CN116015138A - 电机控制方法、装置、电机控制器及永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机控制方法、装置、电机控制器及永磁同步电机，其中，电机控制方法包括：确定电机在上一周期的第一母线平均电压和电机在上上周期的第二母线平均电压，根据第一母线平均电压和第二母线平均电压确定电机在下一周期的母线预测电压；确定电机在当前周期的第一d轴控制电压和第一q轴控制电压，根据母线预测电压对第一d轴控制电压和第一q轴控制电压进行限幅处理，获得第二d轴控制电压和第二q轴控制电压；对第二d轴控制电压和第二q轴控制电压进行坐标转换，获得两相静止坐标系下的控制电压；根据两相静止坐标系下的控制电压和母线预测电压对电机进行矢量控制。该方法通过对母线电压进行预测，减小数字延迟的影响。

Description

电机控制方法、装置、电机控制器及永磁同步电机

技术领域

本申请涉及电机控制技术领域，特别涉及一种电机控制方法、装置、电机控制器及永磁同步电机。

背景技术

永磁同步电机凭借高效率、大功率密度大以及宽调速范围等优点，在航天、新能源、家电等领域得到了广泛的应用。在实际应用中，永磁电机驱动控制系统基本上都是基于微控制器MCU设计，所有的控制都是通过数字离散化实现和执行，在数字化控制器中的执行过程都是串行处理，因此数字延迟是难以避免的。其中，从电流环计算控制电压到逆变器执行电压输出的过程通常存在1.5倍采样时间的延迟。

在目前针对电流环数字延迟的补偿方案中，很少考虑母线电压变化对电流环数字延时的影响，但是在小容值母线电容驱动器或者电网电压波动较大的应用场景中，母线电压受负载波动或者网侧电压变化的影响不能忽略，从而对电流环的控制产生影响，进而影响整个控制系统的性能。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种电机控制方法，通过对母线电压进行预测，获得下一周期的母线预测电压，母线预测电压接近实际控制时的母线电压，并基于母线预测电压对电机进行控制，使得实际控制电压接近下一周期的理想控制电压，减小离散化数字控制器数字延迟的影响，进一步提高电机的控制性能。

本发明的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

本发明的第三个目的在于提出一种电机控制器。

本发明的第四个目的在于提出一种电机控制装置。

本发明的第五个目的在于提出一种永磁同步电机。

为达上述目的，根据本发明第一方面实施例提出了一种电机控制方法，包括：确定电机在上一周期的第一母线平均电压和电机在上上周期的第二母线平均电压，根据第一母线平均电压和第二母线平均电压确定电机在下一周期的母线预测电压；确定电机在当前周期的第一d轴控制电压和第一q轴控制电压，根据母线预测电压对第一d轴控制电压和第一q轴控制电压进行限幅处理，获得第二d轴控制电压和第二q轴控制电压；对第二d轴控制电压和第二q轴控制电压进行坐标转换，获得两相静止坐标系下的控制电压；根据两相静止坐标系下的控制电压和母线预测电压对电机进行矢量控制。

根据本发明实施例的电机控制方法，确定电机在上一周期的第一母线平均电压和电机在上上周期的第二母线平均电压，根据第一母线平均电压和第二母线平均电压确定电机在下一周期的母线预测电压，由于计算出的控制电压在下一周期才会执行，因此母线预测电压接近实际控制时的母线电压，并确定电机在当前周期的第一d轴控制电压和第一q轴控制电压，根据母线预测电压对第一d轴控制电压和第一q轴控制电压进行限幅处理，获得第二d轴控制电压和第二q轴控制电压，因此，根据母线预测电压限幅得到的第二d轴控制电压和第二q轴控制电压可以满足下一周期的实际控制需求，以及对第二d轴控制电压和第二q轴控制电压进行坐标转换，获得两相静止坐标系下的控制电压，并根据两相静止坐标系下的控制电压和母线预测电压对电机进行矢量控制，因为实际控制电压是基于母线预测电压得到的，所以实际控制电压接近下一周期的理想控制电压，从而减小离散化数字控制器数字延迟的影响，进一步提高电机的控制性能。

