMSM的定子电压方程如下：
式中，
分别为估算的α、β轴定子电流，uα、uβ分别为α、β轴定子电压，eα、eβ分别为补偿后的α、β轴反电动势，zα、zβ分别为滤波前的α、β轴反电动势，Ld、Lq分别为电机的直交轴电感，Rs为电机的定子电阻，ωe为估算的电机角速度。
通过sat饱和函数将估算的α、β轴定子电流
和实际的α、β轴定子电流iα、iβ之差转变为滤波前的α、β轴反电动势分量即第一反电动势zα、zβ。其中，sat饱和函数的表达式为：
其中，定子电压uα、uβ可以采用上述电流环输出的交直轴电压通过反Park变换得到，定子电流iα、iβ可以采用上述电机的三相电流ia、ib、ic通过Clark变换得到。当然，在其他实施例中，也可以通过直接获取的方式获取定子电压uα、uβ以及定子电流iα、iβ。
结合参阅图4，图4是本申请一些实施例中饱和函数sat()的示意图，其中，图中ε为滑模边界，为一正常数。饱和函数sat()可以避免像符号函数那样，在零点左右输出会突变，加剧滑模观测器的系统抖振。饱和函数sat()在-ε～ε之间输出值呈线性变化，避免输出突变，可以降低滑模观测器的抖振现象。
S203、采用低通滤波器对第一反电动势进行处理得到第二反电动势。具体而言，将第一反电动势作为输入信号输入低通滤波器模块，低通滤波器模块可以输出相应的滤波信号即第二反电动势。
在一实施例中，通过低通滤波器可获得第二反电动势。其中，低通滤波后的第二反电动势e′α、e′β的表达式为：
滑模观测器中引入的低通滤波器的传递函数为：
式中，ωc为低通滤波器的截止频率。其中，低通滤波器可以滤除反电动势中的高次谐波，降低滑模控制系统的抖振。基于低通滤波器的传递函数可知，低通滤波器的引入会将输入信号的幅值衰减为未滤波时的
相位滞后未滤波
基于此，可以将低通滤波器引起的幅值衰减和相位滞后进行补偿，即进入步骤S204。
S204、对第二反电动势进行幅值、相位补偿以得到第三反电动势。
具体而言，可以利用滑模观测器对第二反电动势e′α、e′β进行补偿，并得到补偿后的反电动势即第三反电动势eα、eβ。在本申请实施例中，对第二反电动势进行幅值、相位补偿的补偿函数的表达式为：
基于欧拉公式：ejθ＝cosθ+jsinθ，可以得出第三反电动势的展开表达式为：
在上式中，实部即为通过幅值、相位补偿后的第三反电动势在α轴的反电动势分量eα，虚部即为通过幅值、相位补偿后的第三反电动势在β轴的反电动势分量eβ。
可以理解的，进行幅值、相位补偿后使得电机转子的位置估算变得更加精确，可以弥补低通滤波器带来的相位延迟，提高滑模观测器的控制精度和运行效率。为了进一步提升滑模观测器的动态性能，本申请将低通滤波引起的幅值衰减和相位滞后进行补偿，可以增加滑模观测器的观测精度。尤其对电机在较高转速下角度补偿效果更加明显，提高系统的运行效率和带载能力，且易于工程实现。其中，幅值、相位补偿包括幅值衰减补偿以及相位滞后补偿。
S205、根据第三反电动势获取电机转子的位置信息和/或者速度信息，并根据电机转子的位置信息和/或者速度信息实现电机控制。具体而言，将第三反电动势进行转换并进行相应的算法计算可以得到电机转子的位置信息和/或者速度信息，例如电机角速度和/或者转子位置等，下文中将作具体描述)，以此可以实现电机无传感控制。
本申请实施例通过在滑模观测器中引入低通滤波器可以滤除反电动势中的高次谐波，以减小系统的抖振。同时，对低通滤波器可能会产生的幅值、相位误差进行补偿，以保证电机转子位置的观测精度。
可以理解的，本申请实施例为了削弱滑模观测器的固有抖振现象，采用低通滤波器对估算的反电势进行低通滤波，滤除反电势中的高次谐波，并对低通滤波器可能会产生的幅值衰减和相位滞后进行补偿。其中，本申请技术方案可应用于高速无位置传感器场合，可针对反正切算法的滑模观测器估算角度误差较大的缺陷，以增加系统的抗干扰性。
