[發明專利]永磁同步電機MTPV控制電流軌跡搜索方法及在線控制方法

有效

• 申請號: 202011519801.0
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112468037B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 鄭萍;喬光遠;劉家琦;尹佐生;劉國鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02P6/34
• 分類號: H02P6/34;H02P21/14;H02P21/20;H02P21/22;H02P25/022
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

永磁同步電機MTPV控制電流軌跡搜索方法及在線控制方法，屬于電機領域，本發明為解決傳統算法使用固定參數值計算MTPV控制下的電流軌跡存在偏差大，無法實現準確的最大轉矩電壓比控制的問題。本發明方法為：在給定的轉矩指令、電壓極限指令、電流極限指令下，獲取給定轉矩、電壓極限和電流極限下輸出功率最大的電流工作點作為MTPV電流軌跡；該方法包括電流角和電流幅值迭代，首先進行電流角迭代，迭代方向為最高轉速增加的方向；在迭代過程中，嵌套電流幅值迭代，用以確定每個電流角對應的電流幅值及最高轉速，電流幅值迭代方向為給定轉矩與實際轉矩誤差減小的方向。

技術領域

本發明涉及一種永磁同步電機最大轉矩電壓比控制時的電流軌跡搜索算法、一種永磁同步電機非線性磁鏈模型和一種基于神經網絡的永磁同步電機最大轉矩電壓比在線控制算法，屬于電機領域。

背景技術

近年來傳統汽車保有量激增，造成的環境污染問題日益嚴重，逐步成為加劇全球變暖和溫室效應的重要因素之一。同時，傳統汽車使用內燃機，其能量轉化率較低，且十分依賴石油等不可再生資源，環境污染和能源危機的雙重壓力促使傳統汽車產業逐步向新能源汽車方向發展。稀土永磁同步電機具有高功率因數、高功率密度、高效率、高可靠性等優點，被廣泛應用于電動汽車，軌道交通，家用電器，航空航天和國防工業等領域。稀土永磁電機按轉子結構不同可以分為表貼式永磁同步電機和內置式永磁同步電機，其中內置式永磁同步電機的交、直軸電感不同，利用電感的不對稱性可以產生額外的磁阻轉矩，進而提高電機的轉矩輸出能力。

為最大程度地利用磁阻轉矩，提高電機的輸出轉矩，實現電機的高效運行，最大轉矩電壓比(Maximum Torque per Voltage,MTPV)的控制思想通常被用于內置式永磁同步電機。采用MTPV控制方法能夠最大限度地利用電機的磁阻轉矩，提高電機在單位定子電壓下的轉矩輸出能力，在逆變器提供的電壓一定時，可以最大程度的提高電機的輸出轉矩，提高電機的最大運行功率。傳統的MTPV算法基于永磁同步電機的數學模型，根據轉矩計算公式和電壓計算公式，計算出電機在MTPV控制下的電流軌跡。

但傳統的MTPV算法認為電機的交直軸電感、永磁磁鏈等參數值固定，這種等效處理方式是不合理的，傳統MTPV算法中用到永磁磁鏈、交軸電感、直軸電感等電機參數，這些電機參數會隨著電機鐵心飽和程度的變化而變化，且電機的負載飽和程度越高，電機電感等參數變化越明顯，傳統算法使用固定參數值計算MTPV控制下的電流軌跡明顯不合理，得到的電流軌跡與實際MTPV控制電流軌跡有偏差，無法實現準確的最大轉矩電壓比控制。

發明內容

本發明目的是為了解決傳統算法使用固定參數值計算MTPV控制下的電流軌跡存在偏差大，無法實現準確的最大轉矩電壓比控制的問題，提供了一種永磁同步電機MTPV控制電流軌跡搜索方法及在線控制方法。

本發明所述永磁同步電機MTPV控制電流軌跡搜索方法，該方法為：在給定的轉矩指令、電壓極限指令、電流極限指令下，獲取給定轉矩、電壓極限和電流極限下輸出功率最大的電流工作點作為MTPV電流軌跡；

該方法包括電流角迭代循環步驟和電流幅值迭代循環步驟，首先進行電流角迭代循環步驟，電流角迭代方向為最高轉速增加的方向；在進行電流角迭代的過程中，嵌套電流幅值迭代循環步驟，用以確定每個電流角對應的電流幅值及最高轉速，電流幅值的迭代方向為給定轉矩與實際轉矩誤差減小的方向，當電流角的迭代區間小于給定電流角迭代精度，認為電機轉速已經收斂至最大值，電機在電壓限制下的輸出功率收斂至最大值，輸出MTPV電流軌跡。

優選地，電流角迭代循環步驟包括：

A1、初始化電流角初值區間[a₁,b₁]，并計算電流角試探點初值λ₁、β₁：