CN116232159A - 永磁同步电机控制器的控制方法、装置和计算机设备 - Google Patents

永磁同步电机控制器的控制方法、装置和计算机设备 Download PDF

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CN116232159A CN202310274975.2A CN202310274975A CN116232159A CN 116232159 A CN116232159 A CN 116232159A CN 202310274975 A CN202310274975 A CN 202310274975A CN 116232159 A CN116232159 A CN 116232159A
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颜松
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Abstract

本申请涉及一种永磁同步电机控制器的控制方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。方法包括：根据电机交直轴在当前控制周期的电流实际值和电机的特性参数，确定交直轴的电压解耦项；获取电机的交直轴电流控制器的电压输出值，根据电压输出值和电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值；根据预设电压阈值和模值，判断控制电压是否饱和；在控制电压饱和的情况下，减小电流控制器的电压输出值，重新计算电压控制矢量的模值并判断控制电压是否饱和，若是，则结束，若不是，则继续减小电压输出值。本申请仅通过减小电流控制器的输出值来实现对控制电压去饱和的目的，能够应用在电机的多种控制方法中，且能确保对目标电流命令的响应。

Description

永磁同步电机控制器的控制方法、装置和计算机设备
技术领域
本申请涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种永磁同步电机控制的控制方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。
背景技术
在新能源汽车使用的用词同步电机控制系统中，受限于车辆高压电池包输出电压平台的限制，作用于永磁同步电机控制系统的目标电压矢量必须限制在某一范围内，否则会由于高压电池包无法提供所需的控制电压，而导致永磁同步电机失控。当前电动车辆永磁同步电机控制系统中，广泛采用磁场定向控制技术。该控制方法的输入为交直轴(DQ轴)的目标电流值和实际电流值，输出为DQ轴的控制电压，由DQ轴的控制电压共同构成空间电压矢量，通过控制器作用于永磁同步电机，实现矢量控制。
在相关技术中，直接采用PI控制器来获取DQ轴的控制电压，通过将输出限幅前后的电压差，反馈到积分环节，降低积分环节的输出，达到去饱和的作用。或者对抗饱和系数Kc的取值优化，将系统的饱和深度加以区分，如果系统深度饱和，则将电流偏差e引入Kc的取值，从而加速系统退饱和。以上方法应用的前提是DQ轴控制电压仅通过PI控制器来获得，而永磁同步电机的DQ轴相互耦合，DQ轴电压的获取需包含解耦项。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种准确有效的永磁同步电机控制器的控制方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
第一方面，本申请提供了一种永磁同步电机控制器的控制方法。所述方法包括：
获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值；
根据交直轴的电流实际值和电机的特性参数，确定交直轴的电压解耦项；
获取电机的交直轴电流控制器的电压输出值，根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值；
根据预设电压阈值和模值，判断交直轴的控制电压是否饱和；
在控制电压饱和的情况下，减小交直轴电流控制器的电压输出值，返回根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值的步骤并继续执行，直至交直轴的控制电压不饱和。
在其中一个实施例中，获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值，包括：
在当前控制周期内采样获取电机的三相电流值和电角度，根据下式计算电机在当前控制周期的交直轴电流实际值：
Figure BDA0004135884210000021
其中，id_Act为直轴的电流实际值；iq_Act为交轴的电流实际值；θ为在当前控制周期内采样得到的电机的电角度；ia、ib、ic分别为在当前控制周期内采样得到的电机的三相电流值。
