CN117559849A - 永磁同步电机开环稳定启动方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种永磁同步电机开环稳定启动方法、装置、设备及存储介质。方法包括：建立DQ坐标系下的电机数学模型，在DQ坐标系中生成第一电流矢量，确定第一电流矢量的幅值和相位；获取永磁同步电机在上一周期获得的第一电压矢量与第一电机电流，根据第一电压矢量、第一电机电流与电机数学模型得到位置角微分计算公式；对位置角微分计算公式进行处理得到电流矢量相位调整量计算公式，根据电流矢量相位调整量计算公式对第一电流矢量的相位角进行调整得到第二电流矢量；依据第二电流矢量与第一电机电流通过闭环电流环调节器得到永磁同步电机在当前周期所需的第二电压矢量。上述方法对于永磁同步电机可大幅改善启动过程平稳性，确保启动成功。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机开环稳定启动方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
永磁同步电机因为体积小、效率高、功率因数高等诸多优点，在工业领域获得了越来越多的应用。永磁同步电机一般采用矢量控制，矢量控制需要转子的位置和转速信息。实际应用中，因为位置传感器成本、体积、可靠性等因素，很多场合多采用无位置传感器矢量控制算法，通过电压、电流等电气量来辨识转子的位置和速度。无位置传感器控制算法按基本原理可分为基于反电势的方法和基于凸极效应的高频信号注入法。在零速和低速区，反电势太小，基于反电势的方法难以获取转子位置，因此不能用于永磁同步电机的启动。高频信号注入法可适用于零速和低速区，但对于标贴式永磁同步电机，其直轴和交轴电感相同，无凸极效应，信号注入法无法应用。
基于以上原因，对于标贴式永磁同步电机，现有技术中常采用开环电流启动方法（IF启动方法）。但是这种启动方式下，对于磁悬浮真空旋转机械，磁悬浮的真空系统在启动时候是一个无阻尼系统，转子位置会在稳定值附近进行摆动，类似于一个放在真空中的单摆。这种摆动带来了很多负面影响：一是转矩有脉动，速度不平稳；二是转子位置波动可能会造成开闭环切换时候失败；三是如果摆动角度过大，超过了电机的稳定区间，则会导致电机失稳，引起过流停机，导致启动失败。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种永磁同步电机开环稳定启动方法、装置、设备及存储介质。
本发明提供如下技术方案：
第一方面，本公开实施例中提供了一种永磁同步电机开环稳定启动方法，所述方法包括:
建立DQ坐标系下的电机数学模型，在所述DQ坐标系中生成第一电流矢量，并在所述DQ坐标系中确定所述第一电流矢量的幅值和相位；
获取永磁同步电机在上一周期获得的第一电压矢量与第一电机电流，根据所述第一电压矢量、所述第一电机电流与所述电机数学模型，得到位置角微分计算公式；
对所述位置角微分计算公式进行近似处理，得到电流矢量相位调整量计算公式，根据所述电流矢量相位调整量计算公式对所述第一电流矢量的相位角进行调整，得到第二电流矢量；
依据所述第二电流矢量与所述第一电机电流，通过闭环电流环调节器得到所述永磁同步电机在当前周期所需的第二电压矢量。
进一步地，所述建立DQ坐标系下的电机数学模型，在所述DQ坐标系中生成第一电流矢量，包括：
获取所述永磁同步电机的期望电机角速度，并根据所述期望电机角速度建立所述DQ坐标系下的电机数学模型，其中，所述DQ坐标系包括D轴与Q轴；
在所述DQ坐标系中控制所述D轴生成所述第一电流矢量。
进一步地，所述位置角微分计算公式为：
式中，为变频器输出至所述永磁同步电机的电压量，/>为所述永磁同步电机的D轴电流矢量，/>、/>、/>为预设电机参数，/>为所述期望电机角速度，/>为所述永磁同步电机的Q轴电流矢量，/>为所述永磁同步电机的实际角转速，/>为所述永磁同步电机的转子与所述D轴的夹角，/>为拉普拉斯算子。
进一步地，所述对所述位置角微分计算公式进行近似处理，包括：
将所述位置角微分计算公式中的永磁同步电机的实际角转速替换为所述期望电机角速度；
将所述位置角微分计算公式中的拉普拉斯算子通过高通滤波器进行计算，得到高通滤波器公式，将所述拉普拉斯算子替换为所述高通滤波器公式。
进一步地，所述电流矢量相位调整量计算公式为：
式中，为所述电流矢量的相位角，/>为所述高通滤波器公式，/>、/>为预设控制参数。
进一步地，所述闭环电流环调节器采用PI控制法或滞缓控制法。
第二方面，本公开实施例中提供了一种永磁同步电机开环稳定启动装置，所述装置包括：
