一种电压矢量调节方法、装置、电机控制器及存储介质与流程

1.本技术属于电机技术领域，尤其涉及一种电压矢量调节方法、装置、电机控制器及存储介质。


背景技术：

2.在电机技术领域，为了降低成本，通常采用单母线电流采样技术。单母线电流采样技术中，仅在直流母线上设置电流传感器，通过采样母线电流并结合母线电流与电机相电流的对应关系，重构出电机的三相电流。单母线电流采样技术减少了传统相电流采样技术中所需的电流传感器数目，因此降低了成本。
3.单母线电流采样技术存在固有的局限性，即采样母线电流时，逆变器输出的电压矢量必需为非零矢量，否则无法有效建立母线电流与电机相电流的对应关系。由于在逆变器的开关动作与电路的杂散参数共同作用，会在母线电流的波形上引入振荡过程，从而造成采样误差。为了避开母线电流的振荡过程，现有技术中的常用处理方式为使电流采样动作延迟开关动作一段时间后发生，由于采样延时的引入，对逆变器在母线电流采样时刻输出的有效电压矢量的脉宽长度有最低要求。
4.当逆变器输出的电压矢量的脉宽长度无法满足母线电流采样的最低延时需求时，定义为采样盲区。现有技术中，针对采样盲区的通常做法为在完整的载波周期内，对其中一个半载波周期内的两个有效电压矢量的脉宽长度进行调节，以满足母线电流采样要求；对另外一个半载波周期内的两个有效电压矢量的脉宽长度进行调节，以满足当前载波周期内的综合输出电压保持不变。
5.在电机启动过程中，由于转速和负载都较小，因此，电机的电压低，逆变器输出的电压矢量位于上述采样盲区内。采用基于脉宽调节的采样盲区处理方法后，由于调节后的电压偏离目标电压，将会导致电流谐波增加。这些电流谐波集中于逆变器的开关频率次和两倍开关频率次，进而产生该频次段的电磁噪音。电机启动过程中转速低，因此，电机的机械噪音在该阶段较低，总体噪音中电磁噪音占据主要成分，较为明显的电磁噪音将引起用户的不舒适，体验感较差。


技术实现要素：

6.本技术实施例提供了一种电压矢量调节方法、装置、电机控制器及存储介质，旨在解决现有技术中的电压矢量脉宽调节方法，在电机启动过程中，会导致电机的总体噪音中电磁噪音较为明显的问题。
7.本技术实施例的第一方面提供一种电压矢量调节方法，包括：
8.若目标电压矢量的幅值小于预设电压矢量的幅值，根据所述目标电压矢量的相位角，确定所述目标电压矢量所处的扇区，所述预设电压矢量在空间矢量平面的任一扇区内旋转时处于采样盲区和可采样区的时间相同；
9.根据所述目标电压矢量所处的扇区，调节所述目标电压矢量的相位角，使调节后
的所述目标电压矢量的方向为所述目标电压矢量所处的扇区的角平分线方向；
10.根据所述目标电压矢量的幅值和所述目标电压矢量所处的扇区，调节所述目标电压矢量的幅值，使调节后的所述目标电压矢量的基波幅值与所述目标电压矢量的基波幅值相同。
11.本技术实施例的第二方面提供一种电压矢量调节装置，包括：
12.扇区确定单元，用于若目标电压矢量的幅值小于预设电压矢量的幅值，根据所述目标电压矢量的相位角，确定所述目标电压矢量所处的扇区，所述预设电压矢量在空间矢量平面的任一扇区内旋转时处于采样盲区和可采样区的时间相同；
13.相位角调节单元，用于根据所述目标电压矢量所处的扇区，调节所述目标电压矢量的相位角，使调节后的所述目标电压矢量的方向为所述目标电压矢量所处的扇区的角平分线方向；
14.幅值调节单元，用于根据所述目标电压矢量的幅值和所述目标电压矢量所处的扇区，调节所述目标电压矢量的幅值，使调节后的所述目标电压矢量的基波幅值与所述目标电压矢量的基波幅值相同。
15.本技术实施例的第三方面提供一种电机控制器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本技术实施例的第一方面所述电压矢量调节方法的步骤。
16.本技术实施例的第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本技术实施例的第一方面所述电压矢量调节方法的步骤。
17.本技术实施例的第一方面提供的电压矢量调节方法，通过若目标电压矢量的幅值小于预设电压矢量的幅值，根据目标电压矢量的相位角，确定目标电压矢量所处的扇区，预设电压矢量在空间矢量平面的任一扇区内旋转时处于采样盲区和可采样区的时间相同；根据目标电压矢量所处的扇区，调节目标电压矢量的相位角，使调节后的目标电压矢量的方向为目标电压矢量所处的扇区的角平分线方向；根据目标电压矢量的幅值和目标电压矢量所处的扇区，调节目标电压矢量的幅值，使调节后的目标电压矢量的基波幅值与目标电压矢量的基波幅值相同，可以有效减少电机启动过程中的电磁噪音。
18.可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
20.图1是本技术实施例提供的电机控制器的结构示意图；
21.图2是本技术实施例提供的目标电压矢量在空间矢量平面的六个扇区内的三相比较值的计算公式表；
