高压高速开关驱动电机控制方法与流程

1.本技术涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种高压高速开关驱动电机控制方法。


背景技术：

2.在电力工业，电机作为电能生产、输送和应用的主要装置，在农业、工矿企业、国防、交通运输业和科学文化以及日常生活等方面得到广泛应用。
3.以永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，pmsm)为例，永磁同步电机具有结构简单、体积小、重量轻、功率因数高等优越性能，在结构、效率和控制性能等方面完全满足了现代高性能伺服系统对高精度、稳定性好、响应速度快的要求。为了使永磁同步电机能在精密驱动领域中应用，需要永磁同步电机提供较小的转矩脉动，然而，永磁同步电机在驱动过程中使用三相电压源逆变器供电，三相电压源逆变器的输出电压存在非线性畸变，而这种非线性畸变电压会导致永磁同步电机的电流发生畸变，使永磁同步电机产生较大的转矩脉动，影响了永磁同步电机的性能，增大永磁同步电机的损耗。
4.因此，亟需一种抑制永磁同步电机产生较大的转矩脉动的方法。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够有效抑制转矩脉动的高压高速开关驱动电机控制方法。
6.一方面，提供了一种电机控制方法，该方法包括：
7.获取电机运行参数和电机器件属性参数；
8.基于电机运行参数确定滑模变量值，以及基于滑模变量值确定滑模面；
9.将电机运行参数、电机器件属性参数、滑模变量值和滑模面输入至预设的第一控制模型中，得到目标电压；目标电压用于调节逆变器的输出电压，输出电压为电机的供电电压。
10.在其中一个实施例中，电机运行参数包括电机的定子相电流；
11.则基于电机运行参数确定滑模变量值，包括：
12.根据电机的定子相电流确定电机在旋转坐标系下的坐标轴测量电流；
13.根据旋转坐标系下的坐标轴测量电流和电机在旋转坐标系下的坐标轴目标电流，确定电流误差值；
14.根据电流误差值和预设的电流滑模面函数，确定滑模变量值。
15.在其中一个实施例中，坐标轴测量电流包括直轴测量电流和交轴测量电流；坐标轴目标电流包括直轴目标电流和交轴目标电流；
16.则电流误差值包括直轴测量电流和直轴目标电流之间的直轴电流误差值，以及交轴测量电流和交轴目标电流之间的交轴电流误差值。
17.在其中一个实施例中，根据电机的定子相电流确定电机在旋转坐标系下的坐标轴
测量电流，包括：
18.通过第一变换函数，将电机的定子相电流转换为静止坐标系下的坐标轴测量电流；
19.通过第二变换函数，将静止坐标系下的坐标轴测量电流转换为旋转坐标系下的坐标轴测量电流。
20.在其中一个实施例中，电机运行参数包括电机的转子转速；
21.在根据坐标轴测量电流和电机在旋转坐标系下的坐标轴目标电流，确定电流误差值之前，该电机控制方法还包括：
22.根据电机的转子转速和预设的目标转速，确定转速误差值；
23.根据预设的第二控制模型和转速误差值，获取电机在旋转坐标系下的坐标轴目标电流。
24.在其中一个实施例中，基于滑模变量值确定滑模面，包括：
25.将滑模变量值和滑模系数输入预设的系统滑模面函数中，得到滑模面。
26.在其中一个实施例中，电机运行参数包括电机的定子相电流和转子转速；电机器件属性参数包括定子电阻、旋转坐标系下的坐标轴电感和永磁体转子磁链；滑模变量值包括直轴滑模变量值和交轴滑模变量值；滑模面包括直轴滑模面和交轴滑模面；第一控制模型包括直轴电流控制函数和交轴电流控制函数；目标电压包括直轴目标电压和交轴目标电压；
27.相应地，将电机运行参数、电机器件属性参数、滑模变量值和滑模面输入至预设的第一控制模型中，得到目标电压，包括：
28.将直轴测量电流、交轴测量电流、转子转速、定子电阻、旋转坐标系下的坐标轴电感、直轴滑模变量和直轴滑模面，作为直轴电流控制函数的输入，通过直轴电流控制函数输出直轴目标电压；直轴测量电流和交轴测量电流是根据电机的定子相电流确定的；
29.将直轴测量电流、交轴测量电流、转子转速、定子电阻、旋转坐标系下的坐标轴电感、永磁体转子磁链、交轴滑模变量值和交轴滑模面，作为交轴电流控制函数的输入，通过交轴电流控制函数输出交轴目标电压。
30.在其中一个实施例中，该电机控制方法还包括：
31.通过第二变换函数的逆变换，将直轴目标电压和交轴目标电压转换为静止坐标系下的坐标轴目标电压；
32.对静止坐标系下的坐标轴目标电压进行脉冲宽度调制，得到逆变器模块的开关信号；开关信号用于调整逆变器的输出电压，且当逆变器以输出电压为电机供电时，电机的实际转子转速与预设的目标转速相同。
33.另一方面，提供了一种电机控制装置，该装置包括：
34.获取模块，用于获取电机运行参数和电机器件属性参数；
35.确定模块，用于基于电机运行参数确定滑模变量值，以及基于滑模变量值确定滑模面；
36.控制模块，用于将电机运行参数、电机器件属性参数、滑模变量值和滑模面输入至预设的第一控制模型中，得到目标电压；目标电压调节逆变器的输出电压，输出电压为电机的供电电压。
37.另一方面，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一方面提供的任一项电机控制方法的步骤。
38.另一方面，提供了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执行时实现上述一方面提供的任一项电机控制方法的步骤。
39.上述高压高速开关驱动电机控制方法，获取电机运行参数和电机器件属性参数；基于电机运行参数确定滑模变量值，以及基于滑模变量值确定滑模面；将电机运行参数、电机器件属性参数、滑模变量值和滑模面输入至预设的第一控制模型中，得到目标电压；目标电压调节逆变器的输出电压，输出电压为电机的供电电压。也即是，在电机控制过程中，根据需要控制的电机参数设计的滑模控制器，可以在输入电机运行参数和电机器件属性参数的情况下，输出驱动电机的目标电压。如此，当逆变器的输出电压为该目标电压时，可以消除逆变器输出的非线性畸变电压，当逆变器基于该目标电压驱动电机时，可以使电机输出稳定的转矩。
附图说明
40.图1为本技术一个实施例中电机控制系统的结构示意图；
41.图2为本技术一个实施例中电机控制方法的流程示意图；
42.图3为本技术一个实施例中三相坐标系
‑
两相坐标系的变换示意图；
43.图4为本技术另一个实施例中电机控制方法的流程示意图；
44.图5为本技术另一个实施例中电机控制方法的流程示意图；
45.图6为本技术一个实施例中pmsm矢量控制(i
d
＝0)的结构原理示意图；