根据本发明的一个实施例，根据第一母线平均电压和第二母线平均电压确定电机在下一周期的母线预测电压，包括：确定第一母线平均电压与第二母线平均电压之间的电压差值；根据第一母线平均电压和电压差值确定电机在下一周期的母线预测电压。

根据本发明的一个实施例，根据以下公式计算电机在下一周期的母线预测电压：

其中，V_{dcp_k+1}为母线预测电压，V_{dcave_k-1}为第一母线平均电压，

为母线电压估算系数，V_dcdlt为电压差值。

根据本发明的一个实施例，母线电压估算系数的取值范围为0-2。

根据本发明的一个实施例，确定电机在上一周期的第一母线平均电压和电机在上上周期的第二母线平均电压，包括：获取电机在当前周期的母线电压、电机在上一周期的母线电压和电机在上上周期的母线电压；对电机在当前周期的母线电压和电机在上一周期的母线电压进行均值计算，获得第一母线平均电压，并对电机在上一周期的母线电压和电机在上上周期的母线电压进行均值计算，获得第二母线平均电压。

根据本发明的一个实施例，确定电机在上一周期的第一母线平均电压和电机在上上周期的第二母线平均电压，包括：在每个周期的载波波峰对母线电压进行采样，获得第一母线平均电压和第二母线平均电压。

根据本发明的一个实施例，确定电机在当前周期的第一d轴控制电压和第一q轴控制电压，包括：获取电机的三相电流，并对三相电流进行坐标转换，获得d轴电流和q轴电流；根据d轴电流和d轴给定电流进行电流调节，获得第一d轴控制电压，并根据q轴电流和q轴给定电流进行电流调节，获得第一q轴控制电压。

为达上述目的，根据本发明第二方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有电机控制程序，该程序被处理器执行时实现前述任一实施例的电机控制方法。

根据本发明实施例的计算机可读存储介质，通过执行上述电机控制方法的计算机程序，通过对母线电压进行预测，获得下一周期的母线预测电压，母线预测电压接近实际控制时的母线电压，并基于母线预测电压对电机进行控制，使得实际控制电压接近下一周期的理想控制电压，减小离散化数字控制器数字延迟的影响，进一步提高电机的控制性能。

为达上述目的，根据本发明第三方面实施例提出了一种电机控制器，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的电机控制程序，处理器执行程序时，实现前述任一实施例的电机控制方法。

根据本发明实施例的电机控制器，通过处理器执行上述电机控制方法的计算机程序，通过对母线电压进行预测，获得下一周期的母线预测电压，母线预测电压接近实际控制时的母线电压，并基于母线预测电压对电机进行控制，使得实际控制电压接近下一周期的理想控制电压，减小离散化数字控制器数字延迟的影响，进一步提高电机的控制性能。

为达上述目的，根据本发明第四方面实施例提出了一种电机控制装置，包括：预测模块，用于确定电机在上一周期的第一母线平均电压和电机在上上周期的第二母线平均电压，根据第一母线平均电压和第二母线平均电压确定电机在下一周期的母线预测电压；限幅处理模块，用于确定电机在当前周期的第一d轴控制电压和第一q轴控制电压，并根据母线预测电压对第一d轴控制电压和第一q轴控制电压进行限幅处理，获得第二d轴控制电压和第二q轴控制电压；坐标转换模块，用于对第二d轴控制电压和第二q轴控制电压进行坐标转换，获得两相静止坐标系下的控制电压；控制模块，用于根据两相静止坐标系下的控制电压和母线预测电压对电机进行矢量控制。