22.图3是本技术实施例提供的目标电压矢量位于空间矢量平面的第一扇区内时，半
载波周期内的三角载波、pwm信号的波形和母线电流的示意图
23.图4是本技术实施例提供的空间矢量平面的示意图；
24.图5是本技术实施例提供的采样盲区内的第一种目标电压矢量调节原理图；
25.图6是本技术实施例提供的电压矢量调节方法的第一种流程示意图；
26.图7是本技术实施例提供的采样盲区内的第二种目标电压矢量调节原理图；
27.图8是本技术实施例提供的电压矢量调节方法的第二种流程示意图；
28.图9是本技术实施例提供的预设电压矢量在空间矢量平面的第一扇区内旋转时，预设电压矢量的幅值的确定原理示意图；
29.图10是本技术实施例提供的目标电压矢量在空间矢量平面的第一扇区内旋转时，调节后的目标电压矢量的端点轨迹的示意图；
30.图11是本技术实施例提供的电压矢量调节方法的第三种流程示意图；
31.图12是本技术实施例提供的电压矢量调节装置的结构示意图；
32.图13是本技术实施例提供的电机控制器的结构示意图。
具体实施方式
33.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
34.应当理解，当在本技术说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
35.还应当理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
36.如在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0037]
另外，在本技术说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0038]
在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0039]
本技术实施例提供一种电压矢量调节方法，可以由电机控制器的处理器在运行对应的计算机程序时执行，用于在电机启动过程中，比较目标电压矢量的幅值与预设电压矢量的幅值的大小，在目标电压矢量的幅值小于预设电压矢量的幅值时，根据目标电压矢量
的相位角，确定目标电压矢量所处的扇区；根据目标电压矢量所处的扇区，调节目标电压矢量的相位角，使调节后的目标电压矢量的方向为目标电压矢量所处的扇区的角平分线方向，垂直于相邻相轴线，在相邻相轴线上的投影为零，从而使得三相电压矢量中的一相占空比为零，从而可以有效减小相应相电流谐波产生的电磁噪音；并根据目标电压矢量的幅值和目标电压矢量所处的扇区，调节目标电压矢量的幅值，使调节后的目标电压矢量的基波幅值与目标电压矢量的基波幅值相同，可以保持逆变器输出至电机的电压大小不变，从而在降低电磁噪音的情况下正常启动电机。本技术实施例提供的电压矢量调节方法不仅可以应用于电机启动过程，在由于电机电压较低，而导致电机慢速运行的任意过程中，都可以采用此方法来降低电磁噪音。
[0040]
在应用中，电机控制器可以应用空调、风机和洗衣机，用于对空调的电机、风机和洗衣机的电机进行驱动控制，电机控制器具体可以是变频器。
[0041]
如图1所示，示例性的示出了电机控制器的结构示意图；
[0042]
其中，电机控制器包括处理器、电流传感器和逆变器；
[0043]
电流传感器与直流母线的负极电连接，用于检测直流母线上的母线电流，图1中示例性的示出电流传感器通过串联在直流母线的负极上的采样电阻实现；
[0044]
逆变器的第一输入端与直流母线的正极电连接，逆变器的第二输入端与直流母线的负极电连接，逆变器的六个受控端与处理器电连接，逆变器的三个输出端分别与电机的三个相电流和相电压输入端电连接，图1中示例性的示出逆变器包括三相桥臂(a相桥臂、b相桥臂和c相桥臂)，每相桥臂包括两个开关管(上开关管和下开关管)，三相桥臂的上开关管的输入端共接构成逆变器的第一输入端，三相桥臂的下开关管的输出端共接构成逆变器3的第二输入端，每个开关管的受控端构成逆变器的一个受控端，每相桥臂的上开关管的输出端和下开关管的输入端共接构成逆变器的一个输出端；
[0045]
处理器用于：
[0046]
根据需要电机达到的目标转子速度，获取需要施加至定子的目标相电压(a相电压、b相电压和c相电压)，以在定子产生相应的目标相电流(a相电流ia、b相电流ib和c相电流ic)；
[0047]
采用空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation，svpwm)方法，根据转子角度和目标相电压，确定目标电压矢量，并根据目标电压矢量幅值和相位角，通过基于svpwm方法的比较值计算方法来获得三相比较值，然后采用三角载波与计算获得的三相比较值进行对比，产生用于驱动对应相的开关管的生成脉宽调制(pulse width modulation，pwm)信号，控制逆变器的三相桥臂的六个开关管的通、断状态，从而输出三相电压至电机。
