CN117424505A - 同步磁阻电机的控制方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种同步磁阻电机的控制方法、设备及介质。在考虑自饱和及交叉饱和效应的非线性磁链电流模型基础上，提出了含MTPA、弱磁、最大电流限制、MTPV的综合非线性控制策略。针对电机的非线性模型，开发了二阶或超线性收敛、可由DSP实现的非线性控制策略数值分析算法。本申请的益处在于：1、数值分析算法简单高效，非线性控制策略的求解可直接由DSP实现，进而可实现变频器非线性控制策略自整定，大大降低人力成本；2、所有的控制策略均考虑了电机的非线性，电机过载能力更强、调速范围更宽，工作效率更高。

Description

同步磁阻电机的控制方法、设备及介质

技术领域

本申请涉及电机控制技术领域，具体涉及一种同步磁阻电机的控制方法、设备及介质。

背景技术

同步磁阻电机的转子结构坚固，无永磁体，无退磁风险，且过载、弱磁能力比永磁同步电机强。并且，同步磁阻电机不需要使用稀土材料，制造成本低，转子无绕组，效率比异步电机高。随着同步磁阻电机转子结构的不断优化，同步磁阻电机正成为新一代高效能电机，有逐渐替代传统低效能异步电机的趋势。

然而，同步磁阻电机有明显的饱和及交叉饱和效应，若采用线性的常电感量控制策略来控制同步磁阻电机，则会使得同步磁阻电机的控制误差较大，不能充分发挥其过载、弱磁性能。

发明内容

本申请提供一种同步磁阻电机的控制方法、设备及介质，旨在减小同步磁阻电机的控制误差，充分发挥其过载、弱磁性能。

第一方面，本申请提供一种同步磁阻电机的控制方法，所述同步磁阻电机的控制方法包括：获取同步磁阻电机的当前d轴电流和当前q轴电流；根据电流与磁链之间的预设第一关联关系，确定与所述当前d轴电流、所述当前q轴电流关联的当前d轴磁链和当前q轴磁链，所述预设第一关联关系中包括呈非线性关联的预设d轴电流、预设q轴电流、预设d轴磁链以及预设q轴磁链；获取所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链；按照所述目标d轴磁链、所述目标q轴磁链，调节所述同步磁阻电机的所述当前d轴磁链、所述当前q轴磁链。

本申请实施例基于呈非线性关联的电流与磁链关系，计算同步磁阻电机的当前d轴磁链、当前q轴磁链，使得d轴磁链、q轴磁链的计算更加准确，从而减小同步磁阻电机的控制误差。

在本申请一种可能的实现方式中，所述获取同步磁阻电机的当前d轴电流和当前q轴电流之前，还包括：获取所述同步磁阻电机中电流与磁链之间的预设非线性计算公式，所述预设非线性计算公式中包括自饱和系数、交叉饱和系数以及不计饱和系数；获取所述预设d轴电流、所述预设q轴电流；基于所述预设d轴电流、所述预设q轴电流，对所述预设非线性计算公式求解，得到所述预设d轴磁链、所述预设q轴磁链；基于所述预设d轴电流、所述预设q轴电流、所述预设d轴磁链以及所述预设q轴磁链，生成所述预设第一关联关系。

本申请实施例综合考虑同步磁阻电机中自饱和、交叉饱和以及不计饱和因素，生成预设第一关联关系，使得预设第一关联关系更加准确。

在本申请一种可能的实现方式中，所述获取所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链，包括：获取所述同步磁阻电机的目标转矩；根据磁链与最大转矩之间的预设第二关联关系，确定与所述目标转矩关联的目标共磁链，所述预设第二关联关系中包括呈非线性关联的预设共磁链与预设最大转矩；基于所述目标共磁链，确定所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链。

本申请实施例采用MTPA控制策略，通过磁链与最大转矩之间呈非线性的预设第二关联关系，计算同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链，以提高同步磁阻电机的控制效率。

在本申请一种可能的实现方式中，所述获取同步磁阻电机的当前d轴电流和当前q轴电流之前，还包括：获取所述同步磁阻电机在预设工作电流下的预设最大转矩，以及在所述预设工作电流和所述预设最大转矩下的d轴电流、q轴电流；基于所述预设第一关联关系、在所述预设工作电流和所述预设最大转矩下的d轴电流、q轴电流，确定在所述预设工作电流和所述预设最大转矩下的d轴磁链、q轴磁链；基于在所述预设工作电流和所述预设最大转矩下的d轴磁链、q轴磁链，确定在所述预设工作电流和所述预设最大转矩下的预设共磁链；基于所述预设最大转矩、所述预设共磁链，生成所述预设第二关联关系。