46.图7为本技术另一个实施例中电机控制方法的流程示意图；
47.图8为本技术一个实施例提供的电机控制装置的结构框图；
48.图9为本技术一个实施例提供的一种计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
49.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术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技术，并不用于限定本技术。
50.在对本技术提供的电机的控制方法进行解释说明之前，先对本技术方案涉及的技术名词和应用背景进行说明。
51.pid控制器：比例
‑
积分
‑
微分(proportional integral derivative control，pid)控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例调节单元p、积分调节单元i和微分调节单元d组成。设定比例系数k
p
，积分时间常数k
i
和微分时间常数k
d
三个参数，pid控制器把采集到的实际输出值和一个参考值进行比较，得到一个误差值，然后利用该误差值计算新的输入值，这个新的输入值可以让系统的数据达到或者保持在参考值。
52.在pid控制系统中，控制系统由pid控制器、被控对象和测量元件组成。测量元件用于测量被控对象的输出值，被控对象给定的参考值与实际输出值作为pid控制器的输入，即误差值＝参考值－被控对象的输出值。该误差值为pid控制器的输入，pid控制器的输出即
为被控对象新的输入值，在新的输入值作用于被控对象后，被控对象的输出值与参考值保持一致。pid控制器是一种线性控制器，主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。
53.永磁同步电机：永磁同步电机是用永磁体来代替直流励磁作为恒定励磁的一种电机。其本体是由定子和转子两大部分组成。永磁同步电动机的定子指的是电动机在运行时的固定不动部分，同普通同步电机相比，其定子结构上基本一致，主要由对称分布在槽中的三相定子绕组、硅钢冲片、固定铁芯的机壳等部分组成。三相定子绕组通入时间上对称的三相电源，就会在永磁同步电机的气隙中产生一个空间旋转磁场。
54.永磁同步电机的转子是指电动机在运行时可以转动的部分。永磁同步电机与其他电机的主要区别是转子磁路结构，它用转子上的永磁体代替了电励磁，从而省去了励磁线圈、滑环和电刷，使结构变得简单。通常，永磁同步电机的励磁磁场可视为恒定，它与定子绕组中通入三相对称电流产生的旋转磁场相互作用产生转矩。
55.为了使永磁同步电机能在精密驱动领域中应用，需要永磁同步电机提供较小的转矩脉动、较低的震动频率和噪声。但是，永磁同步电机由于其自身的结构和控制方式特点，会产生由齿槽转矩、反电动势谐波和换相引起的转矩脉动。同样，在永磁同步电机驱动系统中的传感器采样环节、功率变换器也会引起非线性外部扰动，进而产生转矩脉动。
56.其中，永磁同步电机在驱动过程中，使用三相电压源逆变器为其供电，逆变器输出的非线性畸变电压会导致定子电流产生畸变，畸变的电流又与转子磁场相互作用，从而产生的转矩脉动为影响永磁同步电机性能的主要方式。因此，为了保证永磁同步电机的正常运行，需要相应的控制策略对逆变器的输出电压进行控制，以控制永磁同步电机供电电压的方式，使得永磁同步电机输出稳定的转矩。
57.目前，应用于永磁同步电机驱动过程中的控制策略大概可以分为三类：
58.(1)针对永磁同步电机数字模型的控制策略，即传统的控制策略比如：pid反馈控制、矢量控制、直接转矩控制等。其中，pid控制算法蕴含了动态控制过程中的过去、现在和将来的信息，是最基本的控制方法，其应用广泛，与其他新型控制思想相结合，形成了许多有价值的控制策略，在对象模型确定、不变化且为线性，以及操作条件、运行环境确定不变的条件下，采用pid控制是最简单有效的。
59.(2)基于现代控制理论的控制策略，比如：自适应控制、滑模控制(也称滑模变结构控制)、鲁棒控制、预见控制等，现代控制策略考虑了被控对象的结构和参数变化、各种非线性的影响、运行环境的改变以及环境干扰等时变和不确定因素。
60.(3)基于智能控制思想的控制策略，比如：模糊控制、神经网络控制、专家控制、遗传算法等。智能控制策略具有不依赖于被控对象的数字模型、鲁棒性强的优点，能够很好地克服电机控制系统中模型参数变化和非线性等不确定因素的影响。
61.在这三类控制策略中，传统的pid控制最为简单有效，但是，纯粹基于电机数学模型的pid控制存在一个很大的弱点，即不可避免地受到电机参数变化的影响，对永磁同步电机数学模型的认识还有待提高。
62.一个良好的控制系统，必须具备响应快速性、稳定性、对系统干扰和系统参数变化的鲁棒性。由于永磁同步电机的调速控制系统是一个多变量、非线性、强耦合的复杂系统，其模型参数具有不确定性，对控制策略要求很高，传统级联pid控制方法不适合较复杂的非
线性工况。理想的控制策略不仅要满足系统良好的动、静态性能，还应对系统的负载扰动和电机参数变化具备强鲁棒性。
63.滑模控制属于现代控制的范畴，以其对电机控制系统中数学模型精确性要求不高，对系统的不确定参数、变化参数、数学描述的不准确性以及外界环境的扰动具有完全的自适应性，在交流电机(永磁同步电机属于交流电机)的控制系统领域展现了良好的应用前景，其算法简单，易于工程实现，可以应用在本电机控制系统中。
64.滑模控制：滑模控制(sliding mode control,，smc)也叫变结构控制，本质上是一类特殊的非线性控制，且非线性表现为控制的不连续性。这种控制方法与其他控制的不同之处在于系统的“结构”并不固定，而是可以在动态过程中，根据系统当前的状态(如偏差及其各阶导数等)有目的地不断变化，迫使系统按照预定“滑动面”的状态轨迹运动。由于滑动面可以进行设计且与对象参数及扰动无关，这就使得滑模控制具有快速响应、对应参数变化及扰动不灵敏、无须系统在线辨识、物理实现简单等优点。
65.滑模控制器的设计过程包括：确定被控对象的状态方程，根据状态方程设定滑模面，确定系统状态沿着滑模面趋向于0时，滑模控制器的输出函数。
66.针对永磁同步电机驱动过程中，逆变器非线性输出畸变电压会导致永磁电机产生转矩脉动的问题，本技术可以再电机控制系统中采用滑模控制器确定逆变器的输出的目标电压，使用该电压驱动永磁同步电机可以达到抑制了转矩脉动的效果。
67.在对本技术方案涉及的技术名词和应用背景进行介绍之后，接下来结合附图1，对本技术的电机控制方法的具体应用环境进行说明。
