永磁同步电机控制方法、装置、设备及计算机程序产品与流程

本申请涉及电机控制，尤其涉及一种永磁同步电机控制方法、装置、设备及计算机程序产品。

背景技术：

1、永磁同步电机以其结构简单、功率密度高、使用成本低等优点，被越来越多的应用在家电、汽车驱动等场景。当前，通常采用控制定子直轴（即定子d轴）电压和定子交轴（即定子q轴）电压的方式，来实现永磁同步电机的电流环控制任务。

2、但是，永磁同步电机的实际运行过程，不可避免的会受到由逆变器的非线性、电机本体的非正弦磁密以及齿槽效应等引起的谐波扰动的影响，导致永磁同步电机对外输出转矩波动，难以实现高精度的永磁同步电机控制任务。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请提供了一种永磁同步电机控制方法、装置、设备及计算机程序产品，以实现高精度的永磁同步电机控制任务。

2、具体方案如下：

3、本申请第一方面提供一种永磁同步电机控制方法，包括：

4、从定子直轴电流和定子交轴电流中，提取当前采样时刻的定子直轴基波电流值和定子交轴基波电流值；

5、调用预先构建的基波常值扰动观测器，观测得到所述当前采样时刻的定子直轴基波常值扰动值和定子交轴基波常值扰动值；其中，所述基波常值扰动观测器依据定子基波电流方程构建，所述定子基波电流方程为，在原始的定子电流方程的基础上通过拆分基波电流和谐波电流得到的以基波电流为状态量的电流方程，并且，所述定子基波电流方程的扰动项中包含有由谐波电流导致的扰动量；

6、调用非基波常值扰动估计值计算公式，依据所述定子直轴基波电流值和所述定子交轴基波电流值，计算所述当前采样时刻的前一个采样时刻的定子直轴非基波常值扰动估计值和定子交轴非基波常值扰动估计值；将所述定子直轴非基波常值扰动估计值作为所述当前采样时刻的定子直轴非基波常值扰动值，并将所述定子交轴非基波常值扰动估计值作为所述当前采样时刻的定子交轴非基波常值扰动值；其中，所述非基波常值扰动估计值计算公式为，在所述定子基波电流方程的基础上利用前向欧拉法离散得到的计算公式；

7、依据所述定子直轴基波常值扰动值、所述定子交轴基波常值扰动值、所述定子直轴非基波常值扰动值和所述定子交轴非基波常值扰动值，计算定子直轴电压值和定子交轴电压值；

8、在所述当前采样时刻依据所述定子直轴电压值和所述定子交轴电压值，控制永磁同步电机。

9、本申请第二方面提供一种永磁同步电机控制装置，包括：

10、基波电流提取单元，用于从定子直轴电流和定子交轴电流中，提取当前采样时刻的定子直轴基波电流值和定子交轴基波电流值；

11、基波常值扰动确定单元，用于调用预先构建的基波常值扰动观测器，观测得到所述当前采样时刻的定子直轴基波常值扰动值和定子交轴基波常值扰动值；其中，所述基波常值扰动观测器依据定子基波电流方程构建，所述定子基波电流方程为，在原始的定子电流方程的基础上通过拆分基波电流和谐波电流得到的以基波电流为状态量的电流方程，并且，所述定子基波电流方程的扰动项中包含有由谐波电流导致的扰动量；

12、非基波常值扰动确定单元，用于调用非基波常值扰动估计值计算公式，依据所述定子直轴基波电流值和所述定子交轴基波电流值，计算所述当前采样时刻的前一个采样时刻的定子直轴非基波常值扰动估计值和定子交轴非基波常值扰动估计值；将所述定子直轴非基波常值扰动估计值作为所述当前采样时刻的定子直轴非基波常值扰动值，并将所述定子交轴非基波常值扰动估计值作为所述当前采样时刻的定子交轴非基波常值扰动值；其中，所述非基波常值扰动估计值计算公式为，在所述定子基波电流方程的基础上利用前向欧拉法离散得到的计算公式；

13、控制电压确定单元，用于依据所述定子直轴基波常值扰动值、所述定子交轴基波常值扰动值、所述定子直轴非基波常值扰动值和所述定子交轴非基波常值扰动值，计算定子直轴电压值和定子交轴电压值；

14、电机控制单元，用于在所述当前采样时刻依据所述定子直轴电压值和所述定子交轴电压值，控制永磁同步电机。

15、本申请第三方面提供一种永磁同步电机控制设备，包括至少一个处理器和与所述处理器连接的存储器，其中：

16、所述存储器用于存储计算机程序；

17、所述处理器用于执行所述计算机程序，以使所述永磁同步电机控制设备能够实现上述的任一种永磁同步电机控制方法。

18、本申请第四方面提供一种计算机程序产品，包括计算机可读指令，当所述计算机可读指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备实现上述的任一种永磁同步电机控制方法。

