永磁同步电机的控制方法、系统及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及永磁同步电机技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机的控制方法、系统及计算机可读存储介质。

背景技术：

永磁同步电机因具有动态响应快、精度高、噪音低等优点被广泛应用于电动汽车和变频空调等产品中。在运行过程中，永磁同步电机根据电流采样电路采样的三相电流进行矢量控制。

本发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术中存在以下技术问题：

永磁同步电机在运行过程中，电机的负荷可能会产生周期性的波动，而电机负荷的不稳定，又引起了电机三相电流周期性的波动，即出现三相电流不平衡的情况，这使得电机噪音明显增大，且电机三相电流不平衡还增加了电机的无功功率，从而导致电机的驱动效率降低。

技术实现要素：

本发明提出永磁同步电机的控制方法、系统及计算机可读存储介质，能够对电机的电流波动进行补偿，提高永磁同步电机的工作效率。

本发明一方面提供一种永磁同步电机的控制方法，所述方法包括：

根据获取的永磁同步电机的电机转速计算转速波动角度；

获取所述永磁同步电机的q轴指令电流、d轴指令电流、q轴电流和d轴电流；

根据所述q轴指令电流和所述q轴电流生成q轴电流误差分量；

根据所述d轴指令电流和所述d轴电流生成d轴电流误差分量；

根据所述转速波动角度和所述q轴电流误差分量生成q轴电压波动补偿量；

根据所述转速波动角度和所述d轴电流误差分量生成d轴电压波动补偿量；

根据所述q轴电压波动补偿量和所述d轴电压波动补偿量进行反馈补偿。

在一种可选的实施方式中，所述获取所述永磁同步电机的转速波动角度，具体为：

对所述电机转速进行傅里叶分析，以获取所述电机转速的波动频率；

根据所述波动频率计算所述转速波动角度。

在一种可选的实施方式中，所述根据获取的永磁同步电机的电机转速计算转速波动角度，具体为：

对所述转速波动角度求余弦值和正弦值，以得到转速波动角余弦值和转速波动角正弦值；

计算所述q轴电流误差分量与所述转速波动角余弦值的乘积，以得到q轴电流误差分量余弦乘积；

计算所述q轴电流误差分量与所述转速波动角正弦值的乘积，以得到q轴电流误差分量正弦乘积；

分别对所述q轴电流余弦乘积与q轴电流正弦乘积进行低通滤波，以得到q轴电流初始相位余弦分量和q轴电流初始相位正弦分量；

计算所述q轴电流初始相位余弦分量与所述转速波动角余弦值的乘积，以得到q轴电流波动余弦补偿量；

计算所述q轴电流初始相位正弦分量与所述转速波动角正弦值的乘积，以得到q轴电流波动正弦补偿量；

计算所述q轴电流波动余弦补偿量和所述q轴电流波动正弦补偿量的加和，以得到q轴电流波动补偿量；

计算所述q轴电流波动补偿量与预设补偿系数的乘积，以得到q轴电压波动补偿量。

作为更优选地，所述根据所述转速波动角度和所述d轴电流误差分量生成d轴电压波动补偿量，具体为：

对所述转速波动角度求余弦值和正弦值，以得到转速波动角余弦值和转速波动角正弦值；

计算所述d轴电流误差分量与所述转速波动角余弦值的乘积，以得到d轴电流误差分量余弦乘积；

计算所述d轴电流误差分量与所述转速波动角正弦值的乘积，以得到d轴电流误差分量正弦乘积；

分别对所述d轴电流余弦乘积与d轴电流正弦乘积进行低通滤波，以得到d轴电流初始相位余弦分量和d轴电流初始相位正弦分量；

计算所述d轴电流初始相位余弦分量与所述转速波动角余弦值的乘积，以得到d轴电流波动余弦补偿量；

计算所述d轴电流初始相位正弦分量与所述转速波动角正弦值的乘积，以得到d轴电流波动正弦补偿量；

计算所述d轴电流波动余弦补偿量和所述d轴电流波动正弦补偿量的加和，以得到d轴电流波动补偿量；

计算所述d轴电流波动补偿量与预设补偿系数的乘积，以得到d轴电压波动补偿量。

作为更优选地，所述根据所述q轴电压波动补偿量和所述d轴电压波动补偿量进行反馈补偿，具体为：

根据所述q轴电流误差分量生成第一q轴调制电压指令值；

根据所述d轴电流误差分量生成第一d轴调制电压指令值；

计算所述第一q轴调制电压指令值与q轴电压波动补偿量的加和，以得到第二q轴调制电压指令值；

计算所述第一d轴调制电压指令值与d轴电压波动补偿量的加和，以得到第二d轴调制电压指令值；

根据所述第二q轴调制电压指令值和所述第二d轴调制电压指令值进行补偿。

本发明另一方面提供一种永磁同步电机的控制系统，所述系统包括：

第一计算模块，用于根据获取的永磁同步电机的电机转速计算转速波动角度；

第二获取模块，用于获取所述永磁同步电机的q轴指令电流、d轴指令电流、q轴电流和d轴电流；

第一生成模块，用于根据所述q轴指令电流和所述q轴电流生成q轴电流误差分量；

第二生成模块，用于根据所述d轴指令电流和所述d轴电流生成d轴电流误差分量；

第三生成模块，用于根据所述转速波动角度和所述q轴电流误差分量生成q轴电压波动补偿量；

第四生成模块，用于根据所述转速波动角度和所述d轴电流误差分量生成d轴电压波动补偿量；

反馈补偿模块，用于根据所述q轴电压波动补偿量和所述d轴电压波动补偿量进行反馈补偿。

作为更优选地，所述第二获取模块包括：

第一低通滤波单元，对所述电机转速进行低通滤波，以得到电机转速低通成分；

第一获取单元，根据所述电机转速低通成分获取所述q轴指令电流。

作为上述方案的改进，

本发明另一实施例对应提供了一种永磁同步电机的控制系统，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一实施例所述的永磁同步电机的控制方法。