在本申请实施例中，由于滑模观测器无感算法需要使用到电机的交轴电感，交轴电感的准确性对位置观测精度的影响较大。当交轴电流增加时，会引起电机交轴磁路饱和程度的变化，从而影响电机交轴电感的变化。在实际系统中，可以对电机交轴电感与交轴电流进行对应标定，以降低因交轴磁路饱和而改变交轴电感对滑模观测器位置观测精度的影响。例如可以通过分段标定的方式获取的交轴电感具有较高的准确性，从而使得滑模观测器具有较高的转子位置观测精度。
例如，可以通过试验平台对电机交轴电感进行多点分段标定，以通过拟合方式对电机交轴电感实现标定，进而降低电机交轴磁路饱和程度的变化对滑模观测器精度的影响。
具体而言，以通过对托试验平台对电机交轴电感进行标定为例。在此之前，应理解，永磁同步电机在dq旋转坐标系下的电压方程如下：
从上式中可以看出，当直轴电流为0时，交轴电感可以通过直轴电压与交轴电流的对应关系得出，基于此，可以通过试验给定交轴电流以及记录相应的直轴电压来标定交轴电感。
结合参阅图5，图5是本申请一些实施例中基于对拖实验平台标定电机交轴电感Lq的流程示意图，其中，对电机交轴电感Lq进行试验标定大致上可以包括如下试验步骤：
S501、对托电机以一固定电频率fe运行，并拖动被测电机运转。具体而言，对拖电机以固定转速转动模拟负载，交轴电流可以认为是负载电流，交轴电流变化，负载电流也会相应变化，但是转速还是保持不变。
S502、将交轴电流从0至最大电流值之间划分为多个区间。一般而言，可以将交轴电流从0至最大电流值之间均匀划分为多个区间。例如，可以标记多个交轴电流区间点0、iq1、iq2、iq3…iqn，以此将交轴电流从0至最大电流值之间划分为多个区间(0-iq1)、(iq1-iq2)、(iq2-iq3)…(iq(n-1)-iqn)。
S503、试验平台控制直轴电流id＝0，以及给定多个交轴电流区间点0、iq1、iq2、iq3…iqn，并记录与交轴电流区间点对应的多个直轴电压ud0、ud1、ud2、ud3…udn。
S504、通过交轴电感Lq与直轴电压ud以及交轴电流iq的对应关系计算得出对应的交轴电感Lq。具体而言，交轴电感Lq的表达式为：Lqn＝(ud0-udn)/(2*π*fe*iqn)，通过该式可以依次计算得出Lq0、Lq1、Lq2、Lq3…Lqn。
进一步地，申请人经过研究发现，获取电机交轴电感的方式大致有两种，即通过查表法和拟合法。
具体而言，查表法即是通过预先建立电机交轴电感以及与电机交轴电感有关的参数的对应关系，在需要获取电机交轴电感时，通过查找与电机交轴电感有关的参数即可获取电机交轴电感。本申请以交轴电流与交轴电感之间的对应关系为例，通过上述试验方法标定多个电机交轴电感，并建立交轴电流与交轴电感之间的对应关系，在需要调用交轴电感时，根据当前交轴电流直接通过查表法即可获取与当前交轴电流对应的标定的电机交轴电感。
在上述试验结果中，可以建立如下对应关系：0-Lq0、iq1-Lq1、iq2-Lq2、iq3-Lq3…iqn-Lqn，在某一状态，电机交轴电流为iq3时，可以通过查找上述对应关系直接获取此时电机交轴电感为Lq3。
拟合法即是通过预先建立电机交轴电感以及与电机交轴电感有关的参数的对应关系，在需要获取电机交轴电感时，通过拟合函数进行计算即可获取电机交轴电感。本申请以交轴电流与交轴电感之间的对应关系为例，通过上述试验方法标定多个电机交轴电感，并通过拟合函数建立交轴电流与交轴电感之间的对应关系，即通过拟合法可以标定在相邻电机交轴电感区间之间的电机交轴电感。在需要调用交轴电感时，根据当前交轴电流通过拟合法采用的拟合函数即可获取与当前交轴电流对应的标定的电机交轴电感。换言之，可以根据当前交轴电流通过拟合法采用的拟合函数即可获取在相邻的上述试验获取的电机交轴电感区间之间的电机交轴电感。
进一步地，在上述多个交轴电流区间之间的交轴电流对应的交轴电感可以利用拟合的方式获取。在本申请部分实施例中，可以采用拟合的方式对上述多个交轴电流区间之间的交轴电流对应的交轴电感进行标定。例如，可以采用线性拟合法或者曲线拟合法对上述多个交轴电流区间之间的交轴电流对应的交轴电感进行标定，并通过实时计算获取当前交轴电流对应的交轴电感。