根据本发明实施例的电机控制装置，通过预测模块确定电机在上一周期的第一母线平均电压和电机在上上周期的第二母线平均电压，根据第一母线平均电压和第二母线平均电压确定电机在下一周期的母线预测电压，由于计算出的控制电压在下一周期才会执行，因此，母线预测电压接近实际控制时的母线电压，并通过限幅处理模块确定电机在当前周期的第一d轴控制电压和第一q轴控制电压，并根据母线预测电压对第一d轴控制电压和第一q轴控制电压进行限幅处理，获得第二d轴控制电压和第二q轴控制电压，因此，根据母线预测电压限幅得到的第二d轴控制电压和第二q轴控制电压可以满足下一周期的实际控制需求，以及通过坐标转换模块对第二d轴控制电压和第二q轴控制电压进行坐标转换，获得两相静止坐标系下的控制电压，并通过控制模块根据两相静止坐标系下的控制电压和母线预测电压对电机进行矢量控制，因为实际控制电压是基于母线预测电压得到的，所以实际控制电压接近下一周期的理想控制电压，从而减小离散化数字控制器数字延迟的影响，进一步提高电机的控制性能。

为达上述目的，根据本发明第五方面实施例提出了一种永磁同步电机，包括前述的电机控制器或前述的电机控制装置。

根据本发明实施例的永磁同步电机，通过采用上述的电机控制器或电机控制装置，通过对母线电压进行预测，获得下一周期的母线预测电压，母线预测电压接近实际控制时的母线电压，并基于母线预测电压对电机进行控制，使得实际控制电压接近下一周期的理想控制电压，减小离散化数字控制器数字延迟的影响，进一步提高电机的控制性能。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是相关技术中的电流采样与PWM更新的时序图；

图2是根据本发明一个实施例的电流环控制算法的流程示意图；

图3是根据本发明一个实施例的电机控制方法的流程示意图；

图4是根据本发明一个实施例的电流采样与PWM更新的时序图；

图5是根据本发明一个具体实施例的电机控制方法的流程示意图；

图6是根据本发明一个实施例的电机控制器的系统示意图；

图7是根据本发明一个实施例的电机控制装置的结构示意图。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本申请是发明人对以下问题的认识和研究做出的：

如图1所示，在t_k时刻采样电机的三相电流i_a、i_b和i_c和母线电压V_{dc_k}，在电流采样结束后执行电流环控制算法，然后在每个采样周期的结束点处更新PWM(Pulse WidthModulation，脉宽调制)信号。三相电流i_a、i_b和i_c经过两相旋转坐标变换得到直轴电流i_d和交轴电流i_q，分别计算直轴电流指令

和交轴电流指令

与直轴电流i_d和交轴电流i_q的差值，并经过电流调节器输出控制电压

控制电压

会受到母线电压的约束，常见的电压限幅值为k×V_{dc_k}，其中，k为限幅系数(通常采用

或2/π)，经过限幅模块后得到控制电压

控制电压

经过两相静止坐标变换得到α轴电压

和β轴电压

利用SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)算法使用α轴电压

β轴电压

和母线电压V_{dc_k}计算占空比D_k。

电流调节器的输出限幅以及SVPWM算法计算占空比时使用了t_k时刻采样的瞬时母线电压V_{dc_k}，控制电压u_k根据公式(1)进行计算，理想情况下控制电压u_k应该在t_k时刻所在控制周期执行：

其中，V_{dc_k+1}为t_k+1时刻的母线电压。

然而，t_k时刻计算的控制电压在t_k+1时刻所在的控制周期才会生效，因此，实际情况下，tk+1时刻的控制电压uk+1根据公式(2)计算：

根据上述分析，若母线电压Vdc保持不变，则u_k＝u_k+1＝V_dcD_k，即理想作用电压和实际作用电压之间存在数字延迟，可以通过现有的角度补偿或幅值补偿方案进行补偿，例如将电压逆变换的角度θ_u设置为θ_i+1.5ω_rT_s或者将电流调节器输出电压放大2sin(ω_rT_s/2)/ω_rT_s。但是在小容值母线电容驱动器或者电网电压波动较大的应用场景中，母线电压受负载波动或者网侧电压变化的影响不能忽略，母线电压的变化在电流控制中主要对电流调节器的输出限幅以及SVPWM模块计算占空比会产生影响。

电流调节器的输出限幅影响体现在：

如果在t_k时刻控制电压

触发限幅值k×V_{dc_k}，若在t_k+1时刻所在控制周期的母线电压高于t_k时刻所在控制周期的母线电压，则t_k时刻所在控制周期内计算的控制电压可以满足t_k+1时刻的电压范围，但是t_k时刻所在控制周期内计算的控制电压较小，控制效果较差，从而制约了电流控制性能。