本发明另一实施例对应提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述任一实施例所述的永磁同步电机的控制方法。

相比于现有技术，本发明具有如下突出的有益效果：本发明提供了一种永磁同步电机的控制方法、系统及计算机可读存储介质，其中方法包括：根据获取的永磁同步电机的电机转速计算转速波动角度；获取所述永磁同步电机的q轴指令电流、d轴指令电流、q轴电流和d轴电流；根据所述q轴指令电流和所述q轴电流生成q轴电流误差分量；根据所述d轴指令电流和所述d轴电流生成d轴电流误差分量；根据所述转速波动角度和所述q轴电流误差分量生成q轴电压波动补偿量；根据所述转速波动角度和所述d轴电流误差分量生成d轴电压波动补偿量；根据所述q轴电压波动补偿量和所述d轴电压波动补偿量进行反馈补偿。本实施例提供的永磁同步电机的控制方法，通过根据获取的永磁同步电机的电机转速计算转速波动角度，根据所述转速波动角度和所述q轴电流误差分量生成q轴电压波动补偿量；根据所述转速波动角度和所述d轴电流误差分量生成d轴电压波动补偿量，将电流波动在转速环中产生的波动成分的转速波动角度考虑进行q轴电压波动补偿量和d轴电压波动补偿量中，再根据所述q轴电压波动补偿量和所述d轴电压波动补偿量进行反馈补偿，从而实现对电机电流的波动进行补偿，及时调整三相电流的不平衡程度，减小永磁同步电机的噪声，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明提供的永磁同步电机的控制方法的第一实施例的流程示意图；

图2是本发明提供的永磁同步电机的控制系统的第一实施例的模块示意图；

图3是本发明提供的永磁同步电机的控制系统的第五实施例的工作示意图；

图4是本发明提供的永磁同步电机的控制系统的第六实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明提供的永磁同步电机的控制方法的第一实施例的流程示意图，所述控制方法包括：

s101，根据获取的永磁同步电机的电机转速计算转速波动角度；

s102，获取所述永磁同步电机的q轴指令电流、d轴指令电流、q轴电流和d轴电流；

s103，根据所述q轴指令电流和所述q轴电流生成q轴电流误差分量；

s104，根据所述d轴指令电流和所述d轴电流生成d轴电流误差分量；

s105，根据所述转速波动角度和所述q轴电流误差分量生成q轴电压波动补偿量；

s106，根据所述转速波动角度和所述d轴电流误差分量生成d轴电压波动补偿量；

s107，根据所述q轴电压波动补偿量和所述d轴电压波动补偿量进行反馈补偿。

在本实施例中，q轴电流，又称为转矩电流；q轴指令电流，又称为给定转矩电流；d轴电流，又称为励磁电流；d轴指令电流，又称为给定励磁电流；q轴指令电流和d轴指令电流为所述永磁同步电机的速度环的输出；q轴电流和d轴电流为所述永磁同步电机的电流环的输出。

在本实施例中，获取所述永磁同步电机的q轴电流和d轴电流，具体为：

获取所述永磁同步电机的的三相电流；

对所述三相电流进行克拉克变换，以得到两相静止坐标系下电流；

对所述两相静止坐标系下电流进行帕克变换，以得到所述永磁同步电机的q轴电流和d轴电流。

其中，对所述永磁同步电机的u、v、w相的相电流进行采样，即可获得所述永磁同步电机的三相电流iu、iv和iw。本实施例通过克拉克变换将所述三相电流iu、iv和iw变换为两相静止坐标系下电流iα和iβ，所述克拉克变换为

通过帕克变换将两相静止坐标系下电流iα和iβ变换为两相旋转坐标系下q轴电流和d轴电流，所述帕克变换为

其中，θ为电机转子位置角度，sinθ和cosθ为电机转子位置角度的正弦值和余弦值。

即通过克拉克变换将三相正弦信号变换为相对定子静止的两相正弦信号，通过帕克变换，将相对定子静止的两相正弦信号变换为相对转子静止的直流分量：q轴电流和d轴电流。

需要说明的是，图1所示的流程图只是为了表达本发明一实施例的流程步骤，但本发明的流程步骤不限于严格地按照s101～s107的顺序执行。例如，s103和s104是可以并列执行的；s105和s106是可以并列执行的。

即根据获取的永磁同步电机的电机转速计算转速波动角度，根据所述转速波动角度和所述q轴电流误差分量生成q轴电压波动补偿量；根据所述转速波动角度和所述d轴电流误差分量生成d轴电压波动补偿量，将电流波动在转速环中产生的波动成分的转速波动角度考虑进行q轴电压波动补偿量和d轴电压波动补偿量中，再根据所述q轴电压波动补偿量和所述d轴电压波动补偿量进行反馈补偿，从而实现对电机电流的波动进行补偿，及时调整三相电流的不平衡程度，减小永磁同步电机的噪声，提高工作效率。

