电机及其控制方法、装置、控制器、存储介质和程序产品与流程

本发明属于电机，具体涉及一种电机的控制方法、装置、电机控制器、电机、存储介质和计算机程序产品，尤其涉及一种电机（如永磁同步电机）无位置传感器零速闭环启动及全速域控制方法、装置、电机控制器、电机、存储介质和计算机程序产品。

背景技术：

1、电机（如永磁同步电机，pmsm）凭借高功率密度、高效率及大启动转矩等优势，已成为现代驱动系统的主流选择。然而，高性能电机控制系统对电机转速以及转子位置角的精度要求极为严苛，机械式传感器虽能提供可靠信号，却带来空间占用、成本增加、可靠性降低及应用受限等瓶颈。无传感器控制方式，通过电信号估算转速与位置，有效避免了硬件依赖，显著提升电机控制系统可靠性并降低成本。但是，相关方案中电机控制系统中无传感器控制方式，在电机启动时易引发机械性反转，影响了电机可靠性。

2、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种电机的控制方法、装置、电机控制器、电机、存储介质和计算机程序产品，以解决相关方案中电机（如永磁同步电机）控制系统中无传感器控制方式，在电机启动时易引发机械性反转，影响了电机可靠性的问题，达到通过在电机（如永磁同步电机）启动时，控制电机零速闭环启动，并在电机从静止到升速过程中平滑切换观测算法，实现对电机全转速范围的高效无位置传感器控制，避免在电机启动时引发机械性反转，提升电机可靠性的效果。该电机控制器涉及电力电子元器件制造。

2、本发明提供一种电机的控制方法，所述电机的控制系统具有电流环和转速环；所述电机的控制方法，包括：在所述电机启动前，向所述转速环的d轴电压处注入预设电压信号；获取所述电机中转子的初始位置；基于所述电机中转子的初始位置，设置所述电流环的d轴目标电流，设置所述电机的目标转速，并设置所述转速环的位置观测算法，控制所述电机零速闭环启动并运行；获取所述电机的转速；根据所述电机的转速，切换所述电流环的d轴目标电流，并切换所述转速环的位置观测算法，继续控制所述电机闭环运行。

3、在一些实施方式中，预设电压信号，包括：方波电压信号vinj；向所述转速环的d轴电压处注入预设电压信号，包括：在所述电机静止的情况下，向所述转速环的d轴电压处注入方波电压信号vinj，以使所述电机的三相绕组处产生所述电机的三相电流。

4、在一些实施方式中，获取所述电机中转子的初始位置，包括：基于向所述转速环的d轴电压处注入的预设电压信号，获取所述电机的三相电流；根据所述电机的三相电流，通过所述电流环确定所述电机中转子的转速和角度，作为所述电机中转子的初始位置。

5、在一些实施方式中，所述转速环的位置观测算法，包括：预设的第一观测算法；基于所述电机中转子的初始位置，设置所述电流环的d轴目标电流，设置所述电机的目标转速，并设置所述转速环的位置观测算法，控制所述电机零速闭环启动并运行，包括：设置所述电流环的d轴目标电流为正值，在所述转速环给定所述电机的目标转速，并设置所述转速环的位置观测算法观测采用预设的第一观测算法；基于所述电机中转子的初始位置，在所述电机的转速为零的情况下，控制所述电机零速闭环启动。

6、在一些实施方式中，设置所述电流环的d轴目标电流为正值，包括：设置所述电流环的d轴目标电流idref为所述电机的d轴启动给定电流idstart，且所述电机的d轴启动给定电流idstart＞0。

7、在一些实施方式中，设置所述电流环的d轴目标电流为正值，还包括：按下式，计算得到所述电机的d轴启动给定电流idstart：其中，idstart=k1*irated；k1为预设的计算系数，且0＜k1＜1；irated为所述电机的额定电流。

8、在一些实施方式中，根据所述电机的转速，切换所述电流环的d轴目标电流，并切换所述转速环的位置观测算法，继续控制所述电机闭环运行，包括：确定是否满足所述电机的转速大于或等于预设的第一转速阈值；若确定满足所述电机的转速大于或等于预设的转速阈值，则切换所述电流环的d轴目标电流，并切换所述转速环的位置观测算法，继续控制所述电机闭环运行。

9、在一些实施方式中，切换所述电流环的d轴目标电流，并切换所述转速环的位置观测算法，继续控制所述电机闭环运行，包括：将所述电流环的d轴目标电流由所述电流环的d轴目标电流为正值切换为所述电流环的d轴目标电流为0，并将所述转速环的位置观测算法由预设的第一观测算法平滑切换至预设的第二观测算法，继续控制所述电机闭环运行。

10、在一些实施方式中，所述转速环的位置观测算法，包括：预设的第一观测算法和预设的第二观测算法；将所述转速环的位置观测算法由预设的第一观测算法平滑切换至预设的第二观测算法，包括：确定是否满足所述电机的转速小于预设的第二转速阈值；其中，预设的第二转速阈值大于预设的第一转速阈值；若确定满足所述电机的转速小于预设的第二转速阈值，则对预设的第一观测算法和预设的第二观测算法进行加权融合，得到融合观测算法，作为所述转速环的位置观测算法；若确定满足所述电机的转速大于或等于预设的第二转速阈值，则采用预设的第二观测算法，作为所述转速环的位置观测算法。

