[发明专利]一种同步磁阻电机最大转矩电流比在线寻优方法

权利要求书

1.一种同步磁阻电机最大转矩电流比在线寻优方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1，建立同步磁阻电机的数学模型；

步骤2，在αβ坐标系下建立基于自适应低通滤波器的同步磁阻电机电磁转矩观测器，估计出同步磁阻电机的电磁转矩；

步骤3，在dq坐标系下，根据电磁转矩估计值对定子电流角进行补偿，提出并定义了稳态误差阈值，系统进入稳态后对定子电流角进行在线搜索优化；

所述步骤3的具体过程为：

步骤3.1，在dq轴旋转坐标系，同步磁阻电机定子电流d轴和q轴电流分量服从如下分配关系：

式(1)中，i_s为转速环PI输出的定子电流幅值给定值，θ为电流矢量角，i_d为d轴电流分量，i_q为q轴电流分量；同步磁阻电机旋转坐标系下电磁转矩公式为：

式(2)中，T_e为电磁转矩，L_d为d轴电感，L_q为q轴电感，将公式(1)代入公式(2)得到：

步骤3.2，

式(4)中，为转矩估计值；为dq轴下定子电流补偿角，k_p为可调常数；补偿后的定子电流矢量角为：

式(5)中，θ₀为补偿后的定子电流矢量角，将公式(4)代入公式(5)中，得到：

步骤3.3，系统未达到稳态时，以公式(6)得到的角度作为电流矢量角，当系统达到稳态后，开始进行在线寻优，在线搜索寻优前，稳态的判定条件为：

|θ₀(k)-θ₀(0)|≤ζ (7)；

式(7)、(8)、(9)中，ζ定义为稳态误差阈值，θ₀(0)为在线寻优搜索开始前一刻转矩补偿后的电流矢量角，为在线寻优搜索开始前一刻转矩估计值，θ₀(k)为搜索过程中第k次搜索时由转矩补偿的电流矢量角，为搜索过程中第k次搜索时转矩估计值；

当k＝0时，等于θ₀(k)等于θ₀(0)，满足公式(7)，开始在线寻优搜索；当k≠0时，|θ₀(k)-θ₀(0)|≤ζ，继续进行在线搜索；若|θ₀(k)-θ₀(0)|ζ，判断系统未进入稳态，重新开始搜索，并对θ₀(0)进行更新，即：

θ₀(0)＝θ₀(k) (10)；

在线寻优搜索过程中，电流矢量角度初始值由θ₀(0)决定，而在线寻优搜索过程中的θ₀(k)不对在线寻优搜索时的电流矢量角度初始值产生影响，因此系统开始在线寻优搜索时的初始角度可以表示为：

θ(0)＝θ₀(0) (11)；

式(11)中，θ(0)为寻优时初始角度；

步骤3.4，对补偿后的定子电流角进行在线搜索优化，实现最大转矩电流比控制，在线搜索优化过程中的电流角变化如下式所示：

θ(k+1)＝θ(k)+Δθ(k) (12)；

式(12)中，θ(k)、θ(k+1)分别为角度搜索前一拍与搜索后一拍的定子电流角度，搜索角度范围设定为π/4到5π/12，每一拍搜索周期为T_s，寻优初始值为θ(0)，k为整数，k＝0，1，2...；Δθ为寻优过程中每一拍定子电流角度改变量，Δθ用函数表示为：

Δθ(k)＝k_i(-b)ⁿ (13)；

公式(13)中，k_i为搜索系数，为一个常值，b为小于1的正数，n为方向变化次数，n＝0，1，2...；

步骤3.5，选取同步磁阻电机的定子电流反馈值的幅值作为比较对象，并进行如下处理：

式(14)中，I_sd(k+1)为寻优过程中第k到k+1拍定子电流幅值的平均值，I_s为定子电流幅值；当i_sd(k+1)i_sd(k)时，电流幅值变小，保持当前寻优方向，n＝n；当i_sd(k+1)≥i_sd(k)时，电流幅值增加，改变寻优方向，n＝n+1，寻优方向变化次数最大为n_max；此外，设置搜索次数为k，每寻优一次，搜索次数k＝k+1，最大搜索次数为k_max，当搜索次数超过最大搜索次数时，停止搜索；在线寻优最终得到的搜索角度作为定子电流角给定值θ^*，因此θ^*表示为：

将公式(8)、(11)代入公式(15)，得到：

公式(15)和公式(16)中，k'为整数。