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

背景技術(shù)：

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

用于對(duì)電磁噪音比較敏感的場(chǎng)合，如油煙機(jī)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(duì)控制算法的執(zhí)行時(shí)間有嚴(yán)格的要求，在工程應(yīng)用上選用廉價(jià)的單片機(jī)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(diǎn)只是優(yōu)化實(shí)行時(shí)間，如簡(jiǎn)化位置估計(jì)算法，去掉電流環(huán)等，據(jù)此來減少算法的執(zhí)行時(shí)間。但這種解決方案帶來的問題就是控制性能的下降，如動(dòng)態(tài)響應(yīng)性差，運(yùn)行頻率范圍小，帶載能力降低等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的永磁同步電機(jī)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(shí)器的周期值和初始值、以及控制周期定時(shí)器的周期值和初始值；

當(dāng)所述控制周期定時(shí)器產(chǎn)生中斷時(shí)，計(jì)算下個(gè)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(gè)控制周期覆蓋的所有開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)所述開關(guān)周期定時(shí)器中斷時(shí)，將發(fā)波電壓轉(zhuǎn)換成發(fā)波比較值。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁同步電機(jī)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(duì)開關(guān)周期定時(shí)器的周期值和初始值、控制周期定時(shí)器的周期值和初始值分別進(jìn)行初始化，一個(gè)控制周期內(nèi)將包括n個(gè)開關(guān)周期，控制算法只需要同時(shí)算出n個(gè)開關(guān)周期的比較值，然后逐一加載到n個(gè)占空比內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)較高的開關(guān)頻率，從而實(shí)現(xiàn)了較低的控制頻率達(dá)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(duì)執(zhí)行時(shí)間的要求。

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

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

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

其中，fs為主時(shí)鐘的主頻。

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

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

配置所述控制周期定時(shí)器和所述開關(guān)周期定時(shí)器過零點(diǎn)產(chǎn)生中斷，并同時(shí)啟動(dòng)所述控制周期定時(shí)器和所述開關(guān)周期定時(shí)器。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述計(jì)算下個(gè)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(jī)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(jì)算第n個(gè)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(jī)運(yùn)行的電頻率，ts為開關(guān)周期，θi為當(dāng)前轉(zhuǎn)子估計(jì)的角度位置，0<＝θn<2π，0≤n≤n-1；

依次按照角度θp(n)進(jìn)行逆park變換以獲得第n個(gè)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(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(jì)算una、unb和unc：

una＝unα

采用以下公式計(jì)算unr、uns和unt：

unr＝una+unh

uns＝unb+unh

unt＝unc+unh

其中,即una、unb和unc三個(gè)值中間值除以2；

采用以下公式計(jì)算svpwm的三路比較值：

其中，ud為母線電壓。

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

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁同步電機(jī)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(shí)器的周期值和初始值、以及控制周期定時(shí)器的周期值和初始值；

計(jì)算模塊，用于當(dāng)所述控制周期定時(shí)器產(chǎn)生中斷時(shí)，計(jì)算下個(gè)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(gè)控制周期覆蓋的所有開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)所述開關(guān)周期定時(shí)器中斷時(shí)，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(shí)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(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述初始化模塊具體用于：

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

其中，fs為主時(shí)鐘的主頻。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(shí)器的初始值t01＝0，同時(shí)設(shè)置所述開關(guān)周期定時(shí)器的初始值t02＝0；

配置所述控制周期定時(shí)器和所述開關(guān)周期定時(shí)器過零點(diǎn)產(chǎn)生中斷，并同時(shí)啟動(dòng)所述控制周期定時(shí)器和所述開關(guān)周期定時(shí)器。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述計(jì)算模塊具體用于：

觸發(fā)adc采樣電機(jī)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(jì)算第n個(gè)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(jī)運(yùn)行的電頻率，ts為開關(guān)周期，θi為當(dāng)前轉(zhuǎn)子估計(jì)的角度位置，0<＝θn<2π，0≤n≤n-1；

依次按照角度θp(n)進(jìn)行逆park變換以獲得第n個(gè)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(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)換模塊具體用于：

采用以下公式計(jì)算una、unb和unc：

una＝unα

采用以下公式計(jì)算unr、uns和unt：

unr＝una+unh

uns＝unb+unh

unt＝unc+unh

其中,即una、unb和unc三個(gè)值中間值除以2；

采用以下公式計(jì)算svpwm的三路比較值：

其中，ud為母線電壓。

本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例還提出一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述方法的步驟。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)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(shí)施例了解到。

附圖說明

本發(fā)明實(shí)施例的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)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(shí)施例的永磁同步電機(jī)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(shí)器初始值、以及控制周期定時(shí)器初始值的流程圖；

