转速控制方法、装置、电机调速系统、存储介质和处理器与流程

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种转速控制方法、装置、电机调速系统、存储介质和处理器，尤其涉及一种永磁同步电机调速系统的转速饱和动态抑制方法、装置、电机调速系统、存储介质和处理器。

背景技术：

永磁同步电机是一种结构简单、低成本、高效率的电动机，其被广泛应用在如航空航天、数控机床以及电动车辆等工业工程领域中。

在一些方案中，用于控制永磁同步电机的调速系统多为矢量控制系统，矢量控制系统是一种双闭环反馈控制系统，它以转速环(即速度控制环路)作为外环，并以电流环(即电流控制环路)作为内环，每条控制环路上使用pi调节器对控制变量给定值与实际值之间的误差进行调节，从而驱动电机运行。

在电机起动过程与弱磁升速过程中，控制系统中会产生静态误差，pi调节器需要消除控制系统中的静态误差。误差的累积会引起转速环与电流环积分饱和现象的出现，为抑制积分饱和现象，还需要对pi调节器的输出变量进行限制，但转速pi调节器的输出变量限制范围无法根据转速变化进行调整，造成电机转速不能被准确控制。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种转速控制方法、装置、电机调速系统、存储介质和处理器，以解决转速pi调节器的输出变量限制范围无法根据转速变化进行调整导致电机转速不能被准确控制的问题，达到转速pi调节器的输出变量限制范围能够根据转速变化进行调整而使电机转速能被准确控制的效果。

本发明提供一种转速控制方法，包括：在由转速环和电流环构成的双闭环电机矢量控制系统中的转速环中，获取电机给定转速；确定电机实时转矩，并根据所述电机实时转矩和所述电机给定转速，动态调节转速环中转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围，以动态抑制电机升速过程中产生的转速饱和现象。

可选地，确定电机实时转矩，并根据所述电机实时转矩和所述电机给定转速，动态调节转速环中转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围，包括：确定电机实时转矩，并根据所述电机实时转矩和所述电机给定转速，确定电机在所述电机给定转速下的给定功率；根据所述给定功率，确定电机的给定q轴电流参考值；以所述给定q轴电流参考值为基准，确定转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的上限和幅度限制范围的下限。

可选地，确定电机实时转矩，并根据所述电机实时转矩和所述电机给定转速，确定电机在所述电机给定转速下的给定功率，包括：检测电机运行时的输出转矩，作为所述电机实时转矩；将所述电机实时转矩和所述电机给定转速的乘积，作为电机在所述电机给定转速下的给定功率。

可选地，根据所述给定功率，确定电机的给定q轴电流参考值，包括：检测电机调速系统的直流侧母线电压的最大值，得到直流母线电压最大值；对所述直流母线电压最大值进行取倒数和比例计算处理，得到带比例系数的直流侧母线电压最大值的倒数；将所述给定功率、以及所述带比例系数的直流侧母线电压最大值的倒数的乘积，确定为电机在所述电机给定转速下的q轴电流参考值。

可选地，以所述给定q轴电流参考值为基准，确定转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的上限和幅度限制范围的下限，包括：对所述给定q轴电流参考值与设定比例系数进行乘积，得到所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积；转换所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积的方向，得到反向的所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积；将所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积，作为转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的上限；将反向的所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积，作为转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的下限。

可选地，还包括：在动态抑制电机升速过程中产生的转速饱和现象的情况下，动态抑制电流环中的电流pi调节器输出的给定q轴电压幅值。

与上述方法相匹配，本发明另一方面提供一种转速控制装置，包括：获取单元，以及转速饱和抑制单元；其中，所述获取单元，用于在由转速环和电流环构成的双闭环电机矢量控制系统中的转速环中，获取电机给定转速；所述转速饱和抑制单元，用于确定电机实时转矩，并根据所述电机实时转矩和所述电机给定转速，动态调节转速环中转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围，以动态抑制电机升速过程中产生的转速饱和现象。

可选地，所述转速饱和抑制单元，包括：功率确定模块、电流确定模块、以及幅度限制模块；所述转速饱和抑制单元确定电机实时转矩，并根据所述电机实时转矩和所述电机给定转速，动态调节转速环中转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围，包括：功率确定模块，用于确定电机实时转矩，并根据所述电机实时转矩和所述电机给定转速，确定电机在所述电机给定转速下的给定功率；电流确定模块，用于根据所述给定功率，确定电机的给定q轴电流参考值；幅度限制模块，用于以所述给定q轴电流参考值为基准，确定转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的上限和幅度限制范围的下限。

可选地，所述功率确定模块，包括：电机转矩检测模块和第一乘法器；所述功率确定模块确定电机实时转矩，并根据所述电机实时转矩和所述电机给定转速，确定电机在所述电机给定转速下的给定功率，包括：电机转矩检测模块，用于检测电机运行时的输出转矩，作为所述电机实时转矩；第一乘法器，用于将所述电机实时转矩和所述电机给定转速的乘积，作为电机在所述电机给定转速下的给定功率。

可选地，所述电流确定模块，包括：直流母线电压检测模块、电压处理模块和第二乘法器；所述电流确定模块根据所述给定功率，确定电机的给定q轴电流参考值，包括：直流母线电压检测模块，用于检测电机调速系统的直流侧母线电压的最大值，得到直流母线电压最大值；电压处理模块，用于对所述直流母线电压最大值进行取倒数和比例计算处理，得到带比例系数的直流侧母线电压最大值的倒数；第二乘法器，用于将所述给定功率、以及所述带比例系数的直流侧母线电压最大值的倒数的乘积，确定为电机在所述电机给定转速下的q轴电流参考值。

可选地，幅度限制模块，包括：比例计算模块、反向控制模块、最大幅度限制模块和最小幅度限制模块；所述幅度限制模块以所述给定q轴电流参考值为基准，确定转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的上限和幅度限制范围的下限，包括：比例计算模块，用于对所述给定q轴电流参考值与设定比例系数进行乘积，得到所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积；反向控制模块，用于转换所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积的方向，得到反向的所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积；最大幅度限制模块，用于将所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积，作为转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的上限；最小幅度限制模块，用于将反向的所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积，作为转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的下限。

可选地，所述转速饱和抑制单元，还用于在动态抑制电机升速过程中产生的转速饱和现象的情况下，动态抑制电流环中的电流pi调节器输出的给定q轴电压幅值。

与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种电机调速系统，包括：以上所述的转速控制装置。

与上述方法相匹配，本发明再一方面提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行以上所述的转速控制方法。

与上述方法相匹配，本发明再一方面提供一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行以上所述的转速控制方法。

本发明的方案，通过在电机矢量控制系统中转速pi调节器的输出端设置转速饱和动态抑制模块，对双闭环型矢量控制系统中转速环pi调节器的输出变量-给定电机q轴电流iq*进行幅度上限与幅度下限的限制，使其幅度上限与幅度下限不会正向过大或负向过小而导致iq*进入饱和区间，以将转速pi调节器的输出变量控制在合理的变化范围内，抑制永磁同步电机矢量控制系统中转速pi调节器输出变量的积分饱和现象，有利于提升电机运行稳定性。

进一步，本发明的方案，通过对不同给定转速条件下的电机功率进行计算与处理，使转速pi调节器的输出变量iq*的幅值上限与下限限制范围根据不同给定转速条件下的电机功率的改变而进行改变，使电机在功率变化时，给定q轴电流饱和区间的抑制范围随功率动态变化，以使变频电机矢量控制系统在不同给定转速条件下动态抑制转速的积分饱和现象，有利于提高电机调速系统的控制性能。

进一步，本发明的方案，通过对转速环输出变量iq*进行了幅度限制使其不进入饱和区间，并且转速环输出变量iq*的变化幅度上限与下限由电机功率与直流侧母线电压最大值通过计算处理得出，可以保证后续的d-q轴输出电压不会高于直流侧母线电压最大值而产生电压饱和现象，可以解决永磁同步电机矢量控制系统中因转速积分饱和现象产生的误差而导致的电机d-q轴电压饱和现象；从而可以取消配置在电流环pi调节器输出端的、用以控制pi调节器输出的给定d-q轴电压值不进入饱和区间的电压幅度限制模块，简化控制过程。

由此，本发明的方案，通过对双闭环型矢量控制系统中转速环pi调节器的输出变量-给定电机q轴电流iq*进行幅度上限与幅度下限的限制，使其幅度上限与幅度下限不会正向过大或负向过小而导致iq*进入饱和区间，以将转速pi调节器的输出变量控制在合理的变化范围内，动态抑制电机升速过程中产生的转速饱和现象，不仅可以解决电机矢量控制系统中转速pi调节器的误差积分导致的转速饱和现象影响电机运行稳定性的问题，达到提升电机运行稳定性的效果；还可以解决转速pi调节器的输出变量限制范围无法根据转速变化进行调整导致电机转速不能被准确控制的问题，达到转速pi调节器的输出变量限制范围能够根据转速变化进行调整而使电机转速能被准确控制的效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的转速控制装置的一实施例的结构示意图；

图2为应用本发明的电机转速饱和动态抑制方法的永磁同步电机调速系统的一实施例的结构示意图；

图3为本发明的转速饱和动态抑制模块的一实施例的结构示意图；

图4为本发明的转速饱和动态抑制模块的一实施例的控制流程示意图；

图5为本发明的转速饱和动态抑制模块在1800(转/分)条件下转速控制效果图；

图6为本发明的转速饱和动态抑制模块在2400(转/分)条件下转速控制效果图；

图7为本发明的转速饱和动态抑制模块在3000(转/分)条件下转速控制效果图；

图8为本发明的转速控制方法的一实施例的流程示意图；

图9为本发明的方法中动态调节转速环中转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的一实施例的流程示意图；