在其中一个实施例中，电机的特性参数包括交轴电感、直轴电感以及永磁磁链；相应地，根据交直轴的电流实际值和电机的特性参数，确定交直轴的电压解耦项，包括：
获取电机的电角速度值；
根据电角速度值、交轴电感以及交轴的电流实际值，确定直轴的电压解耦项；
根据电角速度值、永磁磁链、直轴电感以及直轴的电流实际值，确定交轴的电压解耦项。
在其中一个实施例中，交直轴电流控制器为比例积分控制器；相应地，获取电机的交直轴电流控制器的电压输出值，包括：
获取电机在当前控制周期内的交直轴电流命令值；
将交直轴电流实际值和交直轴电流命令值输入至比例积分控制器中，得到比例积分控制器的电压输出值。
在其中一个实施例中，预设电压阈值的确定过程包括：
获取电机的电机控制器输入端母线电压和电机控制器在当前控制周期的调制系数；
根据电机控制器输入端母线电压和调制系数，计算电机在当前控制周期内对应的预设电压阈值。
在其中一个实施例中，减小交直轴电流控制器的电压输出值，包括：
根据预设降幅比例或预设降幅值，减小交直轴电流控制器的电压输出值。
第二方面，本申请还提供了一种永磁同步电机控制器的控制装置。装置包括：
数据获取模块，用于获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值；
电压解耦模块，用于根据交直轴的电流实际值和电机的特性参数，确定交直轴的电压解耦项；
模值计算模块，用于获取电机的交直轴电流控制器的电压输出值，根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值；
判断模块，用于根据预设电压阈值和模值，判断交直轴的控制电压是否饱和；
循环模块，用于在控制电压饱和的情况下，减小交直轴电流控制器的电压输出值，返回根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值的步骤并继续执行，直至交直轴的控制电压不饱和。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值；
根据交直轴的电流实际值和电机的特性参数，确定交直轴的电压解耦项；
获取电机的交直轴电流控制器的电压输出值，根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值；
根据预设电压阈值和模值，判断交直轴的控制电压是否饱和；
在控制电压饱和的情况下，减小交直轴电流控制器的电压输出值，返回根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值的步骤并继续执行，直至交直轴的控制电压不饱和。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。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以下步骤：
获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值；
根据交直轴的电流实际值和电机的特性参数，确定交直轴的电压解耦项；
获取电机的交直轴电流控制器的电压输出值，根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值；
根据预设电压阈值和模值，判断交直轴的控制电压是否饱和；
在控制电压饱和的情况下，减小交直轴电流控制器的电压输出值，返回根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值的步骤并继续执行，直至交直轴的控制电压不饱和。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值；
根据交直轴的电流实际值和电机的特性参数，确定交直轴的电压解耦项；
获取电机的交直轴电流控制器的电压输出值，根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值；
根据预设电压阈值和模值，判断交直轴的控制电压是否饱和；
在控制电压饱和的情况下，减小交直轴电流控制器的电压输出值，返回根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值的步骤并继续执行，直至交直轴的控制电压不饱和。
上述永磁同步电机控制器的控制方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值；根据交直轴的电流实际值和电机的特性参数，确定交直轴的电压解耦项；获取电机的交直轴电流控制器的电压输出值，根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值；根据预设电压阈值和模值，判断交直轴的控制电压是否饱和；在控制电压饱和的情况下，减小交直轴电流控制器的电压输出值，返回根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值的步骤并继续执行，直至交直轴的控制电压不饱和。本申请仅通过减小电流控制器的输出值来实现对控制电压去饱和的目的，能够应用在电机的多种控制方法中，且能确保对目标电流命令的响应。