[0048]
根据pwm信号控制逆变器的三相桥臂的六个开关管的通、断状态，从而使得母线电压作用于定子的实际电压等效于目标相电压，相应的，使得母线电流作用于定子的实际电流等效于目标相电流，进而使得定子产生相应的磁场驱动转子以目标转子速度转动；
[0049]
为了提高电机控制精度，需要通过电流传感器采集直流母线上的母线电流，获得直流母线上的母线电流的大小，从而可以根据母线电流的大小，估计出施加至定子的实际相电流的大小，通过比较实际相电流和目标相电流，可以根据实际相电流和目标相电流之间的偏差，调整目标相电流，基于调整后的目标相电流，可以获得调整后的目标相电压，结
合空间矢量脉宽调制方法，可以确定调整后的目标电压矢量，进而根据调整后的目标电压矢量生成调整后的脉宽调制信号，并根据调整后的脉宽调制信号控制逆变器的三相桥臂的六个开关管的通、断状态，最终实现对电机的反馈控制。
[0050]
在应用中，开关管具有电信号(pwm信号)的触发下导通或截止的功能，用于起到电子开关的作用，具体可以是绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)，还可以是三极管(bipolar junction transistor，bjt)、场效应管(field effect transistor，fet)、晶闸管(thyristor)等，绝缘栅双极型晶体管由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有绝缘栅型场效应管的高输入阻抗和双极型三极管的低导通压降两方面的优点，场效应管具体可以是金属氧化物半导体场效应管(metal
‑
oxide semiconductor fet，简称mos
‑
fet)。
[0051]
在应用中，下面详细介绍一种基于svpwm方法的比较值计算方法：
[0052]
若目标电压矢量的幅值为uamp且相位角为θ1，则调制系数m1的计算方法为：
[0053][0054]
其中，udc为母线电压；
[0055]
若θ1>0且θ1≤1/3*π，则目标电压矢量位于空间矢量平面的第一扇区，且相对于第一扇区内的角度θm＝θ1；
[0056]
若θ1>1/3*π且θ1≤2/3*π，则目标电压矢量位于空间矢量平面的的第二扇区，且相对于第二扇区内的角度θm＝θ1
‑
1/3*π；
[0057]
若θ1>2/3*π且θ1≤3/3*π，则目标电压矢量位于空间矢量平面的第三扇区，且相对于第三扇区内的角度θm＝θ1
‑
2/3*π；
[0058]
若θ1>3/3*π且θ1≤4/3*π，则目标电压矢量位于空间矢量平面的第四扇区，且相对于第四扇区内的角度θm＝θ1
‑
3/3*π；
[0059]
若θ1>4/3*π且θ1≤5/3*π，则目标电压矢量位于空间矢量平面的第五扇区，且相对于第五扇区内的角度θm＝θ1
‑
4/3*π；
[0060]
若θ1>5/3*π且θ1≤2*π，则目标电压矢量位于空间矢量平面的第六扇区，且相对于第六扇区内的角度θm＝θ1
‑
5/3*π；
[0061]
基于m1和θm计算两个有效矢量在载波周期内的持续时间占比tm1和tm2：
[0062][0063][0064]
其中，tm是载波计数器的最大值，也即最大载波周期计数值；
[0065]
零矢量的持续时间占比tm0的计算方法为：
[0066]
tm0＝0.5*(1
‑
tm1
‑
tm2)*tm
[0067]
如图2所示，示例性的示出了目标电压矢量在空间矢量平面的六个扇区内的三相比较值的计算公式表；其中，a相在载波下降沿的比较值为dda0、载波上升沿的比较值为dua0；b相在载波下降沿的比较值为ddb0、载波上升沿的比较值为dub0；c相在载波下降沿的比较值为ddc0、载波上升沿的比较值为duc0。在对称采样方式下，载波下降沿的比较值与载
波上升沿的比较值相同，也即dda0＝dua0，ddb0＝dub0，ddc0＝duc0。
[0068]
在应用中，基于svpwm的单母线电流采样方式，在半载波周期内，逆变器输出的电压分成四段，当半载波周期为载波下降沿周期时，逆变器输出的四段电压分别为：第一零矢量
→
第一有效矢量
→
第二有效矢量
→
第二零矢量；当半载波周期为载波上降沿周期时，逆变器输出的四段电压分别为：第二零矢量
→
第二有效矢量
→
第一有效矢量
→
第一零矢量。
[0069]
如图3所示，示例性的示出了目标电压矢量位于空间矢量平面的第一扇区内时，半载波周期内的三角载波、pwm信号的波形和母线电流的示意图；其中，ta、tb和tc为三相比较值，tsh为半载波周期，a相、b相和c相波形分别为输出至逆变器的三相桥臂的pwm信号的波形，idc为母线电流，t1为第一有效矢量的持续时间，t2为第二有效矢量的持续时间，tad1和tad2为两次母线电流采样时刻。