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

具體實(shí)施方式

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

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提出的永磁同步電機(jī)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(shí)器的周期值和初始值、以及控制周期定時(shí)器的周期值和初始值；

s103，當(dāng)所述控制周期定時(shí)器產(chǎn)生中斷時(shí)，計(jì)算下個(gè)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(gè)控制周期覆蓋的所有開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)所述開關(guān)周期定時(shí)器中斷時(shí)，將發(fā)波電壓轉(zhuǎn)換成發(fā)波比較值。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁同步電機(jī)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(duì)開關(guān)周期定時(shí)器的周期值和初始值、控制周期定時(shí)器的周期值和初始值分別進(jìn)行初始化，一個(gè)控制周期內(nèi)將包括n個(gè)開關(guān)周期，控制算法只需要同時(shí)算出n個(gè)開關(guān)周期的比較值，然后逐一加載到n個(gè)占空比內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)較高的開關(guān)頻率，從而實(shí)現(xiàn)了較低的控制頻率達(dá)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(duì)執(zhí)行時(shí)間的要求。

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

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

其中，fs為主時(shí)鐘的主頻。

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

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

s1022，配置所述控制周期定時(shí)器和所述開關(guān)周期定時(shí)器過零點(diǎn)產(chǎn)生中斷，并同時(shí)啟動(dòng)所述控制周期定時(shí)器和所述開關(guān)周期定時(shí)器。

此外，作為一個(gè)具體示例，在步驟s103中，計(jì)算下個(gè)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(jī)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(jì)算第n個(gè)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(jī)運(yùn)行的電頻率，ts為開關(guān)周期，θi為當(dāng)前轉(zhuǎn)子估計(jì)的角度位置，0<＝θn<2π，0≤n≤n-1；

依次按照角度θp(n)進(jìn)行逆park變換以獲得第n個(gè)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(gè)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(jì)算una、unb和unc：

una＝unα

采用以下公式計(jì)算unr、uns和unt：

unr＝una+unh

uns＝unb+unh

unt＝unc+unh

其中,即una、unb和unc三個(gè)值中間值除以2；

采用以下公式計(jì)算svpwm的三路比較值：

其中，ud為母線電壓。

請(qǐng)參閱圖3，基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明另一實(shí)施例提出的永磁同步電機(jī)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(shí)器的周期值和初始值、以及控制周期定時(shí)器的周期值和初始值；

計(jì)算模塊30，用于當(dāng)所述控制周期定時(shí)器產(chǎn)生中斷時(shí)，計(jì)算下個(gè)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(gè)控制周期覆蓋的所有開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)所述開關(guān)周期定時(shí)器中斷時(shí)，將發(fā)波電壓轉(zhuǎn)換成發(fā)波比較值。

本實(shí)施例中，所述初始化模塊20具體用于：

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

其中，fs為主時(shí)鐘的主頻。

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

配置所述控制周期定時(shí)器和所述開關(guān)周期定時(shí)器過零點(diǎn)產(chǎn)生中斷，并同時(shí)啟動(dòng)所述控制周期定時(shí)器和所述開關(guān)周期定時(shí)器。

本實(shí)施例中，所述計(jì)算模塊30具體用于：

觸發(fā)adc采樣電機(jī)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(jì)算第n個(gè)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(jī)運(yùn)行的電頻率，ts為開關(guān)周期，θi為當(dāng)前轉(zhuǎn)子估計(jì)的角度位置，0<＝θn<2π，0≤n≤n-1；

依次按照角度θp(n)進(jìn)行逆park變換以獲得第n個(gè)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(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)換模塊40具體用于：

采用以下公式計(jì)算una、unb和unc：

una＝unα

采用以下公式計(jì)算unr、uns和unt：

unr＝una+unh

uns＝unb+unh

unt＝unc+unh

其中,即una、unb和unc三個(gè)值中間值除以2；

采用以下公式計(jì)算svpwm的三路比較值：

其中，ud為母線電壓。

本發(fā)明實(shí)施例提出的永磁同步電機(jī)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(shí)施例提出的方法相同，在此不予贅述。

此外，本發(fā)明的實(shí)施例還提出一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)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(rèn)為是用于實(shí)現(xiàn)邏輯功能的可執(zhí)行指令的定序列表，可以具體實(shí)現(xiàn)在任何計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”可以是任何可以包含、存儲(chǔ)、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(jì)算機(jī)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(gè)或多個(gè)布線的電連接部(電子裝置)，便攜式計(jì)算機(jī)盤盒(磁裝置)，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)，只讀存儲(chǔ)器(rom)，可擦除可編輯只讀存儲(chǔ)器(eprom或閃速存儲(chǔ)器)，光纖裝置，以及便攜式光盤只讀存儲(chǔ)器(cdrom)。另外，計(jì)算機(jī)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?yàn)榭梢岳缤ㄟ^對(duì)紙或其他介質(zhì)進(jìn)行光學(xué)掃描，接著進(jìn)行編輯、解譯或必要時(shí)以其他合適方式進(jìn)行處理來以電子方式獲得所述程序，然后將其存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中。

應(yīng)當(dāng)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(shí)現(xiàn)。在上述實(shí)施方式中，多個(gè)步驟或方法可以用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)。例如，如果用硬件來實(shí)現(xiàn)，和在另一實(shí)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(xiàng)或他們的組合來實(shí)現(xiàn)：具有用于對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)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(chǎng)可編程門陣列(fpga)等。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)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(shí)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(duì)這些實(shí)施例進(jìn)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。