如图6所示，图6是本申请一些实施例中交轴电感随着交轴电流变化的曲线示意图。本申请实施例以采用线性拟合法进行示例性说明，即采用线性函数拟合的方式对上述多个交轴电流区间之间的交轴电流对应的交轴电感进行标定。当然，在其他实施方式中，也可以采用曲线函数拟合的方式对上述多个交轴电流区间之间的交轴电流对应的交轴电感径进行标定。本申请实施例仅以拟合法采用线性函数拟合为例说明。
具体而言，当交轴电流iq位于区间(iq1-iq2)之间时，对应的交轴电感Lq位于Lq1-Lq2之间的直线上，进而可以通过线性差值查表或者线性拟合函数获取不同交轴电流对应的交轴电感。
可以理解的，当交轴电流区间划分的数量越多时，对应通过分段标定的方式获取的交轴电感越准确，当然，相应地也会增加工作量。本领域技术人员可以根据实际交轴电感或者交轴电流的变化范围来进行区间划分，本申请实施例对此不作具体限定。
进一步地，通过上述试验方法对交轴电感完成标定，标定后的交轴电感可以随着负载电流的变化而作出相应改变，以应对交轴磁路饱和程度的变化。可以理解的，由于滑模观测器无感算法需要使用到电机的交轴电感，交轴电感的准确性对位置观测精度的影响较大。当交轴电流增加时，会引起电机交轴磁路饱和程度的变化，从而影响电机交轴电感的变化。在实际系统中，对电机交轴电感与交轴电流进行对应标定，可以降低因交轴磁路饱和而改变交轴电感对磁链观测器位置观测精度的影响。即通过分段标定的方式获取的交轴电感具有较高的准确性，进而使得转子磁链、具有较高的准确性，从而使得滑模观测器具有较高的转子位置观测精度。
请参阅图7，图7是本申请一些实施例中归一化锁相环的原理示意框图。
在步骤S205中，根据第三反电动势获取电机转子的位置信息和/或者速度信息的步骤可包括：将第三反电动势通过归一化锁相环处理以得到位置信息和/或者速度信息。
可以理解的，第三反电动势eα、eβ为静止αβ坐标系下的定子反电动势的分量，第三反电动势eα、eβ可以通过归一化锁相环处理以得到电机角速度ωe和转子位置θe，即将第三反电动势通过归一化锁相环处理以得到转子位置信息和/或者速度信息，以实现PMSM的无传感矢量控制。
进一步地，定子反电动势的表达式为：
式中，E为反电动势的矢量幅值，θ为电机真实的转子角度。
在本申请部分实施例中，利用定子反电动势构造出位置误差信号Δθ，并将位置误差信号Δθ输入至比例积分(PI)调节器以得到转子位置信息。具体而言，可以通过外差法处理以得到位置误差信号Δθ，其公式如下：-eαcosθe-eβsinθe＝Esin(θ-θe)＝EΔθ，式中，Δθ为转子实际角度和估计角度之差，通过计算反电动势幅值
在将定子反电动势输入锁相环时去除反电动势幅值E，使得锁相环输入仅为Δθ，以进行反电动势归一化处理，进而可以简化锁相环传递函数，使其不受反电动势幅值大小影响。即构造
并通过比例积分(PI)调节器输出电机角速度ωe，电机角速度ωe积分得到转子位置θe。
结合参阅图8，图8是本申请一些实施例中归一化锁相环的简化原理框图。其中，反电动势归一化之前锁相环闭环传递函数为：
以及，反电动势归一化之后锁相环闭环传递函数为：
从归一化锁相环传递函数可知，由于反电动势幅值随转速变化而变化，进而导致闭环特征跟随电机转速变化而变化，系统带宽为变值，对于确定的PI参数，系统表现为时变特性。而在实际控制系统中，为了提高观测性能，往往希望转子位置观测器在不同情况下具有固定带宽，反电动势归一化环节能够有效解决上述观测器带宽随电机温度变化而变化的问题，提升系统动态性能。另外，锁相环方式可解决反正切方式在反电动势过零时位置误差较大以及抗干扰性和稳定性较差的问题。
进一步地，由图8可以看出，锁相环PI参数至少需要整定Kp、Ki两个参数，具有一定的复杂性。基于此，本申请实施例进一步简化锁相环PI参数，以实现设置一个参数即可整定出锁相环的Kp和Ki两个参数。