本申请实施例通过计算同步磁阻电机在预设工作电流下的预设最大转矩和d轴电流、q轴电流，进而计算相应的预设共磁链，生成了MTPA控制策略中呈非线性的预设第二关联关系。

在本申请一种可能的实现方式中，所述基于所述目标共磁链，确定所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链，包括：获取所述同步磁阻电机的当前母线电压和当前转子电角速度；基于所述当前母线电压和所述当前转子电角速度，确定所述同步磁阻电机的当前弱磁最大工作磁链；将所述当前弱磁最大工作磁链、所述目标共磁链中的较小值，作为目标工作磁链；基于所述目标工作磁链，确定所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链。

本申请实施例通过计算同步磁阻电机的当前弱磁最大工作磁链，并通过当前弱磁最大工作磁链限制目标共磁链，使得确定出的目标d轴磁链和目标q轴磁链更加合理。

在本申请一种可能的实现方式中，所述基于所述目标工作磁链，确定所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链，包括：根据工作磁链与最大转矩之间的预设第三关联关系，确定与所述目标工作磁链关联的目标最大转矩，所述预设第三关联关系中包括呈非线性关联的预设工作磁链与预设最大转矩；确定在所述目标工作磁链和所述同步磁阻电机的最大工作电流下的转矩，并作为实际最大转矩；确定所述实际最大转矩与所述目标最大转矩中的较小值，作为所述同步磁阻电机的极限转矩；基于所述极限转矩与所述目标转矩中的较小值、所述目标工作磁链，确定所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链。

本申请实施例通过MTPV控制策略中呈非线性的预设第三关联关系，确定与目标工作磁链关联的目标最大转矩，以及确定最大工作电流下的实际最大转矩，然后基于目标最大转矩和实际最大转矩，对同步磁阻电机的目标转矩进行限制，使得同步磁阻电机的控制更加合理。

在本申请一种可能的实现方式中，所述获取同步磁阻电机的当前d轴电流和当前q轴电流之前，还包括：获取所述同步磁阻电机在预设工作磁链下的多个d轴磁链与q轴磁链；基于所述预设第一关联关系、在所述预设工作磁链下的多个d轴磁链与q轴磁链，确定在所述预设工作磁链下的多个d轴电流与q轴电流；基于在所述预设工作磁链下的多个d轴电流与q轴电流，确定在所述预设工作磁链下的多个转矩；将在所述预设工作磁链下的多个转矩中的最大值，作为与所述预设工作磁链呈非线性关联的预设最大转矩，得到所述预设第三关联关系。

本申请实施例通过计算同步磁阻电机在预设工作磁链下的多个转矩中的最大值，并与预设工作磁链进行关联，生成了MTPV控制策略中呈非线性的预设第三关联关系。

在本申请一种可能的实现方式中，所述基于所述极限转矩与所述目标转矩中的较小值、所述目标工作磁链，确定所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链，包括：获取转矩、工作磁链以及d轴磁链之间的预设第四关联关系，所述预设第四关联关系中包括呈非线性关联的预设转矩、预设工作磁链以及预设d轴磁链；根据所述预设第四关联关系，确定所述极限转矩与所述目标转矩中的较小值、所述目标工作磁链关联的d轴磁链，并作为所述目标d轴磁链，从而得到所述目标d轴磁链和所述目标q轴磁链。

本申请实施例通过呈非线性关联的预设转矩、预设工作磁链以及预设d轴磁链，将极限转矩与目标转矩中的较小值、目标工作磁链，转换为目标d轴磁链和目标q轴磁链，实现了d轴磁链和q轴磁链的快速计算。

第二方面，本申请还提供一种电子设备，所述电子设备包括：一个或多个处理器、存储器以及一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储于所述存储器中，并配置为由所述处理器执行以实现上述的同步磁阻电机的控制方法。

第三方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器进行加载，以执行上述的同步磁阻电机的控制方法中的步骤。

第四方面，本申请提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序或指令，当该计算机程序或指令被电子设备执行时，使得该电子设备执行上述第一方面的任意可能的实现方式中的同步磁阻电机的控制方法。

本申请实施例提供一种同步磁阻电机的控制方法、设备及介质。在考虑自饱和及交叉饱和效应的非线性磁链电流模型基础上，提出了含MTPA、弱磁、最大电流限制、MTPV的综合非线性控制策略。针对电机的非线性模型，开发了二阶或超线性收敛、可由DSP实现的非线性控制策略数值分析算法。本申请的益处在于：1、数值分析算法简单高效，非线性控制策略的求解可直接由DSP实现，进而可实现变频器非线性控制策略自整定，大大降低人力成本；2、所有的控制策略均考虑了电机的非线性，电机过载能力更强、调速范围更宽，工作效率更高。