建模模块，用于建立DQ坐标系下的电机数学模型，在所述DQ坐标系中生成第一电流矢量，并在所述DQ坐标系中确定所述第一电流矢量的幅值和相位；
计算模块，用于获取永磁同步电机在上一周期获得的第一电压矢量与第一电机电流，根据所述第一电压矢量、所述第一电机电流与所述电机数学模型，得到位置角微分计算公式；
调整模块，用于对所述位置角微分计算公式进行近似处理，得到电流矢量相位调整量计算公式，根据所述电流矢量相位调整量计算公式对所述第一电流矢量的相位角进行调整，得到第二电流矢量；
调节模块，用于依据所述第二电流矢量与所述第一电机电流，通过闭环电流环调节器得到所述永磁同步电机在当前周期所需的第二电压矢量。
进一步地，所述装置还包括：
获取模块，用于获取所述永磁同步电机的期望电机角速度，并根据所述期望电机角速度建立所述DQ坐标系下的电机数学模型，其中，所述DQ坐标系包括D轴与Q轴；
生成模块，用于在所述DQ坐标系中控制所述D轴生成所述第一电流矢量。
第三方面，本公开实施例中提供了一种计算机设备，所述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，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面中所述的永磁同步电机开环稳定启动方法的步骤。
第四方面，本公开实施例中提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面中所述的永磁同步电机开环稳定启动方法的步骤。
本申请的有益效果：
本申请实施例提供的永磁同步电机开环稳定启动方法，方法包括：建立DQ坐标系下的电机数学模型，在所述DQ坐标系中生成第一电流矢量，并在所述DQ坐标系中确定所述第一电流矢量的幅值和相位；获取永磁同步电机在上一周期获得的第一电压矢量与第一电机电流，根据所述第一电压矢量、所述第一电机电流与所述电机数学模型，得到位置角微分计算公式；对所述位置角微分计算公式进行近似处理，得到电流矢量相位调整量计算公式，根据所述电流矢量相位调整量计算公式对所述第一电流矢量的相位角进行调整，得到第二电流矢量；依据所述第二电流矢量与所述第一电机电流，通过闭环电流环调节器得到所述永磁同步电机在当前周期所需的第二电压矢量。本发明根据开环启动过程中电机的电压、电流信息，通过电机数学模型，获得电机转子位置角的微分，并以此来调整开环启动过程中电流矢量的相位角。通过这种方法为开环控制系统增加了虚拟阻尼，使得转子在振荡过程中获得的能量小于损失的能量，从而快速衰减振荡。对于磁悬浮分子泵等大转动惯量、小摩擦阻尼的永磁同步电机，该方法可大幅改善启动过程平稳性，确保启动成功。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
图1示出了本申请实施例提供的一种永磁同步电机开环稳定启动方法的流程图；
图2示出了本申请实施例提供的开环电流启动下的DQ坐标系示意图；
图3示出了本申请实施例提供的转子状态与其角度及角度微分的关系示意图；
图4示出了本申请实施例提供的转子反向远离平衡位置时示意图；
图5示出了本申请实施例提供的转子正向接近平衡位置时示意图；
图6示出了本申请实施例提供的未加入本发明算法时转子位置角的曲线示意图；
图7示出了本申请实施例提供的未加入本发明算法时实际转速的曲线示意图；
图8示出了本申请实施例提供的加入本发明算法时转子位置角的曲线示意图；
图9示出了本申请实施例提供的加入本发明算法时实际转速的曲线示意图；
图10示出了本申请实施例提供的一种永磁同步电机开环稳定启动装置的结构示意图；
图11示出了本申请实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。
此外，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该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
如图1所示，为本申请实施例中的一种永磁同步电机开环稳定启动方法的流程图，本申请实施例提供的永磁同步电机开环稳定启动方法包括以下步骤：
步骤S110，建立DQ坐标系下的电机数学模型，在所述DQ坐标系中生成第一电流矢量，并在所述DQ坐标系中确定所述第一电流矢量的幅值和相位。
在本实施例中，首先确定永磁同步电机的期望电机角速度，并建立一个以/>同步旋转的DQ坐标系，DQ坐标系中有D轴与Q轴，如图2所示，在DQ坐标系中建立一个永磁同步电机的电机数学模型。