本发明还提供了一种永磁同步电机的控制方法的第二实施例，所述控制方法包括上述永磁同步电机的控制方法的第一实施例中的步骤s101～s107，还进一步限定了，所述获取所述永磁同步电机的q轴指令电流，具体为：

对所述电机转速进行低通滤波，以得到电机转速低通成分；

根据所述电机转速低通成分获取所述q轴指令电流。

在本实施方式中，低通滤波可以是一阶低通滤波，可以是二阶低通滤波，也可以是其他低通滤波形式。

即通过对电机转速进行低通滤波，滤除电机转速中的波动成分，降低转速的波动对转速环输出的q轴指令电流的影响，抑制转速波动通过q轴指令电流产生引入转速环控制中。

本发明还提供了一种永磁同步电机的控制方法的第三实施例，所述控制方法包括上述永磁同步电机的控制方法的第一实施例中的步骤s101～s107，还进一步限定了，所述根据获取的永磁同步电机的电机转速计算转速波动角度，具体为：

对所述电机转速进行傅里叶分析，以获取所述电机转速的波动频率；

根据所述波动频率计算所述转速波动角度。

在本实施例中，对所述电机转速进行傅里叶分析，可获得电机转速的频谱信息，根据频谱信息即可获取波动频率fr；转速波动角度θr通过如下公式计算：

θr＝2×π×fr×t

其中，π为圆周率，fr为波动频率，t为时间。

即通过傅里叶分析获取电机转速的波动频率，根据波动频率确定电机的转速波动角度，具有实现方法快速可靠的特点。

本发明还提供了一种永磁同步电机的控制方法的第四实施例，所述控制方法包括上述永磁同步电机的控制方法的第一实施例中的步骤s101～s107，还进一步限定了，所述根据所述转速波动角度和所述q轴电流误差分量生成q轴电压波动补偿量，具体为：

对所述转速波动角度θr求余弦值和正弦值，以得到转速波动角余弦值cosθr和转速波动角正弦值sinθr；

计算q轴电流误差分量iqerr与所述转速波动角余弦值cosθr的乘积，以得到q轴电流误差分量余弦乘积iqerr*cosθr；

计算所述q轴电流误差分量与所述转速波动角正弦值的乘积，以得到q轴电流误差分量正弦乘积iqerr*sinθr；

分别对所述q轴电流余弦乘积与q轴电流正弦乘积进行低通滤波，以得到q轴电流初始相位余弦分量lpf[iqerr*cosθr]和q轴电流初始相位正弦分量lpf[iqerr*sinθr]；

计算所述q轴电流初始相位余弦分量lpf[iqerr*cosθr]与所述转速波动角余弦值cosθr的乘积，以得到q轴电流波动余弦补偿量cosθr*lpf[iqerr*cosθr]；

计算所述q轴电流初始相位正弦分量lpf[iqerr*sinθr]与所述转速波动角正弦值sinθr的乘积，以得到q轴电流波动正弦补偿量sinθr*lpf[iqerr*sinθr]；

计算所述q轴电流波动余弦补偿量cosθr*lpf[iqerr*cosθr]和所述q轴电流波动正弦补偿量sinθr*lpf[iqerr*sinθr]的加和，以得到q轴电流波动补偿量cosθr*lpf[iqerr*cosθr]+sinθr*lpf[iqerr*sinθr]；

计算所述q轴电流波动补偿量与预设补偿系数kp的乘积，以得到q轴电压波动补偿量uqcom＝kp*cosθr*lpf[iqerr*cosθr]+sinθr*lpf[iqerr*sinθr]。

在本实施例中，电机波速的转动使得q轴电流误差分量iqerr中除了直流分量iqc外还包含了转速波动成分iqmcos(θr+ψ1)，即iqerr＝iqc+iqmcos(θr+ψ1)，其中iqm为波动成分的幅值，ψ1为波动成分的相位初始值；故q轴电流误差分量余弦乘积为iqerr*cosθr＝iqccosθr+iqmcos(2θr+ψ1)/2+iqmcos(ψ1)/2；q轴电流误差分量正弦乘积为iqerr*sinθr＝iqcsinθr+iqmsin(2θr+ψ1)/2-iqmsin(ψ1)/2，经过低通滤波后，高频分量被滤除，得到q轴电流初始相位余弦分量lpf[iqerr*cosθr]＝iqmcos(ψ1)/2和q轴电流初始相位正弦分量lpf[iqerr*sinθr]＝-iqmsin(ψ1)/2；q轴电流波动补偿量cosθr*lpf[iqerr*cosθr]+sinθr*lpf[iqerr*sinθr]为cosθriqmcos(ψ1)/2-sinθriqmsin(ψ1)/2＝iqmcos(θr+ψ1)/2；q轴电压波动补偿量为uqcom＝kp*iqmcos(θr+ψ1)/2；kp为经验值，由于q轴电压波动补偿量uqcom由波动成分的幅值iqm、转速波动角度θr与转速波动成分的初始相位ψ1共同决定，因此，通过本实施例提供的控制方法，在q轴电压波动补偿量uqcom中充分考虑了由电流波动幅值、角度、初始相位的共同决定的波动成分因子，在滤除高频分量后，通过预设补偿系数kp线性引入波动成分因子，从而实现更精确地对电机电流的波动进行补偿。

