电机弱磁控制方法及装置及电器设备与流程

本发明涉及家电技术领域，特别涉及电机弱磁控制方法及装置及电器设备。

背景技术：

永磁同步电机矢量控制方法中，随着电机转速的增加，需要逆变器输出成线性增加。但是由于其转速受到限制，比如，一是逆变器输出的电压限制，二是定子电流空间矢量不能超出电流极限圆，三是控制电压空间矢量不能超过当前转速条件下的电压极限圆。当电机转速上升时，椭圆缩小。当达到任一一个限制条件时，电机转子的转速就不能进一步提高。此时，只能靠改变电机空间电压矢量或者空间电流矢量的运行轨迹，进行弱磁控制，达到弱磁调节来实现提高电机转子转速的目的。

已有专利申请“永磁同步电机弱磁控制方法cn201710614203.3”所介绍的方法，为了进行弱磁控制，通过给定转速ω^*与反馈的实际转速ω之间的偏差进行pi调节，得到控制电流将d轴命令控制电流与实际电流id的偏差进行pi调节，得到d轴的输出电压ud。该方式的调节涉及到两个pi控制调节，共四个控制参数。该方法控制负载，控制参数与系统的关系紧密，容易产生不稳定因素。

已有专利申请“用于永磁同步电机的弱磁控制方法、装置和系统及汽车cn201510960288.1”所介绍的方法，为了进行弱磁控制，根据扭矩指令查找对应的电流值，通过电流值得到相关的电压值，通过电压值得到pwm的调制度。得到的调整度与预设的调整度比较，通过pi调节，得到弱磁电流反馈值，达到调节d轴电流目的。该方案同样应用到pi调节，控制方式复杂，对pi参数的要求高。

可见，目前电机的弱磁控制需要应用pi调节，较为复杂，对电机参数、控制系统等依赖高。

技术实现要素：

本发明实施例提供了电机弱磁控制方法及装置及电器设备，能够使得弱磁控制过程更为简化。

电机弱磁控制方法，包括：

电机上电后，确定弱磁开启电压阈值的相关值；

每隔预定周期执行：

获取电机当前的d轴电压和q轴电压；

根据当前的d轴电压和q轴电压，确定电机需要的当前电压命令值的相关值；

根据所述当前电压命令值的相关值和所述弱磁开启电压阈值的相关值，判断是否需要进行弱磁控制，如果是，则进入弱磁控制，增加d轴电流的数值。

其中，所述确定弱磁开启电压阈值的相关值包括：

通过减小母线电压vmax来得到所述弱磁开启电压阈值的相关值。

优选地，所述通过减小母线电压vmax来得到所述弱磁开启电压阈值的相关值，包括：

利用如下公式计算弱磁开启电压阈值vup的平方值：

或者

其中，所述vmax为母线电压，a为预定数值；α为小于1的系数值。

其中，所述根据当前的d轴电压和q轴电压，确定电机需要的当前电压命令值的相关值，包括：

通过如下公式计算当前电压命令值的平方值：

vd为当前获取的d轴电压，vq为当前获取的q轴电压；

和/或，

所述根据所述当前电压命令值的相关值和所述弱磁开启电压阈值的相关值，判断是否需要进行弱磁控制，包括：

判断所述当前电压命令值的平方值是否大于所述弱磁开启电压阈值的平方值，如果是，则确定需要进行弱磁控制。

可选地，进一步包括：通过减小母线电压vmax，得到弱磁关闭电压阈值的相关值，其中，所述弱磁关闭电压阈值的相关值小于所述弱磁开启电压阈值的相关值；

在所述进入弱磁控制之后，进一步包括：

判断所述当前电压命令值的相关值是否小于所述弱磁关闭电压阈值的相关值，如果是，则退出弱磁控制，减小d轴电流的数值。

其中，所述通过减小母线电压vmax，得到弱磁关闭电压阈值的相关值包括：

利用如下公式计算弱磁关闭电压阈值vdn的平方值：

或者

其中，所述vmax为母线电压，b为预定数值；β为小于1的系数值；

和/或，

所述减小d轴电流的数值包括：

d轴电流

其中，λ＜1。

可选地，所述增加d轴电流的数值，包括：

d轴电流

其中，μ＞1。

电机弱磁控制装置，包括：

弱磁条件设置模块，用于确定弱磁开启电压阈值的相关值；

电压获取模块，用于在电机上电后，每隔预定周期执行：获取电机当前的d轴电压和q轴电压；根据当前的d轴电压和q轴电压，确定电机需要的当前电压命令值的相关值；

弱磁控制模块，根据所述电压获取模块确定的所述当前电压命令值的相关值和所述弱磁条件设置模块确定的弱磁开启电压阈值的相关值，判断是否需要进行弱磁控制，如果是，则控制进入弱磁控制，增加d轴电流的数值。