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是本申请实施例中提供的同步磁阻电机的控制方法的一个实施例流程示意图；

图2是本申请实施例中提供的同步磁阻电机的控制方法的另一实施例流程示意图；

图3是本申请实施例中提供的同步磁阻电机的控制方法的又一实施例流程示意图；

图4是本申请实施例中提供的同步磁阻电机的控制方法的再一实施例流程示意图；

图5是本申请实施例中提供的MTPV曲线与最大工作电流下的转矩曲线的一种示例图；

图6是本申请实施例中提供的同步磁阻电机的控制方法的又一实施例流程示意图；

图7是本申请实施例中提供的工作磁链与转矩之间的关联关系在平面直角坐标系中的相应坐标点的示例图；

图8是本申请实施例中提供的同步磁阻电机的控制装置的一个实施例结构示意图；

图9是本申请实施例中提供的电子设备的一个实施例结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。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所述特征。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。

在本申请中，“在本申请实施例中”、“在本申请的一些实施例中”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“在本申请实施例中”、“在本申请的一些实施例中”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的原理和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

本申请实施例提供一种同步磁阻电机的控制方法、设备及介质，以下分别进行详细说明。

请参阅图1，图1为本申请实施例中提供的同步磁阻电机的控制方法的一个实施例流程示意图。该同步磁阻电机的控制方法具体包括：

101、获取同步磁阻电机的当前d轴电流和当前q轴电流。

在本申请实施例中，同步磁阻电机的转子具有d轴（直轴，direct-axis）和q轴（交轴，quadrature axis），通过d轴、q轴变换，可以将电机的三相电流或电压转换为直流分量和旋转分量，从而方便对电机进行控制。同步磁阻电机的d轴和q轴构成dq旋转坐标系。同步磁阻电机的当前d轴电流和当前q轴电流可通过对电流的直接测量得到。

102、根据电流与磁链之间的预设第一关联关系，确定与当前d轴电流、当前q轴电流关联的当前d轴磁链和当前q轴磁链，预设第一关联关系中包括呈非线性关联的预设d轴电流、预设q轴电流、预设d轴磁链以及预设q轴磁链。

在本申请实施例中，预先存储有电流与磁链之间的预设第一关联关系，预设第一关联关系一般为表格数据，表格数据中的每一行数据中可包括呈非线性关联的预设d轴电流、预设q轴电流、预设d轴磁链以及预设q轴磁链。

在本申请的一些实施例中，与当前d轴电流、当前q轴电流关联的当前d轴磁链和当前q轴磁链，可在预设第一关联关系中通过双线性插值查表得到。双线性插值查表时，当前d轴磁链和当前q轴磁链的公式示例如下：

其中，为当前d轴电流，为当前q轴电流，、为预设第一关联关系中所在电流区间的左右端点值，、为预设第一关联关系中所在电流区间的左右端点值。

下面对预设第一关联关系的生成过程进行描述，具体如下：

同步磁阻电机在dq旋转坐标系下以磁链为状态变量的数学模型为：

其中，为d轴磁链，为q轴磁链，为d轴电压，为q轴电压，为同步磁阻电机中的定子的电阻，为d轴电流，为q轴电流，为同步磁阻电机中的转子的电角速度。

电磁转矩方程为：

其中，为转矩，为电机极对数。

由于同步磁阻电机有明显的饱和及交叉饱和效应，磁链、电流之间的非线性关系可以通过有限元分析、实验等方法得出，为了便于控制策略求解，将磁链、电流之间的非线性关系拟合为非线性磁链电流模型（即同步磁阻电机中电流与磁链之间的预设非线性计算公式）：

其中，指数项S、T、U、V为经验值，经前期分析，取值例如可以是、、、；、、、、为待拟合系数，、表示不计饱和的系数，、分别代表d轴自饱和及q轴自饱和系数，代表交叉饱和系数，通过对磁链、电流之间的非线性关系拟合来确定。

为了生成预设第一关联关系，可事先基于非线性磁链电流模型，由预设d轴电流、预设q轴电流，离线反解出相应的预设d轴磁链、预设q轴磁链，从而得到预设第一关联关系。具体如下：