作为更优选地，所述根据所述转速波动角度和所述d轴电流误差分量生成d轴电压波动补偿量，具体为：

对所述转速波动角度求余弦值和正弦值，以得到转速波动角余弦值和转速波动角正弦值；

计算所述d轴电流误差分量与所述转速波动角余弦值的乘积，以得到d轴电流误差分量余弦乘积；

计算所述d轴电流误差分量与所述转速波动角正弦值的乘积，以得到d轴电流误差分量正弦乘积；

分别对所述d轴电流余弦乘积与d轴电流正弦乘积进行低通滤波，以得到d轴电流初始相位余弦分量和d轴电流初始相位正弦分量；

计算所述d轴电流初始相位余弦分量与所述转速波动角余弦值的乘积，以得到d轴电流波动余弦补偿量；

计算所述d轴电流初始相位正弦分量与所述转速波动角正弦值的乘积，以得到d轴电流波动正弦补偿量；

计算所述d轴电流波动余弦补偿量和所述d轴电流波动正弦补偿量的加和，以得到d轴电流波动补偿量；

计算所述d轴电流波动补偿量与预设补偿系数的乘积，以得到d轴电压波动补偿量。

本实施例获取d轴电压波动补偿量的原理与获取q轴电压波动补偿量的原理类似，此处不再赘述。

即通过本实施例提供的控制方法，在d轴电压波动补偿量中充分考虑了由电流波动幅值、角度、初始相位的共同决定的波动成分因子，在滤除高频分量后，通过预设补偿系数线性引入波动成分因子，从而实现更精确地对电机电流的波动进行补偿。

作为更优选地，所述根据所述q轴电压波动补偿量和所述d轴电压波动补偿量进行反馈补偿，具体为：

根据所述q轴电流误差分量生成第一q轴调制电压指令值；

根据所述d轴电流误差分量生成第一d轴调制电压指令值；

计算所述第一q轴调制电压指令值与q轴电压波动补偿量的加和，以得到第二q轴调制电压指令值；

计算所述第一d轴调制电压指令值与d轴电压波动补偿量的加和，以得到第二d轴调制电压指令值；

根据所述第二q轴调制电压指令值和所述第二d轴调制电压指令值进行补偿。

在本实施例中，所述q轴电流误差分量iqerr通过比例积分调节电路生成第一q轴调制电压指令值uq，将第一q轴调制电压指令值uq与q轴电压波动补偿量uqcom进行加和，从而得到第二q轴调制电压指令值。获取第二d轴调制电压指令值的方法与获取第二q轴调制电压指令值的方法类似，此处不再赘述。

在本实施例中，所述根据所述第二q轴调制电压指令值和所述第二d轴调制电压指令值进行补偿，具体为：

对所述第二q轴调制电压指令值和所述第二d轴调制电压指令值进行帕克逆变换，得到两相静止坐标系下电压uα和uβ；

对所述两相静止坐标系下电压uα和uβ进行空间矢量脉宽调制(svpwm，spacevectorpulsewidthmodulation)后，向变频器输出pwm波，以使所述变频器根据所述pwm波驱动电机。

即通过所述第一q轴调制电压指令值与q轴电压波动补偿量的加和，以及所述第一d轴调制电压指令值与d轴电压波动补偿量的加和，将电流波动的补偿值反馈至第二q轴调制电压指令值和第二d轴调制电压指令值中，再经帕克逆变换、空间矢量脉宽调制后通过向变频器输出pwm波来实现补偿，从而有效地实现永磁同步电机电流波动的补偿控制。本实施例提供的控制方法具有改造成本低、补偿精度高的特点。

参见图2，是本发明提供的永磁同步电机的控制系统的第一实施例的模块示意图，所述控制系统包括：

第一计算模块202，用于根据获取的永磁同步电机的电机转速计算转速波动角度；

第二获取模块203，用于获取所述永磁同步电机的q轴指令电流、d轴指令电流、q轴电流和d轴电流；

第一生成模块204，用于根据所述q轴指令电流和所述q轴电流生成q轴电流误差分量；

第二生成模块205，用于根据所述d轴指令电流和所述d轴电流生成d轴电流误差分量；

第三生成模块206，用于根据所述转速波动角度和所述q轴电流误差分量生成q轴电压波动补偿量；

第四生成模块207，用于根据所述转速波动角度和所述d轴电流误差分量生成d轴电压波动补偿量；

反馈补偿模块208，用于根据所述q轴电压波动补偿量和所述d轴电压波动补偿量进行反馈补偿。

在本实施例中，q轴电流，又称为转矩电流；q轴指令电流，又称为给定转矩电流；d轴电流，又称为励磁电流；d轴指令电流，又称为给定励磁电流；q轴指令电流和d轴指令电流为所述永磁同步电机的速度环的输出；q轴电流和d轴电流为所述永磁同步电机的电流环的输出。

