[發(fā)明專利]永磁同步電機(jī)弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制電流軌跡搜索方法及在線控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011519783.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112468034B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭萍;王明嶠;喬光遠(yuǎn);劉家琦;郎杰文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P6/34
• 分類號(hào): H02P6/34;H02P21/14;H02P21/20;H02P21/22;H02P25/022
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

永磁同步電機(jī)弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制電流軌跡搜索方法及在線控制方法，屬于電機(jī)領(lǐng)域，本發(fā)明為解決傳統(tǒng)弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制算法使用固定參數(shù)值計(jì)算，存在電流軌跡偏差大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制的問(wèn)題。本發(fā)明方法為：在給定的轉(zhuǎn)矩指令、轉(zhuǎn)速指令、電壓極限、電流極限下，獲取電流幅值最小的電流工作點(diǎn)作為弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制電流軌跡；該方法包括弱磁電流角迭代和電流幅值迭代，首先進(jìn)行弱磁電流角迭代，迭代方向?yàn)殡妷簶O限下電流幅值減小的方向；在迭代過(guò)程中，嵌套電流幅值迭代，用以確定每個(gè)電流角對(duì)應(yīng)的電流幅值，迭代方向?yàn)榻o定轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩誤差減小的方向，迭代收斂后輸出弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制電流軌跡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種永磁同步電機(jī)弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制時(shí)的電流軌跡搜索算法，一種永磁同步電機(jī)非線性磁鏈模型和一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的永磁同步電機(jī)弱磁區(qū)效率最優(yōu)在線控制算法，屬于電機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)傳統(tǒng)汽車保有量激增，造成的環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，逐步成為加劇全球變暖和溫室效應(yīng)的重要因素之一。同時(shí)，傳統(tǒng)汽車使用內(nèi)燃機(jī)，其能量轉(zhuǎn)化率較低，且十分依賴石油等不可再生資源，環(huán)境污染和能源危機(jī)的雙重壓力促使傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)逐步向新能源汽車方向發(fā)展。稀土永磁同步電機(jī)具有高功率因數(shù)、高功率密度、高效率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車，軌道交通，家用電器，航空航天和國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域。稀土永磁電機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同可以分為表貼式永磁同步電機(jī)和內(nèi)置式永磁同步電機(jī)，其中內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的交、直軸電感不同，利用電感的不對(duì)稱性可以產(chǎn)生額外的磁阻轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出能力。

為最大程度地利用磁阻轉(zhuǎn)矩，提高電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高效運(yùn)行，弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制的思想通常被用于內(nèi)置式永磁同步電機(jī)。采用弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制方法能夠最大限度地利用電機(jī)的磁阻轉(zhuǎn)矩，提高電機(jī)在單位定子電流下的轉(zhuǎn)矩輸出能力，在一定的輸出轉(zhuǎn)矩需求和電壓極限下，只需施加較小的定子電流，可以有效降低電機(jī)運(yùn)行時(shí)的銅損，提高電機(jī)的運(yùn)行效率。傳統(tǒng)的弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制算法基于永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式和電壓計(jì)算公式，計(jì)算出電機(jī)在弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制下的電流軌跡。

但傳統(tǒng)的弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制算法認(rèn)為電機(jī)的交直軸電感、永磁磁鏈等參數(shù)值固定，這種等效處理方式是不合理的，傳統(tǒng)弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制算法中用到永磁磁鏈、交軸電感、直軸電感等電機(jī)參數(shù)，這些電機(jī)參數(shù)會(huì)隨著電機(jī)鐵心飽和程度的變化而變化，且電機(jī)的負(fù)載飽和程度越高，電機(jī)電感等參數(shù)變化越明顯，傳統(tǒng)算法使用固定參數(shù)值計(jì)算弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制下的電流軌跡明顯不合理，得到的電流軌跡與實(shí)際弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制電流軌跡有偏差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決傳統(tǒng)弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制算法使用固定參數(shù)值計(jì)算，存在電流軌跡偏差大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制的問(wèn)題，提供了一種永磁同步電機(jī)弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制電流軌跡搜索方法及在線控制方法。

本發(fā)明所述永磁同步電機(jī)弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制電流軌跡搜索方法，該方法為：在給定的轉(zhuǎn)矩指令、轉(zhuǎn)速指令、電壓極限、電流極限下，獲取電流幅值最小的電流工作點(diǎn)作為弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制電流軌跡；

該方法包括弱磁電流角迭代循環(huán)步驟和電流幅值迭代循環(huán)步驟，首先進(jìn)行弱磁電流角迭代循環(huán)步驟，電流角迭代方向?yàn)殡妷簶O限下電流幅值減小的方向；在進(jìn)行電流角迭代的過(guò)程中，嵌套電流幅值迭代循環(huán)步驟，用以確定每個(gè)電流角對(duì)應(yīng)的電流幅值，電流幅值的迭代方向?yàn)榻o定轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩誤差減小的方向，當(dāng)電流角的迭代區(qū)間小于給定電流角迭代精度，認(rèn)為電流幅值已經(jīng)收斂至最小值，輸出弱磁區(qū)效率最優(yōu)控制電流軌跡。

優(yōu)選地，弱磁電流角迭代循環(huán)步驟包括：

A1、初始化電流角初值區(qū)間[a₁,b₁]，并計(jì)算電流角試探點(diǎn)初值λ₁、β₁：