[0070]
在应用中，单母电流采样技术，通过分别采样在相邻两个有效矢量(也即第一有效矢量和第二有效矢量)持续时间内的母线电流，并估计出对应的电机相电流。母线电流采样与相电流和空间电压矢量之间的关系为：
[0071]
若母线电流采样时刻的输出电压为空间电压矢量100，则母线电流等于a相电流；
[0072]
若母线电流采样时刻的输出电压为空间电压矢量110，则母线电流等于负c相电流；
[0073]
若母线电流采样时刻的输出电压为空间电压矢量101，则母线电流等于负b相电流；
[0074]
若母线电流采样时刻的输出电压为空间电压矢量010，则母线电流等于b相电流；
[0075]
若母线电流采样时刻的输出电压为空间电压矢量011，则母线电流等于负a相电流；
[0076]
若母线电流采样时刻的输出电压为空间电压矢量001，则母线电流等于c相电流。
[0077]
在应用中，半载波周期内的两次母线电流采样时刻tad1和tad2需要分别滞后第一载波比较动作(也即ta时刻)和第二载波比较动作(也即tb时刻)发生，用来避免母线电流采样时刻的母线电流仍然处于振荡状态。因此，第一有效矢量的持续时间t1和第二有效矢量的持续时间t2存在最小采样时间tmin的要求。若第一有效矢量的持续时间t1和第二有效矢量的持续时间t2中任意一项小于最小采样时间tmin，则该持续时间内的母线电流采样将受到振荡波形的影响，导致母线电流采样及后续的电机相电流重构的准确度降低。由于最小采样时间tmin的影响，空间矢量平面中存在采样盲区，若目标电压矢量位于采样盲区内，则母线电流采样失效。
[0078]
如图4所示，示例性的示出了空间矢量平面的示意图。
[0079]
如图5所示，示例性的示出了目标电压矢量位于空间矢量平面的第一扇区时，采样盲区内的目标电压矢量调节原理图；其中，目标电压矢量vr位于采样盲区内，在载波周期内选择一个半载波周期，在该半载波周期内调节比较值以满足第一有效矢量的持续时间t1和第二有效矢量的持续时间t2同时大于最小采样时间tmin，此半载波周期内的目标电压矢量定义为采样电压矢量vs，调节后的采样电压矢量vs位于可采样区域；另一个半载波周期内的目标电压矢量定义为补偿电压矢量vc，在另一个半载波周期内调节比较值以使得采样电压矢量vs和补偿电压矢量vc的合成电压矢量与目标电压矢量vr等效。
[0080]
在应用中，在电机启动过程中，由于电机电压较低，采样电压矢量vs与目标电压矢
量vr之间的偏差较大，同时也造成了补偿电压矢量vc与目标电压矢量vr之间的偏差较大。电压偏差引入了额外的电流谐波，而电流谐波会造成开关频率次及开关频率谐波次的电磁噪音。由于电机启动过程中转速低，机械噪音不明显，因此，电磁噪音成为该阶段的主要噪音。同时，由于电磁噪音频率高，用户舒适性显著降低。
[0081]
如图6所示，本技术实施例提供的电压矢量调节方法，包括如下步骤s601至s603：
[0082]
步骤s601、若目标电压矢量的幅值小于预设电压矢量的幅值，根据目标电压矢量的相位角，确定目标电压矢量所处的扇区；
[0083]
步骤s602、根据目标电压矢量所处的扇区，调节目标电压矢量的相位角；
[0084]
步骤s603、根据目标电压矢量的幅值和目标电压矢量所处的扇区，调节目标电压矢量的幅值。
[0085]
在一个实施例中，步骤s601之前，包括：
[0086]
根据电机启动算法获得目标电压矢量在两相静止坐标系下的α轴分量和β轴分量；
[0087]
根据α轴分量和β轴分量获得目标电压矢量的幅值。
[0088]
在应用中，在电机有位置传感器时，电机启动算法可以采用有位置传感器背景下的矢量控制启动算法；在电机无位置传感器时，电机启动算法可以采用无位置传感器背景下的恒流频比控制算法或恒压频比控制算法。目标电压矢量的幅值的计算公式为：下的恒流频比控制算法或恒压频比控制算法。目标电压矢量的幅值的计算公式为：其中，u
amp
表示目标电压矢量的幅值，uα表示所述目标电压矢量在静止坐标系下的α轴分量，uβ表示所述目标电压矢量在静止坐标系下的β轴分量。
[0089]
在应用中，步骤s603之后，包括：
[0090]
若目标电压矢量的幅值大于或等于预设电压矢量的幅值，根据目标电压矢量的幅值和相位角，获得新比较值，使构成调节后的目标电压矢量的两个有效矢量在半载波周期内的持续时间均大于最小采样时间。
[0091]
在一个实施例中，电压矢量调节方法还包括：
[0092]
根据调节后的目标电压矢量的幅值和相位角，获得新比较值，使构成调节后的目标电压矢量的两个有效矢量在半载波周期内的持续时间均大于最小采样时间。
[0093]