在本实施例中，获取所述永磁同步电机的q轴电流和d轴电流，具体为：

获取所述永磁同步电机的的三相电流；

对所述三相电流进行克拉克变换，以得到两相静止坐标系下电流；

对所述两相静止坐标系下电流进行帕克变换，以得到所述永磁同步电机的q轴电流和d轴电流。

其中，对所述永磁同步电机的u、v、w相的相电流进行采样，即可获得所述永磁同步电机的三相电流iu、iv和iw。本实施例通过克拉克变换将所述三相电流iu、iv和iw变换为两相静止坐标系下电流iα和iβ，所述克拉克变换为

通过帕克变换将两相静止坐标系下电流iα和iβ变换为两相旋转坐标系下q轴电流和d轴电流，所述帕克变换为

其中，θ为电机转子位置角度，sinθ和cosθ为电机转子位置角度的正弦值和余弦值。

即通过克拉克变换将三相正弦信号变换为相对定子静止的两相正弦信号，通过帕克变换，将相对定子静止的两相正弦信号变换为相对转子静止的直流分量：q轴电流和d轴电流。

即通过根据获取的永磁同步电机的电机转速计算转速波动角度，根据所述转速波动角度和所述q轴电流误差分量生成q轴电压波动补偿量；根据所述转速波动角度和所述d轴电流误差分量生成d轴电压波动补偿量，将电流波动在转速环中产生的波动成分的转速波动角度考虑进行q轴电压波动补偿量和d轴电压波动补偿量中，再根据所述q轴电压波动补偿量和所述d轴电压波动补偿量进行反馈补偿，从而实现对电机电流的波动进行补偿，及时调整三相电流的不平衡程度，从而减小永磁同步电机的噪声，提高工作效率。

本发明还提供了一种永磁同步电机的控制系统的第二实施例，其包括上述永磁同步电机的控制系统的第一实施例的第一计算模块202、第二获取模块203、第一生成模块204、第二生成模块205、第三生成模块206、第四生成模块207和反馈补偿模块208，还进一步限定了，所述第二获取模块包括：

第一低通滤波单元，用于对所述电机转速进行低通滤波，以得到电机转速低通成分；

第一获取单元，用于根据所述电机转速低通成分获取所述q轴指令电流。

在本实施方式中，低通滤波可以是一阶低通滤波，可以是二阶低通滤波，也可以是其他低通滤波形式。

即通过对电机转速进行低通滤波，滤除电机转速中的波动成分，降低转速的波动对转速环输出的q轴指令电流的影响，抑制转速波动通过q轴指令电流产生引入转速环控制中。

本发明还提供了一种永磁同步电机的控制系统的第三实施例，其包括上述永磁同步电机的控制系统的第一实施例的第一计算模块202、第二获取模块203、第一生成模块204、第二生成模块205、第三生成模块206、第四生成模块207和反馈补偿模块208，还进一步限定了，所述第一计算模块包括：

傅里叶分析单元，用于对所述电机转速进行傅里叶分析，以获取所述电机转速的波动频率；

转速波动角度计算单元，用于根据所述波动频率计算所述转速波动角度。

在本实施例中，对所述电机转速进行傅里叶分析，可获得电机转速的频谱信息，根据频谱信息即可获取波动频率fr；转速波动角度θr通过如下公式计算：

θr＝2×π×fr×t

其中，π为圆周率，fr为波动频率，t为时间。

即通过傅里叶分析获取电机转速的波动频率，根据波动频率确定电机的转速波动角度，具有实现方法快速可靠的特点。

本发明还提供了一种永磁同步电机的控制系统的第四实施例，其包括上述永磁同步电机的控制系统的第一实施例的第一计算模块202、第二获取模块203、第一生成模块204、第二生成模块205、第三生成模块206、第四生成模块207和反馈补偿模块208，还进一步限定了，所述第三生成模块包括：

第一正余弦计算单元，用于对所述转速波动角度θr求余弦值和正弦值，以得到转速波动角余弦值cosθr和转速波动角正弦值sinθr；

第一乘法单元，用于计算q轴电流误差分量iqerr与所述转速波动角余弦值cosθr的乘积，以得到q轴电流误差分量余弦乘积iqerr*cosθr；

第二乘法单元，用于计算所述q轴电流误差分量与所述转速波动角正弦值的乘积，以得到q轴电流误差分量正弦乘积iqerr*sinθr；

第二低通滤波单元，用于分别对所述q轴电流余弦乘积与q轴电流正弦乘积进行低通滤波，以得到q轴电流初始相位余弦分量lpf[iqerr*cosθr]和q轴电流初始相位正弦分量lpf[iqerr*sinθr]；

第三乘法单元，用于计算所述q轴电流初始相位余弦分量lpf[iqerr*cosθr]与所述转速波动角余弦值cosθr的乘积，以得到q轴电流波动余弦补偿量cosθr*lpf[iqerr*cosθr]；

第四乘法单元，用于计算所述q轴电流初始相位正弦分量lpf[iqerr*sinθr]与所述转速波动角正弦值sinθr的乘积，以得到q轴电流波动正弦补偿量sinθr*lpf[iqerr*sinθr]；

第一加法单元，用于计算所述q轴电流波动余弦补偿量cosθr*lpf[iqerr*cosθr]和所述q轴电流波动正弦补偿量sinθr*lpf[iqerr*sinθr]的加和，以得到q轴电流波动补偿量cosθr*lpf[iqerr*cosθr]+sinθr*lpf[iqerr*sinθr]；