68.本技术提供的电机控制方法，可以应用于如图1所示的电机控制系统中。在电机控制系统中，由逆变器为电机供电，保证电机的正常运行。如图1所示，电机控制系统100包括参数采集器110、控制外环的转速控制器120、内环的电流控制器130和逆变器140。外环控制电机中转子的转速，使得测量的转子转速可以跟踪预设的目标转速。内环控制电机的定子相电流，使得测量电流可以跟踪目标电流。
69.其中，参数采集器110用于采集电机的运行参数和器件属性参数，可以设置在电机中，也可以设置在电机的输出端或者输入端，其中，设置在电机输入端时用于采集电机的定子相电流，设置在电机输出端时用于采集电机的转子转速。
70.具体地，参数采集器110可以是编码器、旋转变压器或者其他的霍尔传感器。
71.其中，转速控制器120可以为传统的pid控制器，也可以为滑模控制器，还可以为其他的神经网络控制器件等，本技术实施例中对此不做限制。由于pid控制器不适合复杂非线性工况，本技术实施例中的电流控制器130可以是根据被控电机设计的滑模控制器，以通过滑模控制器更好地确定驱动电机的目标电压。
72.在一种可能的实现方式中，转速控制器120根据电机的转子转速ω和预设的目标转速ω
*
的误差，确定电机在旋转坐标系下的坐标轴目标电流i
*
。电流控制器130根据旋转坐标系下的坐标轴目标电流i
*
和电机的实际的定子相电流i之间的误差，确定驱动电机的目标电压u
*
，并对目标电压的脉冲宽度进行调制，得到逆变器140的开关信号，进而通过该开关信号控制逆变器140中开关管的导通和闭合，使得逆变器140输出电机的驱动电压(电机的输入电压)为该目标电压，电机将按照预设的目标转速运行。在此过程中，通过控制逆变器140的输出电压为三相对称正弦波电压，可以抑制逆变器140输出的非线性畸变电压，使
电机输出稳定的转矩。
73.进一步地，转子转速ω和预设的目标转速ω
*
的误差，以及坐标轴目标电流i
*
和实际的定子相电流i之间的误差可以通过比较器来比较计算，本技术实施例对此不做限制。
74.基于上述电机控制系统100，在一种可能的实现方式中，将转速控制器120和电流控制器集成到一个数字信号处理(digital signal processing，dsp)控制器中实现，并由该dsp中嵌入的软件程序调用相应的功能单元，具体算法等进行工作。具体实现流程参见下述图2对应的实施例。dsp输出开关信号后，通过光耦隔开后，对逆变器140中的开关管进行导通和关断控制。
75.基于上述电机控制系统，接下来，结合附图对本技术的电机控制方法进行解释说明。
76.在一个实施例中，如图2所示，提供了一种电机控制方法，该方法可以应用于图1所示的电机控制系统中。具体地，该电机控制方法包括以下步骤：
77.步骤210：获取电机运行参数和电机器件属性参数。
78.电机运行参数包括但不限于：电子的转子转速和电机的定子相电流。其中，转子转速为转子顺时针旋转的角速度，定子相电流为定子绕组中通入的三相对称电流，定子相电流包括定子a相电流、定子b相电流和定子c相电流。
79.电机器件属性参数包括但不限于：定子电阻、旋转坐标系下的坐标轴电感和永磁体转子磁链。
80.需要说明的是，在永磁同步电机中，定子三相绕组的电阻值相同。
81.为了将定子计算等效为基于转子的计算，可以将三相坐标系等效为一个能产生旋转磁场的两相旋转坐标系，两相旋转坐标系固定于电机转子，在两相旋转坐标系下坐标轴电流产生的旋转磁动势，与三相坐标系下定子a相电流、b相电流和c相电流产生的旋转磁动势相同。
82.旋转坐标系下的坐标轴电感是通过三相坐标系中定子绕组的自感系数和相间互感系数来确定的等效电感。
83.转子永磁体会在每相定子绕组中产生反感电动势，定子磁链是由定子相电流和转子永磁体共同产生的，定子相电流产生的磁链与转子的位置角相关，本技术中的永磁体转子磁链为转子上永磁体产生的磁链。
84.步骤220：基于电机运行参数确定滑模变量值，以及基于滑模变量值确定滑模面。
85.在采用滑模控制确定逆变器的目标输出电压时，需要根据需要控制的系统状态，设置相应的滑模面。
86.具体地，根据定子相电流确定滑模变量值，再基于确定的滑模变量值，进一步设置滑模变量对应的滑模面。
87.在电机控制过程中，当系统状态到达滑模面后，可以按照滑模面的轨迹到达平衡状态。也即是，在控制电流的过程中，基于目标电流定子相电流，通过滑模面可以将定子相电流平稳的调节至目标电流。
88.步骤230：将电机运行参数、电机器件属性参数、滑模变量值和滑模面输入至预设的第一控制模型中，得到目标电压。
89.其中，第一控制模型中设置有滑模控制算法，目标电压用于调节逆变器的输出电
压，输出电压为电机的供电电压。
90.具体地，根据电机运行参数设计滑模面，根据电机的运行参数、电机器件属性参数和滑模控制面设计第一控制模型，由滑模面和第一控制模型构成控制电机驱动电流的滑模控制器。在电机控制过程中，滑模控制器可以在输入电机运行参数和电机器件属性参数的情况下，输出驱动电机的目标电压。
91.在本技术实施例中，获取电机运行参数和电机器件属性参数；基于电机运行参数确定滑模变量值，以及基于滑模变量值确定滑模面；将电机运行参数、电机器件属性参数、滑模变量值和滑模面输入至预设的第一控制模型中，得到目标电压；目标电压调节逆变器的输出电压，输出电压为电机的供电电压。也即是，在电机控制过程中，根据需要控制的电机的参数设计的滑模控制器，可以在输入电机运行参数和电机器件属性参数的情况下，输出驱动电机的目标电压。如此，当逆变器的输出电压为该目标电压时，可以消除逆变器输出的非线性畸变电压，当逆变器基于该目标电压驱动电机时，可以使电机输出稳定的转矩。
92.基于上述实施例，本技术实施例以永磁同步电机为例，对上述电机控制方法的步骤做进一步解释说明。
93.永磁同步电机实际上是一个非线性、多变量、强耦合的系统，定转子电感系数随转子位置的变化而变化。永磁同步电机的数学模型中含有时变参数，永磁同步电机的定子和普通电励磁三相同步电动机的定子是相似的。如果永磁体产生的感应电动势(反电动势)与励磁线圈产生的感应电动势一样，也是正弦的，那么永磁同步电机的数学模型就与电励磁同步电动机基本相同。
94.在分析永磁同步电机时，对于电机做如下假设：
95.(1)反电动势是正弦的；
96.(2)定子磁场呈正弦分布，不考虑谐波与饱和；
97.(3)不计涡流和磁滞损耗；
98.(4)转子上没有阻尼绕组，永磁体也没有阻尼作用。
99.在忽略永磁同步电机控制系统本身参数的变化，永磁同步电机的转子转速的动态特性在负载转矩一定时，取决于输出转矩的特性。如果能准确地控制转矩，就可以使永磁同步电机控制系统在负载扰动时获得较小的动态速降和较短的恢复时间。因此，永磁同步电机驱动性能好坏关键就是电磁转矩控制的好坏。