由于关于呈奇函数特性，关于呈奇函数特性，因此仅求取、工况下的、，此时、为正。其它工况下，如果电流为负，将对应磁链取反即可。

去掉上述非线性磁链电流模型中的绝对值运算后，问题等效于二元非线性方程组求零点问题，此问题可以采用牛顿法迭代求解，牛顿法二阶收敛，求解效率极高，算法简单。

对形如的二元非线性方程组，牛顿法的迭代公式为：

其中，为在处的雅各比矩阵：

牛顿法迭代法求解非线性方程组的计算过程如下：

（1）在的附近选取，给定允许误差、和最大迭代次数；

（2）迭代执行以下步骤，最大迭代次数为K；

（i）计算、；

（ii）求解关于的线性方程组；

（iii）令；

（iv）若，或者，则取，停止计算；如果，输出K次迭代不满足精度要求的信息，并停止迭代。

103、获取同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链。

在本申请实施例中，目标d轴磁链和目标q轴磁链为同步磁阻电机的预期值，即同步磁阻电机的控制参数。目标d轴磁链和目标q轴磁链可由同步磁阻电机的控制装置输入，或者由同步磁阻电机的控制装置输入的其它控制参数进一步计算得到（例如图3所示实施例中的计算方式）。

104、按照目标d轴磁链、目标q轴磁链，调节同步磁阻电机的当前d轴磁链、当前q轴磁链。

在本申请实施例中，由于同步磁阻电机的当前d轴磁链、当前q轴磁链可以计算出来，因此可调节同步磁阻电机的当前d轴磁链、当前q轴磁链，以使当前d轴磁链等于目标d轴磁链，且当前q轴磁链等于目标q轴磁链，实现对于同步磁阻电机的控制。

在本申请的技术方案中，通过呈非线性关联的第一预设关联关系，将当前d轴电流、当前q轴电流转换为相应的当前d轴磁链、当前q轴磁链，从而减小同步磁阻电机的控制误差，充分发挥其过载、弱磁性能。

如图2所示，为本申请实施例中提供的同步磁阻电机的控制方法的另一个实施例流程示意图，获取同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链，可以包括：

201、获取同步磁阻电机的目标转矩。

在本申请实施例中，目标转矩可由同步磁阻电机的控制装置输入，例如同步磁阻电机的控制装置中的转速调节器可输入初始转矩指令，初始转矩指令中包括目标转矩。通过目标转矩的控制，可实现对同步磁阻电机转速的控制。

202、根据磁链与最大转矩之间的预设第二关联关系，确定与目标转矩关联的目标共磁链，预设第二关联关系中包括呈非线性关联的预设共磁链与预设最大转矩。

在本申请实施例中，预先存储有磁链与最大转矩之间的预设第二关联关系，预设第二关联关系一般为表格数据，表格数据中的每一行数据中可包括呈非线性关联的预设共磁链与预设最大转矩。

在本申请的一些实施例中，与目标转矩关联的目标共磁链，可在预设第二关联关系中通过线性插值查表得到。线性插值查表时，目标共磁链的公式示例如下：

其中，、为预设第二关联关系中目标转矩的绝对值所在转矩区间的左端点的预设最大转矩和预设共磁链，、为预设第二关联关系中目标转矩的绝对值所在转矩区间的右端点的预设最大转矩和预设共磁链。

下面对预设第二关联关系的生成过程进行描述，具体如下：

同步磁阻电机的电磁转矩方程为：

由磁链电流模型可以得到：

进而有：

因此，在生成预设第二关联关系时，可仅考虑、、的情况即可。如果转矩为负，对取反即可。

首先，获取同步磁阻电机的最大工作电流，并将其等分，等分后的每一份电流为：

，

对于每一预设工作电流，若将作为自变量，可得到：

这样，每一预设工作电流下均有多个，每一均对应有一个。

对于单个预设工作电流下的任一组、，都可以通过牛顿迭代法求得相应的d轴磁链、q轴磁链，进而可以求得相应的转矩：

在同步磁阻电机不过度饱和的情况下，在上呈单峰形态，峰值点的转矩即同步磁阻电机在预设工作电流下的预设最大转矩，也即MTPA（最大转矩电流比控制）工作点，因此需要确定出该峰值点。

此问题等效于求解的零点，其解析表达式无法直接写出，因此求解其差商的零点，可用弦割法迭代求解，弦割法可超线性收敛，求解效率高，算法简单，当然，也可采用抛物线法等进行求解，在此不做限定。弦割法具体如下：

对于形如的一元非线性方程，弦割法的迭代公式为：

求得峰值点的d轴电流和预设最大转矩后，可求出此时的q轴电流，再通过峰值点的d轴电流、q轴电流基于预设第一关联关系，确定相应的d轴磁链、q轴磁链。此时，在预设工作电流和预设最大转矩下的预设共磁链通过下式计算得到：

将同一预设工作电流下的预设共磁链、预设最大转矩进行关联，从而得到预设第二关联关系中呈非线性关联的预设共磁链与预设最大转矩。

203、基于目标共磁链，确定同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链。

在本申请实施例中，可基于目标共磁链，进一步计算出同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链，计算方式详见图3所示实施例中的步骤。