第五乘法单元，用于计算所述q轴电流波动补偿量与预设补偿系数kp的乘积，以得到q轴电压波动补偿量uqcom＝kp*cosθr*lpf[iqerr*cosθr]+sinθr*lpf[iqerr*sinθr]。

在本实施例中，电机波速的转动使得q轴电流误差分量iqerr中除了直流分量iqc外还包含了转速波动成分iqmcos(θr+ψ1)，即iqerr＝iqc+iqmcos(θr+ψ1)，其中iqm为波动成分的幅值，ψ1为波动成分的相位初始值；故q轴电流误差分量余弦乘积为iqerr*cosθr＝iqccosθr+iqmcos(2θr+ψ1)/2+iqmcos(ψ1)/2；q轴电流误差分量正弦乘积为iqerr*sinθr＝iqcsinθr+iqmsin(2θr+ψ1)/2-iqmsin(ψ1)/2，经过低通滤波后，高频分量被滤除，得到q轴电流初始相位余弦分量lpf[iqerr*cosθr]＝iqmcos(ψ1)/2和q轴电流初始相位正弦分量lpf[iqerr*sinθr]＝-iqmsin(ψ1)/2；q轴电流波动补偿量cosθr*lpf[iqerr*cosθr]+sinθr*lpf[iqerr*sinθr]为cosθriqmcos(ψ1)/2-sinθriqmsin(ψ1)/2＝iqmcos(θr+ψ1)/2；q轴电压波动补偿量为uqcom＝kp*iqmcos(θr+ψ1)/2；kp为经验值，由于q轴电压波动补偿量uqcom由波动成分的幅值iqm、转速波动角度θr与转速波动成分的初始相位ψ1共同决定，因此，通过本实施例提供的控制系统，在q轴电压波动补偿量uqcom中充分考虑了由电流波动幅值、角度、初始相位的共同决定的波动成分因子，在滤除高频分量后，通过预设补偿系数kp线性引入波动成分因子，从而实现更精确地对电机电流的波动进行补偿。

作为更优选地，所述第四生成模块包括：

第二正余弦计算单元，用于对所述转速波动角度求余弦值和正弦值，以得到转速波动角余弦值和转速波动角正弦值；

第六乘法单元，用于对所述转速波动角度求余弦值和正弦值，以得到转速波动角余弦值和转速波动角正弦值；

第七乘法单元，用于计算所述d轴电流误差分量与所述转速波动角余弦值的乘积，以得到d轴电流误差分量余弦乘积；

第八乘法单元，用于计算所述d轴电流误差分量与所述转速波动角正弦值的乘积，以得到d轴电流误差分量正弦乘积；

第三低通滤波单元，用于分别对所述d轴电流余弦乘积与d轴电流正弦乘积进行低通滤波，以得到d轴电流初始相位余弦分量和d轴电流初始相位正弦分量；

第九乘法单元，用于计算所述d轴电流初始相位余弦分量与所述转速波动角余弦值的乘积，以得到d轴电流波动余弦补偿量；

第十乘法单元，用于计算所述d轴电流初始相位正弦分量与所述转速波动角正弦值的乘积，以得到d轴电流波动正弦补偿量；

第二加法单元，用于计算所述d轴电流波动余弦补偿量和所述d轴电流波动正弦补偿量的加和，以得到d轴电流波动补偿量；

第十一乘法单元，用于计算所述d轴电流波动补偿量与预设补偿系数的乘积，以得到d轴电压波动补偿量。

本实施例获取d轴电压波动补偿量的原理与获取q轴电压波动补偿量的原理类似，此处不再赘述。

即通过本实施例提供的控制方法，在d轴电压波动补偿量中充分考虑了由电流波动幅值、角度、初始相位的共同决定的波动成分因子，在滤除高频分量后，通过预设补偿系数线性引入波动成分因子，从而实现更精确地对电机电流的波动进行补偿。

作为更优选地，所述反馈补偿模块包括：

第一生成单元，用于根据所述q轴电流误差分量生成第一q轴调制电压指令值；

第二生成单元，用于根据所述d轴电流误差分量生成第一d轴调制电压指令值；

第三加法单元，用于计算所述第一q轴调制电压指令值与q轴电压波动补偿量的加和，以得到第二q轴调制电压指令值；

第四加法单元，用于计算所述第一d轴调制电压指令值与d轴电压波动补偿量的加和，以得到第二d轴调制电压指令值；

调制补偿单元，用于根据所述第二q轴调制电压指令值和所述第二d轴调制电压指令值进行补偿。

在本实施例中，所述q轴电流误差分量iqerr通过比例积分调节电路生成第一q轴调制电压指令值uq，将第一q轴调制电压指令值uq与q轴电压波动补偿量uqcom进行加和，从而得到第二q轴调制电压指令值。获取第二d轴调制电压指令值的方法与获取第二q轴调制电压指令值的方法类似，此处不再赘述。

在本实施例中，所述调制补偿单元包括：

帕克逆变换单元，用于对所述第二q轴调制电压指令值和所述第二d轴调制电压指令值进行帕克逆变换，得到两相静止坐标系下电压uα和uβ；

矢量脉宽调制单元，用于对所述两相静止坐标系下电压uα和uβ进行空间矢量脉宽调制(svpwm，spacevectorpulsewidthmodulation)后，向变频器输出pwm波，以使所述变频器根据所述pwm波驱动电机。