附图说明
图1为一个实施例中永磁同步电机控制器的控制方法的应用环境图；
图2为一个实施例中永磁同步电机控制器的控制方法的流程示意图；
图3为另一个实施例中永磁同步电机控制器的控制方法的流程示意图；
图4为一个实施例中永磁同步电机中电流控制系统示意图；
图5为一个实施例中永磁同步电机控制器抗电压饱和的控制方法的流程示意图；
图6为一个实施例中永磁同步电机控制器的控制装置的结构框图；
图7为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
永磁同步电动机以永磁体提供励磁，无需励磁电流；永磁同步电动机由定子、转子和端盖等部件构成。定子采用叠片结构以减小电动机运行时的铁耗；转子可做成实心，也可用叠片叠压。电枢绕组可采用集中整距绕组的，也可采用分布短距绕组和非常规绕组。D轴是指电机的直轴，Q轴是指电机交轴，在同步电机中转子磁极的中心线的方向即为直轴方向，两相邻磁极之间的垂直平分线的方向即为交轴方向。
永磁同步电机的控制方式包括多种，例如，恒压频比开环控制、矢量控制、直接转矩控制和智能控制等。本申请实施例以磁场定向控制(FOC，Field-Oriented Control)技术为基础，该控制方法的输入为DQ轴目标电流值和DQ轴实际电流值，输出为DQ轴控制电压，由DQ轴控制电压共同构成空间电压矢量，通过控制器作用于永磁同步电机，实现矢量控制。
本申请实施例提供的永磁同步电机控制器的控制方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，终端102用于获取用词同步电机控制过程中电机的运行数据，例如，终端102为传感器，采集电机的电压或电流值。终端102通过网络与服务器104进行通信，将获取的运行数据发送至服务器104，由服务器104对数据进行处理，已完成电机的控制流程。数据存储系统可以存储服务器104需要处理的数据。数据存储系统可以集成在服务器104上，也可以放在云上或其他网络服务器上。服务器104可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种永磁同步电机控制器的控制方法，以该方法应用于图1中的服务器104为例进行说明，包括以下步骤：
步骤202，获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值；
需要说明的是，永磁同步电机通过给定子绕组通入三相对称电流，产生定子旋转磁场，定子旋转磁场相对于转子旋转在笼型绕组内产生电流，形成转子旋转磁场，定子旋转磁场与转子旋转磁场相互作用产生的异步转矩使转子由静止开始加速转动。其中，当前控制周期即为永磁同步电机的当前电流采样周期，因此当前控制周期的电流实际值是通过在当前控制周期对三相电流进行抽样采集获取的，是瞬时值。当前控制周期的电流实际值的采样方式具有多种，例如三电阻采样、双电阻采样和单电阻采样等，本申请对此不做具体限定。
电机交轴和直轴的电流实际值是通过对三相对称电流进行采样得到三相电流进行转换得到的。具体需要将三相电流转换为两相静止坐标的电流，得到交轴电流和直轴电流。其中，变换过程可以是Clark变换，也可以是Park变换，还可以是IPark变换，本申请对比不作具体限定。
在一个实施例中，获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值，包括：
在当前控制周期内采样获取电机的三相电流值和电角度，根据下式计算电机在当前控制周期的交直轴电流实际值：
Figure BDA0004135884210000071
其中，id_Act为直轴的电流实际值；iq_Act为交轴的电流实际值；θ为在当前控制周期内采样得到的电机的电角度；ia、ib、ic分别为在当前控制周期内采样得到的电机的三相电流值。
步骤204，根据交直轴的电流实际值和电机的特性参数，确定交直轴的电压解耦项；
其中，电机的特性参数是指电机运转过程中，描述电机的状态的参数，包括电机位置参数和电特性参数，例如电机的电角度，再例如电机的交轴电感值。永磁同步电机在运行过程中，交直轴电压之间存在耦合的现象，即D轴的参数变化会引起Q轴的参数变化。也即通过永磁同步电机的电压方程和数学模型可知，电机交轴电压不仅与交轴电流有关，还与直轴电流有关，因此，需要进行电压解耦。电压解耦后得到交轴电压和直轴电压，在本申请中称为电压解耦项。
步骤206，获取电机的交直轴电流控制器的电压输出值，根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值；