在应用中，在获得目标电压矢量的幅值之后，判断目标电压矢量的幅值是否小于预设电压矢量的幅值；若是，则说明目标电压矢量在空间矢量平面内旋转时，位于采样盲区的时间占比大于或等于位于可采样区域的时间，需要先对目标电压矢量的幅值和相位角进行调节，再基于svpwm和采样盲区内的目标电压矢量调节方法，获得新三相比较值，采用三角载波与新三相比较值进行对比，产生用于控制逆变器的pwm信号，从而控制逆变器输出三相电压至电机；若否，则说明目标电压矢量在空间矢量平面内旋转时，位于采样盲区的时间占比小于位于可采样区域的时间，无需对目标电压矢量进行调节，直接基于svpwm和采样盲区内的目标电压矢量调节方法获得新三相比较值，采用三角载波与新三相比较值进行对比，产生用于控制逆变器的pwm信号，从而输出三相电压至电机。
[0094]
在应用中，预设电压矢量是在空间矢量平面的任一扇区内旋转时处于采样盲区和可采样区的时间相同的电压矢量，是用于比较目标电压矢量在空间矢量平面内旋转时，位于可采样区域和位于采样盲区的时间的大小临界阈值。调节目标电压矢量的幅值和相位角的具体方法为：首先，根据目标电压矢量的相位角确定其在空间矢量平面所处的扇区；然后，根据目标电压矢量所处的扇区调节其相位角，使调节后的目标电压矢量的方向为其所
处的扇区的角平分线方向，垂直于相邻相轴线，在相邻相轴线上的投影为零，从而使得三相电压矢量中的一相占空比为零，从而可以有效减小相应相电流谐波产生的电磁噪音；最后，根据目标电压矢量的幅值和所处的扇区，调节其幅值，使调节前、后的目标电压矢量的基波幅值相同，可以保持逆变器输出至电机的电压大小不变，从而在降低电磁噪音的情况下正常启动电机。
[0095]
如图7所示，示例性的示出了目标电压矢量位于空间矢量平面的第一扇区时，基于上述电压矢量调节方法实现的采样盲区内的目标电压矢量调节原理图；其中，使调节后的目标电压矢量vr1的方向为其所处的第一扇区的角平分线方向，垂直于b相轴线，在b相轴线上的投影为零。
[0096]
如图8所示，在一个实施例中，步骤s601之前，包括用于确定预设电压矢量的幅值的如下步骤s801至s804：
[0097]
步骤s801、生成预设电压矢量在空间矢量平面的任一扇区内旋转时的端点轨迹，端点轨迹与任一扇区内的可采样区具有两个第一交点；
[0098]
步骤s802、分别作空间矢量平面的原点与两个第一交点之间的连线，连线将预设电压矢量在任一扇区内的旋转角度划分为第一角度、第二角度和第三角度，第一角度和第三角度对应采样盲区，第二角度对应可采样区；
[0099]
步骤s803、作可采样区中一个第一交点所在的边界线的延长线，延长线与相邻的空间电压矢量具有第二交点；
[0100]
步骤s804、对一个第一交点、原点和第二交点之间形成的三角形进行求解，获得连线的长度，作为预设电压矢量的幅值。
[0101]
在应用中，基于空间矢量平面的六个扇区的对称性，可以将预设电压矢量的幅值的确定方式简化至空间矢量平面的第一扇区中。
[0102]
如图9所示，示例性的示出了预设电压矢量在空间矢量平面的第一扇区内旋转时，预设电压矢量的幅值的确定原理示意图；其中，预设电压矢量在空间矢量平面的第一扇区内旋转时的端点轨迹s1，端点轨迹s1与第一扇区内的可采样区具有两个第一交点(其中一个第一交点为r)，分别作空间矢量平面的原点o与两个第一交点之间的连线(其中一条连线为or)，连线将预设电压矢量在第一扇区内的旋转角度划分为第一角度θm1、第二角度θm2和第三角度θm3，第一角度θm1和第三角度θm3为采样盲区对应的角度范围，第二角度θm2为可采样区对应的角度范围，作第一交点r所在的边界线的延长线，延长线与相邻的空间电压矢量110具有第二交点t，对第一交点r、原点o和第二交点t之间形成的三角形进行求解，获得连线or的长度，作为预设电压矢量的幅值。
[0103]
在一个实施例中，预设电压矢量的幅值的计算公式如下：
[0104]
θm2＝θm1+θm3，θm1＝θm3，θm1+θm2+θm3＝π/3
[0105][0106][0107]
[0108]
其中，θm1表示第一角度，θm2表示第二角度，θm3表示第三角度，lor表示连线的长度，lot表示原点与第二交点之间的线段的长度，tmin表示最小采样时间，tsh表示半载波周期，udc表示母线电压，u
mrg
表示预设电压矢量的幅值。
[0109]
在应用中，由于预设电压矢量在空间矢量平面的任一扇区内旋转时处于采样盲区和可采样区的时间相同，因此，可得如下关系式：
[0110]
θm2＝θm1+θm3
[0111]
基于图9，由对称性可知，θm1＝θm3；
[0112]
此外，已知θm1、θm2和θm3的和为第一扇区对应的角度范围π/3；
[0113]
由上述关系可求得θm1＝π/12；
[0114]
对第一交点r、原点o和第二交点t之间形成的三角形进行求解，可得连线or的长度lor的计算公式如下：
[0115][0116]
线段ot的长度lot与最小采样时间tmin有关，lot的计算公式如下：
[0117][0118]
由上述关系可求得连线or的长度lor的表达式如下：
[0119][0120]
连线or的长度lor即等于预设电压矢量的幅值u