在本申请部分实施例中，利用极点配置方法设置反电动势归一化锁相环的参数，以使得设置一个参数即可实现归一化锁相环的参数整定。一般而言，将系统两个极点重合放置于s左半平面实轴上，即令Kp＝2ρ、Ki＝ρ2，以使得系统具有两个重合的极点(-ρ，0)。本申请实施例通过极点配置方法设计反电动势归一化锁相环PI参数，使得在系统实际控制中，只需要更改一个参数ρ即可实现锁相环的Kp和Ki两个参数的整定，可以极大地降低PI参数的调试难度。
可以理解的，简化锁相环的PI参数整定，使锁相环的闭环传递函数与E无关，因此简化了锁相环Kp、Ki的整定公式，从而降低PI参数的调试难度。
本申请实施例提供的电机控制方法，通过对低通滤波引起的幅值衰减和相位滞后进行补偿，可以增加滑模观测器角度的观测精度，提高系统的运行效率和带载能力，且易于工程实现，还可以增加系统的动态性能，大大降低输入信号突变对位置观测的影响。简化锁相环PI参数的整定，只需设置一个参数即可整定出锁相环Kp，Ki两个参数，使锁相环位置观测器具有固定带宽，提升系统的动态性能。
进一步地，本申请实施例还提供了一种芯片，该芯片可应用于电机，以实现电机的无传感控制。具体而言，请参阅图9，图9是本申请一些实施例中芯片10的结构示意框图，该芯片10大致可包括滑模观测器11、低通滤波器12、补偿单元13以及处理单元14。
其中，滑模观测器11可用于获取电机定子的第一电信号，并根据该第一电信号得到第一反电动势。具体而已，可以首先利用滑膜观察器11构建出上述定子电压方程，并利用定子电压方程估算出第二电信号。与此同时，利用滑模观测器构建出上述sat饱和函数，并利用该sat饱和函数结合第一电信号和第二电信号得到第一反电动势。
低通滤波器12可用于接收第一反电动势，并输出第二反电动势。具体而言，将第一反电动势作为输入信号输入低通滤波器模块，低通滤波器模块可以输出相应的滤波信号即第二反电动势。
基于低通滤波器12的传递函数可以获知，低通滤波器12的引入会使得输入信号的幅值衰减、相位滞后。因此，补偿单元13用于接收上述低通滤波器输出的第二反电动势，并对第二反电动势进行补偿以得到第三反电动势。其中，补偿单元13可以基于低通滤波器12的传递函数构建补偿函数，并基于该补偿函数对第二反电动势进行补偿。
处理单元13可用于根据第三反电动势获取电机转子的位置信息和/或者速度信息，该位置信息和/或者速度信息可用于实现电机控制。其中，处理单元13可以通过归一化锁相环对第三反电动势进行处理以得到转子位置信息和/或者速度信息，进而实现PMSM的无传感矢量控制。
可以理解的，关于本实施例中的芯片10中相关未尽详述的技术特征可参考前述实施例中的具体描述，故此不再赘述。其中，本实施例中的芯片10可以用于执行前述实施例中所述的电机控制方法。
此外，本申请实施例还提供了一种电机控制系统100，请参阅图10，图10是本申请一些实施例中电机控制系统100的结构示意框图，该电机控制系统100大致上可以包括相耦接的芯片10和电机30。
其中，芯片10可以为前述实施例中的芯片10，故此不再进行赘述。电机30可包括定子31、转子32以及控制器33。其中，控制器33用于控制电机，例如，对电机的启动、加速、运转、减速及停止进行控制。
具体而言，定子31以及转子32分别与控制器33连接，以使得控制器33可以执行上述实施例中所述的电机控制方法。
可以理解的，本申请实施例中的电机控制系统100可以执行前述方法实施例中的相关步骤，本领域技术人员可以采用本申请实施例中的系统来实现上述方法实施例中的相应功能。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质300，具体地，请参阅图11，图11是本申请一些实施例中计算机可读存储介质300的结构示意图，其中，该计算机可读存储介质300存储用于电子数据交换的计算机程序301，该计算机程序301使得计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分步骤或者全部步骤。可以理解的，上述计算机包括电子设备。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读存储介质中。计算机可读存储介质可以包括：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取器(RandomAccess Memory，RAM)、磁盘或光盘等。
