基于在线参数辨识的永磁电机最大转矩电流比控制方法与流程

本发明涉及永磁同步电机控制，具体是基于在线参数辨识的永磁电机最大转矩电流比控制方法。

背景技术：

1、未获得优化的驱动性能，内嵌式永磁同步电机一般采用最大转矩电流比(mtpa)控制策略，由于电机参数受工作状态及环境温度的影响，具有波动性，因此mtpa工作曲线难以直接计算，需要通过大量测试工作标定mtpa工作曲线，工作量较大，另外预先标定的曲线无法对电机工作温度进行补偿，实际使用时仍存在一定偏差。

2、目前市场上的控制方法包括：采用直接求解法，通过求解一个一元四次方程和代入一个非线性方程求解d、q轴电流，但是计算量大；采用查表法，系统实时性好，但花费高速存储单元代价高，可移植性差；采用高次拟合法，计算量较大；采用分段低次多项式拟合，计算量小，但两者可移植性较差；采用迭代法，等精度下计算耗时周期不固定，实时性较差。

3、基于以上分析，为解决mtpa工作点难以在线计算的难题，本发明提供了一种基于在线参数辨识的永磁电机最大转矩电流比控制方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，通过采用新型的mtpa策略的控制条件，结合在线参数辨识方法，解决了mtpa工作点难以在线计算的难题，无需预先标定，且方法不受环境温度影响。

2、本发明采用的技术方案具体为：基于在线参数辨识的永磁电机最大转矩电流比控制方法，具体包括如下步骤：

3、步骤一：当电机的参数为非线性函数时，确定磁链的辨识；

4、步骤二：确定工作点处磁链变化的导数的辨识；

5、步骤三：基于步骤二的工作点处磁链变化导数形成mtpa控制率；

6、步骤四：基于步骤三的mtpa控制率得到电流的指令值；

7、所述步骤一中电机的参数为非线性函数，电机模型具体如式一所示：

8、式一：电机电流的计算公式如式二所示：

9、式二：利用拉格朗日函数计算满足式最大转矩电流比mtpa的参数条件，构造用的拉格朗日函数如式三所示：

10、式三：求解式三的偏导数，如式四所示：

11、式四：

12、令式五：式五简化为式六：

13、式六：最大转矩电流比mtpa的条件表示为，如式七所示：

14、式七：

15、忽略dq周电感互感，因此式七可以变化为，如式八所示：

16、式八：其中，所述步骤一中磁链的辨识具体为：

17、在两相静止坐标系下，磁链与电压的关系如式九所示：

18、式九：

19、这里采用二阶广义积分器sogi完成积分，sogi传递函数如式十所示：

20、式十：

21、式中，s为拉普拉斯变换的复变量。

22、作为本发明进一步的方案：磁链在静止坐标系下的估计值如式十一所示：

23、式十一：作为本发明进一步的方案：旋转坐标系下的磁链估计值如式十二所示：

24、式十二：作为本发明进一步的方案：所述步骤二中工作点处磁链变化的导数的辨识具体为：

25、向电机注入高频谐波如式十三所示：

26、式十三：

27、利用小信号分析方法，当ih足够小时，在电流工作点的磁链波动为一个线性模型，如式十四所示：

28、式十四：

29、将式十四代入到所述式一，得稳态下电机电压方程如式十五所示：

30、式十五：

31、电压高频分量分解如式十六、式十七所示：

32、式十六：

33、式十七：

34、参数辨识公式如式十八所示：

35、式十八：

36、注入谐波的控制策略采用谐振控制方式，控制器传递函数如式十九所示：

37、式十九：

38、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种用于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，通过采用新型的mtpa策略的控制条件，结合在线参数辨识方法，解决了mtpa工作点难以在线计算的难题，无需预先标定，且方法不受环境温度影响。

39、说明书附图

40、图1为本发明永磁同步电机最大转矩电流比控制原理图。

41、图2为本发明中id＝0控制方式负载转矩为1n·m时的效率波形。

42、图3为电磁转矩与定子电流交直轴分量关系图。

43、图4为电机空载状态下实际的dq轴电流。

44、图5为电机的电流动态响应波形

技术特征：

1.基于在线参数辨识的永磁电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于在线参数辨识的永磁电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于，所述步骤一中磁链的辨识具体为：

3.根据权利要求2所述的基于在线参数辨识的永磁电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于，磁链在静止坐标系下的估计值如式十一所示：

4.根据权利要求2所述的基于在线参数辨识的永磁电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于，旋转坐标系下的磁链估计值如式十二所示：

5.根据权利要求1所述的基于在线参数辨识的永磁电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于，所述步骤二中工作点处磁链变化的导数的辨识具体为：

技术总结
本发明公开了基于在线参数辨识的永磁电机最大转矩电流比控制方法，涉及永磁同步电机控制技术领域，具体包括以下步骤：步骤一：当电机的参数为非线性函数时，确定磁链的辨识；步骤二：确定工作点处磁链变化的导数的辨识；步骤三：基于步骤二的工作点处磁链变化导数形成MTPA控制率；步骤四：基于步骤三的MTPA控制率得到电流的指令值；本发明通过采用新型的MTPA策略的控制条件，结合在线参数辨识方法，解决了MTPA工作点难以在线计算的难题，无需预先标定，且方法不受环境温度影响。

技术研发人员：龚健
受保护的技术使用者：长沙市创安电气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23