mrg
。
[0121]
在一个实施例中，目标电压矢量所处的扇区的计算公式如下：
[0122][0123]
其中，n表示目标电压矢量所处的扇区的编号，round()表示向下取整函数，表示目标电压矢量的相位角。
[0124]
在应用中，n为目标电压矢量所处的空间矢量平面的六个扇区的一个扇区的编号，也即n＝1时，目标电压矢量处于第一扇区；n＝2时，目标电压矢量处于第二扇区；
……
；依此类推。
[0125]
在一个实施例中，调节后的目标电压矢量的相位角的计算公式如下：
[0126]
θr1＝n*π/6
[0127]
其中，θr1表示调节后的目标电压矢量的相位角，n表示目标电压矢量所处的扇区。
[0128]
在应用中，在确定目标电压矢量所处的扇区的编号之后，即可依据扇区的编号对目标电压矢量的相位角进行调节，调节后的目标电压矢量的方向为目标电压矢量所处的扇区的角平分线方向。当目标电压矢量在空间矢量平面内进行周期性旋转，调节后的目标电压矢量的端点在空间电压矢量平面内形成正六边形轨迹。
[0129]
如图10所示，示例性的示出了目标电压矢量在空间矢量平面的第一扇区内旋转时，调节后的目标电压矢量的端点轨迹的示意图；其中，vr表示目标电压矢量，vr1表示调节后的目标电压矢量，s2表示调节后的目标电压矢量的端点轨迹。
[0130]
在一个实施例中，调节后的目标电压矢量的幅值的计算公式如下：
[0131][0132][0133][0134][0135]
其中，ur1f表示调节后的目标电压矢量的基波幅值，ur1表示调节后的目标电压矢量的幅值，ur表示目标电压矢量的基波幅值，uα1表示调节后的目标电压矢量在静止坐标系下的α轴分量，uβ1表示调节后的目标电压矢量在静止坐标系下的β轴分量，uα表示目标电压矢量在静止坐标系下的α轴分量，uβ表示目标电压矢量在静止坐标系下的β轴分量，n表示目标电压矢量所处的扇区。
[0136]
在应用中，调节后的目标电压矢量的端点轨迹对应的输出电压的基波分量ur1f为：
[0137][0138]
为了满足调节后的目标电压矢量对应的输出电压的基波与目标电压矢量的基波等效，有如下关系式：
[0139]
ur1f＝ur
[0140]
则调节后的目标电压矢量的幅值计算公式为：
[0141][0142]
因此，调节后的目标电压矢量在两相静止坐标系下的α轴分量和β轴分量的计算公式为：
[0143][0144][0145]
在应用中，在获得调节后的目标电压矢量在两相静止坐标系下的α轴分量和β轴分量之后，即可基于svpwm和采样盲区内的目标电压矢量调节方法，获得新三相比较值，采用三角载波与新三相比较值进行对比，产生用于控制逆变器的pwm信号，从而控制逆变器输出三相电压至电机。
[0146]
如图11所示，在一个实施例中，步骤s603之后，包括如下步骤s1101至s1104：
[0147]
步骤s1101、根据调节后的目标电压矢量的幅值和相位角，获得原始比较值。
[0148]
在应用中，可以根据调节后的目标电压矢量的幅值和相位角，通过基于svpwm方法的比较值计算方法来获得原始比较值。
[0149]
步骤s1102、根据原始比较值，确定构成调节后的目标电压矢量的第一有效矢量和第二有效矢量在半载波周期内的持续时间。
[0150]
在应用中，两个有效矢量的持续时间根据两个有效矢量在半载波周期内的持续时
间占比tm1和tm2以及半载波周期获得。
[0151]
步骤s1103、若第一有效矢量的持续时间小于最小采样时间，将b相原始比较值增加最小采样时间，获得a相新比较值；
[0152]
步骤s1104、若第二有效矢量的持续时间小于最小采样时间，将b相原始比较值减少最小采样时间，获得c相新比较值。
[0153]
在应用中，若目标电压矢量的幅值大于或等于预设电压矢量的幅值，则将上述步骤s1101和s1102中的调节后的目标电压矢量等效替换为目标电压矢量，直接根据目标电压矢量的幅值和相位角获得新比较值。
[0154]
在应用中，若两个有效矢量中的至少一项小于最小采样时间tmin，则需要进行采样盲区调节，以当前半载波周期内的第二开关动作相(b相)的波形为基准，保持b相比较值不变；
[0155]
以图3为例，若第一有效矢量的持续时间t1小于最小采样时间tmin，则将a相原始比较值ta调节为tb+tmin，也即ta＝tb+tmin；
[0156]
若第二有效矢量的持续时间t2小于最小采样时间tmin，将c相原始比较值tc调节为tb
–
tmin，也即tc＝tb
–
tmin；
[0157]
若第一有效矢量的持续时间t1和第二有效矢量的持续时间t2均小于最小采样时间tmin，则将a相原始比较值ta调节为tb+tmin，将c相原始比较值tc调节为tb
–
tmin，也即ta＝tb+tmin也即tc＝tb
–
tmin。
[0158]
应理解的是，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定；
