[发明专利]永磁同步电机最大功率控制电流轨迹搜索方法及在线控制方法

权利要求书

1.永磁同步电机最大功率控制电流轨迹搜索方法，其特征在于，该方法为：电机运行在基速值以下时，在给定的转矩指令、转速指令、电压极限、电流极限下，采用MTPA控制方式获取电流幅值最小的电流工作点作为电流轨迹；电机运行在基速值以上时，在给定的转矩指令、转速指令、电压极限、电流极限下，采用弱磁区最大功率控制方式获取输出功率最大的电流工作点作为电流轨迹，弱磁区最大功率控制方式包括两种搜索方式：电流角θ在[θ_a，θ_b]范围内采用电流极限圆电流轨迹搜索方式，在θ＞θ_b时采用MTPV控制方式，θ_a为永磁电机在MTPA控制下电流幅值达到电流极限值时的弱磁电流角，θ_b为永磁电机在MTPV控制下电流幅值达到电流极限时的弱磁电流角；

采用MTPA控制方式获取电流幅值最小的电流工作点的过程包括电流角迭代循环步骤和电流幅值迭代循环步骤，首先进行电流角迭代循环步骤，电流角迭代方向为电流幅值减小的方向；在进行电流角迭代过程中，嵌套电流幅值迭代循环步骤，用以确定每个电流角对应的电流幅值，电流幅值的迭代方向为给定转矩与实际转矩误差减小的方向，当电流角的迭代区间小于给定电流角迭代精度，认为电流幅值已经收敛至最小值，输出MTPA电流轨迹作为最大功率控制电流轨迹；

采用MTPV控制方式获取输出功率最大电流工作点的过程包括弱磁电流角迭代循环步骤和弱磁电流幅值迭代循环步骤，首先进行弱磁电流角迭代循环步骤，电流角迭代方向为最高转速增加的方向；在进行电流角迭代的过程中，嵌套电流幅值迭代循环步骤，用以确定每个电流角对应的电流幅值及最高转速，电流幅值的迭代方向为给定转矩与实际转矩误差减小的方向，当电流角的迭代区间小于给定电流角迭代精度，认为电机转速已经收敛至最大值，电机在电压限制下的输出功率收敛至最大值，输出MTPV电流轨迹作为最大功率控制电流轨迹。

2.根据权利要求1所述永磁同步电机最大功率控制电流轨迹搜索方法，其特征在于，采用MTPA控制方式获取电流幅值最小的电流工作点的过程包括电流角迭代循环步骤和电流幅值迭代循环步骤；

电流角迭代循环步骤包括：

A1、初始化电流角初值区间[a₁，b₁]，并计算电流角试探点初值λ₁、β₁：

λ₁＝a₁+0.382(b₁-a₁)、β₁＝a₁+0.618(b₁-a₁)；

A2、判断两电流角试探点处电流幅值目标函数值I(λ_k)和I(β_k)是否存在关系I(λ_k)＞I(β_k)，电流角迭代次数k＝1，2，3...

判断结果为是，执行步骤A3；判断结果为否执行步骤A5；

电流幅值目标函数值I(λ_k)和I(β_k)通过调用电流幅值迭代循环获取；

A3、令a_k+1＝λ_k，b_k+1＝b_k，λ_k+1＝β_k，β_k+1＝a_k+1+0.618(b_k+1-a_k+1)，

A4、调用电流幅值迭代循环获取电流幅值目标函数值I(β_k+1)，然后执行步骤A7；

A5、令a_k+1＝a_k，b_k+1＝β_k，β_k+1＝λ_k，λ_k+1＝a_k+1+0.382(b_k+1-a_k+1)，

A6、调用电流幅值迭代循环获取电流幅值目标函数值I(λ_k+1)，然后执行步骤A7；

A7、令k＝k+1；

A8、判断迭代是否收敛：若b_k-a_k＜L₁，执行步骤A9；否则，返回步骤A2；

其中L₁为电流角迭代精度；

A9、判断电流工作点是否同时满足电流极限与电压极限的要求：若I(λ_k)≤≤I_limU(λ_k)≤U_lim，I_lim为给定电流极限值，U_lim为给定电压极限值，输出MTPA电流轨迹；否则，重新输入转矩、转速指令，再返回执行步骤A1；

MTPA电流轨迹为：电流幅值I＝I(λ_k)、电流角θ＝λ_k；

电流幅值迭代循环步骤包括：

B1、初始化电流幅值的初值区间：[c₁，d₁]，并计算电流幅值试探点初值μ₁、v₁：

μ₁＝c₁+0.382(d₁-c₁)、v₁＝c₁+0.618(d₁-c₁)；

B2、计算两电流幅值试探点处的转矩误差目标函数值：f(μ₁)、f(v₁)，

转矩误差目标函数f(I)按获取，其中：为给定转矩，T_e(I，θ)为电流角θ对应的转矩，T_e(I，θ)根据电机非线性负载交直轴磁链模型计算获取；电流角θ为电流角迭代循环输出的电流角试探点λ_k、β_k；I为电流幅值；

B3、判断两电流幅值试探点处转矩误差目标函数值f(μ_h)和f(v_h)是否存在关系f(μ_h)＞f(v_h)，电流幅值迭代次数h＝1，2，3...

判断结果为是，执行步骤B4；判断结果为否执行步骤B5；

B4、令c_h+1＝μ_h，d_h+1＝d_h，μ_h+1＝v_h，v_h+1＝c_h+1+0.618(d_h+1-c_h+1)，

计算目标函数值f(v_h+1)，然后步骤B6；

B5、令c_h+1＝c_h，d_h+1＝v_h，v_h+1＝μ_h，μ_h+1＝c_h+1+0.382(d_h+1-c_h+1)，

计算目标函数值f(μ_h+1)，然后步骤B6；

B6、令h＝h+1，

B7、判断迭代是否收敛：若d_h-c_h＜L₂，输出给定电流角对应的电流幅值I(θ)、电压幅值U(θ)，输出结果用于电流角的迭代搜索过程；否则，返回步骤B3；其中L₂为电流幅值迭代精度。