[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

说明书

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，属于电机领域，本发明为解决传统算法使用固定参数值计算最大功率控制下的电流轨迹存在偏差大，无法实现准确的最大功率控制的问题。本发明方法为：电机运行在基速值以下时，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，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。

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机最大功率控制时的电流轨迹搜索算法，一种永磁同步电机非线性磁链模型和一种基于神经网络的永磁同步电机在线最大功率控制算法，属于电机领域。

背景技术

近年来传统汽车保有量激增，造成的环境污染问题日益严重，逐步成为加剧全球变暖和温室效应的重要因素之一。同时，传统汽车使用内燃机，其能量转化率较低，且十分依赖石油等不可再生资源，环境污染和能源危机的双重压力促使传统汽车产业逐步向新能源汽车方向发展。稀土永磁同步电机具有高功率因数、高功率密度、高效率、高可靠性等优点，被广泛应用于电动汽车，轨道交通，家用电器，航空航天和国防工业等领域。稀土永磁电机按转子结构不同可以分为表贴式永磁同步电机和内置式永磁同步电机，其中内置式永磁同步电机的交、直轴电感不同，利用电感的不对称性可以产生额外的磁阻转矩，进而提高电机的转矩输出能力。

为最大程度地利用磁阻转矩，提高电机的输出转矩，实现电机在全速域的高功率运行，最大功率控制的思想通常被用于内置式永磁同步电机。采用最大功率控制方法能够最大限度地利用电机系统的电压容量、电流容量和磁阻转矩，提高电机在电压限制和电流限制下的转矩输出能力，在给定的转速范围、电流极限、电压极限下，获取电流、电压限制下输出功率最大的电流工作点，提高电机的最大输出功率。传统的最大功率控制算法基于永磁同步电机的数学模型，根据转矩计算公式和电压计算公式，计算出电机在最大功率控制下的电流轨迹。

但传统的最大功率控制算法认为电机的交直轴电感、永磁磁链等参数值固定，这种等效处理方式是不合理的，传统最大功率控制算法中用到永磁磁链、交轴电感、直轴电感等电机参数，这些电机参数会随着电机铁心饱和程度的变化而变化，且电机的负载饱和程度越高，电机电感等参数变化越明显，传统算法使用固定参数值计算最大功率控制下的电流轨迹明显不合理，得到的电流轨迹与实际最大功率控制电流轨迹有偏差，无法实现准确的最大功率控制。

发明内容

本发明目的是为了解决传统算法使用固定参数值计算最大功率控制下的电流轨迹存在偏差大，无法实现准确的最大功率控制的问题，提供了一种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。

本发明所述永磁同步电机最大功率控制电流轨迹搜索方法，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；