电流控制器指一种限流装置，通过分析电流实际值与目标值之间的差距，实现对电流的控制。需要说明的是，交直轴电流控制器具有多种构建方式，交直轴电流控制器的电压输出值可以直接获取。
在确定电机Q轴和D轴的电压输出值和电压解耦项后，能够计算出DQ轴电压控制矢量的模值。在一个实施例中，计算公式如下：
Figure BDA0004135884210000072
其中，|s|为电压控制矢量的模值；ud_PI为关于D轴电流控制器的电压输出值；ud_EMF为D轴电压解耦项；uq_PI为关于Q轴电流控制器的电压输出值；uq_EMF为Q轴电压解耦项。
步骤208，根据预设电压阈值和模值，判断交直轴的控制电压是否饱和；
其中预设电压阈值是指电机的可用电压最大值。通过将模值与预设电压阈值进行比较，确定交直轴的控制电压是否饱和，。在电压控制矢量的模值大于预设电压阈值的情况下，确定通过电压控制矢量对交直轴进行控制时，控制电压处于饱和状态；在电压控制矢量的模值不大于预设电压阈值的情况下，确定通过电压控制矢量对交直轴进行控制时，控制电压处于不饱和状态。
步骤210，在控制电压饱和的情况下，减小交直轴电流控制器的电压输出值，返回根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值的步骤并继续执行，直至交直轴的控制电压不饱和。
为了使DQ轴控制电压的输出值小于许用值，同时保证电压解耦项ud_EMF和uq_EMF的正确性，本发明实例采用减小DQ轴电流控制器输出值ud_PI和uq_PI的方法来达到去饱和的目的。具体实施方法为，减小电流控制器的输出值ud_PI和uq_PI，重新计算新的电压控制矢量对应的控制电压的模值，在根据模值和预设电压阈值重新进行判断电压的饱和状态，如果判断结果仍为饱和，则继续减小ud_PI和uq_PI的值，直至为电压不饱和为止。然后输出去饱和后的控制电压，将去饱和后的DQ轴控制电压输出给后续的控制系统，实现对电机的控制。
上述实施例提供的方法中，获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值；根据交直轴的电流实际值和电机的特性参数，确定交直轴的电压解耦项；获取电机的交直轴电流控制器的电压输出值，根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值；根据预设电压阈值和模值，判断交直轴的控制电压是否饱和；在控制电压饱和的情况下，减小交直轴电流控制器的电压输出值，返回根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值的步骤并继续执行，直至交直轴的控制电压不饱和。本申请仅通过减小电流控制器的输出值来实现对控制电压去饱和的目的，能够应用在电机的多种控制方法中，且能确保对目标电流命令的响应。
在其中一个实施例中，如图3所示，电机的特性参数包括交轴电感、直轴电感以及永磁磁链；相应地，根据交直轴的电流实际值和电机的特性参数，确定交直轴的电压解耦项，包括：
步骤302，获取电机的电角速度值；
步骤304，根据电角速度值、交轴电感以及交轴的电流实际值，确定直轴的电压解耦项；
步骤306，根据电角速度值、永磁磁链、直轴电感以及直轴的电流实际值，确定交轴的电压解耦项。
其中，电机的角速度值是指电机转动的角速度。在获取电机的特性参数是指电特性参数，包括交轴电感Lq、直轴电感Ld以及永磁磁链
Figure BDA0004135884210000091
这些特性参数在电机标定时会建立DQ轴电流对电感和永磁磁链的表格，在程序运行中通过查表的方式获得。
再获取电特性参数后，根据下式计算交轴的电压解耦项uq_EMF和直轴的电压解耦项ud_EMF：
ud_EMF＝ωeLqiq_Act
Figure BDA0004135884210000092
其中，iq_Act为交轴的电流实际值；id_Act为直轴的电流实际值。
上述实施例提供的方法中，通过查表获取电机的电特性参数，结合电特性参数对交直轴电压进行解耦，能够快速确定交直轴的电压解耦项。
在其中一个实施例中，交直轴电流控制器为比例积分控制器；相应地，获取电机的交直轴电流控制器的电压输出值，包括：
获取电机在当前控制周期内的交直轴电流命令值；
将交直轴电流实际值和交直轴电流命令值输入至比例积分控制器中，得到比例积分控制器的电压输出值。
其中，交直轴电流命令值即为电流的目标值、理论值。在本实施例中，交直轴电流控制传感器基于比例积分控制器构建，将交直轴电流命令值和交直轴电流实际值输入比例积分控制器中，得到电压输出值。在一个实施例中，电压输出值的计算公式如下：
Figure BDA0004135884210000093
/>
Figure BDA0004135884210000094
