[发明专利]一种感应电机效率优化的控制方法

说明书

本发明公开一种感应电机效率优化的控制方法。包括如下步骤：一、根据电机的损耗模型及电磁转矩的计算方法得到在无约束条件下使损耗最小的励磁电流值。将q轴电流和同步角速度带入电压限制边界，得到另一个励磁电流值。二、当同步角速度小于等于基速时，采用步骤一中使损耗最小的励磁电流作为励磁电流的参考值；当同步角速度大于基速时，取两个励磁电流的最小值作为励磁电流的参考值，并将额定励磁电流作为该值的上限。三、根据步骤二中励磁电流的参考值并考虑转矩最大化和电流限制，得到q轴电流参考值的限制。该方法将电机的效率和转矩作为优化目标，考虑限制条件，在保证转矩输出能力的同时，提高了电机的效率。

技术领域

本发明涉及交流感应电机控制技术领域,属于一种感应电机效率优化的控制方法。

背景技术

近来，混合动力电动车辆和电动车辆已被广泛使用，电动机作为其驱动装置起着重要作用。三相鼠笼式感应电动机(IM)在许多方面具有许多优点，如鲁棒性，可靠性，成本，最大额定功率和最大峰值速度。先进的控制策略，如磁场定向控制(FOC)或直接转矩控制(DTC)与现代电力电子设备相结合，可以精确控制电机的工作点。

当感应电机高速旋转时，其运行进入弱磁区，此时电机所能提供的最大转矩将降低，并且电压和电流必须同时满足相应的电压和电流限制。目前，大多数弱磁控制方法以最大化输出转矩的范围作为优化目标，考虑电压和电流限制并根据转速来确定励磁电流，根据参考转矩调节转矩电流，从而可以将电磁转矩的输出范围提高到最大值。

随着电动汽车的生产和普及，电机作为需要在电动汽车中长时间使用的驱动装置，其效率即使是在很小的范围内被提升，也会对节能产生重要的影响。实现感应电机效率优化的方法一般包括：设计优化、稳态工作点优化、动态过程优化三种方法，通过控制方法实现优化需要采用后两种方法，而动态过程的优化一般需要的更复杂的方法，本文采用的稳态工作点优化方法，可以通过相对容易的方法实现。根据电流的热效应和磁畴理论，感应电机作为一种能量转化装置，在将电能转化为机械能的同时，会有一部分能量被浪费在磁滞损耗和涡流损耗中，因此节能可以通过降低损耗来实现。

在选择电动机时，通常会考虑保留一定余量以提高可靠性，因此电动机可提供的转矩通常大于负载转矩。电机转速的提升是建立在电磁转矩大于负载转矩的基础上的，因此速度如果可以提升，最大电磁转矩必然要大于负载转矩，当电机运行进入稳态时，电磁转矩必然需要下降到与负载转矩相等，此时可以采取新的电流分配方法，在保持需求电磁转矩的同时，使电机损耗降到最低,进而提高电机的效率。

发明内容

本发明技术解决的问题：提出一种感应电机效率优化的控制方法，该方法在全速域范围内将效率和转矩作为优化目标，并考虑电压和电流的限制因素，设计分配d-q轴电流的方法，在保证转矩输出能力的同时，提高电机的运行效率。该方法在原有的电机矢量控制系统的基础上，可以通过较为容易地修改代码实现，因此具有易于实现的特点。

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