[0159]
上述实施例中仅示例性的介绍了目标电压矢量位于空间矢量平面的第一扇区时的电压矢量调节方法，目标电压矢量位于其他扇区时的电压矢量调节方法可依据相同原理进行推导，并且上述实施例中仅示例性的介绍以半载波周期为载波下降沿周期时的新比较值计算方法，以半载波周期为载波上升沿周期时的新比较值计算方法可依据相同原理进行推导，本技术实施例中不在赘述。
[0160]
本技术实施例还提供一种电压矢量调节装置，应用于电机控制器，用于执行上述方法实施例中的步骤。该装置可以是电机控制器中的虚拟装置(virtual appliance)，由电机控制器的处理器运行，也可以是电机控制器本身。
[0161]
如图12所示，本技术实施例提供的电压矢量调节装置100包括：
[0162]
扇区确定单元101，用于若目标电压矢量的幅值小于预设电压矢量的幅值，根据所述目标电压矢量的相位角，确定所述目标电压矢量所处的扇区，所述预设电压矢量在空间矢量平面的任一扇区内旋转时处于采样盲区和可采样区的时间相同；
[0163]
相位角调节单元102，用于根据所述目标电压矢量所处的扇区，调节所述目标电压矢量的相位角，使调节后的所述目标电压矢量的方向为所述目标电压矢量所处的扇区的角平分线方向；
[0164]
幅值调节单元103，用于根据所述目标电压矢量的幅值和所述目标电压矢量所处的扇区，调节所述目标电压矢量的幅值，使调节后的所述目标电压矢量的基波幅值与所述目标电压矢量的基波幅值相同。
[0165]
在一个实施例中，电压矢量调节装置还包括幅值计算单元，用于：
[0166]
根据电机启动算法获得目标电压矢量在两相静止坐标系下的α轴分量和β轴分量；
[0167]
根据α轴分量和β轴分量获得目标电压矢量的幅值。
[0168]
在一个实施例中，电压矢量调节装置还包括幅值确定单元，用于：
[0169]
生成预设电压矢量在空间矢量平面的任一扇区内旋转时的端点轨迹，所述端点轨迹与所述任一扇区内的可采样区具有两个第一交点；
[0170]
分别作所述空间矢量平面的原点与所述两个第一交点之间的连线，所述连线将所述预设电压矢量在所述任一扇区内的旋转角度划分为第一角度、第二角度和第三角度，所述第一角度和所述第三角度对应采样盲区，所述第二角度对应所述可采样区；
[0171]
作所述可采样区中一个所述第一交点所在的边界线的延长线，所述延长线与相邻的空间电压矢量具有第二交点；
[0172]
对一个所述第一交点、所述原点和所述第二交点之间形成的三角形进行求解，获得所述连线的长度，作为预设电压矢量的幅值。
[0173]
在一个实施例中，电压矢量调节装置还包括比较值获取单元，用于：
[0174]
根据目标电压矢量或调节后的目标电压矢量的幅值和相位角，获得新比较值，使构成调节后的目标电压矢量的两个有效矢量在半载波周期内的持续时间均大于最小采样时间。
[0175]
在应用中，上述装置中的各部件可以为软件程序单元，也可以通过处理器中集成的不同逻辑电路或与处理器连接的独立物理部件实现，还可以通过多个分布式处理器实现。
[0176]
如图13所示，本技术实施例还提供一种电机控制器200，包括：至少一个处理器201(图13中仅示出一个处理器)、存储器202以及存储在存储器202中并可在至少一个处理器201上运行的计算机程序203，处理器201执行计算机程序203时实现上述各个方法实施例中的步骤。
[0177]
在应用中，电机控制器可包括，但不仅限于，处理器以及存储器，还可以包括图1所示的电流传感器和逆变器，和/或，还可以包括滤波器、pwm驱动器、模数转换器等。本领域技术人员可以理解，图13仅仅是电机控制器的举例，并不构成对电机控制器的限定，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，还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。输入输出设备可以包括前述人机交互器件，还可以包括显示屏，用于显示电机控制器的工作参数。网络接入设备可以包括通信模块，用于电机控制器与客户端进行通信。
[0178]
在应用中，处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field
‑
programmable gate array，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。
[0179]
在应用中，存储器在一些实施例中可以是电机控制器的内部存储单元，例如电机控制器的硬盘或内存。存储器在另一些实施例中也可以电机控制器的外部存储设备，例如，