其中，Kp_ud和Kq_ud为DQ轴PI控制器的比例系数；Ki_ud和Ki_uq为DQ轴PI控制器的积分系数；id_Act为D轴的电流实际值，id_Ref为D轴的电流命令值；iq_Act为Q轴的电流实际值，iq_Ref为Q轴的电流命令值；T为载波周期。
上述实施例提供的方法中，比例积分控制器的积分作用使控制器的输出和偏差的积分成比例，故过度过程结束时无余差，积分作用时增大比例度，可保持稳定性，确保电流控制器能够输出更加准确且稳定的电压输出值。
在其中一个实施例中，预设电压阈值的确定过程包括：
获取电机的电机控制器输入端母线电压和电机控制器在当前控制周期的调制系数；
根据电机控制器输入端母线电压和调制系数，计算电机在当前控制周期内对应的预设电压阈值。
通过电压传感器获取电机控制器输入端母线电压udc，结合控制器当前控制周期的调制系数k，可获得当前控制周期的最大许用电压，也即预设电压阈值为
Figure BDA0004135884210000101
判断
Figure BDA0004135884210000102
是否成立，如果成立，则电压饱和，如果不成立，则说明电压未饱和。
上述实施例提供的方法中，实时获取的输入端母线电压值和调制系数会发生改变，在每一控制周期都重新获取计算预设电压阈值，能够对每一周期内电压的状态进行精准判断。且每一控制周期的调制系数可以根据应用场景，灵活设置，具有可变通性。
在其中一个实施例中，减小交直轴电流控制器的电压输出值，包括：
根据预设降幅比例或预设降幅值，减小交直轴电流控制器的电压输出值。
其中，通过预设降幅比例能够等比例减小交直轴电流控制器的电压输出值，例如预设降幅比例为1％，每次以1％步长减小ud_PI和uq_PI的值。预设降幅值能够等间隔减小电压输出值，例如预设降幅值为0.5V，也即ud_PI和uq_Pi的值每次减小0.5V。
上述实施例提供的方法中，在对饱和的控制电压对应的电压输出值进行调整时，根据不同应用场景选择不同的调整方式，灵活应对各种应用场景，实现对电机更准确的控制。
在一个具体实施例中，提供一种永磁同步电机控制器抗电压饱和的控制方法，应用于图4所示电流闭环控制系统中，其中，电流控制器采用PI控制器。如图5所示，方法包括：
S10，获取当前控制周期的DQ轴电流命令值id_Ref和iq_Ref。DQ轴电流命令值一般通过查表的方式获得，也有通过查表结合算法修正的方式获取。
S11，获取当前控制周期DQ轴电流实际值id_Act和iq_Act。通过电流传感器获得电机三相电流ia、ib和ic，再由电机对旋转变压器获取电机当前时刻的电角度θ。通过以下公式计算当前时刻的实际电流值。
Figure BDA0004135884210000111
/>
S12，获取当前控制周期的电机特性参数，包含DQ轴电感Ld和Lq，以及电机永磁磁链
Figure BDA0004135884210000112
这些特性参数在电机标定时会建立DQ轴电流对电感和永磁磁链的表格，在程序运行中通过查表的方式获得。
S13，获取当前控制周期的DQ轴电压解耦项。通过电机旋转变压器获取电机的电角速度值，并结合步骤S12获取的电机特性参数值，按以下公式得到DQ轴电压解耦项：
ud_EMF＝ωeLqiq_Act；
Figure BDA0004135884210000113
S14，获取当前控制周期的DQ轴电流控制器的电压输出值，其输出值ud_PI和uq_PI由以下公式获得：
Figure BDA0004135884210000114
Figure BDA0004135884210000115
上式中，Kp_ud和Kq_ud为DQ轴PI控制器的比例系数，Ki_ud和Ki_uq为DQ轴PI控制器的积分系数，T为载波周期。
S15，获取当前控制周期DQ轴电压控制矢量的模us。该值通过DQ轴电压解耦项的输出值和电流控制器的输出值按下式计算获得：
Figure BDA0004135884210000116
S16，判断当前控制周期的DQ轴控制电压是否饱和。通过电压传感器获取电机控制器输入端母线电压udc，结合控制器当前的调制系数k，可获得当前控制周期的最大许用电压为
Figure BDA0004135884210000121
判断/>
Figure BDA0004135884210000122
是否成立，如果成立，则电压饱和，进入步骤S17，反之则电压未饱和，输出控制电压。
S17，控制电压去饱和。为了使DQ轴控制电压的输出值小于许用值，同时保证电压解耦项ud_EMF和uq_EMF的正确性，本发明实例采用减小DQ轴电流控制器输出值ud_PI和uq_PI的方法来达到去饱和的目的。具体实施方法为，将电流控制器的输出值ud_PI和uq_PI减小为原来的99％，重复步骤S15和S16，如果判断结果仍为饱和，则以1％的步长继续减小ud_PI和uq_PI的值，直至经步骤S16判断为电压不饱和为止。
S18，输出去饱和后的控制电压。将去饱和后的DQ轴控制电压输出给后续的控制系统，实现对电机的控制。