进一步地，如图2所示，在DQ坐标系中控制D轴产生一个第一电流矢量I，并确定第一电流矢量的幅值和相位。这个第一电流矢量I与转子的永磁体会产生转矩，并将转子拉到同步旋转，最终转子所在的d轴会与第一电流矢量I所在的D轴之间产生一个夹角。该夹角的存在使得第一电流矢量I在q轴产生了转矩分量/>，该转矩分量/>提供了转子旋转所需的负载转矩。
步骤S120，获取永磁同步电机在上一周期获得的第一电压矢量与第一电机电流，根据所述第一电压矢量、所述第一电机电流与所述电机数学模型，得到位置角微分计算公式。
本实施例中从物理上定性分析转子位置振荡的原因，为便于描述将负载转矩和维持转子正常加速所需要的转矩合称为广义负载转矩。当转子位置与其平衡位置一致时，此时电磁转矩等于广义负载转矩。当转子位置偏离平衡位置时，电磁转矩发生变化，电磁转矩与广义负载转矩之间便会产生差值ΔT。ΔT的大小取决于转子偏离平衡位置的远近，偏离平衡位置越远，ΔT越大；转矩差值的方向总是倾向于使得转子回到平衡位置。
转子在其平衡位置附近振荡过程，与单摆的摆动过程非常类似，不同的是单摆的平衡位置是固定的，而转子的平衡位置时随着D轴和Q轴旋转的，在DQ坐标系中转子的平衡位置是固定的。当转子远离平衡位置运动时，ΔT指向平衡位置，与转子运动方向相反，对转子做负功，吸收转子动能，使得转子速度波动下降。当转子接近平衡位置运动时，ΔT依然指向平衡位置，与转子运动方向相同，对转子做正功，使得转子速度波动增加。转子在一个振荡周期中，远离平衡位置运动和接近平衡位置运动时，经过的路径完全相同，由于ΔT大小由转子偏离平衡位置的角度决定，因此不难得出结论，ΔT在转子远离平衡位置时做的负功，与转子在接近平衡位置时做的正功完全相等，如果没有机械轴系和气体的阻力产生能量损失，则转子将在其平衡位置持续振荡下去。这就如同真空中的单摆，在没有阻力情况下，会一直摆动下去。
因此本申请提出如果能通过控制，使得转子在远离平衡位置时ΔT的值大一些，这样转子损失的波动能量就会多一些，让转子在接近平衡位置时，ΔT的值小一些，这样转子获得的波动能量就会少一些。这样每一次振荡过程，转子的波动能量都会降低，最终会停止振荡。这相当于通过控制手段增加了系统的阻尼。
经过上述分析，转子与D轴的夹角在其平稳位置/>附近做正弦振荡，如图3所示。图3中同时显示了/>的微分/>，其为余弦函数。通过表1对比可知，/>正好与期望的/>符号一致，因此可以依据/>来调整电流矢量的相位/>。
表1 转子不同状态时的与期望的/>
我们获取永磁同步电机在上一周期获得的第一电压矢量与第一电机电流，根据第一电压矢量、第一电机电流与电机数学模型，得到位置角微分计算公式：
式中，为变频器上一周期输出至所述永磁同步电机的第一电压矢量，/>为所述永磁同步电机上一周期获得的D轴上的第一电机电流，/>为所述永磁同步电机上一周期获得的Q轴上的第一电机电流，/>可通过传感器采集后运算获得，/>、/>、/>为预设电机参数，/>为所述期望电机角速度，/>为所述永磁同步电机的机械转速，/>为所述永磁同步电机的转子与所述D轴的夹角，/>为拉普拉斯算子。
步骤S130，对所述位置角微分计算公式进行近似处理，得到电流矢量相位调整量计算公式，根据所述电流矢量相位调整量计算公式对所述第一电流矢量的相位角进行调整，得到第二电流矢量。
需要说明的是，本申请对上述位置角微分计算公式做如下近似处理：
（1）是永磁同步电机的实际角转速，是未知的，但是机械转速要经过转动惯量滤波，其波动很小，在正常运行中/>与期望电机角速度/>基本一致，差异很小，因此可用/>代替/>；
（2）微分会引入高频噪声，而高通滤波器在高频时对信号具有微分作用，实际中常用高通滤波器代替微分。将位置角微分计算公式中的拉普拉斯算子通过高通滤波器进行计算，得到高通滤波器公式，因此位置角微分计算公式左侧可用/>代替s，其中T为高通滤波器时间常数；
（3）在稳定运行区间内，-π/2≤≤π/2，从而cos/>>0，因此不影响位置角微分计算公式左侧的符号。
也即可代替/>参与控，因此得到电流矢量相位调整量计算公式：
式中，为所述电流矢量的相位角，/>为所述高通滤波器公式，/>、/>为预设控制参数。
进一步地，得到电流矢量相位调整量计算公式后，根据电流矢量相位调整量计算公式对第一电流矢量I的相位角进行调整，得到第二电流矢量。
步骤S140，依据所述第二电流矢量与所述第一电机电流，通过闭环电流环调节器得到所述永磁同步电机在当前周期所需的第二电压矢量。
由图2可知，电磁转矩正比于电流矢量与转子D轴夹角的正弦值。如图4所示，当转子反向远离其平衡位置/>时，此时第一电流矢量的相位增大变成第二电流矢量，也即与D轴有一个夹角/>>0，则转子与电流矢量之间夹角由增大/>增大到/>，电磁转矩增大了，ΔT也就增大了，对转子做的负功就增大了。
