[发明专利]一种五相双励磁同步电机最大转矩铜耗比协调控制方法

说明书

本发明公开了一种五相双励磁同步电机最大转矩铜耗比协调控制方法，通过电流矢量控制方法，结合旋转坐标系下的数学模型计算d轴电流、q轴电流和励磁电流的参考值；基于电压预测模型、参考电流及实际电流反馈值，最终实现五相混合励磁同步电机铜耗最小分区协调控制方法。本发明提出的控制方法通过定子电枢电流交直轴解耦与励磁电流的协调控制，能够实现电机在全速度范围内保持铜耗最小的高效运行策略，包括三次谐波电流的注入对损耗的影响有更全面的研究；能进行全速度区范围的的平稳切换，综合利用电枢电流和励磁电流对转矩与磁场的调节作用，提升了电机的综合性能。

技术领域

本发明属于永磁励磁同步电机控制技术领域，具体涉及一种五相双励磁同步电机最大转矩铜耗比协调控制方法。

背景技术

混合励磁同步电机是由20世纪八十年代末美国学者提出的一种新型电机结构，它结合了电励磁同步电机调磁方便和永磁同步电机效率高等优点，又克服了永磁同步电机气隙磁场难以调节的缺点，具有很好的应用价值。多相电机相比于传统的三相电机，多相结构的输出转矩脉动更小，容错能力更强，稳定持续运行等特点，更加适合电动汽车的应用场合。

五相双励磁同步电机内部有永磁和电励磁两种励磁源，其气隙磁场一般以永磁源产生的磁场为主，电励磁产生的磁场为辅，该类电机结合了混合励磁同步电机与多相电机的优点。近些年，我国电动汽车迎来了新一轮的高速发展，由于电动汽车工作环境较为苛刻，对整个系统的安全可靠性也有着较高的要求。五相双励磁同步电机内部有永磁和电励磁两种励磁源，其气隙磁场一般以永磁源产生的磁场为主，电励磁产生的磁场为辅，该类电机结合了混合励磁同步电机与多相电机的优点。因此，五相双励磁同步电机能更好的满足电动汽车驱动系统起动转矩大、过载能力强、可靠性高、调速范围宽、效率高等要求。为实现五相双励磁同步电机的可靠运行，提出一种五相双励磁同步电机最大转矩铜耗比协调控制方法，提高双励磁同步电机驱动系统的稳定性、鲁棒性、可靠性、快速响应能力，推进该类电机在电动汽车领域的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种五相双励磁同步电机最大转矩铜耗比协调控制方法，实现了五相双励磁同步电机在全区范围内的稳定、可靠、快速、高效运行。

本发明所采用的技术方案是，一种五相双励磁同步电机最大转矩铜耗比协调控制方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、从五相双励磁同步电机主电路采集五相电流i_A、i_B、i_C、i_D、i_E和励磁电流i_f，逆变器母线电压U_dc和励磁电压U_f，，对电机位置进行初始位置检测，将编码器采集到的信号送入控制器进行处理后得到电机转子位置角θ和转速n；

步骤2：将步骤1采集得到的相电流i_A、i_B、i_C、i_D、i_E经A/D转换后，然后进行坐标变换分别得到两相旋转坐标系下关于基波平面与三次谐波平面对应的定子d轴电流i_d1与i_d3、q轴电流i_q1与i_q3；

步骤3：判断电机运行区域，当电机运行于低速区时，利用拉格朗日乘数法寻找铜耗的最小值，计算得到低速区关于基波平面与三次谐波平面对应的定子d轴电流、q轴电流和励磁电流参考值；

当电机运行于中速区时，采用励磁电流为零的简单控制，根据拉格朗日方程求得铜耗的最小值，计算得到中速区关于基波平面与三次谐波平面对应的定子d轴电流、q轴电流和励磁电流参考值；

当电机运行于高速区时，建立拉格朗日方程，求得铜耗的最小值，计算得到高速区关于基波平面与三次谐波平面对应的定子d轴电流、q轴电流和励磁电流参考值；