100.永磁同步电机的基本方程包括电机的电压方程、磁链方程和转矩方程等，这些方程是永磁同步电机数学模型的基础。
101.永磁同步电动机的电压方程为:
[0102][0103]
永磁同步电机磁链方程为：
[0104]
[0105]
永磁同步电机的转矩方程为：
[0106][0107]
在上述永磁同步电机(a
‑
b
‑
c三相坐标系)的基本方程中，u
a
、u
b
和u
c
为永磁同步电机三相定子绕组的电压；i
a
、i
b
和i
c
为永磁同步电机的定子相电流；ψ
a
、ψ
b
和ψ
c
为三相定子绕组的磁链；r
a
＝r
b
＝r
c
＝r表示定子相电阻；ψ
f
为转子上永磁体产生的磁链；θ表示转子轴线和定子a相绕组轴线夹角的电气角度，p
n
为永磁同步电机的极对数。
[0108]
由永磁同步电机的转矩方程(3)可知，永磁同步电机的控制系统为多变量、非线性、强耦合系统。基于上述建立的永磁同步电机的数学模型，本技术采用矢量控制的方法来控制永磁同步电机的转矩。
[0109]
矢量控制的基本思想是在普通的三相交流电动机上设法模拟直流电动机转矩控制的规律，在磁场定向坐标上，将电流矢量分解成产生磁通的励磁电流分最和产生转矩的转矩电流分量，并使两分量相互垂直，彼此独立，然后分别进行调节，这样交流电动机的转矩控制，从原理和特性上就和直流电动机相似了。因此矢量控制的关键是对电流矢量的幅值和空间位置(频率和相位)的控制。
[0110]
矢量控制的目的是改善转矩控制性能，而最终实施仍然是落实到对定子电流(交流量)的控制上。由于在定子侧的各物理量(电压、电流、电动势、磁动势)都是交流量，其空间矢量在空间以同步转速旋转，调节、控制和计算均不方便。因此，需借助于坐标变换，使各物理量从静止坐标系转换到同步旋转坐标系，站在同步旋转的坐标系上观察，电动机的各空间矢量都变成了静止矢量，在同步坐标系上的各空间矢量就都变成了直流量，可以根据转矩公式的几种形式，找到转矩和被控量的各分量之间的关系，实时计算出转矩控制所需的被控矢量的各分量值——直流给定量。按这些给定量实时控制，就能达到直流电动机的控制性能。由于这些直流给定量在物理上是不存在的，是虚构的，因此，还必须再经过坐标的逆变换过程，从旋转坐标系回到静止坐标系，把上述的直流给定量转换成实际的交流给定量，在三相定子坐标系上对交流量进行控制，使其实际值等于给定值。
[0111]
矢量控制中常用的坐标系有两种，一种是静止坐标系，一种是旋转坐标系。
[0112]
(1)两相定子坐标系(α
‑
β坐标系)
[0113]
定子里有三相绕组，其绕组分别为a、b、c，彼此互差120
°
空间电角度，从而构成了a
‑
b
‑
c三相坐标系，如图3中(a)所示。α
‑
β坐标系轴线放在定子上，α轴与a轴重合，β轴超前α轴90
°
，如图3中(b)所示。由于α轴固定在定子a相绕组轴线上，故α
‑
β坐标系亦为静止坐标系。
[0114]
一个旋转矢量从三相定子坐标系(a
‑
b
‑
c坐标系)变换到定子两相静止坐标系(α
‑
β坐标系)，称为clark变换或3/2变换，如下述公式(4)所示：
[0115]
[0116]
其反变换为clark反变换或2/3变换，如下公式(5)所示：
[0117][0118]
其中，上述公式(4)和公式(5)中的i
a
、i
b
和i
c
为电机的三相定子相电流，i
α
和i
β
为等效后的定子两相电流。
[0119]
(2)转子坐标系(d
‑
q坐标系)
[0120]
转子坐标系固定在转子上，其d轴(直轴)位于转子轴线上，q轴(交轴)逆时针超前d轴90
°
，如图3中(c)所示。该坐标系和转子一起在空间上以转子角速度旋转，故为旋转坐标系。对于永磁同步电动机，d轴是转子永磁体磁极的轴线。
[0121]
一个旋转矢量从两相静止坐标系(α
‑
β坐标系)变换到两相旋转坐标系(d
‑
q坐标系)，称为park变换或旋转变换，如图3所示。变换关系如下述公式(6)所示：
[0122][0123]
其反变换为park反变换或旋转反变换，如下公式(7)所示：
[0124][0125]
其中，θ为d
‑
q旋转坐标系的d轴和α
‑
β坐标系的α轴的夹角，也即d轴为和a相绕组轴线的夹角。
[0126]
也即是，定子的三相a
‑
b
‑
c坐标系和转子d
‑
q旋转坐标系变化关系为：
[0127][0128]
其逆变换为：
[0129][0130]
其中，θ为d
‑
q旋转坐标系的d轴和a相绕组轴线的夹角。
[0131]
通过以上的分析和变换后的d
‑
q坐标系，可以确定永磁同步电机在d
‑
q坐标系下的数学模型。
[0132]
永磁同步电机具有正弦的反电动势波形，其定子相电压、相电流也为正弦波形。假设电动机是线性的，参数不随温度等变化，忽略磁滞、涡流损耗，转子无阻尼绕组，那么转子坐标系(d
‑
q坐标系)中的永磁同步电机定子磁链方程为：
[0133]
ψ
d
＝l
d
i
d
+ψ
f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0134]
ψ
q
＝l
q
i
q
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0135]
则永磁同步电机的定子电压方程为：
[0136]
u
d
＝ri
d
+pψ
d
‑
ωψ
f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)
[0137]
u
q
＝ri
q
+pψ
q
+ωψ
f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)
[0138]
永磁同步电机的转矩方程通过下述公式(14)表示：
[0139][0140]
对于凸装式的永磁同步电机而言，l
d
＝l
q
，所以t
d
＝p
n
ψ
f
i
q
。
[0141]
在上述永磁同步电机(d
‑
q坐标系)的基本方程中，u
d
为直轴定子电压，u
q
为交轴定子电压；i
d
为直轴定子电流，i
q
为交轴定子电流；l
d
为直轴定子电感，l
q
为交轴定子电感；ψ
d
为直轴定子磁链，ψ
q
交轴定子磁链；r为定子电阻；ω为电机的转子转速，ψ
f
为转子上永磁体产生的磁链，p为微分算子，p
n
为永磁同步电机的极对数。
[0142]
由上式可以看出，永磁同步电机的电磁转矩基本上取决于定子交轴电流分量和直轴电流分量。在永磁同步电机中，由于转子磁链恒定不变，故采用转子磁场定向方式来控制永磁同步电机。永磁同步电机采用转子磁场定向控制后，定子电流矢量位于交轴，无直轴分量，则此时永磁同步电动机的电压方程为：
[0143]
u