可选地，所述弱磁条件设置模块，进一步通过减小母线电压vmax，得到弱磁关闭电压阈值的相关值；其中，所述弱磁关闭电压阈值的相关值小于所述弱磁开启电压阈值的相关值；

所述弱磁控制模块，在控制进入弱磁控制之后，进一步判断所述当前电压命令值的相关值是否小于所述弱磁关闭电压阈值的相关值，如果是，则退出弱磁控制，减小d轴电流的数值。

电器设备，包括：一个或多个处理器；存储器；多个应用程序；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，当所述一个或者多个程序被所述处理器执行时，使得所述电器设备执行上述本发明任一实施例中的电机弱磁控制方法流程。

可见，本发明实施例提供的电机弱磁控制方法及装置及电器设备，因为确定了电机需要的当前电压命令值的相关值，也就是说，确定了电机实际需要的电压的相关值，并且，根据母线电压确定了弱磁开启电压阈值的相关值，也就是说，确定了实际能力可提供的电压值。因此，如果当前电压命令值的相关值大于弱磁开启电压阈值的相关值，则说明当前电机实际需要的相关电压超出了实际能力可提供的相关电压，则需要进入弱磁控制，以便保证电机的高速转动，并且，进入弱磁控制后，通过增加负向电流即d轴电流的数值，则达到了减小实际电流值的目的。由此可见，本发明实施例只需要把电压命令值与弱磁开启电压阈值进行比较，来决定d轴电流的大小，从而达到弱磁控制的目的，而无需各种复杂的处理及pi调节，能够使得弱磁控制过程更为简化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的电机弱磁控制方法的流程图。

图2是本发明另一个实施例中电机弱磁控制方法的流程图。

图3是本发明一个实施例提供的电机弱磁控制装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明一个实施例提供了电机弱磁控制方法，参见图1，包括：

步骤101：电机上电。

步骤102：测量母线电压。

步骤103：根据测量的母线电压，确定弱磁开启电压阈值的相关值。

步骤104：每隔预定周期执行步骤1041至步骤1044：

步骤1041：获取电机当前的d轴电压和q轴电压。

步骤1042：根据当前的d轴电压和q轴电压，确定电机需要的当前电压命令值的相关值；

步骤1043：根据所述当前电压命令值的相关值和所述弱磁开启电压阈值的相关值，判断是否需要进行弱磁控制，如果是，则执行步骤1044，否则，返回步骤1041。

步骤1044：进入弱磁控制，增加d轴电流的数值，结束当前流程。

可见，图1所示本发明实施例提供的电机弱磁控制方法，因为确定了电机需要的当前电压命令值的相关值，也就是说，确定了电机实际需要的电压的相关值，并且，根据母线电压确定了弱磁开启电压阈值的相关值，也就是说，确定了实际能力可提供的电压值。因此，如果当前电压命令值的相关值大于弱磁开启电压阈值的相关值，则说明当前电机实际需要的相关电压超出了实际能力可提供的相关电压，则需要进入弱磁控制，以便保证电机的高速转动，并且，进入弱磁控制后，通过增加负向电流即d轴电流的数值，则达到了减小实际电流值的目的。由此可见，本发明实施例只需要把电压命令值与弱磁开启电压阈值进行比较，来决定d轴电流的大小，从而达到弱磁控制的目的，而无需各种复杂的处理及pi调节，能够使得弱磁控制过程更为简化。

在本发明的实施例中，“相关值”可以根据需要确定。比如，就是数据本身，或者，数据的其他数学推算关系，比如数据的平方、数据的立方等。可以根据需要来确定。比如，当前电压命令值的相关值可以是当前电压命令值本身，或者其平方值或者立方值；弱磁开启电压阈值的相关值可以是弱磁开启电压阈值本身，或者其平方值或者立方值等，以此类推。

在上述步骤103中，根据测量的母线电压确定弱磁开启电压阈值的相关值，从而使得进入弱磁控制的门槛(即弱磁开启电压阈值的相关值)体现设备实际能力可提供的电压。

在实际的业务实现中，可以直接令弱磁开启电压阈值就等于母线电压的值，即弱磁开启电压阈值的相关值就等于母线电压的相关值。但是考虑到实际业务的缓冲需求，也可以通过减小母线电压vmax来得到所述弱磁开启电压阈值的相关值。

