[发明专利]永磁同步电机的MTPA控制方法、装置、系统及设备

说明书

本申请公开了一种永磁同步电机的MTPA控制方法、装置、系统及电子设备，该方法包括：实时获取转速调节器输出的转矩电流给定值；按照预设轨迹规划公式实时计算d轴和q轴电流给定值；预设轨迹规划公式基于在MTPA条件下d轴与q轴电流给定值间的二次函数关系，通过预先对永磁同步电机进行旋转参数辨识而生成；将d轴和q轴电流给定值实时输出至电流环，以便基于电流环输出的d轴和q轴电压给定值控制永磁同步电机实现MTPA运行。本申请基于与电机实际运行状况更接近的轨迹规划公式进行MTPA轨迹规划，能实现对电机电感的自饱和与交叉饱和不敏感的节能运行，且算法复杂度低，计算耗时少，不会降低电机的动态响应速率。

技术领域

本申请涉及同步电机控制技术领域，特别涉及一种永磁同步电机的MTPA控制方法、装置、系统及电子设备。

背景技术

永磁同步电机的转子磁场由永磁体提供，电机运行过程中的损耗主要包括定子铜耗和定、转子铁耗。由于铁耗的大小难以准确估计且受诸多其他因素影响，因此通常通过定子铜耗最小化以近似实现电机的能耗最优控制。定子铜耗的最小化即相同电流幅值大小下电机的输出转矩最大，所以这种能耗最优控制被称作最大转矩电流比(Maximum TorquePer Ampere，MTPA)控制。

MTPA控制实现方法包括有在线方法和离线方法两类。其中，离线方法主要为基于转矩测量的标定法，该方法多用于电动汽车中的电机驱动，其准确度很高，但标定过程十分繁琐，不适用于工业变频驱动。

MTPA控制的在线实现方法有搜索法、解析计算法等。一般地，搜索法可对MTPA运行点进行在线搜索，搜索精度高，但是计算量较大、耗时长，电机的动态响应特性易受到影响。解析计算法虽然收敛速度相对较快，但在电机运行中易受参数摄动尤其是电感的自饱和与交叉磁饱和的影响，导致计算轨迹与真实轨迹有较大差距，精确度不高。

鉴于此，提供一种解决上述技术问题的方案，已经是本领域技术人员所亟需关注的。

发明内容

本申请的目的在于提供一种永磁同步电机的MTPA控制方法、装置、系统及电子设备，以便以较低的算法复杂度实现MTPA轨迹规划，保证电机的节能运行不受参数摄动影响，且不影响电机的动态响应速率。

为解决上述技术问题，一方面，本申请公开了一种永磁同步电机的MTPA控制方法，包括：

实时获取转速调节器输出的转矩电流给定值；

基于所述转矩电流给定值，按照预设轨迹规划公式实时计算d轴电流给定值和q轴电流给定值；其中，所述预设轨迹规划公式基于在MTPA条件下d轴电流给定值与q轴电流给定值间的二次函数关系，通过预先对所述永磁同步电机进行旋转参数辨识而生成；

将所述d轴电流给定值和所述q轴电流给定值实时输出至电流环，以便基于所述电流环输出的d轴电压给定值和q轴电压给定值控制所述永磁同步电机实现MTPA运行。

可选地，所述预设轨迹规划公式限定了所述d轴电流给定值与所述q轴电流给定值的平方项呈负比例相关。

可选地，所述负比例的系数为-k；所述预设轨迹规划公式的生成过程包括如下步骤：

选取电流幅值相同的若干个电流状态点(i_d^*，i_q^*)；

逐次以各所述电流状态点为起始状态点，控制所述永磁同步电机以所述起始状态点的转矩从零速加速至预设转速阈值，并记录每次的加速时长t_acc；

将各所述起始状态点在i_d^*/(i_q^*)²-t_acc二维平面坐标系中的离散分布拟合为连续凹函数；