反之，如果在t_k时刻控制电压

未触发限幅值k×V_{dc_k}，若在t_k+1时刻所在控制周期的母线电压低于t_k时刻所在控制周期的母线电压，则t_k时刻所在控制周期内计算的控制电压会超出t_k+1时刻的母线电压，也会影响电流控制性能。

对SVPWM算法计算占空比的影响体现在：

在t_k时刻通过α轴电压

β轴电压

和母线电压V_{dc_k}计算占空比D_k，如果下一周期的母线电压产生变化，则会影响占空比的计算结果，进而影响控制电压的计算结果。

基于此，本发明的实施例提供了一种电机控制方法、存储介质、电机控制器、电机控制装置及永磁同步电机，通过对母线电压进行预测，获得下一周期的母线预测电压，母线预测电压接近实际控制时的母线电压，并基于母线预测电压对电机进行控制，使得实际控制电压接近下一周期的理想控制电压，减小离散化数字控制器数字延迟的影响，进一步提高电机的控制性能。

下面参考附图描述本发明实施例的电机控制方法、存储介质、电机控制器、电机控制装置及永磁同步电机。

图2是根据本发明一个实施例的电流环控制算法的流程示意图。如图2所示，电流环控制算法对采样得到的电机三相电流i_a、i_b和i_c进行两相静止坐标系变换，得到i_α、i_β，然后对i_α、i_β进行两相旋转坐标系变换得到直轴电流i_d和交轴电流i_q。分别计算直轴电流指令

和交轴电流指令

与直轴电流i_d和交轴电流i_q的差值，然后经过电流调节器输出控制电压

控制电压

会受到母线电压V_{dc_p}的约束，经过限幅模块后得到控制电压

控制电压

经过两相静止坐标变换得到α轴电压

和β轴电压

SVPWM模块使用α轴电压

β轴电压

和母线电压V_{dc_p}对电机进行矢量控制。

图3是根据本发明一个实施例的电机控制方法的流程示意图。如图3所示，电机控制方法包括以下步骤：

S101，确定电机在上一周期的第一母线平均电压和电机在上上周期的第二母线平均电压，根据第一母线平均电压和第二母线平均电压确定电机在下一周期的母线预测电压。

具体地，由上述分析可知，由于计算出的控制电压在下一周期才会执行，因此，需要预测下一周期的母线预测电压，母线预测电压接近在下一周期的实际控制时的母线电压。根据第一母线平均电压和第二母线平均电压的变化规律，可以预测出下一周期的母线预测电压。

在一些实施例中，根据第一母线平均电压和第二母线平均电压确定电机在下一周期的母线预测电压，包括：确定第一母线平均电压与第二母线平均电压之间的电压差值；根据第一母线平均电压和电压差值确定电机在下一周期的母线预测电压。

具体地，根据公式(3)计算电压差值：

V_dcdlt＝V_{dcave_k-1}-V_{dcave_k-2}   (3)

其中，V_{dcave_k-1}为第一母线平均电压，V_{dcave_k-2}为第二母线平均电压。

根据电压差值可以得到第一母线平均电压和第二母线平均电压之间的变化规律，因此，根据第一母线平均电压和电压差值可以预测下一周期的母线预测电压。

在上述实施例中，通过计算第一母线平均电压与第二母线平均电压之间的电压差值，得到了第一母线平均电压和第二母线平均电压之间的变化规律，因此，根据第一母线平均电压和电压差值可以预测下一周期的母线预测电压。

在一些实施例中，根据以下公式(4)计算电机在下一周期的母线预测电压：

其中，V_{dcp_k+1}为母线预测电压，V_{dcave_k-1}为第一母线平均电压，

为母线电压估算系数，V_dcdlt为电压差值。

在一些实施例中，母线电压估算系数的取值范围为0-2。

需要说明的是，母线电压估算系数需要根据实际情况进行标定，每个电机对应的母线电压估算系数可能不同。

在一些实施例中，确定电机在上一周期的第一母线平均电压和电机在上上周期的第二母线平均电压，包括：获取电机在当前周期的母线电压、电机在上一周期的母线电压和电机在上上周期的母线电压；对电机在当前周期的母线电压和电机在上一周期的母线电压进行均值计算，获得第一母线平均电压，并对电机在上一周期的母线电压和电机在上上周期的母线电压进行均值计算，获得第二母线平均电压。