如图3所示，为本申请实施例中提供的同步磁阻电机的控制方法的另一个实施例流程示意图，基于所述目标共磁链，确定所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链，可以包括：

301、获取同步磁阻电机的当前母线电压和当前转子电角速度。

在本申请实施例中，同步磁阻电机的当前母线电压和当前转子电角速度可通过对电压和电角速度的直接测量得到。

302、基于当前母线电压和当前转子电角速度，确定同步磁阻电机的当前弱磁最大工作磁链。

在本申请实施例中，同步磁阻电机的控制装置采用前馈弱磁法，直接对同步磁阻电机中的定子的共磁链弱磁，从而控制同步磁阻电机，因此还需要基于当前弱磁最大工作磁链，对同步磁阻电机的目标共磁链进行限制。

在本申请的一些实施例中，同步磁阻电机的当前弱磁最大工作磁链的公式示例如下：

其中，为弱磁裕量系数，以保证定子电阻压降和内环动态调节电压。

303、将当前弱磁最大工作磁链、目标共磁链中的较小值，作为目标工作磁链。

在本申请实施例中，将当前弱磁最大工作磁链、目标共磁链中的较小值，作为目标工作磁链，从而实现对目标共磁链的限制。

304、基于目标工作磁链，确定同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链。

在本申请实施例中，可基于目标工作磁链，进一步计算出同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链，计算方式详见图4所示实施例中的步骤。

如图4所示，为本申请实施例中提供的同步磁阻电机的控制方法的另一个实施例流程示意图，基于目标工作磁链，确定同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链，可以包括：

401、根据工作磁链与最大转矩之间的预设第三关联关系，确定与目标工作磁链关联的目标最大转矩，预设第三关联关系中包括呈非线性关联的预设工作磁链与预设最大转矩。

在本申请实施例中，预先存储有工作磁链与最大转矩之间的预设第三关联关系，预设第三关联关系一般为表格数据，表格数据中的每一行数据中可包括呈非线性关联的预设工作磁链与预设最大转矩。

在本申请的一些实施例中，确定与目标工作磁链关联的目标最大转矩，可在预设第三关联关系中通过线性插值查表得到。线性插值查表时，目标最大转矩的公式示例如下：

其中，、为预设第三关联关系中目标工作磁链所在磁链区间的左端点的预设最大转矩与预设工作磁链，、为预设第三关联关系中目标工作磁链所在磁链区间的右端点的预设最大转矩与预设工作磁链。

下面对预设第三关联关系的生成过程进行描述，具体如下：

首先，将同步磁阻电机的最大工作电流作为预设工作电流，确定该预设工作电流下的预设最大转矩，确定该预设最大转矩在预设第三关联关系中关联的预设共磁链，并作为同步磁阻电机所允许的最大工作磁链，并将其等分，等分后的每一份磁链为：

，

对于每一预设工作磁链，若将作为自变量，可得：

这样，每一预设工作磁链下均有多个d轴磁链，每一d轴磁链均对应有一个q轴磁链。

对于单个预设工作电流下的任一组、，都可以采用预设第一关联关系，求得相应的d轴电流、相应的q轴电流，进而可以求得：

在同步磁阻电机不过度饱和的情况下，在上呈单峰形态，峰值点的转矩即同步磁阻电机在预设工作磁链下的预设最大转矩，也即MTPV（最大转矩电压比控制）工作点，因此需要确定出该峰值点。

此问题等效于求解的零点，其解析表达式无法直接写出，可用弦割法迭代求解，弦割法的相关公式可参照图2所示实施例中的步骤。当然，也可采用抛物线法等进行求解，在此不做限定。

将预设工作磁链与该预设工作磁链下的预设最大转矩进行关联，从而得到预设第三关联关系中呈非线性关联的预设工作磁链与预设最大转矩。

在本申请的一些实施例中，预设第三关联关系中呈非线性关联的预设工作磁链与预设最大转矩如图5中的曲线2所示，图5中横坐标为磁链，纵坐标为转矩。

402、确定在目标工作磁链和同步磁阻电机的最大工作电流下的转矩，并作为实际最大转矩。

在本申请实施例中，由于同步磁阻电机的转矩还受同步磁阻电机的最大工作电流限制，因此还需要确定在目标工作磁链和同步磁阻电机的最大工作电流下的转矩，并作为实际最大转矩。

