本發(fā)明涉及電機技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種永磁同步電機的矢量控制方法、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

永磁同步電機是指由永磁體勵磁產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)磁場的同步電機，稱為永磁同步電機。近年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、新型電機控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展，永磁同步電機得以迅速的推廣應(yīng)用。

用于對電磁噪音比較敏感的場合，如油煙機等廚衛(wèi)家電類。為了減少電磁噪音，pwm波的頻率要大于20khz以上。而如此高的開關(guān)頻率對控制算法的執(zhí)行時間有嚴格的要求，在工程應(yīng)用上選用廉價的單片機面臨著較大的挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有技術(shù)中，并沒有將開關(guān)頻率和控制頻率分開，其出發(fā)點只是優(yōu)化實行時間，如簡化位置估計算法，去掉電流環(huán)等，據(jù)此來減少算法的執(zhí)行時間。但這種解決方案帶來的問題就是控制性能的下降，如動態(tài)響應(yīng)性差，運行頻率范圍小，帶載能力降低等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明的一個實施例提出一種永磁同步電機的矢量控制方法，在保持矢量算法性能的前提下，降低對執(zhí)行時間的要求。

根據(jù)本發(fā)明一實施例的永磁同步電機的矢量控制方法，包括：

根據(jù)開關(guān)頻率k1，將控制頻率k2配置成k2＝k1/n，其中，n為控制周期的分頻系數(shù)，n為自然數(shù)；

初始化開關(guān)周期定時器的周期值和初始值、以及控制周期定時器的周期值和初始值；

當所述控制周期定時器產(chǎn)生中斷時，計算下個控制周期內(nèi)覆蓋的所有開關(guān)周期的發(fā)波電壓；

在下一個控制周期覆蓋的所有開關(guān)周期內(nèi)，當所述開關(guān)周期定時器中斷時，將發(fā)波電壓轉(zhuǎn)換成發(fā)波比較值。

根據(jù)本發(fā)明實施例的永磁同步電機的矢量控制方法，采用將控制頻率和開關(guān)頻率分開的思路，將pwm模塊配置成較高的開關(guān)頻率k1，將控制頻率k2配置成k2＝k1/n，并對開關(guān)周期定時器的周期值和初始值、控制周期定時器的周期值和初始值分別進行初始化，一個控制周期內(nèi)將包括n個開關(guān)周期，控制算法只需要同時算出n個開關(guān)周期的比較值，然后逐一加載到n個占空比內(nèi)即可實現(xiàn)較高的開關(guān)頻率，從而實現(xiàn)了較低的控制頻率達到較高開關(guān)頻率的效果，在保持矢量算法性能的前提下，降低了對執(zhí)行時間的要求。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的永磁同步電機的矢量控制方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述初始化開關(guān)周期定時器的周期值、以及控制周期定時器的周期值的步驟包括：

采用以下公式計算所述開關(guān)周期定時器的周期值p1為和所述控制周期定時器的周期值p2：

其中，fs為主時鐘的主頻。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述初始化開關(guān)周期定時器初始值、以及控制周期定時器初始值的步驟包括：

設(shè)置所述開關(guān)周期定時器的初始值t01＝0，同時設(shè)置所述開關(guān)周期定時器的初始值t02＝0；

配置所述控制周期定時器和所述開關(guān)周期定時器過零點產(chǎn)生中斷，并同時啟動所述控制周期定時器和所述開關(guān)周期定時器。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述計算下個控制周期內(nèi)覆蓋的所有開關(guān)周期的發(fā)波電壓的步驟包括：

觸發(fā)adc采樣電機的相電流，完成矢量控制算法流程，以獲得d軸和q軸的發(fā)波電壓ud和uq，以及轉(zhuǎn)子位置θi；

采用以下公式計算第n個開關(guān)周期的發(fā)波角度θp(n):

θp(n)＝θi+2πfc*ts*n

其中，fc為所述永磁同步電機運行的電頻率，ts為開關(guān)周期，θi為當前轉(zhuǎn)子估計的角度位置，0<＝θn<2π，0≤n≤n-1；

依次按照角度θp(n)進行逆park變換以獲得第n個開關(guān)周期的發(fā)波電壓值unα和unβ；

unα＝ud×cosθp(n)-uq×sinθp(n)

unβ＝ud×cosθp(n)+uq×sinθp(n)