图10为本发明的方法中确定电机在所述电机给定转速下的给定功率的一实施例的流程示意图；

图11为本发明的方法中确定电机的给定q轴电流参考值的一实施例的流程示意图；

图12为本发明的方法中确定转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的上限和幅度限制范围的下限的一实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种转速控制装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该转速控制装置可以应用在电机调速系统尤其是永磁同步电机调速系统中，具体可以设置在由转速环和电流环构成的双闭环电机矢量控制系统中的转速环中，位于双闭环电机矢量控制系统中转速pi调节器的输出端，如在转速pi调节器的输出端添加了应用本发明的电机转速饱和动态抑制方法的转速饱和动态抑制模块。在转速环中，转速环闭环误差跟踪反馈单元与转速pi调节器配合设置。永磁同步电机转速控制装置，可以包括：获取单元，以及转速饱和抑制单元。

在一个可选例子中，所述获取单元，可以用于在由转速环和电流环构成的双闭环电机矢量控制系统中的转速环中，获取电机给定转速。

在一个可选例子中，所述转速饱和抑制单元，可以用于确定电机实时转矩，并根据所述电机实时转矩和所述电机给定转速，动态调节转速环中转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围，以将所述转速pi调节器的输出变量控制在双闭环电机矢量控制系统的安全的变化范围内，动态抑制电机升速过程中产生的转速饱和现象。通过使转速pi调节器的输出变量iq*的幅值上限与下限限制范围根据不同给定转速条件下的电机功率的改变而进行改变，使电机在功率变化时，给定q轴电流饱和区间的抑制范围随功率动态变化，可以根据转速变化调整永磁同步电机矢量控制系统中转速pi调节器输出端幅度限制模块的幅度限制范围。

例如：将转速pi调节器的输出变量控制在合理的变化范围内，防止pi调节器的误差积分导致的转速饱和现象出现；同时，当电机转速改变时，控制系统能够在不需要改变系统结构与系统参数的条件下，根据当前的电机转速调整pi调节器输出变量的幅值限制范围，实现对转速pi调节器输出变量的动态幅度控制，提高电机调速系统的控制性能。

由此，通过根据电机转速变化而调整转速pi调节器输出端饱和抑制模块幅度限制范围，将转速pi调节器的输出变量控制在合理的变化范围内，使变频电机矢量控制系统在不同给定转速条件下动态抑制转速的积分饱和现象，可以解决永磁同步电机矢量控制系统中转速pi调节器输出变量出现积分饱和现象的问题，提高矢量控制系统的稳定性。

可选地，所述转速饱和抑制单元，即转速饱和动态抑制模块，可以包括：功率确定模块(如电机转矩-功率转换模块)、电流确定模块(如等效电流计算模块)、以及幅度限制模块(如动态幅度限制模块)。

相应地，所述转速饱和抑制单元确定电机实时转矩，并根据所述电机实时转矩和所述电机给定转速，动态调节转速环中转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围，可以包括：

功率确定模块(如电机转矩-功率转换模块)，可以用于确定电机实时转矩，并根据所述电机实时转矩和所述电机给定转速，确定电机在所述电机给定转速下的给定功率。例如：电机转矩-功率转换模块，能够检测电机运行时的输出转矩。将电机输出转矩与给定转速输入至乘法器，能够获得电机在给定转速条件下的给定功率。

更可选地，所述功率确定模块(如电机转矩-功率转换模块)，可以包括：电机转矩检测模块和第一乘法器。例如：电机转矩-功率转换模块，可以由一个电机转矩检测模块与一个乘法器构成。

相应地，所述功率确定模块(如电机转矩-功率转换模块)确定电机实时转矩，并根据所述电机实时转矩和所述电机给定转速，确定电机在所述电机给定转速下的给定功率，可以包括：

电机转矩检测模块，可以用于检测电机运行时的输出转矩，作为所述电机实时转矩。例如：电机转子的实时转矩te，可以由永磁同步电机调速系统传感模块采样获得。如在转矩-功率检测模块中，转矩检测模块用以检测电机运行时的实时输出转矩te。

第一乘法器，可以用于将所述电机实时转矩和所述电机给定转速的乘积，作为电机在所述电机给定转速下的给定功率。

例如：利用采集获得的电机转子实时转矩te与电机当前的给定转速ω，可以计算出在给定转速条件下，电机的运行功率p，计算方法如电机运行时机械功率计算公式如式(1)所示：p＝ω×te(1)。在式(1)中，p为电机运行功率，ω为电机给定转速，te为给定转速条件下电机转子的实时转矩。

由此，通过利用检测获得的电机实时转矩与电机给定转速，计算出电机在给定转速条件下的给定功率，可以为计算出电机的给定q轴电流参考值提供精准依据，有利于提升对转速积分饱和现象进行抑制的过程中电机的给定q轴电流参考值确定的精准性。

电流确定模块(如等效电流计算模块)，可以用于根据所述给定功率，确定电机的给定q轴电流参考值。例如：等效电流计算模块，通过电机转矩-功率转换模块输出的电机给定功率，来计算出给定转速条件下的电机q轴电流参考值，能够让电机正常运行，但又足够小以保证不会进入饱和区间的q轴电流参考值。

更可选地，所述电流确定模块(如等效电流计算模块)，可以包括：直流母线电压检测模块、电压处理模块和第二乘法器。

相应地，所述电流确定模块(如等效电流计算模块)根据所述给定功率，确定电机的给定q轴电流参考值，可以包括：

直流母线电压检测模块，可以用于检测电机调速系统的直流侧母线电压的最大值，得到直流母线电压最大值。例如：转速饱和抑制单元用以检测直流侧母线电压的最大值，如直流侧母线电压最大值umax，由永磁同步电机调速系统电压采样模块采样获得。

电压处理模块，可以用于对所述直流母线电压最大值进行取倒数和比例计算处理，得到带比例系数的直流侧母线电压最大值的倒数。例如：电压处理模块对检测到的直流侧母线电压最大值进行取倒数及比例计算处理，用以完成后续的电流计算过程。利用转速饱和抑制单元获取电机矢量控制系统直流侧母线电压的最大值，将其输入电压处理模块，根据q轴电流参考值最小化原则得出计算q轴电流参考值所需的最大参考电压。具体地，可以根据永磁同步电机调速系统的功率等效原则，在不考虑摩擦损耗等条件的理想情况下，永磁同步电机的运行功率与电机的d-q轴电流、d-q轴电压之间存在如电机电功率计算公式如式(2)所示的关系：

p＝1.5(udid+uqiq)(2)。

将式(1)与式(2)联立，可以得出电机转子实时转矩te，给定转速ω与电机的d-q轴电流与电压之间的关系，如式(3)所示：

ω×te＝1.5(udid+uqiq)(3)。

通过公式(1)与公式(2)联立，使机械功率与电功率相等从而计算所需参数。

第二乘法器，可以用于将所述给定功率、以及所述带比例系数的直流侧母线电压最大值的倒数的乘积，确定为电机在所述电机给定转速下的q轴电流参考值。例如：乘法器将转矩-功率检测模块输出的电机给定功率p与经过电压处理模块输出的带比例系数的直流侧母线电压最大值之倒数相乘，获得在给定转速条件下，不会进入饱和区间的q轴电流参考值iqref。利用最大参考电压及给定转速条件下永磁同步电机的功率，计算获得在给定转速条件下，永磁同步电机的q轴电流参考值。具体地，永磁同步电机的矢量控制系统通常应用最大转矩控制策略，即id＝0控制策略。因此在电机转速饱和动态模块中进行参数计算时，应用id＝0策略之后，式(3)的数学关系表达式能够被进一步简化，简化后的数学关系表达式如式(4)所示：

ω×te＝1.5uqiq(4)。

通过式(1)与式(2)联立，应用id＝0原则以计算iq参考值。

通过式(4)能够确定在给定转速条件下，q轴电流参考值的大小。q轴电流参考值的计算方式如式(5)所示：

其中，通过式(5)计算出的iqref，是在直流侧母线电压处于最大值状态(即uq处于最大值状态)下的计算结果。由功率计算方法可知，当电机的功率p给定时，p＝uq×iqref，iqref即公式(4)中的iq，则uq与iqref成反比，若使iqref相对较小从而不进入饱和区间，则uq应取较大值，因此在此部分计算中，uq为直流侧母线电压最大值，即无论电机在何种功率条件下工作，电机的驱动电压都不会超过直流侧母线电压最大值uq。