d
＝
‑
ωψ
q
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(15)
[0144]
u
q
＝ri
q
+pψ
q
+ωψ
d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(16)
[0145]
通过以上的分析，本领域技术人员应该可以理解的是，只要能准确的检测出转子空间位置，即可通过控制逆变器使三相定子的合成电流(磁动势)位于q轴上，则永磁同步电机的电磁转矩只与定子电流的幅值成正比，即控制定子电流的幅值，就能很好地控制电机的电磁转矩。
[0146]
基于上述图2示对应实施例说明，以及永磁同步电机矢量控制的分析，在一个实施例中，如图4所示，电机运行参数包括电机的定子相电流，则基于电机运行参数确定滑模变量值(即上述步骤220)包括如下步骤：
[0147]
步骤410：根据电机的定子相电流确定电机在旋转坐标系下的坐标轴测量电流。
[0148]
其中，旋转坐标系下的坐标轴测量电流包括直轴测量电流(即d轴测量电流i
d
)和交轴测量电流(即q轴测量电流i
q
)。
[0149]
在一种可能的实现方式中，上述步骤410的实现过程为：通过第一变换函数，将电机的定子相电流转换为静止坐标系下的坐标轴测量电流，通过第二变换函数，将静止坐标系下的坐标轴测量电流转换为旋转坐标系下的坐标轴测量电流。
[0150]
其中，第一变化函数为clark变换，通过clark变换可以将定子三相电流i
a
、i
b
和i
c
转换为两相静止坐标系下等效后的测量电流i
α
和i
β
；第二变换函数为park变换，通过park变换可以将静止坐标系下等效后的测量电流i
α
和i
β
转换为旋转坐标系下转子的测量电流i
d
和i
q
。
[0151]
具体地，将定子相电流i
a
、i
b
和i
c
转换为转子的测量电流i
d
和i
q
过程可以参考上述公式(4)和公式(6)，或者参考上述公式(8)，在此不再赘述。
[0152]
步骤420：根据旋转坐标系下的坐标轴测量电流和电机在旋转坐标系下的坐标轴目标电流，确定电流误差值；
[0153]
需要说明的是，参见图1，旋转坐标系下的坐标轴目标电流是由电机控制系统中控
制外环的转速控制器120确定的。
[0154]
在一种可能的实现过程中，电机运行参数包括电机的转子转速，则确定旋转坐标系下的坐标轴目标电流的实现过程为：根据电机的转子转速和预设的目标转速，确定转速误差值，根据预设的第二控制模型和转速误差值，获取电机在旋转坐标系下的坐标轴目标电流。
[0155]
其中，坐标轴目标电流包括直轴目标电流和交轴目标电流，则电流误差值包括直轴测量电流和直轴目标电流之间的直轴电流误差值，以及交轴测量电流和交轴目标电流之间的交轴电流误差值。
[0156]
第二控制模型可以设置于图1示出的转速控制器120中，本技术对第二控制模型不做限制，通过第二控制模型可以再输入转速误差值的情况下，确定输出旋转坐标系下的坐标轴目标电流即可。
[0157]
此外，永磁同步电机根据用途不同，其电流矢量控制方法也不同，可采用的控制方法主要有：i
d
＝0控制、功率因数控制、恒磁链控制、最大转矩/电流控制、弱磁控制和最大输出功率控制等。不同的电流控制方法具有不同的优点，i
d
＝0控制实现了pmsm的解耦控制，最简单也最常用；功率因数控制降低了与之匹配的逆变器容量；恒磁链控制可增大pmsm的最大输出转矩；最大转矩/电流控制可使单位电流输出的转矩最大；弱磁控制pmsm恒功率运行于更高的转速；最大输出功率控制以保证输出功率最大为前提。对于凸装式pmsm而言，i
d
＝i
q
，转子磁路对称，磁阻转矩为零，因而最大转矩/电流控制就是i
d
＝0控制。i
d
＝0控制在pmsm的矢量控制中应用最为普遍。
[0158]
基于上述永磁同步电机在d
‑
q坐标系下的数学模型，采用转子磁场定向控制后，定子电流矢量位于q轴，无d轴分量。因此，本技术基于pmsm矢量控制设计滑模控制器时，设定d轴目标电流为0，只需通过第二控制模型确定q轴目标电流即可。
[0159]
步骤430：根据电流误差值和预设的电流滑模面函数，确定滑模变量值。
[0160]
其中，预设的电流滑模面函数可以包括：直轴电流滑模面函数和交轴电流滑模面函数。在使用滑模控制时，需要测量电流和坐标轴目标电流保持一致。
[0161]
在一种可能的实现方式中，通过分析直轴测量电流到直轴目标电流的调整过程，根据直轴电流的调整过程(使测量电流和目标电流之间的误差趋近于0的过程)设计直轴电流滑模面函数，同理，通过分析交轴测量电流到交轴目标电流的调整过程，根据直流测量电流的调整过程设计交轴电流滑模面函数。
[0162]
作为一个示例，预设的直轴电流滑模面函数和交轴电流滑模面函数为：
[0163][0164][0165]
其中，s
d
为直轴滑模变量值，s
q
为交轴滑模变量值；e
id
为直轴测量电流和直轴目标电流之间的直轴电流误差值，e
iq
为交轴测量电流和交轴目标电流之间的交轴电流误差值，λ
d
、λ
q
为根据需要控制的永磁同步电机确定的控制常数，τ为积分时间变量。
[0166]
基于上述公式，将直轴电流误差值和交轴电流误差值代入预设的滑模面函数中，即可得到直轴滑模变量值和交轴滑模变量值。
[0167]
在本技术实施例中，获取的定子相电流，通过坐标系转换得到旋转坐标系下对应的测量电流，通过测量电流和目标电流之间的电流误差值和预设的电流滑模面函数，确定滑模变量值。也即是，根据测量电流和目标电流之间的误差，将电流方程转换到状态方程，设计滑模面函数。
[0168]
基于上述图4对应的实施例，在本技术提供的电机控制方法的步骤220中，还需要基于上述步骤430的滑模变量值进一步确定滑模面。
[0169]
具体地，基于滑模变量值确定滑模面的实现过程为：将滑模变量值和滑模系数输入预设的系统滑模面函数中，得到滑模面。
[0170]
本技术采用连续函数近似传统切换函数的方法，提出一种连续分式函数，用以代替传统滑模控制器中的切换函数，作为电机控制系统的系统滑模面函数，系统滑模面函数为：
[0171][0172]
其中，σ为滑模系数，是根据被控电机确定的常数，s为滑模变量值。具体地，滑模变量包括：通过上述公式(17)确定的直轴滑模变量值s
d
，以及通过上述公式(18)确定的交轴滑模变量值s
q
。
[0173]
在本技术实施例中，基于设计的系统滑模面函数，可以根据滑模变量值确定电机控制系统的滑模面。从而在使用滑模控制方法逆变器输出电压时，响应快，且抗干扰能力强。
[0174]
