最大转矩电流比控制方法、装置、计算机设备和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电机控制领域，并且更具体地涉及一种永磁同步电机的最大转矩电流比控制方法、装置、计算机设备和存储介质。该方法包括：A、基于预存的电机参数表，生成电机参数对电流的微分数据表，其中电机参数表包括交轴电感与直轴电流和交轴电流的映射关系、直轴电感与直轴电流和交轴电流的映射关系、永磁体磁链与交轴电流和永磁体温度的映射关系；B、在考虑磁场饱和、电感交叉耦合以及永磁体温度变化的条件下，利用拉格朗日数乘法求解相电流幅值约束方程和电磁转矩方程，以得到最大转矩电流比条件模型；以及C、基于实时转矩参考值、永磁体实时温度值、电机参数表以及微分数据表，利用最大转矩电流比条件模型确定直轴电流值和交轴电流值。流值。流值。

【技术实现步骤摘要】
最大转矩电流比控制方法、装置、计算机设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及电机控制领域，并且更具体地涉及一种永磁同步电机的最大转矩电流比控制方法、装置、计算机设备和计算机存储介质。

技术介绍

[0002]永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine，PMSM)由于高效率、高功率密度等优势，被广泛应用于电气化交通
为了实现永磁同步电机的高效运行，最大转矩电流比(Maximum Torque per Ampere，MTPA)控制通常被应用在电机的低速运行区域。传统的最大转矩电流比控制策略可以分为查表法、搜索法和模型法。在实际应用中，查表法操作简单，但需要占用控制器的大量内存空间以用于储存电流工作点数据。搜索法存在动态性能不佳的缺陷。模型法旨在根据电磁转矩公式和最大转矩电流比条件，计算电机在最大转矩电流比控制下的电流值。
[0003]然而，传统的最大转矩电流比条件忽略了磁场饱和、电感交叉耦合、永磁体温度变化的影响，因此，利用传统的最大转矩电流比条件计算出的电流值与实际的电流工作点存在偏差，从而导致最大转矩电流比控制不精准。