具体地，在当前周期的t_k时刻采样母线电压V_{dc_k}，并在上一周期的t_k-1时刻采样母线电压V_{dc_k-1}，以及在上上一周期的t_k-2时刻采样母线电压V_{dc_k-2}，然后根据公式(5)和公式(6)计算第一母线平均电压V_{dcave_k-1}和第二母线平均电压V_{dcace_k-2}。

在一些实施例中，确定电机在上一周期的第一母线平均电压和电机在上上周期的第二母线平均电压，包括：在每个周期的载波波峰对母线电压进行采样，获得第一母线平均电压和第二母线平均电压。

可以理解的是，第一母线平均电压和第二母线平均电压的获取方式有多种：可以采用如图1所示的采样时序，在每个周期的载波波谷对母线电压进行采样，然后利用上述的方法进行均值计算得到第一母线平均电压和第二母线平均电压；也可以采用如图4所示的采样时序，在每个周期的载波波峰对母线电压进行采样，直接得到第一母线平均电压和第二母线平均电压，具体这里不做限制。

举例来说，如图4所示，以t_k-1时刻所在采样周期为例，即在载波波峰采样的母线电压值

S102，如图2所示，确定电机在当前周期的第一d轴控制电压

和第一q轴控制电压

并根据母线预测电压V_{dcp_k+1}对第一d轴控制电压

和第一q轴控制电压

进行限幅处理，获得第二d轴控制电压

和第二q轴控制电压

具体地，电流环算法在当前周期采样结束后会计算第一d轴控制电压

和第一q轴控制电压

根据母线预测电压V_{dcp_k+1}可以得到电压限幅值k×V_{dc_k}，其中，k为限幅系数(通常采用

或2/π)，然后利用电压限幅值对第一d轴控制电压

和第一q轴控制电压

进行限幅处理。因为电压限幅值是根据下一周期的母线预测电压V_{dcp_k+1}得到的，第二d轴控制电压

和第二q轴控制电压

可以满足下一周期的实际控制需求，不会影响电流控制性能。

在一些实施例中，如图2所示，确定电机在当前周期的第一d轴控制电压

和第一q轴控制电压

包括：获取电机的三相电流i_a、i_b和i_c，并对三相电流i_a、i_b和i_c进行坐标转换，获得d轴电流i_d和q轴电流i_q；根据d轴电流i_d和d轴给定电流

进行电流调节，获得第一d轴控制电压

并根据q轴电流i_q和q轴给定电流

进行电流调节，获得第一q轴控制电压

具体地，三相电流i_a、i_b和i_c进行两相静止坐标系变换，得到α轴电流i_α和β轴电流i_β，然后对α轴电流i_α和β轴电流i_β进行两相旋转坐标系变换得到d轴电流i_d和q轴电流i_q。分别计算d轴给定电流(即直轴电流指令)

和q轴给定电流(即交轴电流指令)

与d轴电流i_d和q轴电流i_q的差值，然后经过电流调节器输出第一d轴控制电压

和第一q轴控制电压

S103，如图2所示，对第二d轴控制电压

和第二q轴控制电压

进行坐标转换，获得两相静止坐标系下的控制电压

和

也就是说，对第二d轴控制电压

和第二q轴控制电压

进行两相静止坐标系变换，得到α轴的控制电压

和β轴的控制电压

S104，根据两相静止坐标系下的控制电压和母线预测电压对电机进行矢量控制。

具体地，根据两相静止坐标系下的控制电压和母线预测电压计算得到占空比，然后利用公式(7)计算控制电压：

u_k＝V_{dcp_k+1}D_k(7)