可以理解的，在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输。计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设置固有的其他步骤或单元。
以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种电机控制方法，其特征在于，包括：
获取电机定子的第一电信号；
根据所述第一电信号得到第一反电动势；
采用低通滤波器对所述第一反电动势进行处理得到第二反电动势；
对所述第二反电动势进行幅值、相位补偿，以得到第三反电动势；
根据所述第三反电动势获取电机转子的位置信息和/或者速度信息，并根据所述位置信息和/或者所述速度信息实现电机控制。
2.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述根据所述第一电信号得到第一反电动势的步骤包括：
根据所述第一电信号获取第二电信号，并利用饱和函数将所述第一电信号和所述第二电信号之差转变为所述第一反电动势。
3.根据权利要求2所述的电机控制方法，其特征在于，所述根据所述第一电信号获取第二电信号的步骤包括：根据定子电压方程得出所述第二电信号。
4.根据权利要求3所述的电机控制方法，其特征在于，所述第一电信号为静止αβ坐标系下的定子电压和/或者定子电流，所述第二电信号为根据所述定子电压方程估算的静止αβ坐标系下的定子电流。
5.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述对所述第二反电动势进行幅值、相位补偿的步骤包括：
基于所述低通滤波器的传递函数获取对所述第二反电动势进行幅值、相位补偿的补偿函数，并根据所述补偿函数对所述第二反电动势进行幅值、相位补偿。
6.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述根据所述第三反电动势获取电机转子的位置信息和/或者速度信息的步骤包括：将所述第三反电动势通过归一化锁相环处理以得到所述位置信息和/或者所述速度信息。
7.根据权利要求6所述的电机控制方法，其特征在于，将所述第三反电动势通过归一化锁相环处理的步骤包括：利用所述第三反电动势构造位置误差信号，并将所述位置误差信号输入至调节器以得到所述位置信息和/或者所述速度信息。
8.根据权利要求7所述的电机控制方法，其特征在于，利用极点配置方法设置所述归一化锁相环处理的参数，以使得设置一个参数即可实现所述归一化锁相环处理的参数整定。
9.一种芯片，可应用于电机，其特征在于，所述芯片包括：
滑模观测器，用于获取电机定子的第一电信号，并根据所述第一电信号得到第一反电动势；
低通滤波器，用于接收所述第一反电动势，并输出第二反电动势；
补偿单元，用于接收所述第二反电动势，并对所述第二反电动势进行补偿以得到第三反电动势；
处理单元，用于根据所述第三反电动势获取电机转子的位置信息和/或者速度信息；
其中，所述位置信息和/或者所述速度信息可用于实现电机控制。
10.一种电机控制系统，其特征在于，所述电机控制系统包括相耦接的芯片和电机，所述芯片为权利要求9所述的芯片；所述电机包括定子、转子以及控制器，所述定子和所述转子分别与所述控制器连接，所述控制器可根据所述位置信息和/或者所述速度信息实现电机控制。
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