电机控制器上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。存储器还可以既包括电机控制器的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(boot loader)、数据以及其他程序等，例如计算机程序的程序代码等。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0180]
在应用中，显示器可以为薄膜晶体管液晶显示器(thin film transistor liquid crystal display，tft
‑
lcd)、液晶显示器(liquid crystal display，lcd)、有机电激光显示器(organic electroluminesence display，oled)、量子点发光二极管(quantum dot light emitting diodes，qled)显示器，七段或八段数码管等。
[0181]
在应用中，通信模块可以根据实际需要设置为任意能够与客户端直接或间接进行远距离有线或无线通信的器件，以使得用户可以通过操作客户端，利用电机控制器对电机的工作状态进行控制，进而控制电机所应用的空调、风机和洗衣机等设备的工作状态。通信模块可以提供应用在网络设备上的包括无线局域网(wireless localarea networks，wlan)(如wi
‑
fi网络)，蓝牙，zigbee，移动通信网络，全球导航卫星系统(global navigation satellite system，gnss)，调频(frequency modulation，fm)，近距离无线通信技术(near field communication，nfc)，红外技术(infrared，ir)等通信的解决方案。通信模块可以包括天线，天线可以只有一个阵元，也可以是包括多个阵元的天线阵列。通信模块可以通过天线接收电磁波，将电磁波信号调频以及滤波处理，将处理后的信号发送到处理器。通信模块还可以从处理器接收待发送的信号，对其进行调频、放大，经天线转为电磁波辐射出去。
[0182]
需要说明的是，上述装置/模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本技术方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
[0183]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中，上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0184]
本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器所执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。
[0185]
本技术实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电机控制器上运行时，使得电机控制器可实现上述各个方法实施例中的步骤。
[0186]
所述集成的模块如果以软件功能模块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，本技术实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，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，可实现上述各个方法实
施例的步骤。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至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到电机控制器的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如u盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。
[0187]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0188]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0189]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0190]
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。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。
[0191]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。