转速pi调节器输出的给定q轴电流iq*，由控制系统内部的中央控制芯片通过计算给定转速与实际转速等变量获得，iq*即转速饱和动态抑制模块的控制对象。在永磁同步电机驱动系统中，忽略电路损耗等因素，则电机运行功率与逆变器功率，即直流侧母线功率近似相等，如式(6)所示：

udcidc＝pdc＝pinv≈pmotor(6)。

采用功率等效计算的算法，式(6)用以补充式(5)的理论，即通过电机功率能够确定直流侧母线功率，进而通过直流侧母线电压最大值来计算q轴电流参考值iqref。

在式(6)中，udc为直流侧母线电压，idc为直流侧母线电流，pdc为直流侧母线功率，pinv为逆变器功率，pmotor为电机功率。通过式(4)、式(5)与式(6)可知，若由输入给定转速转换至给定q轴电流iq*，并进一步转换而成的电机的给定q轴电压的值达到直流侧母线电压udc的最大值时，即直流侧母线提供的所有电压都转换为给定q轴电压时，此时控制系统将不在有调节空间继续对给定q轴电压进行调节，电机控制系统将会出现电压饱和现象，系统调节能力将大幅下降。由于给定q轴电压是由给定q轴电流iq*换算获得，因此当给定q轴电流iq*过大时，给定q轴电压也会过大，当给定q轴电压过大直至上升到饱和区间时，电压饱和现象就产生了，因此电压饱和现象与转速饱和现象的产生原因是相同的。为抑制转速饱和现象，使iq*被限制在饱和区之外，则式(5)中的uq可以确定为直流侧母线电压udc的最大值，记为umax，此时，由于电机功率已经确定，并且uq＝umax为电压最大值，因此计算得出的iqref为给定功率条件下，电机正常运行的q轴电流最小值，以此iqref为基准，可以获得令给定q轴电流iq*不会过大而进入饱和区间的幅度限制范围。

umax由电压传感器采样获得，umax的值确定后，利用式(5)可以计算出在给定转速条件下，q轴电流参考值iqref的大小。由于pi调节器在调节过程中的输出变量在达到稳态之前会在给定数值的正向与负向之间波动以实现对实际转速的反馈调节，因此不能将q轴电流参考值iqref本身作为限定转速pi调节器输出变量的幅值范围，这样会使得达到稳态之前的iq*失去动态调节空间。要以q轴电流参考值iqref为基准，将iqref向坐标轴正方向与负方向以合理的比例倍数k放大，使控制系统在饱和区间之外的合理区间内上下波动，以使控制系统达到动态调节的效果。

例如：当电机给定功率确定时，给定q轴电流参考值与给定q轴电压之间成反比关系，为使给定q轴电流参考值不超过限制范围，给定q轴电压的计算值按照合理区间内最大值来确定，可以采用控制系统直流侧母线电压最大值或电机额定驱动电压最大值作为给定q轴电压来计算电机的给定q轴电流参考值。这样，以一个在当前给定转速条件下，能够让电机正常运行，但又足够小以保证不会进入饱和区间电流参考值作为q轴电流参考值。

由此，通过利用电机在给定转速条件下的给定功率进一步计算出电机的给定q轴电流参考值，为确定动态幅度限制模块的幅度限制上限与幅度限制下限提供精准依据，有利于提升对转速积分饱和现象进行抑制的过程中对幅度限制上限与幅度限制下限确定的精准性。

幅度限制模块(如动态幅度限制模块)，可以用于以所述给定q轴电流参考值为基准，确定转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的上限和幅度限制范围的下限，以将转速pi调节器的输出变量的动态变化范围限制在该动态变化的幅度限制范围内。动态幅度限制模块由一个最大幅度限制模块与一个最小幅度限制模块构成。动态幅度限制模块被配置在转速pi调节器的输出端，用以限制转速pi调节器输出变量的幅度。采用动态幅度抑制方式，可以改善阈值固定的幅度限制模块产生的电机大功率运行时，转速pi调节器输出变量跟踪不准确的问题；以及，可以改善电机小功率运行时，特定iq*幅值限制模块无法实现幅度限制作用的问题。

例如：对双闭环型矢量控制系统中转速环pi调节器的输出变量-给定电机q轴电流iq*进行幅度上限与幅度下限的限制，使其幅度上限与幅度下限不会正向过大或负向过小而导致iq*进入饱和区间，抑制永磁同步电机矢量控制系统中转速pi调节器输出变量的积分饱和现象。如可以在给定转速条件下，通过对永磁同步电机转子的实时转矩与直流侧母线电压最大值进行采样，计算获得给定转速条件下的电机功率，再进一步计算获得给定转速对应的q轴电压参考值；利用给定q轴电压参考值确定转速pi调节器幅度限制模块的上限与下限，将转速pi调节器输出的给定q轴电流限定在转速积分饱和区之外，抑制转速饱和现象的产生。

例如：根据电机的给定转速与实际负载转矩，计算出当前转速条件下电机的运行功率，从而计算得出给定的电机q轴电流参考值；根据给定的电机q轴电流参考值来调节转速pi调节器的输出幅度限制范围，实现电机调速系统对电机转速的全频段动态饱和抑制。此外，在电机进入到弱磁升速状态时，电机的d轴电流增大，q轴电流减小以使电机在最大功率条件下进一步提升转速。在d轴电流增大与q轴电流减小的过程中，由于转速提升导致d-q轴电流产生动态变化，产生动态过程中的转速与电流误差，误差被pi调节器积分放大之后，仍有可能使电机产生积分饱和现象。本发明的方案在电机进入弱磁升速状态时，能够使永磁同步电机的d-q轴电流限定在安全范围内，避免过流现象的发生，提高了电机调速系统的稳定性与可靠性。

由此，通过利用检测获得的电机实时转矩与电机给定转速，计算出电机在给定转速条件下的给定功率；利用给定功率进一步计算出电机的给定q轴电流参考值，以给定q轴电流参考值为基准确定动态幅度限制模块的幅度限制上限与幅度限制下限，可以保证转速环pi调节器的输出变量在幅度限制范围内变化而不超出控制系统的调节范围，抑制转速积分饱和现象，提高了矢量控制系统的稳定性。

更可选地，幅度限制模块(如动态幅度限制模块)，可以包括：比例计算模块、反向控制模块、最大幅度限制模块和最小幅度限制模块。

相应地，所述幅度限制模块(如动态幅度限制模块)以所述给定q轴电流参考值为基准，确定转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的上限和幅度限制范围的下限，可以包括：

比例计算模块，可以用于对所述给定q轴电流参考值与设定比例系数进行乘积，得到所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积。例如：比例计算模块用以将q轴电流参考值iqref以比例系数k放大至kiqref，其中比例系数k根据实际的电机参数及系统控制要求进行设定。将获得的q轴电流参考值输入比例计算模块，获得经比例放大后的最大参考电流。具体地，将q轴电流参考值iqref输入比例计算模块，进行比例运算即可获得转速pi调节器输出的iq*的幅度限制上限kiqref。k为比例计算模块中的比例系数。针对不同型号与结构的永磁同步电机，比例系数k的确定方法也有所不同。在本发明方法介绍的转速饱和动态抑制模块中，根据转速频率-带宽的数学关系，比例系数k取值为2。

反向控制模块，可以用于转换所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积的方向，得到反向的所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积。例如：反向转速饱和抑制单元用以将限制电流参考值kiqref的方向转换为负向。将最大参考电流输入反向转速饱和抑制单元，获得负向的最小参考电流。具体地，将比例计算模块计算得出的iq*幅度限制上限kiqref输入至反向转速饱和抑制单元中，获得iq*的幅度限制下限-kiqref。

最大幅度限制模块，可以用于将所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积，作为转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的上限。例如：最大幅度限制模块，用以确定并限制转速pi调节器输出变量的上限。最大幅度限制模块的幅度限制上限，由上述等效电流计算模块输出的给定q轴电流参考值与比例系数进行乘法计算获得；当给定q轴电流参考值改变时，最大幅度限制模块的幅度限制上限将根据给定q轴电流参考值改变，以实现对幅度限制上限的动态控制。最大幅度限制模块为一种限幅电路，其以kiqref为幅度上限，限制转速pi调节器的输出变量幅值不高于kiqref。

最小幅度限制模块，可以用于将反向的所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积，作为转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的下限。例如：最小幅度限制模块，用以确定并限制转速pi调节器输出变量的下限。最小幅度限制模块的幅度限制下限由上述等效电流计算模块输出的给定q轴电流参考值与比例系数进行乘法计算，并使用反向转速饱和抑制单元改变电流参考方向获得，当给定q轴电流参考值改变时，最小幅度限制模块的幅度限制下限将根据给定q轴电流参考值改变，以实现对幅度限制下限的动态控制。最小幅度限制模块为一种限幅电路，其以-kiqref为幅度下限，限制转速pi调节器的输出变量幅值不低于-kiqref。

其中，将最大参考电流与最小参考电流分别输入最大幅度限制模块与最小幅度限制模块，令两组幅度限制模块中的限幅电路以输入的最大参考电流与最小参考电流作为幅度限制范围的上限与下限。幅度限制模块将使转速pi调节器的输出变量限定在转速积分饱和区之外，抑制转速积分饱和现象。具体地，将iq*的幅度限制上限与幅度限制下限分别输入至最大幅度限制模块与最小幅度限制模块中，使最大限幅电路与最小限幅电路以kiqref至-kiqref为限制范围运行，限制iq*的输出范围。被限制幅度的iq*将被输入至电流环中，完成后续的控制过程。

例如：动态幅度限制模块：由于pi调节器在调节过程中的输出变量在达到稳态之前会在给定数值的正向与负向之间波动以实现对实际转速的反馈调节，因此不能将q轴电流参考值iqref本身作为限定转速pi调节器输出变量的幅值范围，这样会使得达到稳态之前的iq*失去动态调节空间。而是要以iqref为基准，将iqref向坐标轴正方向与负方向以合理的比例倍数k放大，使控制系统在饱和区间之外的合理区间内上下波动，以使控制系统达到动态调节的效果。转速pi调节器的输出范围被限制在-kiqref至kiqref之间。由于此幅度范围通过计算被限定在饱和区间以外，因此转速pi调节器输出的给定q轴电流iq*产生的积分饱和现象得到了抑制，且限定电流的参考值iqref能够根据电机运行功率的改变而改变，实现了积分饱和抑制过程的动态化。