在本申请的一些实施例中，实际最大转矩可通过以下公式计算得到：

在以上公式中，已知量为目标工作磁链、最大工作电流。消去后，上述公式等价于求解关于的一元非线性方程的零点，此方程可以通过牛顿迭代法求解：

对形如的非线性方程，牛顿法的迭代公式为：

求得后，基于，确定出，基于、，通过预设第一关联关系，确定出相应的、。再通过下述公式计算出相应的转矩，就是实际最大转矩：

在本申请的一些实施例中，在同步磁阻电机的最大工作电流下的目标工作磁链与转矩如图5中的曲线1所示，图5中横坐标为磁链，纵坐标为转矩。

403、确定实际最大转矩与目标最大转矩中的较小值，作为同步磁阻电机的极限转矩。

404、基于极限转矩与目标转矩中的较小值、目标工作磁链，确定同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链。

在本申请实施例中，由于同步磁阻电机的转矩受到实际最大转矩和目标最大转矩的限制，因此需要取实际最大转矩和目标最大转矩中的较小值，作为同步磁阻电机的极限转矩，然后再采用极限转矩限制目标转矩。然后再基于极限转矩与目标转矩中的较小值、目标工作磁链，进一步计算出同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链，计算方式详见图6所示实施例中的步骤。

需要说明的是，由于极限转矩是实际最大转矩与目标最大转矩中的较小值，而目标最大转矩是通过预设第三关联关系得到，预设第三关联关系中的预设最大转矩往往是正值，但目标转矩可能是正值，也可能是负值，因此在确定极限转矩与目标转矩中的较小值时，若目标转矩为负值，则需要先将极限转矩也转换为负值（极限转矩的相反数），再与目标转矩进行比较。

如图6所示，为本申请实施例中提供的同步磁阻电机的控制方法的另一个实施例流程示意图，基于所述极限转矩与所述目标转矩中的较小值、所述目标工作磁链，确定所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链，可以包括：

601、获取转矩、工作磁链以及d轴磁链之间的预设第四关联关系，预设第四关联关系中包括呈非线性关联的预设转矩、预设工作磁链以及预设d轴磁链。

在本申请实施例中，预先存储有转矩、工作磁链以及d轴磁链之间的预设第四关联关系，预设第四关联关系一般为表格数据，表格数据中的每一行数据中可包括呈非线性关联的预设转矩、预设工作磁链以及预设d轴磁链。

下面对预设第四关联关系的生成过程进行描述，具体如下：

由于预设转矩、预设工作磁链已知，因此需要基于预设转矩、预设工作磁链，确定出相应的预设d轴磁链。例如可通过以下公式计算得到：

其中，为预设d轴磁链，为预设q轴磁链，为预设工作磁链，为预设转矩。消去后，上述方程组等价于求解关于的一元非线性方程的零点：

此方程可以通过牛顿法迭代求解。

在求解得到、后，将预设转矩、预设工作磁链以及预设d轴磁链关联，从而得到预设第四关联关系。

602、根据预设第四关联关系，确定极限转矩与目标转矩中的较小值、目标工作磁链关联的d轴磁链，并作为目标d轴磁链，从而得到目标d轴磁链和目标q轴磁链。

在本申请实施例中，确定极限转矩与目标转矩中的较小值、目标工作磁链关联的d轴磁链，可在预设第四关联关系中通过双线性插值查表得到。

在本申请的一些实施例中，预设第四关联关系中预设转矩、预设工作磁链如图7中的离散点所示，每一离散点的纵坐标为一个预设转矩，横坐标为一个预设工作磁链。图7中的离散点的边界以图5中的曲线2作为边界。

双线性插值查表时，先用勾股定理求解插值点对应的、、、，然后插值得到目标q轴磁链和目标d轴磁链，具体如下：

对于一些特殊情况，例如在图7中的离散点的边界处，可能只有三个插值点，这种情况可分别沿横纵坐标方向做线性插值，具体如下：

以上两式中，、分别为目标工作磁链在预设第四关联关系中所在磁链区间的左右端点的磁链，、分别为极限转矩与目标转矩中的较小值在预设第四关联关系中所在转矩区间的下上端点的转矩。

为了更好实施本申请实施例中同步磁阻电机的控制方法，在同步磁阻电机的控制方法基础之上，本申请实施例中还提供一种同步磁阻电机的控制装置800。如图8所示，同步磁阻电机的控制装置800包括：

获取单元801，用于获取同步磁阻电机的当前d轴电流和当前q轴电流；

确定单元802，用于根据电流与磁链之间的预设第一关联关系，确定与当前d轴电流、当前q轴电流关联的当前d轴磁链和当前q轴磁链，预设第一关联关系中包括呈非线性关联的预设d轴电流、预设q轴电流、预设d轴磁链以及预设q轴磁链，以及获取同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链；