应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的永磁同步电机控制器的控制方法的永磁同步电机控制器的控制装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个永磁同步电机控制器的控制装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于永磁同步电机控制器的控制方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图6所示，提供了一种永磁同步电机控制器的控制装置，包括：数据获取模块601、电压解耦模块602、模值计算模块603、判断模块604和循环模块605，其中：
数据获取模块601，用于获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值；
电压解耦模块602，用于根据交直轴的电流实际值和电机的特性参数，确定交直轴的电压解耦项；
模值计算模块603，用于获取电机的交直轴电流控制器的电压输出值，根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值；
判断模块604，用于根据预设电压阈值和模值，判断交直轴的控制电压是否饱和；
循环模块605，用于在控制电压饱和的情况下，减小交直轴电流控制器的电压输出值，返回根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值的步骤并继续执行，直至交直轴的控制电压不饱和。
在其中一个实施例中，数据获取模块601还用于：
在当前控制周期内采样获取电机的三相电流值和电角度，根据下式计算电机在当前控制周期的交直轴电流实际值：
Figure BDA0004135884210000131
其中，id_Act为直轴的电流实际值；iq_Act为交轴的电流实际值；θ为在当前控制周期内采样得到的电机的电角度；ia、ib、ic分别为在当前控制周期内采样得到的电机的三相电流值。
在其中一个实施例中，电压解耦模块602还用于：
获取电机的电角速度值；
根据电角速度值、交轴电感以及交轴的电流实际值，确定直轴的电压解耦项；
根据电角速度值、永磁磁链、直轴电感以及直轴的电流实际值，确定交轴的电压解耦项。
在其中一个实施例中，模值计算模块603还用于：
获取电机在当前控制周期内的交直轴电流命令值；
将交直轴电流实际值和交直轴电流命令值输入至比例积分控制器中，得到比例积分控制器的电压输出值。
在其中一个实施例中，判断模块604还用于：
获取电机的电机控制器输入端母线电压和电机控制器在当前控制周期的调制系数；
根据电机控制器输入端母线电压和调制系数，计算电机在当前控制周期内对应的预设电压阈值。
在其中一个实施例中，循环模块605还用于：
根据预设降幅比例或预设降幅值，减小交直轴电流控制器的电压输出值。
上述永磁同步电机控制器的控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储电机运行数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种永磁同步电机控制器的控制方法。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值；
根据交直轴的电流实际值和电机的特性参数，确定交直轴的电压解耦项；
获取电机的交直轴电流控制器的电压输出值，根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值；
根据预设电压阈值和模值，判断交直轴的控制电压是否饱和；
在控制电压饱和的情况下，减小交直轴电流控制器的电压输出值，返回根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值的步骤并继续执行，直至交直轴的控制电压不饱和。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
在当前控制周期内采样获取电机的三相电流值和电角度，根据下式计算电机在当前控制周期的交直轴电流实际值：
Figure BDA0004135884210000151
其中，id_Act为直轴的电流实际值；iq_Act为交轴的电流实际值；θ为在当前控制周期内采样得到的电机的电角度；ia、ib、iv分别为在当前控制周期内采样得到的电机的三相电流值。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
获取电机的电角速度值；
根据电角速度值、交轴电感以及交轴电流实际值，确定直轴的电压解耦项；
根据电角速度值、永磁磁链、直轴电感以及直轴电流实际值，确定交轴的电压解耦项。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