由此，通过以给定q轴电流参考值为基准确定动态幅度限制模块的幅度限制上限与幅度限制下限，可以抑制转速积分饱和现象，提高矢量控制系统的稳定性。

在一个可选实施方式中，所述转速饱和抑制单元，还可以用于在动态抑制电机升速过程中产生的转速饱和现象的情况下，动态抑制电流环中的电流pi调节器输出的给定q轴电压幅值。

例如：采用的动态幅度抑制方法对转速环输出变量iq*进行了幅度限制使其不进入饱和区间，并且转速环输出变量iq*的变化幅度上限与下限由电机功率与直流侧母线电压最大值通过计算处理得出，这种控制方式可以保证后续的d-q轴输出电压不会高于直流侧母线电压最大值而产生电压饱和现象，解决了永磁同步电机矢量控制系统中因转速积分饱和现象产生的误差而导致的电机d-q轴电压饱和现象。电机在给定转速下条件下，转速pi调节器输出的给定q轴电流经过上述动态幅度限制模块处理后，作为电流环的输入变量输入电流环执行后续控制过程。由于电流环的输入变量-给定q轴电流幅值已经被限制在饱和区之外，因此电流环中的电流pi调节器输出的给定q轴电压幅值也将不会进入饱和区，可以取消配置在电流环pi调节器输出端的、用以控制pi调节器输出的给定d-q轴电压值不进入饱和区间的电压幅度限制模块，从而可控制系统的结构得到简化，控制性能有所提升。

由此，通过在动态抑制电机升速过程中产生的转速饱和现象的情况下，动态抑制电流环中的电流pi调节器输出的给定q轴电压幅值，保证了电流环中的电流pi调节器输出的给定q轴电压幅值也将不会进入饱和区，且能省去电流pi调节器输出端的电压饱和限制模块，可以简化双闭环矢量控制系统的结构，并提升控制性能。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过对双闭环型矢量控制系统中转速环pi调节器的输出变量-给定电机q轴电流iq*进行幅度上限与幅度下限的限制，使其幅度上限与幅度下限不会正向过大或负向过小而导致iq*进入饱和区间，以将转速pi调节器的输出变量控制在合理的变化范围内，抑制永磁同步电机矢量控制系统中转速pi调节器输出变量的积分饱和现象，有利于提升电机运行稳定性。

根据本发明的实施例，还提供了对应于转速控制装置的一种电机调速系统。该电机调速系统可以包括：以上所述的转速控制装置。

pi调节器是一种线性控制系统，而永磁同步电机则是一种非线性、多变量、多参数的耦合型系统，在电机控制过程中，pi调节器会持续受到永磁同步电机参数变化与系统扰动的影响，其调节能力与稳定性将下降。在电机起动过程与弱磁升速过程中，pi调节器利用误差积分调节模块来消除控制系统中的静态误差，误差的累积会引起转速环与电流环积分饱和现象的出现，当积分饱和现象出现时，控制系统的控制变量进入非线性区间，pi调节器将无法使控制信号跟随给定信号，控制系统的误差增大，控制响应时间大幅度增加，甚至使电机进入失控状态。

为抑制积分饱和现象，使电机保持正常工作状态，就需要对pi调节器的输出变量进行一定的幅值限制，使pi调节器输出变量保持在合理的范围内的同时，控制系统保留一定的调节空间来处理控制变量。通常情况下，解决积分饱和现象的方法为在d-q轴电流pi调节器的输出端加入幅度限制模块，对pi调节器的输出变量进行限幅处理。这种控制方法能够在一定范围内抑制积分饱和现象，但在变频压缩机电机调速系统中，电机的转速会产生变化，因此电机的运行功率、驱动电压以及d-q轴电流会随转速改变而变化，因此变频调速系统中的转速pi调节器与电流pi调节器的输出变量并非固定值，而是随转速变化的动态变量。针对变化的pi调节器输出变量，阈值固定的幅度限制模块无法较好地解决积分饱和的问题，如果幅度限制模块的阈值太低，则在转速提高、电机功率增大时，pi调节器将出现输出变量跟踪不准确的问题；如果幅度限制模块的阈值太高，则在转速降低、电机功率降低时，幅度限制模块将会失效，转速积分饱和现象仍会出现。

除了利用调节器输出变量限幅方法抑制电机转速积分饱和现象以外，基于lyapunov函数的低增益饱和调节器控制方法也可被可以用于抑制电机转速饱和现象，其原理为通过改善转速调节器的系统结构降低控制系统的饱和增益，从而抑制电机转速饱和现象。然而基于lyapunov函数的低增益饱和调节器控制方法需要建立控制变量的参数矩阵，控制过程计算量大且计算方法复杂，在变频电机调速系统中应用此方法，控制系统的响应速度与复杂程度都会大幅增加。

在一个可选实施方式中，本发明的方案，提出一种新的转速积分饱和抑制方法，具体可以是一种永磁同步电机的转速饱和动态抑制方法。这种控制方法，能够将转速pi调节器的输出变量控制在合理的变化范围内，防止pi调节器的误差积分导致的转速饱和现象出现；同时，当电机转速改变时，控制系统能够在不需要改变系统结构与系统参数的条件下，根据当前的电机转速调整pi调节器输出变量的幅值限制范围，实现对转速pi调节器输出变量的动态幅度控制，提高电机调速系统的控制性能。通过使变频电机矢量控制系统在不同给定转速条件下动态抑制转速的积分饱和现象，提高了矢量控制系统的稳定性，至少可以解决一些矢量控制系统无法根据电机转速变化而调整转速pi调节器输出端饱和抑制模块幅度限制范围的问题。

具体地，本发明的方案，可以根据电机的给定转速与实际负载转矩，计算出当前转速条件下电机的运行功率，从而计算得出给定的电机q轴电流参考值；根据给定的电机q轴电流参考值来调节转速pi调节器的输出幅度限制范围，实现电机调速系统对电机转速的全频段动态饱和抑制。此外，在电机进入到弱磁升速状态时，电机的d轴电流增大，q轴电流减小以使电机在最大功率条件下进一步提升转速。在d轴电流增大与q轴电流减小的过程中，由于转速提升导致d-q轴电流产生动态变化，产生动态过程中的转速与电流误差，误差被pi调节器积分放大之后，仍有可能使电机产生积分饱和现象。本发明的方案在电机进入弱磁升速状态时，能够使永磁同步电机的d-q轴电流限定在安全范围内，避免过流现象的发生，提高了电机调速系统的稳定性与可靠性。

在一个可选例子中，本发明的方案中，采用了一种动态幅度限制方法，对双闭环型矢量控制系统中转速环pi调节器的输出变量-给定电机q轴电流iq*进行幅度上限与幅度下限的限制，使其幅度上限与幅度下限不会正向过大或负向过小而导致iq*进入饱和区间，抑制永磁同步电机矢量控制系统中转速pi调节器输出变量的积分饱和现象，解决了永磁同步电机矢量控制系统中转速pi调节器输出变量出现积分饱和现象的问题。

进一步可选地，本发明的方案中，采用一种动态幅度抑制方法，通过对不同给定转速条件下的电机功率进行计算与处理，使转速pi调节器的输出变量iq*的幅值上限与下限限制范围根据不同给定转速条件下的电机功率的改变而进行改变，使电机在功率变化时，给定q轴电流饱和区间的抑制范围随功率动态变化，解决了永磁同步电机矢量控制系统中转速pi调节器输出端幅度限制模块的幅度限制范围无法根据转速变化进行调整而导致的电机转速不能被准确控制的问题。

在常规的矢量控制系统中，常采用幅度限制值固定的幅度限制模块来对pi调节器的输出变量进行饱和限制，此限制模块的幅度上限值与幅度下限值都是确定且不随控制系统的输入变量变化的。当电机大功率运行时，幅值特定的限制模块限制范围可能过小，导致转速pi调节器的输出变量无法增大或减小至系统需要的数值，此时转速pi调节器的输出变量将无法准确完成跟踪控制过程；当电机小功率运行时，幅值特定的限制模块限制范围可能过大，此时幅值限制模块无法对pi调节器的输出变量进行限制，未被限制的输出变量仍然会导致转速饱和现象出现。应用本发明的动态幅度抑制方法，可以较好地解决上述问题。相比于一些特定iq*幅值范围限制法，本发明的方案采用的动态幅度抑制方法，可以改善阈值固定的幅度限制模块产生的电机大功率运行时，转速pi调节器输出变量跟踪不准确的问题。以及，可以改善电机小功率运行时，特定iq*幅值限制模块无法进行幅值限制操作的问题。。

进一步可选地，本发明的方案中，采用的动态幅度抑制方法对转速环输出变量iq*进行了幅度限制使其不进入饱和区间，并且转速环输出变量iq*的变化幅度上限与下限由电机功率与直流侧母线电压最大值通过计算处理得出，这种控制方式可以保证后续的d-q轴输出电压不会高于直流侧母线电压最大值而产生电压饱和现象，解决了永磁同步电机矢量控制系统中因转速积分饱和现象产生的误差进一步导致的电机d-q轴电压饱和现象。

因此，应用本发明的动态幅度抑制方法的矢量控制系统，可以取消配置在电流环pi调节器输出端的、用以控制pi调节器输出的给定d-q轴电压值不进入饱和区间的电压幅度限制模块，从而简化控制过程。

