[發明專利]一種基于虛擬變量的內置式永磁電機最小損耗控制方法

在審

• 申請號: 202210080167.8
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114513149A
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 杭俊;秦虎;吳晗;丁石川;李偉;張鵬;李國麗;王群京
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P25/022
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 劉勇

本發明提出了一種基于虛擬變量的內置式永磁電機最小損耗控制方法，包括以下步驟：S1、構造一個與電磁轉矩成正相關的虛擬變量i_N，推導出最小損耗狀態下虛擬變量i_N與電機定子兩相d?q軸電流的關系表達式；S2、將轉速指令值ω^*、電機實際轉速ω之間的差值輸入PI調節器，得到虛擬變量給定值i_N^*，通過i_N^*得出在電機穩態時特定負載下的定子兩相d?q軸電流給定值；S3、將定子兩相d?q軸電流給定值通過坐標變換得到電機三相定子電流的給定值，與電機實際的三相定子電流相比較，經電流滯環比較器產生開關信號控制逆變器開關導通狀態。本發明實現了內置式永磁同步電機在穩態條件下的效率優化控制，降低了電機的損耗。

技術領域

本發明涉及一種控制方法，尤其涉及一種基于虛擬變量的內置式永磁電機最小損耗控制方法。

背景技術

電機作為一種機電能量轉換裝置，被廣泛應用于生產生活實踐中，隨著科技水平的不斷進步，能源與環境等問題的突出，電機的高效，節能控制逐漸成為當下的研究熱點。內置式永磁同步電機由于其轉矩密度大，電樞反應強等特點，多利用其調速范圍寬的特性，廣泛應用于高鐵，城軌，電動汽車與航空航天等領域。為充分利用內置式永磁同步電機的調速特性，提升其運行效率，需要對其控制策略進行研究。

然而，由于內置式永磁同步電機結構的復雜性，導致數學建模時相比于表貼式永磁同步電機模型更加復雜，且效率優化算法更為繁瑣。現有的內置式永磁同步電機效率優化控制方案，能在一定程度上解決了運算復雜的問題。但是這些方案要么在算法上進行了大量省略，要么計算難度太大；或者需要通過多項式擬合，然而多項式擬合又存在著擬合難度大，精度低，通用性差等問題。

發明內容

基于背景技術中存在的技術問題，本發明提出了一種基于虛擬變量的內置式永磁電機最小損耗控制方法。

本發明提出的一種基于虛擬變量的內置式永磁電機最小損耗控制方法，包括以下步驟：

S1、構造一個與電磁轉矩成正相關的虛擬變量i_N，推導出最小損耗狀態下虛擬變量i_N與電機定子兩相d-q軸電流的關系表達式；

S2、將轉速指令值ω^*、電機轉速反饋信號ω兩者差值輸入PI調節器，得到虛擬變量給定值i_N^*，通過i_N^*得出在電機穩態時特定負載下的定子兩相d-q軸電流給定值；

S3、通過坐標變換得到電機三相定子電流的給定值，與電機實際的三相定子電流相比較，經電流滯環比較器產生開關信號控制逆變器開關導通狀態。

優選的，步驟S1中，根據考慮鐵損電阻的永磁同步電機數學模型，構造一個與電磁轉矩成正相關的虛擬變量i_N。

優選的，步驟S1中，內置式永磁同步電機電磁最小損耗狀態下，虛擬變量i_N與電機定子兩相d-q軸電流的關系表達式為：

式中：參數A、B、C、D、E、x在電機穩態運行下均為定值，分別表示為：

式(2)、(3)中：a₁、b₁、c₁、a₂、b₂、c₂分別表示為：