获取电机在当前控制周期内的交直轴电流命令值；
将交直轴电流实际值和交直轴电流命令值输入至比例积分控制器中，得到比例积分控制器的电压输出值。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
获取电机的电机控制器输入端母线电压和电机控制器在当前控制周期的调制系数；
根据电机控制器输入端母线电压和调制系数，计算电机在当前控制周期内对应的预设电压阈值。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据预设降幅比例或预设降幅值，减小交直轴电流控制器的电压输出值。
在一个实施例中，提供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以下步骤：
获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值；
根据交直轴的电流实际值和电机的特性参数，确定交直轴的电压解耦项；
获取电机的交直轴电流控制器的电压输出值，根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值；
根据预设电压阈值和模值，判断交直轴的控制电压是否饱和；
在控制电压饱和的情况下，减小交直轴电流控制器的电压输出值，返回根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值的步骤并继续执行，直至交直轴的控制电压不饱和。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
在当前控制周期内采样获取电机的三相电流值和电角度，根据下式计算电机在当前控制周期的交直轴电流实际值：
Figure BDA0004135884210000161
其中，id_Act为直轴的电流实际值；iq_Act为交轴的电流实际值；θ为在当前控制周期内采样得到的电机的电角度；ia、ib、ic分别为在当前控制周期内采样得到的电机的三相电流值。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取电机的电角速度值；
根据电角速度值、交轴电感以及交轴电流实际值，确定直轴的电压解耦项；
根据电角速度值、永磁磁链、直轴电感以及直轴电流实际值，确定交轴的电压解耦项。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取电机在当前控制周期内的交直轴电流命令值；
将交直轴电流实际值和交直轴电流命令值输入至比例积分控制器中，得到比例积分控制器的电压输出值。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取电机的电机控制器输入端母线电压和电机控制器在当前控制周期的调制系数；
根据电机控制器输入端母线电压和调制系数，计算电机在当前控制周期内对应的预设电压阈值。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据预设降幅比例或预设降幅值，减小交直轴电流控制器的电压输出值。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值；
根据交直轴的电流实际值和电机的特性参数，确定交直轴的电压解耦项；
获取电机的交直轴电流控制器的电压输出值，根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值；
根据预设电压阈值和模值，判断交直轴的控制电压是否饱和；
在控制电压饱和的情况下，减小交直轴电流控制器的电压输出值，返回根据电压输出值和交直轴的电压解耦项，确定交直轴电压控制矢量的模值的步骤并继续执行，直至交直轴的控制电压不饱和。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
在当前控制周期内采样获取电机的三相电流值和电角度，根据下式计算电机在当前控制周期的交直轴电流实际值：
Figure BDA0004135884210000171
其中，id_Act为直轴的电流实际值；iq_Act为交轴的电流实际值；θ为在当前控制周期内采样得到的电机的电角度；ia、ib、iv分别为在当前控制周期内采样得到的电机的三相电流值。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取电机的电角速度值；
根据电角速度值、交轴电感以及交轴电流实际值，确定直轴的电压解耦项；
根据电角速度值、永磁磁链、直轴电感以及直轴电流实际值，确定交轴的电压解耦项。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取电机在当前控制周期内的交直轴电流命令值；