通过减小母线电压vmax来得到所述弱磁开启电压阈值的相关值，可以有多种方式，比如可以通过如下公式计算弱磁开启电压阈值vup的平方值：

或者

其中，vmax为母线电压，a为预定数值；α为小于1的系数值。

在实际的业务实现中，可以在一个较小的程度上减小母线电压vmax来更为合理地得到弱磁开启电压阈值。这样，上述参数a比如可以取1％vmax或者0.5％vmax，上述参数α比如可以取90％。

上述步骤104是实时进行的，即需要实时检测是否需要进行弱磁控制。则步骤104中的预定周期可以根据实际业务需求确定，比如预定周期可以是每隔一个毫秒。

在本发明一个实施例中，步骤1042根据当前的d轴电压和q轴电压，确定电机需要的当前电压命令值的相关值的方式可以包括：

通过如下公式计算当前电压命令值的平方值：

vd为当前获取的d轴电压，vq为当前获取的q轴电压。

电机需要的当前电压命令值的平方是根据当前的d轴电压和q轴电压确定的，因此，当前电压命令值的平方反映了电机运转需要的电压。

在本发明一个实施例中，步骤1043根据当前电压命令值的相关值和所述弱磁开启电压阈值的相关值，判断是否需要进行弱磁控制，具体包括：

判断所述当前电压命令值的平方值是否大于所述弱磁开启电压阈值的平方值，如果是，则确定需要进行弱磁控制。

在步骤1044中进入弱磁控制后，因此d轴电流是负向电流，因此增加d轴电流的数值，就会使得电机电流减小，满足弱磁控制的需要。

步骤1044中，增加d轴电流的数值的方式可以是：d轴电流其中，μ为d轴电流弱磁状态下改变的系数，μ＞1。

电流的改变包括但是不限于此方式。

考虑到最小极限值要求，如果小于d轴电流的最小值idmin，则

在上述图1所示的弱磁控制中，在步骤1044进入弱磁控制后，为了更好地满足业务需要，还可以实时检测电机的运行情况，以便确定电机当前的运行状态是否不需要继续进行弱磁控制。这样，在本发明一个实施例中，可以进一步包括：通过减小母线电压vmax，得到弱磁关闭电压阈值的相关值，其中，所述弱磁关闭电压阈值的相关值小于所述弱磁开启电压阈值的相关值；则步骤1044在所述进入弱磁控制之后，进一步包括：

判断所述当前电压命令值的相关值是否小于所述弱磁关闭电压阈值的相关值，如果是，则退出弱磁控制，减小d轴电流的数值。

上述通过减小母线电压vmax得到弱磁关闭电压阈值的相关值可以有多种方式，比如可以通过如下公式计算得到磁关闭电压阈值平方值：

或者

其中，所述vmax为母线电压，b为预定数值，且b＞a；β为小于1的系数值，且β小于α；

在实际的业务实现中，可以在一个更小的程度上减小母线电压vmax来更为合理地得到弱磁关闭电压阈值。这样，上述参数b比如可以取10％vmax，上述参数β比如可以取80％。

