[发明专利]一种感应电机效率优化的控制方法

权利要求书

1.一种感应电机效率优化的控制方法，包含以下步骤：

步骤一

实时地通过电流传感器和转速传感器，分别采集感应电机中的相电流和转子的旋转速度，通过CLARK变换得到定子电流在静止坐标系α-β中的值，并将其与转速一起保存到相应变量中，作为系统需要的有效信息；

步骤二

根据步骤一中得到的感应电机的转速和在静止坐标系中的电流值，采用PARK变换计算定子电流在旋转坐标系d-q中的值；采用磁链的电流型观测器计算转子磁链并计算其幅值和角度；根据电磁转矩在旋转坐标系d-q中的计算方法计算电磁转矩；根据计算得到的定子电流在旋转坐标系d-q中的值，以及转子的旋转角速度，计算得到同步角速度ω_e；根据电压和电流限制及额定励磁电流i_sdrated计算得到电机的基速ω_ebase；

步骤三

根据电机的损耗模型及电磁转矩的计算方法得到无约束条件下使损耗最小的励磁电流：

上式中L_s、L_r、L_m分别为定子自感、转子自感和互感H，R_s、R_r为定子电阻和转子电阻ohm，R_i铁损耗的等效电阻，n_p为电机的极对数，下标s表示电机定子中的物理量，下标d表示该物理量在d-q坐标系中d轴上的分量；

将q轴电流i_sq和同步角速度ω_e带入电压限制边界，得到相应的励磁电流：

上式中U_smax为电压矢量的幅值最大值；

将参考电磁转矩替换i_sd1表达式中的电磁转矩T_e计算i_sd1；当ω_e小于等于ω_ebase时，采用i_sd1作为励磁电流的参考值，即当ω_e大于ω_ebase时，根据i_sd1与i_sd2的最小值作为励磁电流的参考值，并在输出部分以i_sdrated作为上限；

步骤四

根据计算得到的励磁电流的参考值并考虑转矩最大化和电流限制，可以得到q轴电流的限制值，即i_sqlimit。

2.根据权利要求1所述的一种感应电机效率优化的控制方法，其特征在于：所述步骤二中磁链的电流型观测器及磁链幅值和磁链角度的计算方法如下：

上面四式中为磁链wb，i为电流A，下标r表示转子中的物理量，α、β分别表示相应的物理量在对应坐标轴上的分量，p为微分算子，ω_r为电机输出的机械角速度rad/s；

电磁转矩的计算方法如下：

同步角速度的计算方法如下：

上式中

电压和电流限制如下：

上式中I_smax为电流矢量的幅值最大值。

3.根据权利要求1所述的一种感应电机效率优化的控制方法，其特征在于：所述步骤三中的损耗模型如下：

上式中P_loss为电机总损耗，P_cur为转子铜损耗，P_cus为定子铜损耗，P_iron为铁损耗。

4.根据权利要求1所述的一种感应电机效率优化的控制方法，其特征在于：所述步骤四中的q轴电流的限制值如下：

上式中为矢量控制系统中，在弱磁区考虑最大化转矩输出范围所得到的结果，为电流限制的边界条件，函数min( )表示取最小值。