一种永磁同步电机控制方法和永磁同步电机与流程

本公开涉及一种电机领域，尤其涉及一种永磁同步电机控制方法和对应的永磁同步电机。

背景技术：

1、在永磁同步电机(pmsm)控制过程中，为了使得在整个控制周期均可获得最大转矩输出，常采用foc(field-oriented control，磁定向矢量控制)对电机施加控制。

2、foc控制中的park变换和反park变换均需要获知转子位置θ，检测的转子位置θ越接近真实位置，控制过程中的转矩输出才越接近最大转矩输出。虽然现有技术中可以使用诸如磁编码器的位置传感器来进行转子位置θ测量，但在某些应用中，需要在无传感器的情况下实现位置检测和电机控制。

3、无传感器检测的一个实现是高频注入位置检测。高频注入位置检测位置会由于各种因素的影响而相较于电机转动的真实位置产生较大波动。该波动会导致永磁同步电机中产生转矩抖动并导致控制过程不稳定，并使功耗升高。

4、为此，需要一种改进的高频注入位置检测方案。

技术实现思路

1、本公开要解决的一个技术问题是提供一种永磁同步电机控制方法和永磁同步电机，该方案基于对高频注入观测到的电机位置抖动形态在不同周期和不同转速下趋于一致这一特性的发现，利用第一检测周期求取的高频注入观测电机位置和预估的真实电机位置之差，对第二检测周期内的高频注入观测电机位置进行补偿，由此为foc控制提供更为准确的转子位置θ信息，由此降低控制过程中的功耗。

2、根据本公开的第一个方面，提供了一种永磁同步电机控制方法，包括：获取第一检测周期内高频注入观测到的多个第一转子位置；求取所述第一检测周期的多个第一基准位置与所述第一检测周期内所述高频注入观测到的多个所述第一转子位置之差作为多个位置补偿值；以及基于求取的多个所述位置补偿值，对第二检测周期内高频注入观测到的多个第二转子位置对应进行位置补偿。

3、可选地，两个相邻过零位置对应的采样时刻之差对应于一个检测周期，其中所述过零位置是高频注入观测模块中速度积分超过360°并变为0°时的位置。

4、可选地，根据所述第一检测周期的开始过零位置和结束过零位置，获得位置拟合直线，再根据所述位置拟合直线求取所述第一检测周期的所述多个第一基准位置。

5、可选地，再根据所述位置拟合直线求取所述第一检测周期的所述多个第一基准位置还包括：以所述开始过零位置和所述结束过零位置之差除以所述结束过零位置与所述开始过零位置对应的采样时刻之差以求取所述位置拟合直线的斜率；及基于每个所述第一基准位置与所述开始过零位置对应的采样时刻之差和所述斜率求取每个所述第一基准位置。

6、可选地，所述方法还包括：求取所述第二检测周期的多个第二基准位置与所述第二检测周期内所述高频注入观测到的多个所述第二转子位置之差作为多个第二位置补偿值；以及基于求取的多个所述第二位置补偿值，对第三检测周期内高频注入观测到的多个第三转子位置对应进行位置补偿，其中所述第一检测周期、所述第二检测周期和所述第三检测周期为所述永磁同步电机的三个相邻电周期。

7、可选地，获取第一检测周期内高频注入观测到的多个第一转子位置包括：在所述第一检测周期内从过零位置开始以预定频率在多个采样时刻采样高频注入观测到的所述多个第一转子位置；求取所述第一检测周期的多个第一基准位置与所述第一检测周期内所述高频注入观测到的多个所述第一转子位置之差作为多个位置补偿值包括：根据每个第一转子位置与所述过零位置的采样时刻之差在所述第一检测周期的位置拟合直线上求取对应的所述第一基准位置；及将所述多个采样时刻下对应的第一基准位置与对应的高频注入观测到的所述第一转子位置相减，以获取所述多个采样时刻下的位置补偿值。

8、可选地，基于求取的多个所述位置补偿值，对第二检测周期内高频注入观测到的多个第二转子位置对应进行位置补偿包括：从所述第一检测周期的结束过零位置开始在所述第二检测周期内以所述预定频率在相同的多个采样时刻下采样高频注入观测到的所述多个第二转子位置；根据每个所述第二转子位置索引与其最为接近的至少一个所述第一转子位置及其所述位置补偿值，基于索引到的所述位置补偿值对该采样时刻下采样高频注入观测到的所述第二转子位置进行位置补偿。