基于上述图2或图4对应的实施例，在一个实施例中，电机运行参数包括电机的定子相电流和转子转速；电机器件属性参数包括定子电阻、旋转坐标系下的坐标轴电感和永磁体转子磁链；滑模变量值包括直轴滑模变量值和交轴滑模变量值；滑模面包括直轴滑模面和交轴滑模面；第一控制模型包括直轴电流控制函数和交轴电流控制函数；目标电压包括直轴目标电压和交轴目标电压。参见图5，在采用矢量控制来调整同步永磁电机的驱动电流和转矩时，将电机运行参数、电机器件属性参数、滑模变量值和滑模面输入至预设的第一控制模型中，得到目标电压(即上述步骤230)包括如下步骤：
[0175]
步骤510：将直轴测量电流、交轴测量电流、转子转速、定子电阻、旋转坐标系下的坐标轴电感、直轴滑模变量和直轴滑模面，作为直轴电流控制函数的输入，通过直轴电流控制函数输出直轴目标电压。
[0176]
作为一个示例，直轴电流控制函数可以为下述公式(20)：
[0177][0178]
步骤520：将直轴测量电流、交轴测量电流、转子转速、定子电阻、旋转坐标系下的坐标轴电感、永磁体转子磁链、交轴滑模变量值和交轴滑模面，作为交轴电流控制函数的输入，通过交轴电流控制函数输出交轴目标电压。
[0179]
作为一个示例，交轴电流控制函数可以为下述公式(21)：
[0180][0181]
在上述公式(20)和(21)中，为d轴目标输出电压，为q轴目标输出电压；r为定
子电阻，ω为电机转子的实际转速；l
d
为d轴主电感，l
q
为q轴主电感；i
d
为d轴电流，i
q
为q轴电流；k
d0
、k
ds
、k
q0
、k
qs
为根据被控电机的性能设计的滑模控制常数；ψ
f
为永磁体转子磁链(转子上永磁体产生的磁链)；s
d
为d轴滑模变量值，h(s
d
)为基于d轴预设的系统滑模面；s
q
为q轴滑模变量值，h(s
q
)为基于q轴预设的系统滑模面。
[0182]
其中，参见前文实施例的详细说明，上述步骤512和步骤520中提及的直轴测量电流和交轴测量电流是根据电机的定子相电流确定的。具体地，通过clark变换和park变换即可得到，在此不再赘述。
[0183]
需要说明的是，在通过滑模控制器进行内环电流控制，在使用滑模控制器确定输出目标电压之前，还需要验证设计的滑模控制器是否可以根据电机运行参数和电机器件属性参数，确定坐标轴目标电压。
[0184]
作为一个示例，为了设计渐进稳定的滑模控制器，基于d
‑
q坐标系，以滑模变量s
d
和s
q
建立判断稳定性的李雅普诺夫函数如下述公式(22)所示：
[0185][0186]
其中，ν(s
d
,s
q
)表示s
d
和s
q
收敛到离平衡点(测量电流和目标电流的误差值为0的点)的速度，l
d
为d轴主电感，l
q
为q轴主电感，s
d
为d轴滑模变量值，s
q
为q轴滑模变量值。
[0187]
当s
d
和s
q
大于某一阈值时，滑模控制器就会使s
d
和s
q
收敛到离平衡点足够小的范围内，此时，设计的系统滑模面和第一控制模型符合被控制电机的电流控制要求，可以准确估计被控电机需要的驱动电压。
[0188]
在本技术实施例中，在通过李雅普诺夫函数判定滑模控制器的稳定性符合设计要求后，第一控制模型可以根据设计的系统滑模面和电机参数，确定驱动该电机的目标电压。如此，提高了滑模控制的精度，第一控制模型输出的目标电压更符合电机驱动电压，电机输出的转矩更稳定。
[0189]
基于上述实施例，由于矢量控制中涉及坐标系的转换，通过第一控制模型得到目标电压，该目标电压包括直轴目标电压和交轴目标电压。逆变器是将直流电转变成交流电(一般为220v，50hz正弦波)的设备，因此，在确定目标电压后，还需要对目标电压进行脉冲宽度调制，得到逆变器模块的开关信号，进而控制逆变器的开关管导通和关断。
[0190]
作为一个示例，对目标电压进行的脉冲宽度调制可以采用空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation，svpwm)方法。svpwm是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成秒冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。
[0191]
在一个实施例中，在通过上述步骤230确定目标电压后，本技术提供的电机控制方法还包括如下步骤：
[0192]
步骤240：通过第二变换函数的逆变换，将直轴目标电压和交轴目标电压转换为静止坐标系下的坐标轴目标电压。
[0193]
其中，第二变换函数为park变换。通过park逆变换可以将d
‑
q坐标系下确定的直轴目标电压和交轴目标电压转变为α
‑
β坐标系下的坐标轴目标电压。
[0194]
作为一个示例，基于上述公式(20)和公式(21)确定的d轴目标输出电压为q轴
目标输出电压为则park逆变换后静止坐标系下的坐标轴目标电压可以表示为表示α轴的目标输出电压，表示β轴的目标输出电压。
[0195]
步骤250：对静止坐标系下的坐标轴目标电压进行脉冲宽度调制，得到逆变器模块的开关信号。
[0196]
其中，开关信号用于调整逆变器的输出电压，且当逆变器以输出电压为电机供电时，电机的实际转子转速与预设的目标转速相同。
[0197]
具体地，svpwm通过控制逆变器不同的开关模式作适当的切换，使电机产生的实际磁通逼近标准磁通圆，产生恒定的电磁转矩从而实现较好地控制性能。
[0198]
在本技术实施例中，对电机在d
‑
q坐标系下的输入电压和进行park逆变换，得到电机在α
‑
β坐标系下的输入电压和将和作为载波信号，通过svpwm得到逆变器的开关管控制信号，将逆变器的开关管控制信号输入至逆变器的控制电路，控制逆变器中的开关器件的导通和关断，进而输出电机的三相输入电压，驱动电机按预设的目标转速运行。
[0199]
基于上述各个实施例的描述，参见图6和图7，接下来，基于永磁同步电机矢量控制(i
d
＝0)的结构原理，对本技术的电机控制方法做一总述。
[0200]
参见图6，采集永磁同步电机pmsm的转子转速ω和定子相电流i
a
、i
b
和i
c
，将定子相电流i
a
、i
b
和i
c
通过变换函数(clark变换和park变换)转换为d
‑
q旋转坐标系的直轴测量电流i
d
和交轴测量电流i
q
。
[0201]
在转速控制外环中，将转子转速ω和目标转速ω
*
之间的误差值作为转速控制器的输入，通过转速控制器确定永磁同步电机在旋转坐标系下的交轴目标电流
[0202]
在电流控制内环中，设定永磁同步电机在旋转坐标系下的直轴目标电流将直轴目标电流和直轴测量电流i
d
作为直轴电流控制器的输入，通过直轴电流控制器确定永磁同步电机在d
‑
q坐标系下的直轴输入电压(目标电压)；将交轴目标电流和交轴测量电流i