19、借由上述技术方案，本申请考虑谐波电流对永磁同步电机输出转矩的不利影响，将定子电流拆分为基波电流和谐波电流，构建了以基波电流为状态量的定子基波电流方程，其中的扰动项包含有由谐波电流导致的扰动量；在此基础上，构建了基波常值扰动观测器，实现了对当前采样时刻的定子直轴和定子交轴的基波常值扰动的观测任务；还构建了非基波常值扰动估计值计算公式，计算出了前一采样时刻的非基波常值扰动估计值，由于实际的采样周期通常较小，可以认为相邻采样时刻的非基波常值扰动值一致，依此确定出了当前采样时刻的定子直轴和定子交轴的非基波常值扰动值；由此实现了对当前采样时刻的扰动观测任务，为抑制永磁同步电机电流环的谐波扰动提供了基础；而后依据定子直轴基波常值扰动值、定子交轴基波常值扰动值、定子直轴非基波常值扰动值和定子交轴非基波常值扰动值，计算当前所要施加的定子直轴电压值和定子交轴电压值，并依此控制永磁同步电机。本申请在确定控制电压时，基于确定出的扰动值对系统扰动进行了补偿，依据如此确定的电压值控制电机，能够在一定程度上提高对电流环的控制精度，实现对永磁同步电机的高精度控制任务。

技术特征：

1.一种永磁同步电机控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述定子基波电流方程是离散的定子基波电流方程；

3.根据权利要求2所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述连续的定子基波电流方程中的状态转移矩阵和控制输入矩阵均为由固定的电机参数构成的矩阵，且所述连续的定子基波电流方程中的扰动项包含有：由时变的电机参数固定化导致的扰动量；

4.根据权利要求3所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述基波常值扰动观测器包括定子直轴基波常值扰动观测器和定子交轴基波常值扰动观测器；

5.根据权利要求2所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述非基波常值扰动估计值计算公式是通过将离散方程中的扰动项拆分为基波常值扰动项和非基波常值扰动项，并将非基波常值扰动项作为待计算的未知项得到的计算公式，所述离散方程为利用前向欧拉法处理所述连续的定子基波电流方程得到的方程；

6.根据权利要求2所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述连续的定子基波电流方程中的状态转移矩阵和控制输入矩阵均为由时变的电机参数构成的矩阵；

7.根据权利要求2-6中任一项所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述依据所述定子直轴基波常值扰动值、所述定子交轴基波常值扰动值、所述定子直轴非基波常值扰动值和所述定子交轴非基波常值扰动值，计算定子直轴电压值和定子交轴电压值，包括：

8.根据权利要求1-6中任一项所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述依据所述定子直轴基波常值扰动值、所述定子交轴基波常值扰动值、所述定子直轴非基波常值扰动值和所述定子交轴非基波常值扰动值，计算定子直轴电压值和定子交轴电压值，包括：

9.根据权利要求1-6中任一项所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述从定子直轴电流和定子交轴电流中，提取当前采样时刻的定子直轴基波电流值和定子交轴基波电流值，包括：

10.一种永磁同步电机控制装置，其特征在于，包括：

11.一种永磁同步电机控制设备，其特征在于，包括至少一个处理器和与所述处理器连接的存储器，其中：

12.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机可读指令，当所述计算机可读指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备实现如权利要求1至9中任意一项所述的永磁同步电机控制方法。

技术总结本申请公开了一种永磁同步电机控制方法、装置、设备及计算机程序产品，涉及电机控制领域，本申请考虑谐波电流对永磁同步电机输出转矩的不利影响，通过拆分定子电流，构建了以基波电流为状态量的定子基波电流方程；在此基础上，构建了基波常值扰动观测器，实现了对当前采样时刻的基波常值扰动的观测任务；还构建了非基波常值扰动估计值计算公式，计算出了前一采样时刻的非基波常值扰动估计值，依此确定出了当前采样时刻的非基波常值扰动值；由此实现了对当前采样时刻的扰动观测任务，为抑制电机电流环谐波扰动提供了基础；而后计算当前所要施加的定子直轴电压值和定子交轴电压值，提高了电流环的控制精度，实现了对永磁同步电机的高精度控制任务。技术研发人员：孟庆辉,贾善坤,侯轶仁,隋子健受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25