其中，ud和uq是發(fā)波電壓在dq域的表示值。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述將發(fā)波電壓轉(zhuǎn)換成發(fā)波比較值的步驟包括：

采用以下公式計算una、unb和unc：

una＝unα

采用以下公式計算unr、uns和unt：

unr＝una+unh

uns＝unb+unh

unt＝unc+unh

其中,即una、unb和unc三個值中間值除以2；

采用以下公式計算svpwm的三路比較值：

其中，ud為母線電壓。

本發(fā)明的另一個實施例提出一種永磁同步電機的矢量控制系統(tǒng)，在保持矢量算法性能的前提下，降低對執(zhí)行時間的要求。

根據(jù)本發(fā)明實施例的永磁同步電機的矢量控制系統(tǒng)，包括：

配置模塊，用于根據(jù)開關(guān)頻率k1，將控制頻率k2配置成k2＝k1/n，其中，n為控制周期的分頻系數(shù)，n為自然數(shù)；

初始化模塊，用于初始化開關(guān)周期定時器的周期值和初始值、以及控制周期定時器的周期值和初始值；

計算模塊，用于當所述控制周期定時器產(chǎn)生中斷時，計算下個控制周期內(nèi)覆蓋的所有開關(guān)周期的發(fā)波電壓；

轉(zhuǎn)換模塊，用于在下一個控制周期覆蓋的所有開關(guān)周期內(nèi)，當所述開關(guān)周期定時器中斷時，將發(fā)波電壓轉(zhuǎn)換成發(fā)波比較值。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的矢量控制系統(tǒng)，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述初始化模塊具體用于：

采用以下公式計算所述開關(guān)周期定時器的周期值p1為和所述控制周期定時器的周期值p2：

其中，fs為主時鐘的主頻。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述初始化模塊具體用于：

設(shè)置所述開關(guān)周期定時器的初始值t01＝0，同時設(shè)置所述開關(guān)周期定時器的初始值t02＝0；

配置所述控制周期定時器和所述開關(guān)周期定時器過零點產(chǎn)生中斷，并同時啟動所述控制周期定時器和所述開關(guān)周期定時器。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述計算模塊具體用于：

觸發(fā)adc采樣電機的相電流，完成矢量控制算法流程，以獲得d軸和q軸的發(fā)波電壓ud和uq，以及轉(zhuǎn)子位置θi；

采用以下公式計算第n個開關(guān)周期的發(fā)波角度θp(n):

θp(n)＝θi+2πfc*ts*n

其中，fc為所述永磁同步電機運行的電頻率，ts為開關(guān)周期，θi為當前轉(zhuǎn)子估計的角度位置，0<＝θn<2π，0≤n≤n-1；

依次按照角度θp(n)進行逆park變換以獲得第n個開關(guān)周期的發(fā)波電壓值unα和unβ；

unα＝ud×cosθp(n)-uq×sinθp(n)

unβ＝ud×cosθp(n)+uq×sinθp(n)

其中，ud和uq是發(fā)波電壓在dq域的表示值。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述轉(zhuǎn)換模塊具體用于：

采用以下公式計算una、unb和unc：

una＝unα

采用以下公式計算unr、uns和unt：

unr＝una+unh

uns＝unb+unh

unt＝unc+unh

其中,即una、unb和unc三個值中間值除以2；

采用以下公式計算svpwm的三路比較值：

其中，ud為母線電壓。

本發(fā)明的另一個實施例還提出一種存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述方法的步驟。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實施例了解到。

附圖說明

本發(fā)明實施例的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的永磁同步電機的矢量控制方法的流程圖；