如图5所示，当转子正向接近其平衡位置时，此时第一电流矢量的相位减小变成第二电流矢量，也即与D轴有一个夹角<0，则可以看出转子与电流之间夹角由增大/>减小到/>，此时电磁转矩减小了，ΔT也就减小了，对转子做的正功就减少。
通过类似分析可知，当转子正向远离平衡位置时，<0，可实现对转子多做负功；当转子反向接近平衡位置时，/>>0，可实现对转子少做正功。
最后，依据调整后的第二电流矢量与上一周期的第一电机电流，通过闭环电流环调节器得到永磁同步电机在当前周期所需的第二电压矢量，其中，闭环电流环调节器采用PI控制法或滞缓控制法，本实施例对此不作限定。
在一种可选地实施方式中，为了验证本申请所提的方法，在SIMULINK中搭建仿真模型对上述算法进行了仿真，仿真所用参数如表2所示。
表2 仿真所用参数
未加入本发明所提算法时，转子位置角和实际角转速/>曲线分别如图6和图7所示。可以看到转子位置角几乎做无衰减振荡，相应的转速也有明显的波动，与理论分析一致。这种波动已经严重影响了运行的平稳性，并可能导致开闭环切换时失败。如果仿真中所用的转动惯量再大一些、粘滞摩擦系数再小一些，或者启动时候角加速度再大一些，或者负载转矩有突变，都会使得这种振荡加剧，甚至最终使得转子位置角超出稳定区间而失稳，造成启动失败。
加入本发明所提算法后的转子位置角和实际角转速/>曲线分别如图8和图9所示。相比图6、图7仅在启动瞬间有振荡，但是振荡很快得到抑制。这充分说明了本发明所提算法可以增加控制系统阻尼，抑制振荡，确保大惯量、小阻尼永磁同步电机系统开环启动成功。
本申请实施例提供的永磁同步电机开环稳定启动方法，通过建立DQ坐标系下的电机数学模型，在所述DQ坐标系中生成第一电流矢量，并在所述DQ坐标系中确定所述第一电流矢量的幅值和相位；获取永磁同步电机在上一周期获得的第一电压矢量与第一电机电流，根据所述第一电压矢量、所述第一电机电流与所述电机数学模型，得到位置角微分计算公式；对所述位置角微分计算公式进行近似处理，得到电流矢量相位调整量计算公式，根据所述电流矢量相位调整量计算公式对所述第一电流矢量的相位角进行调整，得到第二电流矢量；依据所述第二电流矢量与所述第一电机电流，通过闭环电流环调节器得到所述永磁同步电机在当前周期所需的第二电压矢量。本发明根据开环启动过程中电机的电压、电流信息，通过电机数学模型，获得电机转子位置角的微分，并以此来调整开环启动过程中电流矢量的相位角。通过这种方法为开环控制系统增加了虚拟阻尼，使得转子在振荡过程中获得的能量小于损失的能量，从而快速衰减振荡。对于磁悬浮分子泵等大转动惯量、小摩擦阻尼的永磁同步电机，该方法可大幅改善启动过程平稳性，确保启动成功。
实施例2
如图10所示，为本申请实施例中的一种永磁同步电机开环稳定启动装置100的结构示意图，其装置包括：
建模模块110，用于建立DQ坐标系下的电机数学模型，在所述DQ坐标系中生成第一电流矢量，并在所述DQ坐标系中确定所述第一电流矢量的幅值和相位；
计算模块120，用于获取永磁同步电机在上一周期获得的第一电压矢量与第一电机电流，根据所述第一电压矢量、所述第一电机电流与所述电机数学模型，得到位置角微分计算公式；
调整模块130，用于对所述位置角微分计算公式进行近似处理，得到电流矢量相位调整量计算公式，根据所述电流矢量相位调整量计算公式对所述第一电流矢量的相位角进行调整，得到第二电流矢量；
调节模块140，用于依据所述第二电流矢量与所述第一电机电流，通过闭环电流环调节器得到所述永磁同步电机在当前周期所需的第二电压矢量。
可选地，上述永磁同步电机开环稳定启动装置还包括：
获取模块，用于获取所述永磁同步电机的期望电机角速度，并根据所述期望电机角速度建立所述DQ坐标系下的电机数学模型，其中，所述DQ坐标系包括D轴与Q轴；
生成模块，用于在所述DQ坐标系中控制所述D轴生成所述第一电流矢量。
可选地，上述永磁同步电机开环稳定启动装置还包括：
第一替换模块，用于将所述位置角微分计算公式中的永磁同步电机的实际角转速替换为所述期望电机角速度；
第二替换模块，用于将所述位置角微分计算公式中的拉普拉斯算子通过高通滤波器进行计算，得到高通滤波器公式，将所述拉普拉斯算子替换为所述高通滤波器公式。
本申请实施例提供的永磁同步电机开环稳定启动装置，根据开环启动过程中电机的电压、电流信息，通过电机数学模型，获得电机转子位置角的微分，并以此来调整开环启动过程中电流矢量的相位角。通过这种方法为开环控制系统增加了虚拟阻尼，使得转子在振荡过程中获得的能量小于损失的能量，从而快速衰减振荡。对于磁悬浮分子泵等大转动惯量、小摩擦阻尼的永磁同步电机，该方法可大幅改善启动过程平稳性，确保启动成功。