q
作为交轴电流控制器的输入，通过交轴电流控制器确定永磁同步电机在d
‑
q坐标系下的交轴输入电压(目标电压)。
[0203]
对目标电压和进行park逆变换，得到α
‑
β坐标系下的输入电压和将和作为载波信号，通过svpwm得到逆变器的开关信号，将逆变器的开关信号输入至逆变器的控制电路，控制逆变器中的开关器件的导通和关断，进而输出永磁同步电机的三相输入电压，驱动永磁同步电机按预设的目标转速ω
*
运行。
[0204]
其中，转速控制器可以是pid控制器或者滑模控制器，为了提高内环的控制效果，交轴电流控制器和直轴电流控制器均为滑模控制器。
[0205]
在一种可能的实现方式中，转速控制器、交轴电流控制器、直轴电流控制器和svpwm算法可以集成到一个dsp控制器中实现，并由该dsp中嵌入的软件程序调用相应的功能单元，具体算法等进行工作。具体实现流程参见下述图7对应的实施例。
[0206]
参见图7，本技术实施例提供的电机控制方法包括：
[0207]
步骤701：获取电机运行参数和电机器件属性参数。
[0208]
其中，电机运行参数包括电机的定子相电流和转子转速，电机器件属性参数包括定子电阻、旋转坐标系下的坐标轴电感和永磁体转子磁链。
[0209]
步骤702：根据电机的转子转速和预设的目标转速，确定转速误差值。
[0210]
步骤703：根据预设的第二控制模型和转速误差值，获取电机在旋转坐标系下的坐标轴目标电流。
[0211]
其中，电机在旋转坐标系下的坐标轴目标电流包括d轴目标电流和q轴目标电流，本技术采用i
d
＝0的矢量控制方法，所以，设定直轴目标电流为0。
[0212]
步骤704：通过第一变换函数，将电机的定子相电流转换为静止坐标系下的坐标轴测量电流。
[0213]
其中，静止坐标系为α
‑
β坐标系，第一变换函数为clark变换，静止坐标系下的坐标轴测量电流包括α轴定子电流和β轴定子电流。
[0214]
步骤705：通过第二变换函数，将静止坐标系下的坐标轴测量电流转换为旋转坐标系下的坐标轴测量电流。
[0215]
其中，旋转坐标系为d
‑
q坐标系，第二变换函数为park变换，旋转坐标系下的坐标轴测量电流包括d轴测量电流和q轴测量电流。
[0216]
步骤706：根据旋转坐标系下的坐标轴测量电流和电机在旋转坐标系下的坐标轴目标电流，确定电流误差值。
[0217]
因为旋转坐标系下的坐标轴测量电流包括d轴测量电流和q轴测量电流，旋转坐标系下的坐标轴目标电流包括d轴目标电流和q轴目标电流，进一步地，电流误差值可以d轴电流误差值和q轴电流误差值。
[0218]
步骤707：根据电流误差值和预设的电流滑模面函数，确定滑模变量值；
[0219]
其中，预设的电流滑模面函数包括d轴电流滑模面函数和q轴电流滑模面函数，确定的滑模变量值包括d轴滑模变量和q轴滑模变量值。
[0220]
步骤708：将滑模变量值和滑模系数输入预设的系统滑模面函数中，得到滑模面。
[0221]
其中，滑模面包括d轴滑模面和q轴滑模面。
[0222]
步骤709：将直轴测量电流、交轴测量电流、转子转速、定子电阻、旋转坐标系下的坐标轴电感、直轴滑模变量和直轴滑模面，作为直轴电流控制函数的输入，通过直轴电流控制函数输出直轴目标电压。
[0223]
步骤710：将直轴测量电流、交轴测量电流、转子转速、定子电阻、旋转坐标系下的坐标轴电感、永磁体转子磁链、交轴滑模变量值和交轴滑模面，作为交轴电流控制函数的输入，通过交轴电流控制函数输出交轴目标电压。
[0224]
步骤711：通过第二变换函数的逆变换，将直轴目标电压和交轴目标电压转换为静止坐标系下的坐标轴目标电压。
[0225]
其中，第二变换函数的逆变换为park逆变换，将d轴目标电压和q轴目标电压转换为α轴目标电压和β轴目标电压。
[0226]
步骤712：对静止坐标系下的坐标轴目标电压进行脉冲宽度调制，得到逆变器模块的开关信号。
[0227]
具体地，将α轴目标电压和β轴目标电压作为载波信号，通过svpwm得到逆变器的开
关信号。
[0228]
需要说明的是，上述具体实施例的详细描述参见前文，在此不再赘述。
[0229]
在本技术实施例中，根据需要控制的电机参数设计的滑模控制器，可以在输入电机运行参数和电机器件属性参数的情况下，输出驱动电机的目标电压。如此，当逆变器的输出电压为该目标电压时，可以消除逆变器输出的非线性畸变电压，当逆变器基于该目标电压驱动电机时，可以使电机输出稳定的转矩。
[0230]
应该理解的是，虽然上述实施例对应的方法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，这些步骤可以以其他的顺序执行。而且，上述实施例对应的方法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，而是可以与其他步骤或者其他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。
[0231]
参见图8，本技术还提供的一种电机控制装置，该电机控制装置800可以配置在图1所示实施环境中的电流控制模块130中。如图8所示，该机器人校正装置800可以包括获取模块810、确定模块820和控制模块830，其中：
[0232]
获取模块810，用于获取电机运行参数和电机器件属性参数；
[0233]
确定模块820，用于基于电机运行参数确定滑模变量值，以及基于滑模变量值确定滑模面；
[0234]
控制模块830，用于将电机运行参数、电机器件属性参数、滑模变量值和滑模面输入至预设的第一控制模型中，得到目标电压；目标电压调节逆变器的输出电压，输出电压为电机的供电电压。
[0235]
在其中一个实施例中，电机运行参数包括电机的定子相电流；
[0236]
则确定模块820，包括：
[0237]
第一确定子单元，用于根据电机的定子相电流确定电机在旋转坐标系下的坐标轴测量电流；
[0238]
第二确定子单元，用于根据旋转坐标系下的坐标轴测量电流和电机在旋转坐标系下的坐标轴目标电流，确定电流误差值；
[0239]
第三确定子单元，用于根据电流误差值和预设的电流滑模面函数，确定滑模变量值。
[0240]
在其中一个实施例中，坐标轴测量电流包括直轴测量电流和交轴测量电流；坐标轴目标电流包括直轴目标电流和交轴目标电流；
[0241]
则电流误差值包括直轴测量电流和直轴目标电流之间的直轴电流误差值，以及交轴测量电流和交轴目标电流之间的交轴电流误差值。
[0242]
在其中一个实施例中，第一确定子单元，具体用于：
[0243]
通过第一变换函数，将电机的定子相电流转换为静止坐标系下的坐标轴测量电流；
[0244]