调节单元803，用于按照目标d轴磁链、目标q轴磁链，调节同步磁阻电机的当前d轴磁链、当前q轴磁链。

本申请实施例提供的同步磁阻电机的控制装置800，在考虑自饱和及交叉饱和效应的非线性磁链电流模型基础上，提出了含MTPA、弱磁、最大电流限制、MTPV的综合非线性控制策略。针对电机的非线性模型，开发了二阶或超线性收敛、可由DSP实现的非线性控制策略数值分析算法。本申请的益处在于：1、数值分析算法简单高效，非线性控制策略的求解可直接由DSP实现，进而可实现变频器非线性控制策略自整定，大大降低人力成本；2、所有的控制策略均考虑了电机的非线性，电机过载能力更强、调速范围更宽，工作效率更高。

除了上述介绍同步磁阻电机的控制方法与装置之外，本申请实施例还提供一种电子设备，其集成了本申请实施例所提供的同步磁阻电机的控制装置800，电子设备包括：一个或多个处理器、存储器以及一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序被存储于存储器中，并配置为由处理器执行上述的同步磁阻电机的控制方法中任一实施例中的步骤。

如图9所示，其示出了本申请实施例所涉及的电子设备的结构示意图，具体来讲：

该电子设备可以包括一个或者一个以上处理器901，进一步，该电子设备还可以包括一个或一个以上计算机可读存储介质的存储器902等部件。可选地，该电子设备还可以包括电源903和输入单元904。本领域技术人员可以理解，图9中示出的电子设备结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：

处理器901是该电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器902内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器902的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据，从而对电子设备进行整体监控。可选的，处理器901可包括一个或多个处理核心；优选的，处理器901可集成应用处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等。

存储器902可用于存储软件程序以及模块，处理器901通过运行存储在存储器902的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器902可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器902还可以包括存储器控制器，以提供处理器901对存储器902的访问。

电子设备还包括给各个部件供电的电源903，优选的，电源903可以通过电源管理系统与处理器901逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源903还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。

该电子设备还可包括输入单元904，该输入单元904可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的信号输入。

尽管未示出，电子设备还可以包括显示单元等，在此不再赘述。具体在本申请实施例中，电子设备中的处理器901会按照如下的指令，将一个或一个以上的应用程序的进程对应的可执行文件加载到存储器902中，并由处理器901来运行存储在存储器902中的应用程序，从而实现各种功能，例如：

获取同步磁阻电机的当前d轴电流和当前q轴电流。根据电流与磁链之间的预设第一关联关系，确定与当前d轴电流、当前q轴电流关联的当前d轴磁链和当前q轴磁链，预设第一关联关系中包括呈非线性关联的预设d轴电流、预设q轴电流、预设d轴磁链以及预设q轴磁链。获取同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链。按照目标d轴磁链、目标q轴磁链，调节同步磁阻电机的当前d轴磁链、当前q轴磁链。

为此，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以包括：只读存储器（ROM，Read Only Memory）、随机存取记忆体（RAM，Random AccessMemory）、磁盘或光盘等。该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序能够被处理器进行加载，以执行本申请实施例所提供的任一种同步磁阻电机的控制方法中的步骤。例如，该指令可以执行如下步骤：

获取同步磁阻电机的当前d轴电流和当前q轴电流。根据电流与磁链之间的预设第一关联关系，确定与当前d轴电流、当前q轴电流关联的当前d轴磁链和当前q轴磁链，预设第一关联关系中包括呈非线性关联的预设d轴电流、预设q轴电流、预设d轴磁链以及预设q轴磁链。获取同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链。按照目标d轴磁链、目标q轴磁链，调节同步磁阻电机的当前d轴磁链、当前q轴磁链。

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。

以上对本申请实施例所提供的一种同步磁阻电机的控制方法、设备及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种同步磁阻电机的控制方法，其特征在于，所述同步磁阻电机的控制方法包括：

获取同步磁阻电机的当前d轴电流和当前q轴电流；

根据电流与磁链之间的预设第一关联关系，确定与所述当前d轴电流、所述当前q轴电流关联的当前d轴磁链和当前q轴磁链，所述预设第一关联关系中包括呈非线性关联的预设d轴电流、预设q轴电流、预设d轴磁链以及预设q轴磁链，所述预设第一关联关系基于所述同步磁阻电机中电流与磁链之间的预设非线性计算公式生成，所述预设非线性计算公式中包括自饱和系数、交叉饱和系数以及不计饱和系数；