实施例3
本申请实施例还提供一种计算机设备。具体请参阅图11，图11为本实施例计算机设备基本结构框图。
所述计算机设备11包括通过系统总线相互通信连接存储器111、处理器112、网络接口113。需要指出的是，图中仅示出了具有存储器111、处理器112、网络接口113的计算机设备11，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。其中，本技术领域技术人员可以理解，这里的计算机设备是一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、数字处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、嵌入式设备等。
所述计算机设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述计算机设备可以与用户通过键盘、鼠标、遥控器、触摸板或声控设备等方式进行人机交互。
所述存储器111至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如，SD或D插槽兼容性测试存储器等）、随机访问存储器（RAM）、静态随机访问存储器（SRAM）、只读存储器（ROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、可编程只读存储器（PROM）、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，所述存储器111可以是所述计算机设备11的内部存储单元，例如该计算机设备11的硬盘或内存。在另一些实施例中，所述存储器111也可以是所述计算机设备11的外部存储设备，例如该计算机设备11上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（SecureDigital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。当然，所述存储器111还可以既包括所述计算机设备11的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，所述存储器111通常用于存储安装于所述计算机设备11的操作系统和各类应用软件，例如插槽兼容性测试方法的计算机可读指令等。此外，所述存储器111还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
所述处理器112在一些实施例中可以是中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、控制器、微控制器、微处理器、或其他永磁同步电机开环稳定启动芯片。该处理器112通常用于控制所述计算机设备11的总体操作。本实施例中，所述处理器112用于运行所述存储器111中存储的计算机可读指令或者处理数据，例如运行所述插槽兼容性测试方法的计算机可读指令。
所述网络接口113可包括无线网络接口或有线网络接口，该网络接口113通常用于在所述计算机设备11与其他电子设备之间建立通信连接。
本实施例中提供的计算机设备可以执行上述永磁同步电机开环稳定启动方法。此处永磁同步电机开环稳定启动方法可以是上述各个实施例的永磁同步电机开环稳定启动方法，在此不再赘述。
实施例4
本实施例还提供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实施例中永磁同步电机开环稳定启动方法的步骤，在此不再赘述。
本实施例中，计算机可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，计算机可读存储介质可以是计算机设备的内部存储单元，例如该计算机设备的硬盘或内存。在另一些实施例中，计算机可读存储介质也可以是计算机设备的外部存储设备，例如该计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，简称为SMC)，安全数字(Secure Digital，简称为SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。当然，计算机可读存储介质还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，计算机可读存储介质通常用于存储安装于计算机设备的操作系统和各类应用软件。此外，计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非易失性存储介质，也可以是易失性存储介质，例如所述存储介质可以为：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种永磁同步电机开环稳定启动方法，其特征在于，所述方法包括：