通过第二变换函数，将静止坐标系下的坐标轴测量电流转换为旋转坐标系下的坐标轴测量电流。
[0245]
在其中一个实施例中，电机运行参数包括电机的转子转速；
[0246]
在根据坐标轴测量电流和电机在旋转坐标系下的坐标轴目标电流，确定电流误差值之前，该电机装置800还用于：
[0247]
根据电机的转子转速和预设的目标转速，确定转速误差值；
[0248]
根据预设的第二控制模型和转速误差值，获取电机在旋转坐标系下的坐标轴目标电流。
[0249]
在其中一个实施例中，确定模块820还包括：
[0250]
第四确定子单元，用于将滑模变量值和滑模系数输入预设的系统滑模面函数中，得到滑模面。
[0251]
在其中一个实施例中，电机运行参数包括电机的定子相电流和转子转速；电机器件属性参数包括定子电阻、旋转坐标系下的坐标轴电感和永磁体转子磁链；滑模变量值包括直轴滑模变量值和交轴滑模变量值；滑模面包括直轴滑模面和交轴滑模面；第一控制模型包括直轴电流控制函数和交轴电流控制函数；目标电压包括直轴目标电压和交轴目标电压；
[0252]
相应地，控制模块830，包括：
[0253]
直轴控制子单元，用于将直轴测量电流、交轴测量电流、转子转速、定子电阻、旋转坐标系下的坐标轴电感、直轴滑模变量和直轴滑模面，作为直轴电流控制函数的输入，通过直轴电流控制函数输出直轴目标电压；直轴测量电流和交轴测量电流是根据电机的定子相电流确定的；
[0254]
交轴控制子单元，用于将直轴测量电流、交轴测量电流、转子转速、定子电阻、旋转坐标系下的坐标轴电感、永磁体转子磁链、交轴滑模变量值和交轴滑模面，作为交轴电流控制函数的输入，通过交轴电流控制函数输出交轴目标电压。
[0255]
在其中一个实施例中，该电机控制装置800还用于：
[0256]
通过第二变换函数的逆变换，将直轴目标电压和交轴目标电压转换为静止坐标系下的坐标轴目标电压；
[0257]
对静止坐标系下的坐标轴目标电压进行脉冲宽度调制，得到逆变器模块的开关信号；开关信号用于调整逆变器的输出电压，且当逆变器以输出电压为电机供电时，电机的实际转子转速与预设的目标转速相同。
[0258]
在本技术实施例中，电机控制装置获取电机运行参数和电机器件属性参数；基于电机运行参数确定滑模变量值，以及基于滑模变量值确定滑模面；将电机运行参数、电机器件属性参数、滑模变量值和滑模面输入至预设的第一控制模型中，得到目标电压；目标电压调节逆变器的输出电压，输出电压为电机的供电电压。也即是，在电机控制过程中，根据需要控制的电机的参数设计的滑模控制器，可以在输入电机运行参数和电机器件属性参数的情况下，输出驱动电机的目标电压。如此，当逆变器的输出电压为该目标电压时，可以消除逆变器输出的非线性畸变电压，当逆变器基于该目标电压驱动电机时，可以使电机可以输出稳定的转矩。
[0259]
上述实施例提供的电机控制装置在控制电机的驱动电流时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。此
外，上述电机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。
[0260]
可以理解的是，上述实施例提供的电机控制装置与电机控制方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见上稳的电机控制方法实施例，这里不再赘述。
[0261]
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以为终端，其内部结构图可以如图9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、通信接口、显示屏和输入装置。其中，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述电机控制方法实施例中的全部或部分流程。
[0262]
具体地，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、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。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。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、运营商网络、nfc(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电机控制方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0263]
本技术所提供的电机控制方法各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其他介质的任何引用，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
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only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。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。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 random access memory，dram)等。
[0264]
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术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。
[0265]
在本技术的一个实施例中，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上述各个电机控制方法实施例的流程。
[0266]
具体地，实现上述电机控制方法实施例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，可包括如上述各个电机控制方法实施例的流程。
[0267]
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。
[0268]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。