11、在一些实施方式中，对预设的第一观测算法和预设的第二观测算法进行加权融合，得到融合观测算法，包括：基于采用加权平均法，对预设的第一观测算法和预设的第二观测算法进行加权融合，得到融合观测算法；利用所述融合观测算法，按下式计算得到所述电机的融合估计转速：

12、ωe=k2*ωmagnetic+（1-k2）*ωsliding；

13、其中，ωe为所述电机的融合估计转速，k2为预设的加权系数且0≤k2≤1；ωmagnetic为利用预设的第一观测算法观测得到的所述电机的第一估计转速，ωsliding为利用预设的第一观测算法观测得到的所述电机的第二估计转速。

14、在一些实施方式中，其中，预设的第一观测算法，包括：磁链观测器算法；预设的第二观测算法，包括：滑膜观测器算法。

15、与上述方法相匹配，本发明另一方面提供一种电机的控制装置，所述电机的控制系统具有电流环和转速环；所述电机的控制装置，包括：控制单元，被配置为在所述电机启动前，向所述转速环的d轴电压处注入预设电压信号；获取单元，被配置为获取所述电机中转子的初始位置；所述控制单元，还被配置为基于所述电机中转子的初始位置，设置所述电流环的d轴目标电流，设置所述电机的目标转速，并设置所述转速环的位置观测算法，控制所述电机零速闭环启动并运行；所述获取单元，还被配置为获取所述电机的转速；所述控制单元，还被配置为根据所述电机的转速，切换所述电流环的d轴目标电流，并切换所述转速环的位置观测算法，继续控制所述电机闭环运行。

16、与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种电机控制器、电机，包括：以上所述的电机的控制装置。

17、与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种电机，包括：以上所述的电机的控制装置，或以上所述的电机控制器。

18、与上述方法相匹配，本发明再一方面提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行以上所述的电机的控制方法的步骤。

19、与上述方法相匹配，本发明再一方面提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以上所述的电机的控制方法的步骤。

20、本发明的方案，针对电机（如永磁同步电机）控制系统，所述电机的控制系统具有电流环和转速环，所述电机如永磁同步电机；在所述电机需要启动的情况下，在所述电机启动前，向所述转速环的d轴电压处注入预设电压信号，以使所述电机的三相绕组处产生所述电机的三相电流；获取所述电机中转子的初始位置；基于所述电机中转子的初始位置，设置所述电流环的d轴目标电流，设置所述电机的目标转速，并设置所述转速环的位置观测算法，控制所述电机零速闭环启动并运行；获取所述电机的转速；根据所述电机的转速，切换所述电流环的d轴目标电流，并切换所述转速环的位置观测算法，继续控制所述电机闭环运行。从而，通过在电机（如永磁同步电机）启动时，控制电机零速闭环启动，如在电机静止时通过注入电压矢量（如方波电压矢量）检测电机转子初始位置，在电机零速时设置d轴电流id为正值；并在电机从静止到升速过程中平滑切换观测算法，如采用不同观测算法（如磁链观测器算法和滑模观测算法）作为不同转速范围的观测算法并设置转速过渡区，实现对电机（如永磁同步电机）全转速范围的高效无位置传感器控制，避免在电机启动时引发机械性反转，提升电机可靠性。该电机控制器涉及电力电子元器件制造。

21、具体地，在本发明的方案中，针对电机（如永磁同步电机）控制系统，电机控制系统为具有电流环和转速环的双闭环控制系统；在电机启动前电机静止的情况下，向转速环的d轴电压中注入预设电压信号（如注入一个方波电压信号vinj）后，检测电机三相电流，计算得到电机转子的位置，作为电机转子初始位置；在得到电机转子初始位置后，仍在电机静止（即电机零速）的情况下，设置电流环的d轴电流目标值idref=电机启动阶段的给定电流idstart（idstart＞0），给定电机转子参考转速nref，位置观测算法采用磁链观测器，控制电机闭环运行；在控制电机闭环运行的过程中，获取由磁链观测器观测到的电机转速ne；在磁链观测器观测到的电机转速ne大于或等于预设的转速阈值nth的情况下，令电流环的d轴电流目标值idref=0，在预设的转速过渡区[最低转速ωth，最高转速ωhigh]内，由磁链观测器算法的观测电角速度ωmagnetic和滑模观测算法的观测电角速度ωsliding加权平均计算获得电机转速估计值ωe，位置观测算法采用滑膜观测器算法，基于该电机转速估计值ωe，经速度计算得到电机转速ne，参与转速环的计算，实现对永磁同步电机全转速范围的高效无位置传感器控制。从而，通过在电机（如永磁同步电机）启动时，在电机静止时通过注入电压矢量（如方波电压矢量）检测电机转子初始位置，在电机零速时设置d轴电流id为正值，采用磁链观测器算法和滑模观测算法作为不同转速范围的观测算法并设置转速过渡区，实现对电机（如永磁同步电机）全转速范围的高效无位置传感器控制，避免在电机启动时引发机械性反转，提升电机可靠性。该电机控制器涉及电力电子元器件制造。

22、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

23、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。