在一个可选实施方式中，本发明的方案提供的一种永磁同步电机矢量控制系统的转速饱和动态抑制方法，可以由转速环与电流环双闭环矢量控制方法组成，所述转速环采用一种转速饱和抑制单元，该转速饱和抑制单元，能够应用变频永磁同步电机调速系统的转速饱和动态抑制方法，抑制电机升速过程中产生的转速饱和现象。

在一个可选例子中，应用变频永磁同步电机调速系统的转速饱和动态抑制方法的转速饱和抑制单元，即转速饱和动态抑制模块，可以包括：一个电机转矩-功率转换模块、一个等效电流计算模块、以及一个动态幅度限制模块。这组转速饱和抑制单元，利用检测获得的电机实时转矩与电机给定转速，计算出电机在给定转速条件下的给定功率；利用给定功率进一步计算出电机的给定q轴电流参考值，以给定q轴电流参考值为基准确定动态幅度限制模块的幅度限制上限与幅度限制下限。幅度限制模块能够保证转速环pi调节器的输出变量在幅度限制范围内变化而不超出控制系统的调节范围，抑制转速积分饱和现象，提高了矢量控制系统的稳定性。

可选地，电机转矩-功率转换模块，可以由一个电机转矩检测模块与一个乘法器构成。电机转矩-功率转换模块，能够检测电机运行时的输出转矩。将电机输出转矩与给定转速输入至乘法器，能够获得电机在给定转速条件下的给定功率。

进一步可选地，等效电流计算模块，通过电机转矩-功率转换模块输出的电机给定功率，来计算出给定转速条件下的电机q轴电流参考值。当电机给定功率确定时，给定q轴电流参考值与给定q轴电压之间成反比关系，为使给定q轴电流参考值不超过限制范围，给定q轴电压的计算值按照合理区间内最大值来确定，可以采用控制系统直流侧母线电压最大值或电机额定驱动电压最大值作为给定q轴电压来计算电机的给定q轴电流参考值。

进一步可选地，动态幅度限制模块由一个最大幅度限制模块与一个最小幅度限制模块构成。动态幅度限制模块被配置在转速pi调节器的输出端，用以限制转速pi调节器输出变量的幅度。

更可选地，最大幅度限制模块，用以确定并限制转速pi调节器输出变量的上限。最大幅度限制模块的幅度限制上限，由上述等效电流计算模块输出的给定q轴电流参考值与比例系数进行乘法计算获得；当给定q轴电流参考值改变时，最大幅度限制模块的幅度限制上限将根据给定q轴电流参考值改变，以实现对幅度限制上限的动态控制。

更可选地，最小幅度限制模块，用以确定并限制转速pi调节器输出变量的下限。最小幅度限制模块的幅度限制下限由上述等效电流计算模块输出的给定q轴电流参考值与比例系数进行乘法计算，并使用反向转速饱和抑制单元改变电流参考方向获得，当给定q轴电流参考值改变时，最小幅度限制模块的幅度限制下限将根据给定q轴电流参考值改变，以实现对幅度限制下限的动态控制。

其中，电机在给定转速下条件下，转速pi调节器输出的给定q轴电流经过上述动态幅度限制模块处理后，作为电流环的输入变量输入电流环执行后续控制过程。该电流环可以采用传统pi控制方法。本发明的方案中，q轴电流环pi调节器的输入变量为经过动态饱和抑制后的给定q轴电流iq*与实际q轴电流iq的差值，且此给定q轴电流iq*是根据直流母线电压达到最大值，且id＝0的控制策略进行幅值限制的，因此q轴电流环pi调节器的输出变量q轴给定电压uq*的幅值也得到了一定的抑制，uq*的幅值不会超过直流侧母线电压的最大值而进入电压饱和状态。基于上述原因，在本发明的方案中，传统电流环pi控制方法中电流pi调节器输出端的电压饱和限制模块能够被省去，控制系统的结构得到简化，控制性能有所提升。

在一个可选具体实施方式中，可以参见图2至图7所示的例子，对本发明的方案的具体实现过程进行示例性说明。

图2为应用本发明的电机转速饱和动态抑制方法的永磁同步电机调速系统的一实施例的结构示意图。图2中，在转速pi调节器的输出端添加了应用本发明的电机转速饱和动态抑制方法的转速饱和动态抑制模块。

图3为本发明的转速饱和动态抑制模块的一实施例的结构示意图。图3中，虚线框内的三组模块为本发明的方案中的转速积分饱和动态转速饱和抑制单元的结构部分，为本发明的一个重要控制结构；虚线框图外部分为矢量控制系统的转速环闭环误差跟踪反馈单元与pi调节器模块(即转速pi调节器)，此部分为传统矢量控制系统中的部分结构。

参见图3所示的例子，在转矩-功率检测模块中，转矩检测模块用以检测电机运行时的实时输出转矩te，乘法器用以计算在当前给定转速条件下的电机给定功率p。

参见图3所示的例子，等效电流计算模块用以计算出一个在当前给定转速条件下，能够让电机正常运行，但又足够小以保证不会进入饱和区间的q轴电流参考值。其中，直流母线转速控制单元用以检测直流侧母线电压的最大值；电压处理模块对检测到的直流侧母线电压最大值进行取倒数及比例计算处理，用以完成后续的电流计算过程；乘法器将转矩-功率检测模块输出的电机给定功率p与经过电压处理模块输出的带比例系数的直流侧母线电压最大值之倒数相乘，获得在给定转速条件下，不会进入饱和区间的q轴电流参考值iqref。

参见图3所示的例子，动态幅度限制模块：由于pi调节器在调节过程中的输出变量在达到稳态之前会在给定数值的正向与负向之间波动以实现对实际转速的反馈调节，因此不能将q轴电流参考值iqref本身作为限定转速pi调节器输出变量的幅值范围，这样会使得达到稳态之前的iq*失去动态调节空间。而是要以iqref为基准，将iqref向坐标轴正方向与负方向以合理的比例倍数k放大，使控制系统在饱和区间之外的合理区间内上下波动，以使控制系统达到动态调节的效果。比例计算模块用以将q轴电流参考值iqref以比例系数k放大至kiqref，其中比例系数k根据实际的电机参数及系统控制要求进行设定；最大幅度限制模块为一种限幅电路，其以kiqref为幅度上限，限制转速pi调节器的输出变量幅值不高于kiqref；反向控制单元用以将限制电流参考值kiqref的方向转换为负向；最小幅度限制模块为一种限幅电路，其以-kiqref为幅度下限，限制转速pi调节器的输出变量幅值不低于-kiqref；转速pi调节器的输出范围被限制在-kiqref至kiqref之间。由于此幅度范围通过计算被限定在饱和区间以外，因此转速pi调节器输出的给定q轴电流iq*产生的积分饱和现象得到了抑制，且限定电流的参考值iqref能够根据电机运行功率的改变而改变，实现了积分饱和抑制过程的动态化。

图4为本发明的转速饱和动态抑制模块的一实施例的控制流程示意图。本发明的方案提供的一种永磁同步电机矢量控制系统的转速饱和动态抑制方法，可以在给定转速条件下，通过对永磁同步电机转子的实时转矩与直流侧母线电压最大值进行采样，计算获得给定转速条件下的电机功率，再进一步计算获得给定转速对应的q轴电压参考值；利用给定q轴电压参考值确定转速pi调节器幅度限制模块的上限与下限，将转速pi调节器输出的给定q轴电流限定在转速积分饱和区之外，抑制转速饱和现象的产生。如图4所示，转速饱和动态抑制模块的控制流程，可以包括：

步骤1、获取永磁同步电机的给定转速，同时利用电机转矩检测模块获取永磁同步电机在给定转速条件下的输出转矩，将永磁同步电机的给定转速与输出转矩输入至乘法器，获取给定转速条件下永磁同步电机的功率。其中，步骤1具体可以包括：

步骤11、采集转速饱和抑制单元所需的电路参数。本发明方法所需的电路参数如下：a、电机转子的实时转矩te，由永磁同步电机调速系统传感模块采样获得；b、直流侧母线电压最大值umax，由永磁同步电机调速系统电压采样模块采样获得；c、转速调节器输出的给定q轴电流iq*，由控制系统内部的中央控制芯片通过计算给定转速与实际转速等变量获得，iq*即转速饱和动态抑制模块的控制对象。

步骤12、利用采集获得的电机转子实时转矩te与电机当前的给定转速ω，可以计算出在给定转速条件下，电机的运行功率p，计算方法如电机运行时机械功率计算公式如式(1)所示：

p＝ω×te(1)。

在式(1)中，p为电机运行功率，ω为电机给定转速，te为给定转速条件下电机转子的实时转矩。

步骤2、利用转速控制单元获取电机矢量控制系统直流侧母线电压的最大值，将其输入电压处理模块，根据q轴电流参考值最小化原则得出计算q轴电流参考值所需的最大参考电压。

具体地，可以根据永磁同步电机调速系统的功率等效原则，在不考虑摩擦损耗等条件的理想情况下，永磁同步电机的运行功率与电机的d-q轴电流、d-q轴电压之间存在如电机电功率计算公式如式(2)所示的关系：

p＝1.5(udid+uqiq)(2)。

将式(1)与式(2)联立，可以得出电机转子实时转矩te，给定转速ω与电机的d-q轴电流与电压之间的关系，如式(3)所示：

ω×te＝1.5(udid+uqiq)(3)。

通过公式(1)与公式(2)联立，使机械功率与电功率相等从而计算所需参数。

步骤3、利用最大参考电压及给定转速条件下永磁同步电机的功率，计算获得在给定转速条件下，永磁同步电机的q轴电流参考值。

具体地，永磁同步电机的矢量控制系统通常应用最大转矩控制策略，即id＝0控制策略。因此在电机转速饱和动态模块中进行参数计算时，应用id＝0策略之后，式(3)的数学关系表达式能够被进一步简化，简化后的数学关系表达式如式(4)所示：