技术实现思路

[0004]为了解决或至少缓解以上问题中的一个或多个，本专利技术提出了一种永磁同步电机的最大转矩电流比控制方法、装置、计算机设备和计算机存储介质。本专利技术所提出的最大转矩电流比控制方案在充分考虑了永磁同步电机在工作过程中受磁场饱和、电感交叉耦合以及永磁体温度变化影响的条件下，构建了新的最大转矩电流比条件模型，从而得到精确的电流工作点并提高了电机的控制精度。
[0005]按照本专利技术的第一方面，提供一种永磁同步电机的最大转矩电流比控制方法，所述方法包括下列步骤：A、基于预存的电机参数表，生成电机参数对电流的微分数据表，其中所述电机参数表包括交轴电感与直轴电流和交轴电流的映射关系、直轴电感与直轴电流和交轴电流的映射关系、永磁体磁链与交轴电流和永磁体温度的映射关系；B、在考虑磁场饱和、电感交叉耦合以及永磁体温度变化的条件下，利用拉格朗日数乘法求解相电流幅值约束方程和电磁转矩方程，以得到最大转矩电流比条件模型；以及C、基于实时转矩参考值、永磁体实时温度值、所述电机参数表以及所述微分数据表，利用所述最大转矩电流比条件模型确定直轴电流值和交轴电流值。
[0006]作为以上方案的替代或补充，在根据本专利技术一实施例的方法中，步骤A包括：A1、基于有限元仿真或实验结果，获取所述永磁同步电机在电流限制范围和温度限制范围内的电机参数；以及A2、对所述电机参数进行微分操作，以获取所述电机参数对电流的微分数据表，其中所述微分数据表包括所述交轴电感对所述直轴电流的第一微分数据表、所述交轴电感对所述交轴电流的第二微分数据表、所述直轴电感对所述直轴电流的第三微分数据表、所述直轴电感对所述交轴电流的第四微分数据表、所述永磁体磁链对所述交轴电流的
第五微分数据表。
[0007]作为以上方案的替代或补充，在根据本专利技术一实施例的方法中，步骤B包括：B1、在考虑磁场饱和、电感交叉耦合以及永磁体温度变化的条件下，建立所述相电流幅值约束方程和所述电磁转矩方程；B2、以所述相电流幅值约束方程作为目标函数并以所述电磁转矩方程作为辅助函数构建拉格朗日函数；B3、对所述拉格朗日函数求导并建立所述拉格朗日函数的约束方程；以及B4、基于所述拉格朗日函数的约束方程，生成所述最大转矩电流比条件模型。
[0008]作为以上方案的替代或补充，在根据本专利技术一实施例的方法中，在步骤B1中，所述相电流幅值约束方程和所述电磁转矩方程建立如下：
[0009][0010]T
ref
‑
1.5N
p
i
q
[λ
m
(i
q
，t
emp
)+i
d
(L
d
(i
d
，i
q
)
‑
L
q
(i
d
，i
q
))]＝0
[0011]其中，i
d
为直轴电流，i
q
为交轴电流，T
ref
为转矩，N
p
为电机极对数，t
emp
为永磁体温度，λ
m
(i
q
，t
emp
)为永磁体磁链，L
d
(i
d
，i
q
)为直轴电感，L
q
(i
d
，i
q
)为交轴电感。
[0012]作为以上方案的替代或补充，在根据本专利技术一实施例的方法中，在步骤B2中，所述拉格朗日函数构建如下：
[0013][0014]其中，
α
为拉格朗日乘数。
[0015]作为以上方案的替代或补充，在根据本专利技术一实施例的方法中，在步骤B3中，所述拉格朗日函数的约束方程建立如下：
[0016][0017][0018][0019]作为以上方案的替代或补充，在根据本专利技术一实施例的方法中，在步骤B4中，生成的所述最大转矩电流比条件模型满足如下等式：
[0020][0021]作为以上方案的替代或补充，在根据本专利技术一实施例的方法中，步骤C包括：C1、获取所述永磁同步电机的所述实时转矩参考值和所述永磁体实时温度值；以及C2、在给定所述实时转矩参考值和所述永磁体实时温度值的情况下，利用所述最大转矩电流比条件模型确定满足所述电机参数表和所述微分数据表中的映射关系以及所述电磁转矩方程的直轴电流值和交轴电流值。
[0022]按照本专利技术的第二方面，提供一种用于永磁同步电机的控制装置，所述控制装置包括：数据表生成模块，用于基于预存的电机参数表，生成电机参数对电流的微分数据表，其中所述电机参数表包括交轴电感与直轴电流和交轴电流的映射关系、直轴电感与直轴电流和交轴电流的映射关系、永磁体磁链与交轴电流和永磁体温度的映射关系；模型建立模
块，用于在考虑磁场饱和、电感交叉耦合以及永磁体温度变化的条件下，利用拉格朗日数乘法求解相电流幅值约束方程和电磁转矩方程，以得到最大转矩电流比条件模型；以及电流确定模块，用于基于实时转矩参考值、永磁体实时温度值、所述电机参数表以及所述微分数据表，利用所述最大转矩电流比条件模型确定直轴电流值和交轴电流值。
[0023]作为以上方案的替代或补充，根据本专利技术一实施例的装置还包括：电流控制模块，用于根据所述直轴电流值和所述交轴电流值控制针对所述永磁同步电机的电流输出。
[0024]根据本专利技术的第三方面，提供一种计算机设备，包含：存储器；处理器；以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序的运行使得下列步骤被执行：A、基于预存的永磁同步电机的电机参数表，生成电机参数对电流的微分数据表，其中所述电机参数表包括交轴电感与直轴电流和交轴电流的映射关系、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机的最大转矩电流比控制方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：A、基于预存的电机参数表，生成电机参数对电流的微分数据表，其中所述电机参数表包括交轴电感与直轴电流和交轴电流的映射关系、直轴电感与直轴电流和交轴电流的映射关系、永磁体磁链与交轴电流和永磁体温度的映射关系；B、在考虑磁场饱和、电感交叉耦合以及永磁体温度变化的条件下，利用拉格朗日数乘法求解相电流幅值约束方程和电磁转矩方程，以得到最大转矩电流比条件模型；以及C、基于实时转矩参考值、永磁体实时温度值、所述电机参数表以及所述微分数据表，利用所述最大转矩电流比条件模型确定直轴电流值和交轴电流值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤A包括：A1、基于有限元仿真或实验结果，获取所述永磁同步电机在电流限制范围和温度限制范围内的电机参数；以及A2、对所述电机参数进行微分操作，以获取所述电机参数对电流的微分数据表，其中所述微分数据表包括所述交轴电感对所述直轴电流的第一微分数据表、所述交轴电感对所述交轴电流的第二微分数据表、所述直轴电感对所述直轴电流的第三微分数据表、所述直轴电感对所述交轴电流的第四微分数据表、所述永磁体磁链对所述交轴电流的第五微分数据表。3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤B包括：B1、在考虑磁场饱和、电感交叉耦合以及永磁体温度变化的条件下，建立所述相电流幅值约束方程和所述电磁转矩方程；B2、以所述相电流幅值约束方程作为目标函数并以所述电磁转矩方程作为辅助函数构建拉格朗日函数；B3、对所述拉格朗日函数求导并建立所述拉格朗日函数的约束方程；以及B4、基于所述拉格朗日函数的约束方程，生成所述最大转矩电流比条件模型。4.根据权利要求3所述的方法，在步骤B1中，所述相电流幅值约束方程和所述电磁转矩方程建立如下：T
ref
‑
1.5N
p
i
q
[λ
m
(i
q
，t
emp
)+i
d
(L
d
(i
d
，i
q
)
‑
L
q
(i
d
，i
q
))]＝0其中，i
d
为直轴电流，i
q
为交轴电流，T
ref
为转矩，N
p
为电机极对数，t
emp
为永磁体温度，λ
m
(i
q
，t
emp
)为永磁体磁链，L
d
(i
d
，i
q
)为直轴电感，L

【专利技术属性】
技术研发人员：夏泽坤，王凯，
申请(专利权)人：蔚来动力科技合肥有限公司，
类型：发明
国别省市：