其中，u_k为控制电压，V_{dcp_k+1}为母线预测电压，D_k为占空比。

在上述实施例中，通过对母线电压进行预测，获得下一周期的母线预测电压，母线预测电压接近实际控制时的母线电压，并基于母线预测电压对电机进行控制，使得实际控制电压接近下一周期的理想控制电压，减小离散化数字控制器数字延迟的影响，进一步提高电机的控制性能。

下面将结合具体的实施方式进一步详述本申请的技术方案：

如图5所示，电机控制方法包括以下步骤：

S201，获取电机在当前周期的母线电压、电机在上一周期的母线电压和电机在上上周期的母线电压，并根据电机在当前周期的母线电压和电机在上一周期的母线电压计算上一周期的第一母线平均电压，以及根据电机在上一周期的母线电压和电机在上上周期的母线电压计算上上周期的第二母线平均电压，并计算第一母线平均电压和第二母线平均电压之间的电压差值。

S202，根据电压差值和第一母线平均电压，预测下一周期的母线预测电压。

S203，获取电机在当前周期的三相电流，并对对三相电流进行坐标转换，获得d轴电流和q轴电流，分别计算d轴给定电流和q轴给定电流与d轴电流和q轴电流的差值，然后经过电流调节器输出第一d轴控制电压和第一q轴控制电压。

S204，根据预测母线电压计算电压限幅值，利用电压限幅值对第一d轴控制电压和第一q轴控制电压进行限幅处理，得到第二d轴控制电压和第二q轴控制电压。

S205，对第二d轴控制电压和第二q轴控制电压进行两相静止坐标系变换，得到α轴的控制电压和β轴的控制电压，并根据α轴的控制电压、β轴的控制电压和母线预测电压计算占空比，根据占空比和母线电压预测值对电机进行矢量控制。

在上述实施例中，根据上上周期和上一周期的母线平均电压，预测下一周期的母线电压预测值，并基于母线电压预测值对第一d轴控制电压和第一q轴控制电压进行限幅处理，以及基于母线电压预测值计算占空比，因此，根据占空比和母线电压预测值生成的实际控制电压接近下一周期的理想控制电压，减小了离散化数字控制器数字延迟的影响，从而进一步提高电机的控制性能。

综上所述，根据本发明实施例的电机控制方法，确定电机在当前周期的第一d轴控制电压和第一q轴控制电压，并对母线电压进行预测，获得电机在下一周期的母线预测电压，由于计算出的控制电压在下一周期才会执行，因此母线预测电压接近实际控制时的母线电压，并根据母线预测电压对第一d轴控制电压和第一q轴控制电压进行限幅处理，获得第二d轴控制电压和第二q轴控制电压，因此，根据母线预测电压限幅得到的第二d轴控制电压和第二q轴控制电压可以满足下一周期的实际控制需求，以及对第二d轴控制电压和第二q轴控制电压进行坐标转换，获得两相静止坐标系下的控制电压，并根据两相静止坐标系下的控制电压和母线预测电压对电机进行矢量控制，因为实际控制电压是基于母线预测电压得到的，所以实际控制电压接近下一周期的理想控制电压，从而减小离散化数字控制器数字延迟的影响，进一步提高电机的控制性能。

对应上述实施例，本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有电机控制程序，该程序被处理器执行时实现前述任一实施例的电机控制方法。

根据本发明实施例的计算机可读存储介质，通过执行上述电机控制方法的计算机程序，通过对母线电压进行预测，获得下一周期的母线预测电压，母线预测电压接近实际控制时的母线电压，并基于母线预测电压对电机进行控制，使得实际控制电压接近下一周期的理想控制电压，减小离散化数字控制器数字延迟的影响，进一步提高电机的控制性能。

对应上述实施例，本发明的实施例还提供了一种电机控制器。如图6所示，电机控制器100包括：存储器110、处理器120及存储在存储器110上并可在处理器120上运行的电机控制程序，处理器120执行程序时，实现前述任一实施例的电机控制方法。

根据本发明实施例的电机控制器，通过处理器执行上述电机控制方法的计算机程序，通过对母线电压进行预测，获得下一周期的母线预测电压，母线预测电压接近实际控制时的母线电压，并基于母线预测电压对电机进行控制，使得实际控制电压接近下一周期的理想控制电压，减小离散化数字控制器数字延迟的影响，进一步提高电机的控制性能。