圖2是圖1中初始化開關(guān)周期定時器初始值、以及控制周期定時器初始值的流程圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的永磁同步電機的矢量磁控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1，本發(fā)明實施例提出的永磁同步電機的矢量控制方法，包括以下步驟：

s101，根據(jù)開關(guān)頻率k1，將控制頻率k2配置成k2＝k1/n，其中，n為控制周期的分頻系數(shù)，n為自然數(shù)；

s102，初始化開關(guān)周期定時器的周期值和初始值、以及控制周期定時器的周期值和初始值；

s103，當所述控制周期定時器產(chǎn)生中斷時，計算下個控制周期內(nèi)覆蓋的所有開關(guān)周期的發(fā)波電壓；

s104，在下一個控制周期覆蓋的所有開關(guān)周期內(nèi)，當所述開關(guān)周期定時器中斷時，將發(fā)波電壓轉(zhuǎn)換成發(fā)波比較值。

根據(jù)本發(fā)明實施例的永磁同步電機的矢量控制方法，采用將控制頻率和開關(guān)頻率分開的思路，將pwm模塊配置成較高的開關(guān)頻率k1，將控制頻率k2配置成k2＝k1/n，并對開關(guān)周期定時器的周期值和初始值、控制周期定時器的周期值和初始值分別進行初始化，一個控制周期內(nèi)將包括n個開關(guān)周期，控制算法只需要同時算出n個開關(guān)周期的比較值，然后逐一加載到n個占空比內(nèi)即可實現(xiàn)較高的開關(guān)頻率，從而實現(xiàn)了較低的控制頻率達到較高開關(guān)頻率的效果，在保持矢量算法性能的前提下，降低了對執(zhí)行時間的要求。

作為一個具體示例，在步驟s102中，初始化開關(guān)周期定時器的周期值、以及控制周期定時器的周期值可以采用以下步驟：

采用以下公式計算所述開關(guān)周期定時器的周期值p1為和所述控制周期定時器的周期值p2：

其中，fs為主時鐘的主頻。

在步驟s102中，初始化開關(guān)周期定時器初始值、以及控制周期定時器初始值的步驟包括：

s1021，設(shè)置所述開關(guān)周期定時器的初始值t01＝0，同時設(shè)置所述開關(guān)周期定時器的初始值t02＝0；

s1022，配置所述控制周期定時器和所述開關(guān)周期定時器過零點產(chǎn)生中斷，并同時啟動所述控制周期定時器和所述開關(guān)周期定時器。

此外，作為一個具體示例，在步驟s103中，計算下個控制周期內(nèi)覆蓋的所有開關(guān)周期的發(fā)波電壓的步驟包括：

觸發(fā)adc采樣電機的相電流，完成矢量控制算法流程，以獲得d軸和q軸的發(fā)波電壓ud和uq，以及轉(zhuǎn)子位置θi；

采用以下公式計算第n個開關(guān)周期的發(fā)波角度θp(n):

θp(n)＝θi+2πfc*ts*n

其中，fc為所述永磁同步電機運行的電頻率，ts為開關(guān)周期，θi為當前轉(zhuǎn)子估計的角度位置，0<＝θn<2π，0≤n≤n-1；

依次按照角度θp(n)進行逆park變換以獲得第n個開關(guān)周期的發(fā)波電壓值unα和unβ；

unα＝ud×cosθp(n)-uq×sinθp(n)

unβ＝ud×cosθp(n)+uq×sinθp(n)

其中，ud和uq是發(fā)波電壓在dq域的表示值。

作為一個具體示例，在步驟s104中，將發(fā)波電壓轉(zhuǎn)換成發(fā)波比較值的步驟包括：

采用以下公式計算una、unb和unc：

una＝unα

采用以下公式計算unr、uns和unt：

unr＝una+unh

uns＝unb+unh

unt＝unc+unh

其中,即una、unb和unc三個值中間值除以2；

采用以下公式計算svpwm的三路比較值：

其中，ud為母線電壓。

請參閱圖3，基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明另一實施例提出的永磁同步電機的矢量控制系統(tǒng)，包括：

配置模塊10，用于根據(jù)開關(guān)頻率k1，將控制頻率k2配置成k2＝k1/n，其中，n為控制周期的分頻系數(shù)，n為自然數(shù)；

初始化模塊20，用于初始化開關(guān)周期定時器的周期值和初始值、以及控制周期定時器的周期值和初始值；

計算模塊30，用于當所述控制周期定時器產(chǎn)生中斷時，計算下個控制周期內(nèi)覆蓋的所有開關(guān)周期的發(fā)波電壓；

轉(zhuǎn)換模塊40，用于在下一個控制周期覆蓋的所有開關(guān)周期內(nèi)，當所述開關(guān)周期定時器中斷時，將發(fā)波電壓轉(zhuǎn)換成發(fā)波比較值。

