[发明专利]永磁同步电机MTPA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MTPA控制电流轨迹搜索方法及在线控制方法，属于电机控制领域，本发明为解决传统算法使用固定参数值计算MTPA控制下的电流轨迹存在偏差大，无法实现准确的最大转矩电流比控制的问题。本发明方法为：在给定的转矩指令、转速指令、电压极限、电流极限和电机充磁状态下，获取电流幅值最小的电流工作点作为MTPA电流轨迹；该方法包括电流角迭代和电流幅值迭代步骤，首先进行电流角迭代，电流角迭代方向为电流幅值减小方向；在电流角迭代过程中，嵌套电流幅值迭代，用以确定每个电流角对应电流幅值，电流幅值迭代方向为给定转矩与实际转矩误差减小方向，当电流角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。

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机最大转矩电流比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最大转矩电流比在线控制算法，属于电机控制领域。

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，实现电机的高效运行，最大转矩电流比(Maximum Torque per Ampere,MTPA)的控制思想通常被用于内置式永磁同步电机。采用MTPA控制方法能够最大限度地利用电机的磁阻转矩，提高电机在单位定子电流下的转矩输出能力，在一定的输出转矩需求下，只需施加较小的定子电流，可以有效降低电机运行时的铜损，提高电机的运行效率。传统的MTPA算法(如公式法、查表法等)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MTPA控制下的电流轨迹。

但传统的MTPA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MTPA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MTPA控制下的电流轨迹明显不合理，得到的电流轨迹与实际MTPA控制电流轨迹有偏差，无法实现准确的最大转矩电流比控制。

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MTPA控制下的电流轨迹存在偏差大，无法实现准确的最大转矩电流比控制的问题，提供了一种永磁同步电机MTPA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MTPA控制电流轨迹搜索方法及在线控制方法，该方法为：在给定的转矩指令、转速指令、电压极限、电流极限和电机充磁状态下，获取电流幅值最小的电流工作点作为MTPA电流轨迹；

该方法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。

优选地，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：