对应上述实施例，本发明的实施例还提供了一种电机控制装置。如图7所示，电机控制装置包括：预测模块10、限幅处理模块20、坐标转换模块30和控制模块40。

其中，预测模块10用于确定电机在上一周期的第一母线平均电压和电机在上上周期的第二母线平均电压，根据第一母线平均电压和第二母线平均电压确定电机在下一周期的母线预测电压；限幅处理模块20用于确定电机在当前周期的第一d轴控制电压和第一q轴控制电压，并根据母线预测电压对第一d轴控制电压和第一q轴控制电压进行限幅处理，获得第二d轴控制电压和第二q轴控制电压；坐标转换模块30用于对第二d轴控制电压和第二q轴控制电压进行坐标转换，获得两相静止坐标系下的控制电压；控制模块40用于根据两相静止坐标系下的控制电压和母线预测电压对电机进行矢量控制。

在一些实施例中，预测模块10还用于：确定第一母线平均电压与第二母线平均电压之间的电压差值；根据第一母线平均电压和电压差值确定电机在下一周期的母线预测电压。

在一些实施例中，根据以下公式计算电机在下一周期的母线预测电压：

其中，V_{dcp_k+1}为母线预测电压，V_{dcave_k-1}为第一母线平均电压，

为母线电压估算系数，V_dcdlt为电压差值。

在一些实施例中，母线电压估算系数的取值范围为0-2。

在一些实施例中，预测模块10还用于：获取电机在当前周期的母线电压、电机在上一周期的母线电压和电机在上上周期的母线电压；对电机在当前周期的母线电压和电机在上一周期的母线电压进行均值计算，获得第一母线平均电压，并对电机在上一周期的母线电压和电机在上上周期的母线电压进行均值计算，获得第二母线平均电压。

在一些实施例中，预测模块10还用于：在每个周期的载波波峰对母线电压进行采样，获得第一母线平均电压和第二母线平均电压。

在一些实施例中，限幅处理模块20还用于：获取电机的三相电流，并对三相电流进行坐标转换，获得d轴电流和q轴电流；根据d轴电流和d轴给定电流进行电流调节，获得第一d轴控制电压，并根据q轴电流和q轴给定电流进行电流调节，获得第一q轴控制电压。

需要说明的是，本发明实施例的电机控制装置的具体实施方式与前述本发明实施例的电机控制方法的具体实施方式一一对应，在此不再赘述。

根据本发明实施例的电机控制装置，通过预测模块确定电机在上一周期的第一母线平均电压和电机在上上周期的第二母线平均电压，根据第一母线平均电压和第二母线平均电压确定电机在下一周期的母线预测电压，由于计算出的控制电压在下一周期才会执行，因此，母线预测电压接近实际控制时的母线电压，并通过限幅处理模块确定电机在当前周期的第一d轴控制电压和第一q轴控制电压，并根据母线预测电压对第一d轴控制电压和第一q轴控制电压进行限幅处理，获得第二d轴控制电压和第二q轴控制电压，因此，根据母线预测电压限幅得到的第二d轴控制电压和第二q轴控制电压可以满足下一周期的实际控制需求，以及通过坐标转换模块对第二d轴控制电压和第二q轴控制电压进行坐标转换，获得两相静止坐标系下的控制电压，并通过控制模块根据两相静止坐标系下的控制电压和母线预测电压对电机进行矢量控制，因为实际控制电压是基于母线预测电压得到的，所以实际控制电压接近下一周期的理想控制电压，从而减小离散化数字控制器数字延迟的影响，进一步提高电机的控制性能。

