[发明专利]一种低速双三相电机驱动系统损耗优化控制方法

权利要求书

1.一种低速双三相电机驱动系统损耗优化控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：针对不同绕组拓扑结构的电机数学模型，分析在不改变转矩输出的条件下，相电流幅值可达到的最小值，该最小值即为电流极限值m(θ)，包括：根据隔离中性点拓扑结构、连接中性点拓扑结构、开绕组拓扑结构的不同电流约束条件，计算相应的电流极限值；其中θ为电角度；

步骤2：将所述电流极限值m(θ)以及单位转矩输出作为约束条件，将总铜耗作为目标函数，建立非线性优化问题，采用内点法进行求解得到每一电角度的最优六相电流参考值；

步骤3：通过VSD变换将每一电角度的最优六相电流参考值转化为解耦后的电流参考值，并进行曲线拟合，得到最优电流参考表达式；

步骤4：将最优电流表达式作为电机控制系统的输入参考值，驱动双三相电机运行，实现损耗优化控制。

2.根据权利要求1所述的一种低速双三相电机驱动系统损耗优化控制方法，其特征在于，所述步骤1中，所述的电流极限值是在转矩输出不变的条件下所能达到的最小相电流幅值，电流受转矩条件约束的公式如下：

其中，i_q是电机在旋转坐标系下的q轴电流，其与电机输出转矩呈正比，θ_e是转子的电角度，i_A,i_B,i_C,i_D,i_E,i_F是电机的六相电流；在某电角度下，当减小最大相电流值，并增加其他相电流值对转矩进行补偿，直至所有相电流值相等时，此时的相电流值即为该电角度下的电流极限值m(θ)。

3.根据权利要求1所述的一种低速双三相电机驱动系统损耗优化控制方法，其特征在于，所述步骤1所述的电流极限值m(θ)是随电角度θ变化的函数，函数式的求取结合绕组拓扑结构对电流的约束条件；

其中，隔离中性点拓扑结构的约束条件如下：

其中，分别将A-B-C相和D-E-F相中对转矩贡献最小的一相电流由另外两相电流表示，以满足上述隔离中性点拓扑结构的约束条件；

连接中性点拓扑结构的约束条件如下：

i_A+i_B+i_C+i_D+i_E+i_F＝0

其中，将A-B-C-D-E-F相中对转矩贡献最小的一相电流由另外五相电流表示，以满足上述连接中性点拓扑结构的约束条件；

开绕组拓扑结构中：直接令六相电流相等求出电流极限值；

其中，i_A,i_B,i_C,i_D,i_E,i_F是电机的六相电流。

4.根据权利要求1所述的一种低速双三相电机驱动系统损耗优化控制方法，其特征在于，步骤1所述的转矩不变是针对单位q轴电流的，在实际应用中，将所述输入参考值乘以实际q轴电流参考值以适用于实际系统。

5.根据权利要求1所述的一种低速双三相电机驱动系统损耗优化控制方法，其特征在于，步骤2所述的非线性优化的目的为在满足转矩输出不变的条件下最小化相电流幅值，使最大相瞬时铜耗最小，并在上述前提下减小瞬时总铜耗，由此满足低速及静止工况的损耗优化需求。

6.根据权利要求1所述的一种低速双三相电机驱动系统损耗优化控制方法，其特征在于，步骤3所述的曲线拟合方法为采用正弦和的形式，将一个周期内的电流曲线拟合为多个阶次正弦的叠加和，且其阶次均设定为整数。

7.根据权利要求1所述的一种低速双三相电机驱动系统损耗优化控制方法，其特征在于，步骤4所述的电机控制系统采用矢量控制方法，其中，在低速或静止工况下，采用PI控制器对电流参考值进行跟踪，或采用无差拍、重复控制的控制器对电流参考值进行更高精度的跟踪。