ω×te＝1.5uqiq(4)。

通过式(1)与式(2)联立，应用id＝0原则以计算iq参考值。

通过式(4)能够确定在给定转速条件下，q轴电流参考值的大小。q轴电流参考值的计算方式如式(5)所示：

其中，通过式(5)计算出的iqref，是在直流侧母线电压处于最大值状态(即uq处于最大值状态)下的计算结果。由功率计算方法可知，当电机的功率p给定时，p＝uq×iqref(iqref即公式(4)中的iq)，则uq与iqref成反比，若使iqref相对较小从而不进入饱和区间，则uq应取较大值，因此在此部分计算中，uq为直流侧母线电压最大值，即无论电机在何种功率条件下工作，电机的驱动电压都不会超过直流侧母线电压最大值uq。

转速pi调节器输出的给定q轴电流iq*，由控制系统内部的中央控制芯片通过计算给定转速与实际转速等变量获得，iq*即转速饱和动态抑制模块的控制对象。在永磁同步电机驱动系统中，忽略电路损耗等因素，则电机运行功率与逆变器功率，即直流侧母线功率近似相等，如式(6)所示：

udcidc＝pdc＝pinv≈pmotor(6)。

采用功率等效计算的算法，式(6)用以补充式(5)的理论，即通过电机功率能够确定直流侧母线功率，进而通过直流侧母线电压最大值来计算q轴电流参考值iqref。

在式(6)中，udc为直流侧母线电压，idc为直流侧母线电流，pdc为直流侧母线功率，pinv为逆变器功率，pmotor为电机功率。通过式(4)、式(5)与式(6)可知，若由输入给定转速转换至给定q轴电流iq*，并进一步转换而成的电机的给定q轴电压的值达到直流侧母线电压udc的最大值时，即直流侧母线提供的所有电压都转换为给定q轴电压时，此时控制系统将不在有调节空间继续对给定q轴电压进行调节，电机控制系统将会出现电压饱和现象，系统调节能力将大幅下降。由于给定q轴电压是由给定q轴电流iq*换算获得，因此当给定q轴电流iq*过大时，给定q轴电压也会过大，当给定q轴电压过大直至上升到饱和区间时，电压饱和现象就产生了，因此电压饱和现象与转速饱和现象的产生原因是相同的。为抑制转速饱和现象，使iq*被限制在饱和区之外，则式(5)中的uq可以确定为直流侧母线电压udc的最大值，记为umax，此时，由于电机功率已经确定，并且uq＝umax为电压最大值，因此计算得出的iqref为给定功率条件下，电机正常运行的q轴电流最小值，以此iqref为基准，可以获得令给定q轴电流iq*不会过大而进入饱和区间的幅度限制范围。

umax由电压传感器采样获得，umax的值确定后，利用式(5)可以计算出在给定转速条件下，q轴电流参考值iqref的大小。由于pi调节器在调节过程中的输出变量在达到稳态之前会在给定数值的正向与负向之间波动以实现对实际转速的反馈调节，因此不能将q轴电流参考值iqref本身作为限定转速pi调节器输出变量的幅值范围，这样会使得达到稳态之前的iq*失去动态调节空间。要以q轴电流参考值iqref为基准，将iqref向坐标轴正方向与负方向以合理的比例倍数k放大，使控制系统在饱和区间之外的合理区间内上下波动，以使控制系统达到动态调节的效果。

步骤4、将获得的q轴电流参考值输入比例计算模块，获得经比例放大后的最大参考电流。

具体地，将q轴电流参考值iqref输入比例计算模块，进行比例运算即可获得转速pi调节器输出的iq*的幅度限制上限kiqref。k为比例计算模块中的比例系数。针对不同型号与结构的永磁同步电机，比例系数k的确定方法也有所不同。在本发明方法介绍的转速饱和动态抑制模块中，根据转速频率-带宽的数学关系，比例系数k取值为2。

步骤5、将最大参考电流输入反向转速饱和抑制单元，获得负向的最小参考电流。

具体地，将比例计算模块计算得出的iq*幅度限制上限kiqref输入至反向转速饱和抑制单元中，获得iq*的幅度限制下限-kiqref。

步骤6、将最大参考电流与最小参考电流分别输入最大幅度限制模块与最小幅度限制模块，令两组幅度限制模块中的限幅电路以输入的最大参考电流与最小参考电流作为幅度限制范围的上限与下限。幅度限制模块将使转速pi调节器的输出变量限定在转速积分饱和区之外，抑制转速积分饱和现象。

具体地，将iq*的幅度限制上限与幅度限制下限分别输入至最大幅度限制模块与最小幅度限制模块中，使最大限幅电路与最小限幅电路以kiqref至-kiqref为限制范围运行，限制iq*的输出范围。被限制幅度的iq*将被输入至电流环中，完成后续的控制过程。

根据本发明所述控制策略，使用应用本发明转速饱和动态抑制模块的矢量控制系统，驱动某种永磁同步电机并分析其控制效果，如图5、图6、图7所示。图5为1800(转/分)条件下转速控制效果图，由积分饱和带来的转速超调量约为50(转/分)；图6为2400(转/分)条件下转速控制效果图，由积分饱和带来的转速超调量约为40(转/分)；图7为3000(转/分)条件下转速控制效果图，由积分饱和带来的转速超调量约为25(转/分)；在不同转速条件下，积分饱和引起的转速超调量均小于60(转/分)，即1hz；并且在不同转速条件下，控制系统都能控制电机在0.2秒内按照给定转速稳定运行而不出现积分饱和带来的转速失调现象。

可见，应用本发明转速饱和动态抑制方法的永磁同步电机矢量系统可以在转速改变的条件下，针对给定转速调整q轴给定电流的范围，对转速积分饱和现象有较为明显的抑制效果。也就是说，本发明的方案中的pi调节器输出变量的动态幅度限制方法，对不同转速条件下pi调节的输出变量设定不同的限制范围，使输出变量不进入饱和区间。

由于本实施例的电机调速系统所实现的处理及功能基本相应于前述图1所示的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过对不同给定转速条件下的电机功率进行计算与处理，使转速pi调节器的输出变量iq*的幅值上限与下限限制范围根据不同给定转速条件下的电机功率的改变而进行改变，使电机在功率变化时，给定q轴电流饱和区间的抑制范围随功率动态变化，以使变频电机矢量控制系统在不同给定转速条件下动态抑制转速的积分饱和现象，有利于提高电机调速系统的控制性能。

根据本发明的实施例，还提供了对应于电机调速系统的一种转速控制方法，如图8所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该转速控制方法可以应用在电机调速系统尤其是永磁同步电机调速系统中，具体可以设置在由转速环和电流环构成的双闭环电机矢量控制系统中的转速环中，位于双闭环电机矢量控制系统中转速pi调节器的输出端，如在转速pi调节器的输出端添加了应用本发明的电机转速饱和动态抑制方法的转速饱和动态抑制模块。在转速环中，转速环闭环误差跟踪反馈单元与转速pi调节器配合设置。永磁同步电机调速系统的转速控制方法，可以包括：步骤s110和步骤s120。

在步骤s110处，在由转速环和电流环构成的双闭环电机矢量控制系统中的转速环中，获取电机给定转速。

在步骤s120处，确定电机实时转矩，并根据所述电机实时转矩和所述电机给定转速，动态调节转速环中转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围，以将所述转速pi调节器的输出变量控制在双闭环电机矢量控制系统的安全的变化范围内，动态抑制电机升速过程中产生的转速饱和现象。通过使转速pi调节器的输出变量iq*的幅值上限与下限限制范围根据不同给定转速条件下的电机功率的改变而进行改变，使电机在功率变化时，给定q轴电流饱和区间的抑制范围随功率动态变化，可以根据转速变化调整永磁同步电机矢量控制系统中转速pi调节器输出端幅度限制模块的幅度限制范围。

例如：将转速pi调节器的输出变量控制在合理的变化范围内，防止pi调节器的误差积分导致的转速饱和现象出现；同时，当电机转速改变时，控制系统能够在不需要改变系统结构与系统参数的条件下，根据当前的电机转速调整pi调节器输出变量的幅值限制范围，实现对转速pi调节器输出变量的动态幅度控制，提高电机调速系统的控制性能。

由此，通过根据电机转速变化而调整转速pi调节器输出端饱和抑制模块幅度限制范围，将转速pi调节器的输出变量控制在合理的变化范围内，使变频电机矢量控制系统在不同给定转速条件下动态抑制转速的积分饱和现象，可以解决永磁同步电机矢量控制系统中转速pi调节器输出变量出现积分饱和现象的问题，提高矢量控制系统的稳定性。

可选地，步骤s120中确定电机实时转矩，并根据所述电机实时转矩和所述电机给定转速，动态调节转速环中转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的具体过程，可以参见以下示例性说明。

下面结合图9所示本发明的方法中动态调节转速环中转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的一实施例流程示意图，进一步说明步骤s120中动态调节转速环中转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的具体过程，可以包括：步骤s210至步骤s230。

