本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计方法。
背景技术：
1、永磁同步电机(pmsm)以其高功率密度和高效率而被广泛应用于电动汽车和多电飞机。为提高电机转速，往往采用电压闭环弱磁方案，其优势在于简单性和强鲁棒性。图1为永磁同步电机的工作区域示意，弱磁运行时受逆变器电压、电流，以及最大转矩每安培(maximum torque per ampere,mtpa)曲线的限制。图2为经典的永磁同步电机弱磁控制框架，通过电压闭环使电机转速突破基速的限制。然而，电压闭环方法存在电压过冲的固有问题，这会恶化弱磁区动态性能，因此需要对其进行抑制。
2、传统的永磁同步电机电压闭环弱磁控制系统中存在以下问题：
3、由于电压闭环的存在，只有当电压矢量幅值超过电压限值后，弱磁调节器才开始输出负的d轴电流，这势必会导致动态过程的电压超调，从而恶化弱磁动态性能。
技术实现思路
1、本发明针对现有电压闭环弱磁方法中由于电压闭环的存在，只有当电压矢量幅值超过电压限值后，弱磁调节器才开始输出负的d轴电流，导致动态过程的电压超调，从而恶化弱磁动态性能的问题，提出一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计方法，以缓解弱磁动态过程的电压超调。本发明通过以下方案实现：
2、一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计方法，所述方法包括：
3、s1：采用q轴电压闭环替代传统电压幅值闭环；
4、s2：构建电流补偿闭环传递函数并进行频域分析，得到电流补偿器的连续域形式gcmp(s)；
5、s3：对连续域中的电流补偿器进行离散化；
6、s4：将q轴电压误差输入到离散化后的电流补偿器中输出负的q轴电流补偿值iq,cmp。
7、进一步的，还提出一种优选方式，所述步骤s1包括：
8、
9、其中，udc表示逆变器直流母线电压，ud表示d轴电压，uq,ref表示q轴电压参考值。
10、进一步的，还提出一种优选方式，所述步骤s2中电流补偿闭环传递函数为：
11、
12、其中，ωp代表补偿闭环的带宽，gcl(s)代表电流补偿闭环传递函数，s代表复频率。
13、进一步的，还提出一种优选方式，所述步骤s2中电流补偿器的连续域形式gcmp(s)为：
14、
15、其中，ωc代表电流环带宽，lq代表q轴电感，rs代表定子电阻。
16、进一步的，还提出一种优选方式，所述步骤s3包括：
17、
18、其中，iq,cmp(k)代表k时刻q轴电流补偿量，ts代表开关频率，uq,err(k)代表k时刻q轴电压误差，lq代表q轴电感，iq,cmp(k-1)代表k-1时刻q轴电流补偿量。
19、基于同一发明构思，本发明还提出一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿方法，所述方法基于上述所述的电流补偿器实现，所述方法包括：
20、在电机运行过程中，实时监测电机的q轴电压和电流状态；
21、当检测到q轴电压超过预定阈值时，通过电流补偿器计算新的补偿电流；
22、将电流补偿器与电机控制系统结合，形成闭环控制策略。
23、基于同一发明构思，本发明还提出一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计系统，所述系统包括：
24、替代单元，用于采用q轴电压闭环替代传统电压幅值闭环；
25、电流补偿值计算单元，用于构建q轴电流补偿器，将q轴电压误差输入到电流补偿器中输出负的q轴电流补偿值iq,cmp；
26、闭环单元，用于构建电流补偿闭环传递函数并进行频域分析，得到电流补偿器的连续域形式gcmp(s)；
27、离散单元，用于对连续域中的电流补偿器进行离散化。
28、基于同一发明构思，本发明还提出一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行根据上述中任一项所述的一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计方法。
29、基于同一发明构思，本发明还提出一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上述任一项所述的一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计方法的步骤。
30、本发明的有益之处在于：
31、本发明所提出的一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计方法，通过替换传统的电压幅值闭环为q轴电压闭环，本发明可以在电压矢量幅值超过其限制之后，实时调节q轴电流，从而有效抑制电压过冲现象。这一设计可以提高弱磁动态性能，确保系统的稳定性。在补偿闭环中，通过频域分析构建电流补偿器，可以实现对电压误差的快速反应。实时反馈控制能够更及时地调整电流补偿值，改善弱磁动态过程中的响应速度和精确度。通过构建补偿闭环和离散化设计，电流补偿器能够对系统参数变化和外部扰动具备一定的鲁棒性，确保在不同工况下系统的稳定运行。
32、本发明所提出的一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计方法，采用q轴电压闭环替代传统电压幅值闭环的设计，可以简化控制结构，降低实现复杂性，同时也减少了对系统资源的占用，提高了整体控制系统的效率。通过输出负的q轴电流补偿值，可以减少由于电压过冲引起的动态响应滞后，使得永磁同步电机在弱磁区的动态性能得以优化，提升了电机在各类应用场景下的适应能力。
33、本发明的所提出的一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计方法，能在弱磁调节过程中降低能量损耗，缓解弱磁动态过程的电压超调，提升电机的整体能效。
34、本发明所提出的一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿方法通过实时监测电机的q轴电压和电流状态，可以及时捕捉电机在运行过程中的变化，尤其是在弱磁区的电压过冲情况。当检测到q轴电压超过预定阈值时，能够迅速计算出新的补偿电流，这种快速响应能力有助于减少电压过冲的持续时间，从而降低对电机的潜在损害。进一步的，将电流补偿器与电机控制系统结合，形成闭环控制策略，有助于增强系统的稳定性。通过反馈控制，可以有效调节电机的运行状态，降低电压波动，提高系统的整体性能。此策略能够适应不同工况下的变化，特别是在电机处于弱磁区时，提供额外的控制保障，确保电机能够平稳运行。通过计算新的补偿电流，能够有效抑制电压过冲，提高电机的运行效率，降低能量损耗。优化的电流补偿可以帮助电机在弱磁区获得更好的动态性能，确保其在不同负载情况下的高效运行。在电机运行过程中，避免因电压过冲导致的电流波动，有助于提高电机的使用寿命和可靠性。及时的电流补偿能够有效防止因电压过冲导致的过载，降低电机及其驱动系统的故障风险。
1.一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计方法，其特征在于，所述步骤s1包括：
3.根据权利要求1所述的一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计方法，其特征在于，所述步骤s2中电流补偿闭环传递函数为：
4.根据权利要求3所述的一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计方法，其特征在于，所述步骤s2中电流补偿器的连续域形式gcmp(s)为：
5.根据权利要求4所述的一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计方法，其特征在于，所述步骤s3包括：
6.一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1所述的电流补偿器实现，所述方法包括：
7.一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计系统，其特征在于，所述系统包括：
8.一种计算机设备，其特征在于：包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行根据权利要求1-6中任一项所述的一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1-6任一项所述的一种用于抑制永磁同步电机弱磁区电压过冲的电流补偿器设计方法的步骤。