将交直轴电流实际值和交直轴电流命令值输入至比例积分控制器中，得到比例积分控制器的电压输出值。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取电机的电机控制器输入端母线电压和电机控制器在当前控制周期的调制系数；
根据电机控制器输入端母线电压和调制系数，计算电机在当前控制周期内对应的预设电压阈值。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据预设降幅比例或预设降幅值，减小交直轴电流控制器的电压输出值。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机控制器的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值；
根据所述交直轴的电流实际值和所述电机的特性参数，确定所述交直轴的电压解耦项；
获取所述电机的交直轴电流控制器的电压输出值，根据所述电压输出值和所述交直轴的电压解耦项，确定所述交直轴电压控制矢量的模值；
根据预设电压阈值和所述模值，判断所述交直轴的控制电压是否饱和；
在所述控制电压饱和的情况下，减小所述交直轴电流控制器的电压输出值，返回根据所述电压输出值和所述交直轴的电压解耦项，确定所述交直轴电压控制矢量的模值的步骤并继续执行，直至所述交直轴的控制电压不饱和。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值，包括：
在所述当前控制周期内采样获取所述电机的三相电流值和电角度，根据下式计算电机在当前控制周期的交直轴电流实际值：
Figure FDA0004135884190000011
其中，id_Act为直轴的电流实际值；iq_Act为交轴的电流实际值；θ为在所述当前控制周期内采样得到的电机的电角度；ia、ib、ic分别为在所述当前控制周期内采样得到的电机的三相电流值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机的特性参数包括交轴电感、直轴电感以及永磁磁链；相应地，所述根据所述交直轴的电流实际值和所述电机的特性参数，确定所述交直轴的电压解耦项，包括：
获取所述电机的电角速度值；
根据所述电角速度值、所述交轴电感以及所述交轴的电流实际值，确定所述直轴的电压解耦项；
根据所述电角速度值、所述永磁磁链、所述直轴电感以及所述直轴的电流实际值，确定所述交轴的电压解耦项。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交直轴电流控制器为比例积分控制器；相应地，所述获取所述电机的交直轴电流控制器的电压输出值，包括：
获取所述电机在所述当前控制周期内的交直轴电流命令值；
将所述交直轴电流实际值和所述交直轴电流命令值输入至所述比例积分控制器中，得到比例积分控制器的电压输出值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设电压阈值的确定过程包括：
获取所述电机的电机控制器输入端母线电压和所述电机控制器在所述当前控制周期的调制系数；
根据所述电机控制器输入端母线电压和所述调制系数，计算所述电机在当前控制周期内对应的预设电压阈值。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述减小所述交直轴电流控制器的电压输出值，包括：
根据预设降幅比例或预设降幅值，减小所述交直轴电流控制器的电压输出值。
7.一种永磁同步电机控制器的控制装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取电机交直轴在当前控制周期的电流实际值；
电压解耦模块，用于根据所述交直轴的电流实际值和所述电机的特性参数，确定所述交直轴的电压解耦项；
模值计算模块，用于获取所述电机的交直轴电流控制器的电压输出值，根据所述电压输出值和所述交直轴的电压解耦项，确定所述交直轴电压控制矢量的模值；
判断模块，用于根据预设电压阈值和所述模值，判断所述交直轴的控制电压是否饱和；
循环模块，用于在所述控制电压饱和的情况下，减小所述交直轴电流控制器的电压输出值，返回根据所述电压输出值和所述交直轴的电压解耦项，确定所述交直轴电压控制矢量的模值的步骤并继续执行，直至所述交直轴的控制电压不饱和。
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
9.一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权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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