在上述退出弱磁控制的过程中，减小d轴电流的数值的方式可以有多种，比如可以通过如下计算得到：d轴电流其中，λ＜1。

下面通过一个实施例来说明本发明电机弱磁控制的一种过程，在本实施例中，相关值都按照平方值来处理，参见图2，包括：

步骤201：电机上电。

步骤202：测量母线电压。

步骤203：根据测量的母线电压，计算弱磁开启电压阈值的平方值。

本步骤203中，弱磁开启电压阈值的平方值或者

其中，vmax为母线电压，a为预定数值；α为小于1的系数值。

步骤204：根据测量的母线电压，计算弱磁关闭电压阈值的平方值。

本步骤204中，弱磁关闭电压阈值的平方值或者

其中，所述vmax为母线电压，b为预定数值，且b＞a；β为小于1的系数值，且β小于α。

步骤205：每隔预定周期执行步骤2051至步骤2059：

本步骤中，周期可以根据实际业务需求确定，比如可以定为1毫秒。

步骤2051：实时获取电机当前的d轴电压和q轴电压。

可以理解，电机当前的d轴电压和q轴电压可以通过电机当前的d轴电流和q轴电流来分别计算得到。

步骤2052：根据当前的d轴电压和q轴电压，实时计算得到电机需要的当前电压命令值的平方值。

这里，电机需要的当前电压命令值的平方值

步骤2053：判断当前计算得到的电压命令值的平方值是否大于弱磁开启电压阈值的平方值，即是否v²大于如果是，则执行步骤2054，否则返回步骤2051。

步骤2054：进入弱磁控制，增加d轴电流的数值。

本步骤，d轴电流其中，μ为d轴电流弱磁状态下改变的系数，μ＞1。

步骤2055：判断当前的d轴电流值是否小于预先设置的d轴电流的最小阈值，即是否小于idmin，如果是，则执行步骤2056，否则执行步骤2057。

步骤2056：令d轴电流值等于d轴电流的最小阈值即执行步骤2058。

步骤2057：当前的d轴电流值保持不变。

步骤2058：判断当前计算得到的电压命令值的平方值是否小于弱磁关闭电压阈值的平方值，即是否v²小于如果是，则执行步骤2059，否则返回步骤2058。

步骤2059：退出弱磁控制，减小d轴电流的数值。

步骤2059中，具体地，为了减小d轴电流的数值，可以令d轴电流其中，λ＜1。

上述过程中，如果大于0，则

本发明一个实施例还提出了一种电机弱磁控制装置，参见图3，包括：

弱磁条件设置模块301，用于确定弱磁开启电压阈值的相关值；

电压获取模块302，用于在电机上电后，每隔预定周期执行：获取电机当前的d轴电压和q轴电压；根据当前的d轴电压和q轴电压，确定电机需要的当前电压命令值的相关值；

弱磁控制模块303，根据所述电压获取模块302确定的所述当前电压命令值的相关值和所述弱磁条件设置模块301确定的弱磁开启电压阈值的相关值，判断是否需要进行弱磁控制，如果是，则控制进入弱磁控制，增加d轴电流的数值。

在本发明一个实施例中，所述弱磁条件设置模块301在确定弱磁开启电压阈值的相关值时，可以通过减小母线电压vmax来得到所述弱磁开启电压阈值的相关值。

比如，具体地，弱磁条件设置模块301利用如下公式计算弱磁开启电压阈值vup的平方值：

或者

其中，所述vmax为母线电压，a为预定数值；α为小于1的系数值。

在本发明一个实施例中，电压获取模块302确定电机需要的当前电压命令值的相关值时，通过如下公式计算得到当前电压命令值的平方值：

vd为当前获取的d轴电压，vq为当前获取的q轴电压。

在本发明一个实施例中，弱磁控制模块303具体判断所述当前电压命令值的平方值是否大于所述弱磁开启电压阈值的平方值，如果是，则确定需要进行弱磁控制。

本发明一个实施例中，所述弱磁条件设置模块301，进一步通过减小母线电压vmax，得到弱磁关闭电压阈值的相关值；其中，所述弱磁关闭电压阈值的相关值小于所述弱磁开启电压阈值的相关值；

所述弱磁控制模块303，在控制进入弱磁控制之后，进一步判断所述当前电压命令值的相关值比如平方值，是否小于所述弱磁关闭电压阈值的相关值比如平方值，如果是，则退出弱磁控制，减小d轴电流的数值。比如，所述弱磁控制模块303利用如下公式计算弱磁关闭电压阈值vdn的平方值：

或者

其中，所述vmax为母线电压，b为预定数值；β为小于1的系数值。

本发明一个实施例中，所述弱磁控制模块303执行减小d轴电流的数值时，令d轴电流

其中，λ＜1。

本发明一个实施例中，所述弱磁控制模块303执行增加d轴电流的数值时，令d轴电流

其中，μ＞1。

本发明一个实施例还提出了一种电器设备，包括：一个或多个处理器；存储器；多个应用程序；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，当所述一个或者多个程序被所述处理器执行时，使得所述电器设备执行上述本发明任一实施例中的电机弱磁控制方法流程。

在本发明实施例中，电器设备可以是冰箱、空调或洗衣机等。也就是说，本发明实施例提出的电机弱磁控制方法及装置可以应用于冰箱、空调或洗衣机等电器设备上。

可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对电器设备/电机弱磁控制装置的具体限定。在本发明的另一些实施例中，电器设备/电机弱磁控制装置可以包括比图示更多或者更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件、软件或者软件和硬件的组合来实现。

上述装置内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本发明实施例还提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例中的电机弱磁控制方法。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或cpu或mpu)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。

在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。

用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如cd-rom、cd-r、cd-rw、dvd-rom、dvd-ram、dvd-rw、dvd+rw)、磁带、非易失性存储卡和rom。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。

此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。

此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的cpu等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。

需要说明的是，上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。

以上各实施例中，硬件单元可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件单元可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，fpga或asic)来完成相应操作。硬件单元还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。

上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。