获取所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链；

按照所述目标d轴磁链、所述目标q轴磁链，调节所述同步磁阻电机的所述当前d轴磁链、所述当前q轴磁链。

2.如权利要求1所述的同步磁阻电机的控制方法，其特征在于，所述获取同步磁阻电机的当前d轴电流和当前q轴电流之前，还包括：

获取所述预设非线性计算公式；

获取所述预设d轴电流、所述预设q轴电流；

基于所述预设d轴电流、所述预设q轴电流，对所述预设非线性计算公式求解，得到所述预设d轴磁链、所述预设q轴磁链；

基于所述预设d轴电流、所述预设q轴电流、所述预设d轴磁链以及所述预设q轴磁链，生成所述预设第一关联关系。

3.如权利要求1所述的同步磁阻电机的控制方法，其特征在于，所述获取所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链，包括：

获取所述同步磁阻电机的目标转矩；

根据磁链与最大转矩之间的预设第二关联关系，确定与所述目标转矩关联的目标共磁链，所述预设第二关联关系中包括呈非线性关联的预设共磁链与预设最大转矩；

基于所述目标共磁链，确定所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链。

4.如权利要求3所述的同步磁阻电机的控制方法，其特征在于，所述获取同步磁阻电机的当前d轴电流和当前q轴电流之前，还包括：

获取所述同步磁阻电机在预设工作电流下的预设最大转矩，以及在所述预设工作电流和所述预设最大转矩下的d轴电流、q轴电流；

基于所述预设第一关联关系、在所述预设工作电流和所述预设最大转矩下的d轴电流、q轴电流，确定在所述预设工作电流和所述预设最大转矩下的d轴磁链、q轴磁链；

基于在所述预设工作电流和所述预设最大转矩下的d轴磁链、q轴磁链，确定在所述预设工作电流和所述预设最大转矩下的预设共磁链；

基于所述预设最大转矩、所述预设共磁链，生成所述预设第二关联关系。

5.如权利要求3所述的同步磁阻电机的控制方法，其特征在于，所述基于所述目标共磁链，确定所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链，包括：

获取所述同步磁阻电机的当前母线电压和当前转子电角速度；

基于所述当前母线电压和所述当前转子电角速度，确定所述同步磁阻电机的当前弱磁最大工作磁链；

将所述当前弱磁最大工作磁链、所述目标共磁链中的较小值，作为目标工作磁链；

基于所述目标工作磁链，确定所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链。

6.如权利要求5所述的同步磁阻电机的控制方法，其特征在于，所述基于所述目标工作磁链，确定所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链，包括：

根据工作磁链与最大转矩之间的预设第三关联关系，确定与所述目标工作磁链关联的目标最大转矩，所述预设第三关联关系中包括呈非线性关联的预设工作磁链与预设最大转矩；

确定在所述目标工作磁链和所述同步磁阻电机的最大工作电流下的转矩，并作为实际最大转矩；

确定所述实际最大转矩与所述目标最大转矩中的较小值，作为所述同步磁阻电机的极限转矩；

基于所述极限转矩与所述目标转矩中的较小值、所述目标工作磁链，确定所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链。

7.如权利要求6所述的同步磁阻电机的控制方法，其特征在于，所述获取同步磁阻电机的当前d轴电流和当前q轴电流之前，还包括：

获取所述同步磁阻电机在预设工作磁链下的多个d轴磁链与q轴磁链；

基于所述预设第一关联关系、在所述预设工作磁链下的多个d轴磁链与q轴磁链，确定在所述预设工作磁链下的多个d轴电流与q轴电流；

基于在所述预设工作磁链下的多个d轴电流与q轴电流，确定在所述预设工作磁链下的多个转矩；

将在所述预设工作磁链下的多个转矩中的最大值，作为与所述预设工作磁链呈非线性关联的预设最大转矩，得到所述预设第三关联关系。

8.如权利要求6所述的同步磁阻电机的控制方法，其特征在于，所述基于所述极限转矩与所述目标转矩中的较小值、所述目标工作磁链，确定所述同步磁阻电机的目标d轴磁链和目标q轴磁链，包括：

获取转矩、工作磁链以及d轴磁链之间的预设第四关联关系，所述预设第四关联关系中包括呈非线性关联的预设转矩、预设工作磁链以及预设d轴磁链；

根据所述预设第四关联关系，确定所述极限转矩与所述目标转矩中的较小值、所述目标工作磁链关联的d轴磁链，并作为所述目标d轴磁链，从而得到所述目标d轴磁链和所述目标q轴磁链。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储器；以及

一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储于所述存储器中，并配置为由所述处理器执行以实现权利要求1至8中任一项所述的同步磁阻电机的控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器进行加载，以执行权利要求1至8中任一项所述的同步磁阻电机的控制方法中的步骤。