步骤s210，确定电机实时转矩，并根据所述电机实时转矩和所述电机给定转速，确定电机在所述电机给定转速下的给定功率。例如：电机转矩-功率转换模块，能够检测电机运行时的输出转矩。将电机输出转矩与给定转速输入至乘法器，能够获得电机在给定转速条件下的给定功率。

更可选地，步骤s210中确定电机实时转矩，并根据所述电机实时转矩和所述电机给定转速，确定电机在所述电机给定转速下的给定功率的具体过程，可以参见以下示例性说明。

下面结合图10所示本发明的方法中确定电机在所述电机给定转速下的给定功率的一实施例流程示意图，进一步说明步骤s210中确定电机在所述电机给定转速下的给定功率的具体过程，可以包括：步骤s310和步骤s320。

步骤s310，检测电机运行时的输出转矩，作为所述电机实时转矩。例如：电机转子的实时转矩te，可以由永磁同步电机调速系统传感模块采样获得。如在转矩-功率检测模块中，转矩检测模块用以检测电机运行时的实时输出转矩te。

步骤s320，将所述电机实时转矩和所述电机给定转速的乘积，作为电机在所述电机给定转速下的给定功率。

例如：利用采集获得的电机转子实时转矩te与电机当前的给定转速ω，可以计算出在给定转速条件下，电机的运行功率p，计算方法如电机运行时机械功率计算公式如式(1)所示：p＝ω×te(1)。在式(1)中，p为电机运行功率，ω为电机给定转速，te为给定转速条件下电机转子的实时转矩。

由此，通过利用检测获得的电机实时转矩与电机给定转速，计算出电机在给定转速条件下的给定功率，可以为计算出电机的给定q轴电流参考值提供精准依据，有利于提升对转速积分饱和现象进行抑制的过程中电机的给定q轴电流参考值确定的精准性。

步骤s220，根据所述给定功率，确定电机的给定q轴电流参考值。例如：等效电流计算模块，通过电机转矩-功率转换模块输出的电机给定功率，来计算出给定转速条件下的电机q轴电流参考值，能够让电机正常运行，但又足够小以保证不会进入饱和区间的q轴电流参考值。

更可选地，步骤s220中根据所述给定功率，确定电机的给定q轴电流参考值的具体过程，可以参见以下示例性说明。

下面结合图11所示本发明的方法中确定电机的给定q轴电流参考值的一实施例流程示意图，进一步说明步骤s220中确定电机的给定q轴电流参考值的具体过程，可以包括：步骤s410至步骤s430。

步骤s410，检测电机调速系统的直流侧母线电压的最大值，得到直流母线电压最大值。例如：转速控制单元用以检测直流侧母线电压的最大值；如直流侧母线电压最大值umax，由永磁同步电机调速系统电压采样模块采样获得。

步骤s420，对所述直流母线电压最大值进行取倒数和比例计算处理，得到带比例系数的直流侧母线电压最大值的倒数。例如：电压处理模块对检测到的直流侧母线电压最大值进行取倒数及比例计算处理，用以完成后续的电流计算过程。利用转速控制单元获取电机矢量控制系统直流侧母线电压的最大值，将其输入电压处理模块，根据q轴电流参考值最小化原则得出计算q轴电流参考值所需的最大参考电压。具体地，可以根据永磁同步电机调速系统的功率等效原则，在不考虑摩擦损耗等条件的理想情况下，永磁同步电机的运行功率与电机的d-q轴电流、d-q轴电压之间存在如电机电功率计算公式如式(2)所示的关系：

p＝1.5(udid+uqiq)(2)。

将式(1)与式(2)联立，可以得出电机转子实时转矩te，给定转速ω与电机的d-q轴电流与电压之间的关系，如式(3)所示：

ω×te＝1.5(udid+uqiq)(3)。

通过公式(1)与公式(2)联立，使机械功率与电功率相等从而计算所需参数。

步骤s430，将所述给定功率、以及所述带比例系数的直流侧母线电压最大值的倒数的乘积，确定为电机在所述电机给定转速下的q轴电流参考值。例如：乘法器将转矩-功率检测模块输出的电机给定功率p与经过电压处理模块输出的带比例系数的直流侧母线电压最大值之倒数相乘，获得在给定转速条件下，不会进入饱和区间的q轴电流参考值iqref。利用最大参考电压及给定转速条件下永磁同步电机的功率，计算获得在给定转速条件下，永磁同步电机的q轴电流参考值。具体地，永磁同步电机的矢量控制系统通常应用最大转矩控制策略，即id＝0控制策略。因此在电机转速饱和动态模块中进行参数计算时，应用id＝0策略之后，式(3)的数学关系表达式能够被进一步简化，简化后的数学关系表达式如式(4)所示：

ω×te＝1.5uqiq(4)。

通过式(1)与式(2)联立，应用id＝0原则以计算iq参考值。

通过式(4)能够确定在给定转速条件下，q轴电流参考值的大小。q轴电流参考值的计算方式如式(5)所示：

其中，通过式(5)计算出的iqref，是在直流侧母线电压处于最大值状态(即uq处于最大值状态)下的计算结果。由功率计算方法可知，当电机的功率p给定时，p＝uq×iqref(iqref即公式(4)中的iq)，则uq与iqref成反比，若使iqref相对较小从而不进入饱和区间，则uq应取较大值，因此在此部分计算中，uq为直流侧母线电压最大值，即无论电机在何种功率条件下工作，电机的驱动电压都不会超过直流侧母线电压最大值uq。

转速调节器输出的给定q轴电流iq*，由控制系统内部芯片计算模块获得，iq*即转速饱和动态抑制模块的控制对象。在永磁同步电机驱动系统中，忽略电路损耗等因素，则电机运行功率与逆变器功率，即直流侧母线功率近似相等，如式(6)所示：

udcidc＝pdc＝pinv≈pmotor(6)。

采用功率等效计算的算法，式(6)用以补充式(5)的理论，即通过电机功率能够确定直流侧母线功率，进而通过直流侧母线电压最大值来计算q轴电流参考值iqref。

在式(6)中，udc为直流侧母线电压，idc为直流侧母线电流，pdc为直流侧母线功率，pinv为逆变器功率，pmotor为电机功率。通过式(4)、式(5)与式(6)可知，若由输入给定转速转换至给定q轴电流iq*，并进一步转换而成的电机的给定q轴电压的值达到直流侧母线电压udc的最大值时，即直流侧母线提供的所有电压都转换为给定q轴电压时，此时控制系统将不在有调节空间继续对给定q轴电压进行调节，电机控制系统将会出现电压饱和现象，系统调节能力将大幅下降。由于给定q轴电压是由给定q轴电流iq*换算获得，因此当给定q轴电流iq*过大时，给定q轴电压也会过大，当给定q轴电压过大直至上升到饱和区间时，电压饱和现象就产生了，因此电压饱和现象与转速饱和现象的产生原因是相同的。为抑制转速饱和现象，使iq*被限制在饱和区之外，则式(5)中的uq可以确定为直流侧母线电压udc的最大值，记为umax，此时，由于电机功率已经确定，并且uq＝umax为电压最大值，因此计算得出的iqref为给定功率条件下，电机正常运行的q轴电流最小值，以此iqref为基准，可以获得令给定q轴电流iq*不会过大而进入饱和区间的幅度限制范围。

umax由电压传感器采样获得，umax的值确定后，利用式(5)可以计算出在给定转速条件下，q轴电流参考值iqref的大小。由于pi调节器在调节过程中的输出变量在达到稳态之前会在给定数值的正向与负向之间波动以实现对实际转速的反馈调节，因此不能将q轴电流参考值iqref本身作为限定转速pi调节器输出变量的幅值范围，这样会使得达到稳态之前的iq*失去动态调节空间。要以q轴电流参考值iqref为基准，将iqref向坐标轴正方向与负方向以合理的比例倍数k放大，使控制系统在饱和区间之外的合理区间内上下波动，以使控制系统达到动态调节的效果。

例如：当电机给定功率确定时，给定q轴电流参考值与给定q轴电压之间成反比关系，为使给定q轴电流参考值不超过限制范围，给定q轴电压的计算值按照合理区间内最大值来确定，可以采用控制系统直流侧母线电压最大值或电机额定驱动电压最大值作为给定q轴电压来计算电机的给定q轴电流参考值。这样，以一个在当前给定转速条件下，能够让电机正常运行，但又足够小以保证不会进入饱和区间的q轴电流参考值。

由此，通过利用电机在给定转速条件下的给定功率进一步计算出电机的给定q轴电流参考值，为确定动态幅度限制模块的幅度限制上限与幅度限制下限提供精准依据，有利于提升对转速积分饱和现象进行抑制的过程中对幅度限制上限与幅度限制下限确定的精准性。

步骤s230，以所述给定q轴电流参考值为基准，确定转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的上限和幅度限制范围的下限，以将转速pi调节器的输出变量的动态变化范围限制在该动态变化的幅度限制范围内。动态幅度限制模块由一个最大幅度限制模块与一个最小幅度限制模块构成。动态幅度限制模块被配置在转速pi调节器的输出端，用以限制转速pi调节器输出变量的幅度。采用动态幅度抑制方式，可以改善阈值固定的幅度限制模块产生的电机大功率运行时，转速pi调节器输出变量跟踪不准确的问题；以及，可以改善电机小功率运行时，特定iq*幅值限制模块无法进行幅值限制操作的问题。