本實施例中，所述初始化模塊20具體用于：

采用以下公式計算所述開關(guān)周期定時器的周期值p1為和所述控制周期定時器的周期值p2：

其中，fs為主時鐘的主頻。

本實施例中，所述初始化模塊20還具體用于：

設(shè)置所述開關(guān)周期定時器的初始值t01＝0，同時設(shè)置所述開關(guān)周期定時器的初始值t02＝0；

配置所述控制周期定時器和所述開關(guān)周期定時器過零點產(chǎn)生中斷，并同時啟動所述控制周期定時器和所述開關(guān)周期定時器。

本實施例中，所述計算模塊30具體用于：

觸發(fā)adc采樣電機的相電流，完成矢量控制算法流程，以獲得d軸和q軸的發(fā)波電壓ud和uq，以及轉(zhuǎn)子位置θi；

采用以下公式計算第n個開關(guān)周期的發(fā)波角度θp(n):

θp(n)＝θi+2πfc*ts*n

其中，fc為所述永磁同步電機運行的電頻率，ts為開關(guān)周期，θi為當前轉(zhuǎn)子估計的角度位置，0<＝θn<2π，0≤n≤n-1；

依次按照角度θp(n)進行逆park變換以獲得第n個開關(guān)周期的發(fā)波電壓值unα和unβ；

unα＝ud×cosθp(n)-uq×sinθp(n)

unβ＝ud×cosθp(n)+uq×sinθp(n)

其中，ud和uq是發(fā)波電壓在dq域的表示值。

本實施例中，所述轉(zhuǎn)換模塊40具體用于：

采用以下公式計算una、unb和unc：

una＝unα

采用以下公式計算unr、uns和unt：

unr＝una+unh

uns＝unb+unh

unt＝unc+unh

其中,即una、unb和unc三個值中間值除以2；

采用以下公式計算svpwm的三路比較值：

其中，ud為母線電壓。

本發(fā)明實施例提出的永磁同步電機的矢量控制系統(tǒng)的技術(shù)特征和技術(shù)效果與本發(fā)明實施例提出的方法相同，在此不予贅述。

此外，本發(fā)明的實施例還提出一種存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述方法的步驟。

在流程圖中表示或在此以其他方式描述的邏輯和/或步驟，例如，可以被認為是用于實現(xiàn)邏輯功能的可執(zhí)行指令的定序列表，可以具體實現(xiàn)在任何計算機可讀介質(zhì)中，以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備(如基于計算機的系統(tǒng)、包括處理器的系統(tǒng)或其他可以從指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備取指令并執(zhí)行指令的系統(tǒng))使用，或結(jié)合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備而使用。就本說明書而言，“計算機可讀介質(zhì)”可以是任何可以包含、存儲、通信、傳播或傳輸程序以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備或結(jié)合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備而使用的裝置。

計算機可讀介質(zhì)的更具體的示例(非窮盡性列表)包括以下：具有一個或多個布線的電連接部(電子裝置)，便攜式計算機盤盒(磁裝置)，隨機存取存儲器(ram)，只讀存儲器(rom)，可擦除可編輯只讀存儲器(eprom或閃速存儲器)，光纖裝置，以及便攜式光盤只讀存儲器(cdrom)。另外，計算機可讀介質(zhì)甚至可以是可在其上打印所述程序的紙或其他合適的介質(zhì)，因為可以例如通過對紙或其他介質(zhì)進行光學(xué)掃描，接著進行編輯、解譯或必要時以其他合適方式進行處理來以電子方式獲得所述程序，然后將其存儲在計算機存儲器中。

應(yīng)當理解，本發(fā)明的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實現(xiàn)。在上述實施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的軟件或固件來實現(xiàn)。例如，如果用硬件來實現(xiàn)，和在另一實施方式中一樣，可用本領(lǐng)域公知的下列技術(shù)中的任一項或他們的組合來實現(xiàn)：具有用于對數(shù)據(jù)信號實現(xiàn)邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(pga)，現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)等。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。