永磁同步电机的控制方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本技术涉及电机控制领域，具体涉及一种永磁同步电机的控制方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、传统的永磁同步电机启动方法多采用开环控制，即根据电机参数预先设定初始电流，直接施加到电机实现启动。这种方法启动简单，但由于启动过程中无法有效检测和跟踪转子位置，存在电机起动后转子出现反向转动或震荡的问题，不利于永磁同步电机快速达到稳定的闭环运行状态。

技术实现思路

1、本技术提供了一种永磁同步电机的控制方法、装置、电子设备及存储介质，可以让永磁同步电机启动后快速达到闭环运行状态。

2、在本技术的第一方面，本技术提供了一种永磁同步电机的控制方法，包括：

3、根据初始参数启动所述永磁同步电机，所述初始参数包括强制位置和初始q轴电流；

4、当所述永磁同步电机处于启动状态时，计算所述永磁同步电机的第一估算位置，并获取实时d轴电流；

5、根据所述第一估算位置和所述实时d轴电流，调整所述初始q轴电流，得到目标q轴电流，并根据所述目标q轴电流控制所述永磁同步电机，以使所述永磁同步电机达到闭环运行状态。

6、通过采用上述技术方案，启动初期根据预设的强制位置和初始q轴电流实现对永磁同步电机的开环启动控制，使电机从静止状态开始加速运转。在电机达到启动状态后，采用观测器算法计算出电机的第一估算位置。由于开环启动使用的强制位置与电机实际初始位置存在差异，这会导致d轴上出现非零电流。为实现从开环控制向磁性旋转电机矢量控制的平滑过渡，需要根据第一估算位置和d轴实时电流来调节初始q轴电流，获得平稳的目标q轴电流，以补偿位置差异的影响。最终，根据调整后的目标q轴电流实现对永磁同步电机的闭环控制，使电机运行在稳定的闭环状态下。实现了在不知道电机初始位置时，电机的无感启动与矢量闭环控制之间的平稳过渡。在启动阶段，预设参数实现开环控制起动;在过渡阶段，通过调整q轴电流有效补偿了位置误差;在闭环阶段，实现了矢量闭环控制。该方案整个过程平稳、有效，使电机可以从静止状态最终稳定运行在指定的闭环控制模式下，达到无感启动以及平稳过渡。

7、可选的，所述根据所述估算位置和所述实时d轴电流，调整所述初始q轴电流，得到目标q轴电流，包括：

8、计算所述第一估算位置与所述强制位置之差，得到偏差位置；

9、判断所述偏差位置是否小于第一阈值，以及所述实时d轴电流是否小于第二阈值；

10、若所述偏差位置小于所述第一阈值，且，所述实时d轴电流小于所述第二阈值，则确定所述初始q轴电流为所述目标q轴电流。

11、通过采用上述技术方案，计算了第一估算位置与强制位置之差，得到代表两者间角度偏差的偏差位置。然后设置偏差位置和实时d轴电流的合理阈值，通过判断偏差位置是否小于其阈值以及d轴电流是否小于其阈值，来确定初始q轴电流是否可以直接作为目标q轴电流使用。如果偏差位置与d轴电流均满足其阈值要求，则说明第一估算位置已足够接近初始位置，d轴电流基本趋近于零，则将初始q轴电流直接确定为目标q轴电流，以实现平稳过渡到闭环控制。

12、通过计算偏差位置来判断第一估算位置与初始位置的接近程度，并设置阈值条件来确定初始q轴电流是否需要调整，只有当位置误差和d轴电流均在允许范围内时才直接采用初始q轴电流，这种设定阈值判断的方式可以防止误差过大时盲目采用初始q轴电流，从而实现获得与实际位置误差匹配的目标q轴电流。

13、可选的，所述方法还包括：

14、若所述偏差位置大于或等于所述第一阈值，或，所述实时d轴电流大于或等于所述第二阈值，则将所述初始q轴电流减小目标电流值，得到第一q轴电流；

15、根据所述第一q轴电流控制所述永磁同步电机，并重新执行所述计算所述永磁同步电机的第一估算位置，并获取实时d轴电流的步骤，直至所述偏差位置小于所述第一阈值，或，所述实时d轴电流小于所述第二阈值，得到所述目标q轴电流。

16、通过采用上述技术方案，如果判断出偏差位置大于或等于其阈值，或者实时d轴电流大于或等于其阈值，则说明存在较大的位置误差或d轴电流，需要继续调整初始q轴电流。在这种情况下，该方案将初始q轴电流逐步减小目标电流值，以获得新的第一q轴电流，并根据第一q轴电流来控制电机。同时，重新执行计算第一估算位置和获取实时d轴电流的步骤。通过重复上述运算、调整和控制，逐步减小初始q轴电流，直到偏差位置小于其阈值，或者d轴电流小于其阈值时终止调整，此时的初始q轴电流即为最终的目标q轴电流。

17、实现了对初始q轴电流的渐进优化，最终获得与电机实际位置误差匹配的目标q轴电流。当存在较大误差时持续调节q轴电流，当误差判断在允许范围内时终止调节。

18、可选的，所述将所述初始q轴电流减小目标电流值，包括：

19、判断所述永磁同步电机是否运行稳定；

20、若所述永磁同步电机运行稳定，则将第一电流值作为所述目标电流值，并将所述初始q轴电流减小所述目标电流值；

21、若所述永磁同步电机运行不稳定，则将第二电流值作为所述目标电流值，并将所述初始q轴电流减小所述目标电流值，所述第二电流值小于所述第一电流值。

22、通过采用上述技术方案，如果判断电机运行稳定，则设置一个较大的第一电流值作为目标电流值来较快地减小初始q轴电流;如果判断电机运行不稳定，则设置一个较小的第二电流值作为目标电流值来缓慢减小初始q轴电流。