对应上述实施例，本发明的实施例还提供了一种永磁同步电机，包括前述的电机控制器或前述的电机控制装置。

根据本发明实施例的永磁同步电机，通过采用上述的电机控制器或电机控制装置，通过对母线电压进行预测，获得下一周期的母线预测电压，母线预测电压接近实际控制时的母线电压，并基于母线预测电压对电机进行控制，使得实际控制电压接近下一周期的理想控制电压，减小离散化数字控制器数字延迟的影响，进一步提高电机的控制性能。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，本发明实施例中所使用的“第一”、“第二”等术语，仅用于描述目的，而不可以理解为指示或者暗示相对重要性，或者隐含指明本实施例中所指示的技术特征数量。由此，本发明实施例中限定有“第一”、“第二”等术语的特征，可以明确或者隐含地表示该实施例中包括至少一个该特征。在本发明的描述中，词语“多个”的含义是至少两个或者两个及以上，例如两个、三个、四个等，除非实施例中另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种电机控制方法，其特征在于，包括：

确定电机在上一周期的第一母线平均电压和所述电机在上上周期的第二母线平均电压，根据所述第一母线平均电压和所述第二母线平均电压确定所述电机在下一周期的母线预测电压；

确定电机在当前周期的第一d轴控制电压和第一q轴控制电压，根据所述母线预测电压对所述第一d轴控制电压和第一q轴控制电压进行限幅处理，获得第二d轴控制电压和第二q轴控制电压；

对所述第二d轴控制电压和第二q轴控制电压进行坐标转换，获得两相静止坐标系下的控制电压；

根据所述两相静止坐标系下的控制电压和所述母线预测电压对所述电机进行矢量控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一母线平均电压和所述第二母线平均电压确定所述电机在下一周期的母线预测电压，包括：

确定所述第一母线平均电压与所述第二母线平均电压之间的电压差值；

根据所述第一母线平均电压和所述电压差值确定所述电机在下一周期的母线预测电压。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据以下公式计算所述电机在下一周期的母线预测电压：

其中，V_{dcp_k+1}为所述母线预测电压，V_{dcave_k-1}为所述第一母线平均电压，

为母线电压估算系数，V_dcdlt为所述电压差值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述母线电压估算系数的取值范围为0-2。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述电机在上一周期的第一母线平均电压和所述电机在上上周期的第二母线平均电压，包括：

获取所述电机在当前周期的母线电压、所述电机在上一周期的母线电压和所述电机在上上周期的母线电压；

对所述电机在当前周期的母线电压和所述电机在上一周期的母线电压进行均值计算，获得所述第一母线平均电压，并对所述电机在上一周期的母线电压和所述电机在上上周期的母线电压进行均值计算，获得所述第二母线平均电压。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述电机在上一周期的第一母线平均电压和所述电机在上上周期的第二母线平均电压，包括：

在每个周期的载波波峰对母线电压进行采样，获得所述第一母线平均电压和所述第二母线平均电压。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，确定电机在当前周期的第一d轴控制电压和第一q轴控制电压，包括：

获取所述电机的三相电流，并对所述三相电流进行坐标转换，获得d轴电流和q轴电流；

根据所述d轴电流和d轴给定电流进行电流调节，获得所述第一d轴控制电压，并根据所述q轴电流和q轴给定电流进行电流调节，获得所述第一q轴控制电压。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有电机控制程序，该程序被处理器执行时实现根据权利要求1-7中任一项所述电机控制方法。

9.一种电机控制器，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电机控制程序，所述处理器执行所述程序时，实现根据权利要求1-7中任一项所述电机控制方法。

10.一种电机控制装置，其特征在于，包括：

预测模块，用于确定电机在上一周期的第一母线平均电压和所述电机在上上周期的第二母线平均电压，根据所述第一母线平均电压和所述第二母线平均电压确定所述电机在下一周期的母线预测电压

限幅处理模块，用于确定电机在当前周期的第一d轴控制电压和第一q轴控制电压，根据所述母线预测电压对所述第一d轴控制电压和第一q轴控制电压进行限幅处理，获得第二d轴控制电压和第二q轴控制电压；

坐标转换模块，用于对所述第二d轴控制电压和第二q轴控制电压进行坐标转换，获得两相静止坐标系下的控制电压；

控制模块，用于根据所述两相静止坐标系下的控制电压和所述母线预测电压对所述电机进行矢量控制。

11.一种永磁同步电机，其特征在于，包括根据权利要求9所述的电机控制器或根据权利要求10所述的电机控制装置。

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