9、可选地，根据每个所述第二转子位置索引与其最为接近的至少一个所述第一转子位置及其所述位置补偿值包括：判断到所述第二转子位置的大小落入第一采样时刻下的所述第一转子位置和第二采样时刻下的所述第一转子位置之间，则以所述第一和/或第二采样时刻的所述位置补偿值进行位置补偿；及判断到所述第二转子位置的大小落入所述第二采样时刻下的所述第一转子位置和第三采样时刻下的所述第一转子位置之间，则以所述第二和/或第三采样时刻的所述位置补偿值进行位置补偿。

10、可选地，求取所述第一检测周期的多个第一基准位置与所述高频注入观测到的多个第一转子位置之差作为所述多个位置补偿值包括：获取所述第一检测周期内基于高频注入观测到的所述多个第一转子位置与多个采样时刻的观测位置曲线；基于所述第一检测周期的开始过零位置和结束过零位置，以及所述开始过零位置与所述结束过零位置对应的采样时刻获取位置拟合直线；以及将相同采样时刻下，所述观测位置曲线和所述位置拟合直线之间的差值作为所述位置补偿值。

11、根据本公开的第二个方面，提供了一种永磁同步电机，包括：电机；磁定向矢量控制模块，用于对所述电机进行控制，并且包括：高频注入观测模块，用于对d轴注入的电压并从q轴高频电流响应中获取高频注入观测的第二转子位置；以及高频注入补偿模块，用于执行如第一方面所述的方法，对高频注入观测的所述第二转子位置进行补偿。

12、可选地，所述永磁同步电机还包括：存储装置，用于存储求取的所述多个位置补偿值及对应的采样时刻。

13、由此，本发明根据电机转动到固定位置时，高频注入观测的位置与电机真实位置之间的波动基本保持不变，且高频注入观测电机转动一个电周期的时间与电机真实转动一个电周期的时间基本保持一致的特性，通过结合上一电周期的观测的位置，对本周期内位置进行实时补偿，大幅减小控制过程中的位置波动，进而减小转矩脉动，其在不同转速下均有较好的补偿效果。

技术特征：

1.一种永磁同步电机控制方法，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，两个相邻过零位置对应的采样时刻之差对应于一个检测周期，其中所述过零位置是高频注入观测模块中速度积分超过360°并变为0°时的位置。

3.如权利要求1所述的方法，其中，根据所述第一检测周期的开始过零位置和结束过零位置，获得位置拟合直线，再根据所述位置拟合直线求取所述第一检测周期的所述多个第一基准位置。

4.如权利要求3所述的方法，其中，再根据所述位置拟合直线求取所述第一检测周期的所述多个第一基准位置还包括：

5.如权利要求1所述的方法，还包括：

6.如权利要求1所述的方法，其中，获取第一检测周期内高频注入观测到的多个第一转子位置包括：

7.如权利要求6所述的方法，其中，基于求取的多个所述位置补偿值，对第二检测周期内高频注入观测到的多个第二转子位置对应进行位置补偿包括：

8.如权利要求7所述的方法，其中，根据每个所述第二转子位置索引与其最为接近的至少一个所述第一转子位置及其所述位置补偿值包括：

9.如权利要求1所述的方法，其中，求取所述第一检测周期的多个第一基准位置与所述高频注入观测到的多个第一转子位置之差作为所述多个位置补偿值包括：

10.一种永磁同步电机，包括：

11.如权利要求10所述的永磁同步电机，还包括：

技术总结
公开了一种永磁同步电机控制方法和永磁同步电机。所述方法包括：获取第一检测周期内高频注入观测到的多个第一转子位置；求取所述第一检测周期的多个第一基准位置与所述第一检测周期内所述高频注入观测到的多个所述第一转子位置之差作为多个位置补偿值；以及基于求取的多个所述位置补偿值，对第二检测周期内高频注入观测到的多个第二转子位置对应进行位置补偿。本发明基于对高频注入观测到的电机位置抖动形态在不同周期和不同转速下趋于一致这一特性的发现，利用在前求取的高频注入观测电机位置和预估的真实电机位置之差，对当前周期内的高频注入观测电机位置进行补偿，由此为FOC控制提供更为准确的转子位置θ信息，由此降低控制过程中的功耗。

技术研发人员：张伦,王聪,杨庆庆,李龙剑,王智玮,崔介兵,杨甜戈
受保护的技术使用者：合肥格易集成电路有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14