23、通过判断电机的运行稳定性，采用与之匹配的目标电流值和相应的减小初始q轴电流的快慢策略，可以保证调整初始q轴电流的同时不引入系统的不稳定。当电机运行稳定时，可以使用较大电流值进行较快速的调节;当电机运行不稳定时，则采用较小电流值进行缓慢调节。该策略综合考虑了调节速度和系统稳定性，在保证平稳过渡的前提下，根据电机稳定性状况采用最优的调节参数，从而实现对初始q轴电流的平稳有效调整。

24、可选的，所述初始参数还包括初始d轴电流，所述初始d轴电流为0。

25、通过采用上述技术方案，在本控制方法的初始参数中，除了包括强制位置和初始q轴电流外，还可以额外加入初始d轴电流，并将其设定为0。由于在开环启动控制时，强制位置与电机实际初始位置不同，这会导致d轴上出现非零电流。因此，在初始参数中额外指定d轴电流为0，可以抑制d轴电流的产生，尽可能减小d轴电流分量。

26、这种设置可以减轻因位置误差带来的电流波动，有利于启动过程更为平稳。当d轴电流被指定为0后，电机仍可以从q轴电流获得足够的启动转矩，而观测到的d轴电流也更加准确地反映了位置差异，有利于后续的平滑过渡到闭环控制。

27、可选的，所述计算所述永磁同步电机的第一估算位置，包括：

28、获取所述永磁同步电机的第一电流和第一电压，将所述第一电流和所述第一电压进行clark变换，得到第二电流和第二电压；

29、将所述第二电流和所述第二电压进行park变换，得到第三电流和第三电压；

30、基于所述第三电流和所述第三电压控制观测器采集所述永磁同步电机得到的第四电流和第四电压，根据所述第四电流和所述第四电压，得到所述第一估算位置。

31、通过采用上述技术方案，该方案通过串联应用clark变换、park变换和观测器算法等手段，实现了在电机开环启动条件下的对位置的估算。具体是:先获取电机的电流、电压信息，然后利用clark变换将三相静止坐标系转到二维αβ坐标系，以减少计算量和方便后续观测器运算。再通过park变换将αβ坐标转到与电机旋转坐标系相一致的dq坐标系，以方便针对dq坐标设计的观测器算法应用。然后在dq坐标下，将电流、电压量输入观测器，通过观测器算法观测估算电机状态，最终输出电机的第一估算位置。整个计算过程充分利用了坐标变换和状态观测器的原理，将静止三相坐标换转到旋转dq坐标，通过观测器算法获取处于旋转坐标系下电机的位置信息，实现了在开环启动条件下对电机初始位置的有效估算，为后续的闭环控制创造条件。

32、在本技术的第二方面提供了一种永磁同步电机的控制装置，包括：

33、永磁同步电机启动模块，用于根据初始参数启动所述永磁同步电机，所述初始参数包括强制位置和初始q轴电流；

34、第一估算位置计算模块，用于当所述永磁同步电机处于启动状态时，计算所述永磁同步电机的第一估算位置，并获取实时d轴电流；

35、永磁同步电机闭环控制模块，用于根据所述第一估算位置和所述实时d轴电流，调整所述初始q轴电流，得到目标q轴电流，并根据所述目标q轴电流控制所述永磁同步电机，以使所述永磁同步电机达到闭环运行状态。

36、可选的，所述永磁同步电机闭环控制模块，还用于计算所述第一估算位置与所述强制位置之差，得到偏差位置；判断所述偏差位置是否小于第一阈值，以及所述实时d轴电流是否小于第二阈值；若所述偏差位置小于所述第一阈值，且，所述实时d轴电流小于所述第二阈值，则确定所述初始q轴电流为所述目标q轴电流。

37、在本技术的第三方面提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的方法步骤。

38、在本技术的第四方面提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行上述的方法步骤。

39、综上所述，本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

40、通过采用本技术技术方案，启动初期根据预设的强制位置和初始q轴电流实现对永磁同步电机的开环启动控制，使电机从静止状态开始加速运转。在电机达到启动状态后，采用观测器算法计算出电机的第一估算位置。由于开环启动使用的强制位置与电机实际初始位置存在差异，这会导致d轴上出现非零电流。为实现从开环控制向磁性旋转电机矢量控制的平滑过渡，需要根据第一估算位置和d轴实时电流来调节初始q轴电流，获得平稳的目标q轴电流，以补偿位置差异的影响。最终，根据调整后的目标q轴电流实现对永磁同步电机的闭环控制，使电机运行在稳定的闭环状态下。实现了在不知道电机初始位置时，电机的无感启动与矢量闭环控制之间的平稳过渡。在启动阶段，预设参数实现开环控制起动;在过渡阶段，通过调整q轴电流有效补偿了位置误差;在闭环阶段，实现了矢量闭环控制。该方案整个过程平稳、有效，使电机可以从静止状态最终稳定运行在指定的闭环控制模式下，达到无感启动以及平稳过渡。