例如：对双闭环型矢量控制系统中转速环pi调节器的输出变量-给定电机q轴电流iq*进行幅度上限与幅度下限的限制，使其幅度上限与幅度下限不会正向过大或负向过小而导致iq*进入饱和区间，抑制永磁同步电机矢量控制系统中转速pi调节器输出变量的积分饱和现象。如可以在给定转速条件下，通过对永磁同步电机转子的实时转矩与直流侧母线电压最大值进行采样，计算获得给定转速条件下的电机功率，再进一步计算获得给定转速对应的q轴电压参考值；利用给定q轴电压参考值确定转速pi调节器幅度限制模块的上限与下限，将转速pi调节器输出的给定q轴电流限定在转速积分饱和区之外，抑制转速饱和现象的产生。

例如：根据电机的给定转速与实际负载转矩，计算出当前转速条件下电机的运行功率，从而计算得出给定的电机q轴电流参考值；根据给定的电机q轴电流参考值来调节转速pi调节器的输出幅度限制范围，实现电机调速系统对电机转速的全频段动态饱和抑制。此外，在电机进入到弱磁升速状态时，电机的d轴电流增大，q轴电流减小以使电机在最大功率条件下进一步提升转速。在d轴电流增大与q轴电流减小的过程中，由于转速提升导致d-q轴电流产生动态变化，产生动态过程中的转速与电流误差，误差被pi调节器积分放大之后，仍有可能使电机产生积分饱和现象。本发明的方案在电机进入弱磁升速状态时，能够使永磁同步电机的d-q轴电流限定在安全范围内，避免过流现象的发生，提高了电机调速系统的稳定性与可靠性。

由此，通过利用检测获得的电机实时转矩与电机给定转速，计算出电机在给定转速条件下的给定功率；利用给定功率进一步计算出电机的给定q轴电流参考值，以给定q轴电流参考值为基准确定动态幅度限制模块的幅度限制上限与幅度限制下限，可以保证转速环pi调节器的输出变量在幅度限制范围内变化而不超出控制系统的调节范围，抑制转速积分饱和现象，提高了矢量控制系统的稳定性。

更可选地，步骤s230中以所述给定q轴电流参考值为基准，确定转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的上限和幅度限制范围的下限的具体过程，可以参见以下示例性说明。

下面结合图12所示本发明的方法中确定转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的上限和幅度限制范围的下限的一实施例流程示意图，进一步说明步骤s230中确定转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的上限和幅度限制范围的下限的具体过程，可以包括：步骤s510至步骤s540。

步骤s510，对所述给定q轴电流参考值与设定比例系数进行乘积，得到所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积。例如：比例计算模块用以将q轴电流参考值iqref以比例系数k放大至kiqref，其中比例系数k根据实际的电机参数及系统控制要求进行设定。将获得的q轴电流参考值输入比例计算模块，获得经比例放大后的最大参考电流。具体地，将q轴电流参考值iqref输入比例计算模块，进行比例运算即可获得转速pi调节器输出的iq*的幅度限制上限kiqref。k为比例计算模块中的比例系数。针对不同型号与结构的永磁同步电机，比例系数k的确定方法也有所不同。在本发明方法介绍的转速饱和动态抑制模块中，根据转速频率-带宽的数学关系，比例系数k取值为2。

步骤s520，转换所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积的方向，得到反向的所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积。例如：反向转速饱和抑制单元用以将限制电流参考值kiqref的方向转换为负向。将最大参考电流输入反向转速饱和抑制单元，获得负向的最小参考电流。具体地，将比例计算模块计算得出的iq*幅度限制上限kiqref输入至反向转速饱和抑制单元中，获得iq*的幅度限制下限-kiqref。

步骤s530，将所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积，作为转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的上限。例如：最大幅度限制模块，用以确定并限制转速pi调节器输出变量的上限。最大幅度限制模块的幅度限制上限，由上述等效电流计算模块输出的给定q轴电流参考值与比例系数进行乘法计算获得；当给定q轴电流参考值改变时，最大幅度限制模块的幅度限制上限将根据给定q轴电流参考值改变，以实现对幅度限制上限的动态控制。最大幅度限制模块为一种限幅电路，其以kiqref为幅度上限，限制转速pi调节器的输出变量幅值不高于kiqref。

步骤s540，将反向的所述给定q轴电流参考值与设定比例系数的乘积，作为转速pi调节器的输出变量的幅度限制范围的下限。例如：最小幅度限制模块，用以确定并限制转速pi调节器输出变量的下限。最小幅度限制模块的幅度限制下限由上述等效电流计算模块输出的给定q轴电流参考值与比例系数进行乘法计算，并使用反向转速饱和抑制单元改变电流参考方向获得，当给定q轴电流参考值改变时，最小幅度限制模块的幅度限制下限将根据给定q轴电流参考值改变，以实现对幅度限制下限的动态控制。最小幅度限制模块为一种限幅电路，其以-kiqref为幅度下限，限制转速pi调节器的输出变量幅值不低于-kiqref。

其中，将最大参考电流与最小参考电流分别输入最大幅度限制模块与最小幅度限制模块，令两组幅度限制模块中的限幅电路以输入的最大参考电流与最小参考电流作为幅度限制范围的上限与下限。幅度限制模块将使转速pi调节器的输出变量限定在转速积分饱和区之外，抑制转速积分饱和现象。具体地，将iq*的幅度限制上限与幅度限制下限分别输入至最大幅度限制模块与最小幅度限制模块中，使最大限幅电路与最小限幅电路以kiqref至-kiqref为限制范围运行，限制iq*的输出范围。被限制幅度的iq*将被输入至电流环中，完成后续的控制过程。

例如：动态幅度限制模块：由于pi调节器在调节过程中的输出变量在达到稳态之前会在给定数值的正向与负向之间波动以实现对实际转速的反馈调节，因此不能将q轴电流参考值iqref本身作为限定转速pi调节器输出变量的幅值范围，这样会使得达到稳态之前的iq*失去动态调节空间。而是要以iqref为基准，将iqref向坐标轴正方向与负方向以合理的比例倍数k放大，使控制系统在饱和区间之外的合理区间内上下波动，以使控制系统达到动态调节的效果。转速pi调节器的输出范围被限制在-kiqref至kiqref之间。由于此幅度范围通过计算被限定在饱和区间以外，因此转速pi调节器输出的给定q轴电流iq*产生的积分饱和现象得到了抑制，且限定电流的参考值iqref能够根据电机运行功率的改变而改变，实现了积分饱和抑制过程的动态化。

由此，通过以给定q轴电流参考值为基准确定动态幅度限制模块的幅度限制上限与幅度限制下限，可以抑制转速积分饱和现象，提高矢量控制系统的稳定性。

在一个可选实施方式中，还可以包括：在动态抑制电机升速过程中产生的转速饱和现象的情况下，动态抑制电流环中的电流pi调节器输出的给定q轴电压幅值。

例如：采用的动态幅度抑制方法对转速环输出变量iq*进行了幅度限制使其不进入饱和区间，并且转速环输出变量iq*的变化幅度上限与下限由电机功率与直流侧母线电压最大值通过计算处理得出，这种控制方式可以保证后续的d-q轴输出电压不会高于直流侧母线电压最大值而产生电压饱和现象，解决了永磁同步电机矢量控制系统中因转速积分饱和现象产生的误差而导致的电机d-q轴电压饱和现象。电机在给定转速下条件下，转速pi调节器输出的给定q轴电流经过上述动态幅度限制模块处理后，作为电流环的输入变量输入电流环执行后续控制过程。q轴电流环pi调节器的输入变量为经过动态饱和抑制后的给定q轴电流iq*与实际q轴电流iq的差值，且此给定q轴电流iq*是根据直流母线电压达到最大值，且id＝0的控制策略进行幅值限制的，因此q轴电流环pi调节器的输出变量q轴给定电压uq*的幅值也得到了一定的抑制，uq*的幅值不会超过直流侧母线电压的最大值而进入电压饱和状态。基于该原因，可以取消配置在电流环pi调节器输出端的、用以控制pi调节器输出的给定d-q轴电压值不进入饱和区间的电压幅度限制模块，从而可控制系统的结构得到简化，控制性能有所提升。

由此，通过在动态抑制电机升速过程中产生的转速饱和现象的情况下，动态抑制电流环中的电流pi调节器输出的给定q轴电压幅值，保证了电流环中的电流pi调节器输出的给定q轴电压幅值也将不会进入饱和区，且能省去电流pi调节器输出端的电压饱和限制模块，可以简化双闭环矢量控制系统的结构，并提升控制性能。

由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述电机调速系统的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过对转速环输出变量iq*进行了幅度限制使其不进入饱和区间，并且转速环输出变量iq*的变化幅度上限与下限由电机功率与直流侧母线电压最大值通过计算处理得出，可以保证后续的d-q轴输出电压不会高于直流侧母线电压最大值而产生电压饱和现象，可以解决永磁同步电机矢量控制系统中因转速积分饱和现象产生的误差而导致的电机d-q轴电压饱和现象；从而可以取消配置在电流环pi调节器输出端的、用以控制pi调节器输出的给定d-q轴电压值不进入饱和区间的电压幅度限制模块，简化控制过程。

根据本发明的实施例，还提供了对应于转速控制方法的一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行以上所述的转速控制方法。

由于本实施例的存储介质所实现的处理及功能基本相应于前述图8至图12所示的方法的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

根据本发明的实施例，还提供了对应于转速控制方法的一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行以上所述的转速控制方法。

由于本实施例的处理器所实现的处理及功能基本相应于前述图8至图12所示的方法的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。