即通过所述第一q轴调制电压指令值与q轴电压波动补偿量的加和，以及所述第一d轴调制电压指令值与d轴电压波动补偿量的加和，将电流波动的补偿值反馈至第二q轴调制电压指令值和第二d轴调制电压指令值中，再经帕克逆变换、空间矢量脉宽调制后通过向变频器输出pwm波来实现补偿，从而有效地实现永磁同步电机电流波动的补偿控制。本实施例提供的控制方法具有改造成本低、补偿精度高的特点。

本发明还提供了一种永磁同步电机的控制系统的第五实施例，参见图3，其是本发明提供的永磁同步电机的控制系统的第五实施例的工作示意图，

所述控制系统包括：第一计算模块52，用于根据获取的永磁同步电机的电机转速计算转速波动角度θr；第二获取模块，用于获取所述永磁同步电机的q轴指令电流iqref、d轴指令电流idref、q轴电流iq和d轴电流id；

所述第二获取模块包括：第一低通滤波单元531，用于对所述电机转速进行低通滤波，以得到电机转速低通成分spdfbflt；第一获取单元532，用于根据所述电机转速低通成分获取所述q轴指令电流。在本实施例中，第一获取单元532在将电机设定转速指令spdref与电机转速低通成分spdfbflt进行减法运算后，将运算结果输入比例积分调节电路pi，以通过比例积分调节电路pi获取q轴电流指令值iqref。第二获取单元533，用于获取所述d轴指令电流idref；第四获取单元534，用于获取所述d轴电流id和所述q轴电流iq。

所述第四获取单元534包括：克拉克变换单元，用于将所述永磁同步电机的三相电流进行克拉克变换，以得到两相静止坐标系下电流；帕克变换单元，用于对所述两相静止坐标系下电流进行帕克变换，以得到所述永磁同步电机的q轴电流和d轴电流。

其中，对所述永磁同步电机的u、v、w相的相电流进行采样，即可获得所述永磁同步电机的三相电流iu、iv和iw。本实施例通过克拉克变换将所述三相电流iu、iv和iw变换为两相静止坐标系下电流iα和iβ，所述克拉克变换为

通过帕克变换将两相静止坐标系下电流iα和iβ变换为两相旋转坐标系下q轴电流和d轴电流，所述帕克变换为

其中，θ为电机转子位置角度，sinθ和cosθ为电机转子位置角度的正弦值和余弦值。

所述控制系统还包括：第一生成模块54，用于根据所述q轴指令电流iqref和q轴电流iq生成q轴电流误差分量iqerr；第二生成模块55，用于根据所述d轴指令电流idref和d轴电流id生成d轴电流误差分量iderr；第三生成模块56，用于根据所述转速波动角度θr和所述q轴电流误差分量iqerr生成q轴电压波动补偿量uqcom。

所述第三生成模块56包括：第一正余弦计算单元，用于对所述转速波动角度θr求余弦值和正弦值，以得到转速波动角余弦值和转速波动角正弦值；第一乘法单元，用于计算q轴电流误差分量iqerr与所述转速波动角余弦值的乘积，以得到q轴电流误差分量余弦乘积；第二乘法单元，用于计算所述q轴电流误差分量iqerr与所述转速波动角正弦值的乘积，以得到q轴电流误差分量正弦乘积；第二低通滤波单元，用于分别对所述q轴电流余弦乘积与q轴电流正弦乘积进行低通滤波，以得到q轴电流初始相位余弦分量和q轴电流初始相位正弦分量；第三乘法单元，用于计算所述q轴电流初始相位余弦分量与所述转速波动角余弦值的乘积，以得到q轴电流波动余弦补偿量；第四乘法单元，用于计算所述q轴电流初始相位正弦分量与所述转速波动角正弦值的乘积，以得到q轴电流波动正弦补偿量；第一加法单元，用于计算所述q轴电流波动余弦补偿量和所述q轴电流波动正弦补偿量的加和，以得到q轴电流波动补偿量；第五乘法单元，用于计算所述q轴电流波动补偿量与预设补偿系数kp的乘积，以得到q轴电压波动补偿量uqcom(图3未示出)。

所述控制系统还包括：第四生成模块57，用于根据所述转速波动角度θr和所述d轴电流误差分量iderr生成d轴电压波动补偿量udcom；

所述第四生成模块包括：第二正余弦计算单元，用于对所述转速波动角度求余弦值和正弦值，以得到转速波动角余弦值和转速波动角正弦值；第六乘法单元，用于对所述转速波动角度θr求余弦值和正弦值，以得到转速波动角余弦值和转速波动角正弦值；第七乘法单元，用于计算所述d轴电流误差分量iderr与所述转速波动角余弦值的乘积，以得到d轴电流误差分量余弦乘积；第八乘法单元，用于计算所述d轴电流误差分量iderr与所述转速波动角正弦值的乘积，以得到d轴电流误差分量正弦乘积；第三低通滤波单元，用于分别对所述d轴电流余弦乘积与d轴电流正弦乘积进行低通滤波，以得到d轴电流初始相位余弦分量和d轴电流初始相位正弦分量；第九乘法单元，用于计算所述d轴电流初始相位余弦分量与所述转速波动角余弦值的乘积，以得到d轴电流波动余弦补偿量；第十乘法单元，用于计算所述d轴电流初始相位正弦分量与所述转速波动角正弦值的乘积，以得到d轴电流波动正弦补偿量；第二加法单元，用于计算所述d轴电流波动余弦补偿量和所述d轴电流波动正弦补偿量的加和，以得到d轴电流波动补偿量；第十一乘法单元，用于计算所述d轴电流波动补偿量与预设补偿系数的乘积，以得到d轴电压波动补偿量udcom。