建立DQ坐标系下的电机数学模型，在所述DQ坐标系中生成第一电流矢量，并在所述DQ坐标系中确定所述第一电流矢量的幅值和相位；
获取永磁同步电机在上一周期获得的第一电压矢量与第一电机电流，根据所述第一电压矢量、所述第一电机电流与所述电机数学模型，得到位置角微分计算公式；
对所述位置角微分计算公式进行近似处理，得到电流矢量相位调整量计算公式，根据所述电流矢量相位调整量计算公式对所述第一电流矢量的相位角进行调整，得到第二电流矢量；
依据所述第二电流矢量与所述第一电机电流，通过闭环电流环调节器得到所述永磁同步电机在当前周期所需的第二电压矢量。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机开环稳定启动方法，其特征在于，所述建立DQ坐标系下的电机数学模型，在所述DQ坐标系中生成第一电流矢量，包括：
获取所述永磁同步电机的期望电机角速度，并根据所述期望电机角速度建立所述DQ坐标系下的电机数学模型，其中，所述DQ坐标系包括D轴与Q轴；
在所述DQ坐标系中控制所述D轴生成所述第一电流矢量。
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机开环稳定启动方法，其特征在于，所述位置角微分计算公式为：
式中，为变频器输出至所述永磁同步电机的电压量，/>为所述永磁同步电机的D轴电流矢量，/>、/>、/>为预设电机参数，/>为所述期望电机角速度，/>为所述永磁同步电机的Q轴电流矢量，/>为所述永磁同步电机的实际角转速，/>为所述永磁同步电机的转子与所述D轴的夹角，/>为拉普拉斯算子。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机开环稳定启动方法，其特征在于，所述对所述位置角微分计算公式进行近似处理，包括：
将所述位置角微分计算公式中的永磁同步电机的实际角转速替换为所述期望电机角速度；
将所述位置角微分计算公式中的拉普拉斯算子通过高通滤波器进行计算，得到高通滤波器公式，将所述拉普拉斯算子替换为所述高通滤波器公式。
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机开环稳定启动方法，其特征在于，所述电流矢量相位调整量计算公式为：
式中，为所述电流矢量的相位角，/>为所述高通滤波器公式，/>、/>为预设控制参数。
6.根据权利要求1所述的永磁同步电机开环稳定启动方法，其特征在于，所述闭环电流环调节器采用PI控制法或滞缓控制法。
7.一种永磁同步电机开环稳定启动装置，其特征在于，所述装置包括：
建模模块，用于建立DQ坐标系下的电机数学模型，在所述DQ坐标系中生成第一电流矢量，并在所述DQ坐标系中确定所述第一电流矢量的幅值和相位；
计算模块，用于获取永磁同步电机在上一周期获得的第一电压矢量与第一电机电流，根据所述第一电压矢量、所述第一电机电流与所述电机数学模型，得到位置角微分计算公式；
调整模块，用于对所述位置角微分计算公式进行近似处理，得到电流矢量相位调整量计算公式，根据所述电流矢量相位调整量计算公式对所述第一电流矢量的相位角进行调整，得到第二电流矢量；
调节模块，用于依据所述第二电流矢量与所述第一电机电流，通过闭环电流环调节器得到所述永磁同步电机在当前周期所需的第二电压矢量。
8.根据权利要求7所述的永磁同步电机开环稳定启动装置，其特征在于，所述装置还包括：
获取模块，用于获取所述永磁同步电机的期望电机角速度，并根据所述期望电机角速度建立所述DQ坐标系下的电机数学模型，其中，所述DQ坐标系包括D轴与Q轴；
生成模块，用于在所述DQ坐标系中控制所述D轴生成所述第一电流矢量。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-8中任一项所述的永磁同步电机开环稳定启动方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述的永磁同步电机开环稳定启动方法的步骤。
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