所述控制系统还包括：反馈补偿模块，用于根据所述q轴电压波动补偿量uqcom和所述d轴电压波动补偿量udcom进行反馈补偿。

所述反馈补偿模块包括：

第一生成单元581，用于根据所述q轴电流误差分量iqerr生成第一q轴调制电压指令值uq；在本实施例中，第一生成单元581通过比例积分调节电路pi生成第一q轴调制电压指令值uq；第二生成单元582，用于根据所述d轴电流误差分量生成第一d轴调制电压指令值ud；在本实施例中，第二生成单元582通过比例积分调节电路pi生成第一d轴调制电压指令值ud；第三加法单元583，用于计算所述第一q轴调制电压指令值uq与q轴电压波动补偿量uqcom的加和，以得到第二q轴调制电压指令值；第四加法单元584，用于计算所述第一d轴调制电压指令值ud与d轴电压波动补偿量udcom的加和，以得到第二d轴调制电压指令值；调制补偿单元585，用于根据所述第二q轴调制电压指令值和所述第二d轴调制电压指令值进行补偿。

所述调制补偿单元585包括：帕克逆变换单元，用于对所述第二q轴调制电压指令值和所述第二d轴调制电压指令值进行帕克逆变换，得到两相静止坐标系下电压uα和uβ；矢量脉宽调制单元，用于对所述两相静止坐标系下电压uα和uβ进行空间矢量脉宽调制(svpwm，spacevectorpulsewidthmodulation)后，向变频器输出pwm波，以使所述变频器根据所述pwm波驱动电机。

在一种可选的实施方式中，所述系统还包括第一获取模块51；第一获取模块51包括：第一接收单元，用于接收所述两相静止坐标系下电压uα和uβ，以及接收所述两相静止坐标系下电流iα和iβ；第三获取单元，根据uα、uβ、iα和iβ获取电机转速和电机转子位置角度θ。

即通过根据获取的永磁同步电机的电机转速计算转速波动角度，根据所述转速波动角度和所述q轴电流误差分量生成q轴电压波动补偿量；根据所述转速波动角度和所述d轴电流误差分量生成d轴电压波动补偿量，将电流波动在转速环中产生的波动成分的转速波动角度考虑进行q轴电压波动补偿量和d轴电压波动补偿量中，再根据所述q轴电压波动补偿量和所述d轴电压波动补偿量进行反馈补偿，从而实现对电机电流的波动进行补偿，及时调整三相电流的不平衡程度，从而减小永磁同步电机的噪声，提高工作效率；通过在d轴和q轴电压波动补偿量中充分考虑了由电流波动幅值、角度、初始相位的共同决定的波动成分因子，在滤除高频分量后，通过预设补偿系数线性引入波动成分因子，从而实现更精确地对电机电流的波动进行补偿；通过对电机转速进行低通滤波，滤除电机转速中的波动成分，降低转速的波动对转速环输出的q轴指令电流的影响，抑制转速波动通过q轴指令电流产生引入转速环控制中。

作为上述方案的改进，

本发明第九实施例对应提供了一种永磁同步电机的控制系统，参见图4，是本发明提供的永磁同步电机的控制系统的第六实施例的结构示意图，所述控制系统包括：

包括处理器301、存储器302以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序303，所述处理器301执行所述计算机程序303时实现如图1所示的步骤s101-s107。或者，所述处理器301执行所述计算机程序303时实现上述控制系统各实施例中各模块的功能，例如第一计算模块202、第二获取模块203、第一生成模块204、第二生成模块205、第三生成模块206、第四生成模块207和反馈补偿模块208。

示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述永磁同步电机的控制系统中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成第一计算模块202、第二获取模块203、第一生成模块204、第二生成模块205、第三生成模块206、第四生成模块207和反馈补偿模块208，各模块具体功能如下：第一计算模块202，用于根据获取的永磁同步电机的电机转速计算转速波动角度；第二获取模块203，用于获取所述永磁同步电机的q轴指令电流、d轴指令电流、q轴电流和d轴电流；第一生成模块204，用于根据所述q轴指令电流和所述q轴电流生成q轴电流误差分量；第二生成模块205，用于根据所述d轴指令电流和所述d轴电流生成d轴电流误差分量；第三生成模块206，用于根据所述转速波动角度和所述q轴电流误差分量生成q轴电压波动补偿量；第四生成模块207，用于根据所述转速波动角度和所述d轴电流误差分量生成d轴电压波动补偿量；反馈补偿模块208，用于根据所述q轴电压波动补偿量和所述d轴电压波动补偿量进行反馈补偿。

所述永磁同步电机的控制系统可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述永磁同步电机的控制系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是永磁同步电机的控制系统的示例，并不构成对永磁同步电机的控制系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述永磁同步电机的控制系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述永磁同步电机的控制系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个永磁同步电机的控制系统的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述永磁同步电机的控制系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

其中，所述永磁同步电机的控制系统集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现如图1所示的步骤s101-s107。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。