一种永磁同步电机控制方法、系统、介质及电子设备技术方案

本发明专利技术属于电数字数据处理技术领域，提供了一种永磁同步电机控制方法、系统、介质及电子设备，包括：获取永磁同步电机当前时刻的运行参数；依据永磁同步电机当前时刻的运行参数，以及预设的预测控制模型，得到下一时刻定子电流有效分量；利用得到的下一时定子电流有效分量，对永磁同步电机进行控制；预测控制模型为第一子模块、第二子模块、第三子模块和第四子模块的加和，通过对各子模块进行详细设计和优化，得到具有精确定子电流有效分量和计算方法的预测控制模型，解决了现有技术中电流有效分量计算方式存有误差的问题，使用精确的预测控制模型，解决了现有技术中电流有效分量计算方式存有误差的问题。算方式存有误差的问题。算方式存有误差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机控制方法、系统、介质及电子设备


[0001]本专利技术属于电数字数据处理
，尤其涉及一种永磁同步电机控制方法、系统、介质及电子设备。

技术介绍

[0002]永磁同步电机模型预测控制是电机驱动领域的新一代控制技术，动态性能好、易于处理各种约束条件，方便在非线性模型的控制对象中实施，未来具有较大发展潜力。永磁同步电机中损耗包括铜损耗、铁损耗、机械损耗和杂散损耗。机械损耗及杂散损耗属于不可控损耗，随转速及工况的不同而发生变化。铜损耗和铁损耗属于可控损耗。现有电机模型预测控制技术大多不考虑电机损耗。
[0003]专利技术人发现，现有的考虑铁损耗的永磁同步电机模型预测控制方法中具有以下缺点：直轴坐标系下的定子电流有效分量和交轴坐标系下的定子电流有效分量的计算方式有误差，预测控制模型不准确。传统控制方法中，求出了可控损耗最小时直轴电流参考值的解析表达式，并在代价函数中让直轴坐标系下的电机三相定子电流追踪直轴电流参考值，达到使可控损耗最小、效率提升的目的；但是对于内置式永磁同步电机和感应电机等结构更复杂的电机，可控损耗最小时的直轴电流参考值表达式无法求解出。可控损耗表达式是根据稳态时直轴坐标系和交轴坐标系下的电机三相定子电流不变这一假设推导出的；在暂态运行时，电机三相定子电流不是恒定值，此时可控损耗表达式将不准确；当暂态过程时间占系统总运行时间比例较大时，损耗的控制偏差较大。传统考虑损耗的模型预测控制方法始终以最小损耗为控制目标设置直轴电流参考值，此时直轴电流参考值不等于零；另一方面，在控制中希望电机的最大转矩电流比（Maximum Torque Per Ampere，MTPA）控制能力最大；对于理想永磁同步电机，即直轴电感等于交轴电感，最大转矩电流比能力最大时，对应直轴电流参考值等于零；因此，传统考虑损耗的模型预测控制方法中使系统可控损耗最小，是以牺牲部分最大转矩电流比能力为代价的，不能胜任负载较大的工况。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种永磁同步电机控制方法、系统、介质及电子设备，本专利技术使用精确的定子电流有效分量和计算方法，解决了现有技术中电流有效分量计算方式存有误差的问题，以及暂态过程时间占系统总运行时间比例较大时损耗的控制偏差较大的问题。将可控损耗作为惩罚项加入代价函数而不是求解直轴电流参考值，解决了对于内置式永磁同步电机和感应电机等结构更复杂的电机，可控损耗最小时的直轴电流参考值表达式无法求解出的问题。通过配置可控损耗惩罚项的权重系数，解决了传统控制方法不能根据实际工况进行调节的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：第一方面，本专利技术提供了一种永磁同步电机控制方法，包括：获取永磁同步电机当前时刻的运行参数；
依据永磁同步电机当前时刻的运行参数，以及预设的预测控制模型，得到下一时刻定子电流有效分量；利用得到的下一时定子电流有效分量，对永磁同步电机进行控制；其中，所述预测控制模型为第一子模块、第二子模块、第三子模块和第四子模块的加和；所述第一子模块为当前时刻定子电流有效分量；所述第二子模块为采样周期、第一矩阵和当前时刻定子电流有效分量三者的乘积，所述第一矩阵为两排两列矩阵，处在第一对角线上的第一元素和第四元素为定子电阻和铁耗电阻乘积与定子电阻和铁耗电阻和的比值再比上电感值后的负数，处在第二对角线上的第二元素为电角速度，处在第二对角线上的第三元素为电角速度的负数；所述第三子模块为采样周期、第二矩阵和定子电压，所述第一矩阵为两排两列矩阵，处在第一对角线上的第一元素和第四元素为铁耗电阻乘与定子电阻和铁耗电阻和的比值再比上电感值，处在第二对角线上的第二元素和第三元素为零；所述第四子模块为采样周期和第三矩阵的乘积，所述第三矩阵为两行一列矩阵，第一行为零，第二行为电角速度与永磁体磁通大小乘积再比上电感值后的负数。
[0006]进一步的，下一时刻定子电流有效分量包括下一时刻直轴坐标系下的定子电流有效分量和下一时刻交轴坐标系下的定子电流有效分量；当前时刻定子电流有效分量包括当前时刻直轴坐标系下的定子电流有效分量和当前时刻交轴坐标系下的定子电流有效分量。
[0007]进一步的，定子电流有效分量为电机三相定子电流与定子电流铁耗分量的差值。
[0008]进一步的，定子电流铁耗分量包括直轴坐标系下的定子电流铁耗分量和交轴坐标系下的定子电流铁耗分量；直轴坐标系下的定子电流铁耗分量为第一加数和第二加数求和后再与铁耗电阻的比值，所述第一加数为电感值、电角速度和直轴坐标系下的定子电流有效分量三者乘积的负数，所述第二加数为电感值与直轴坐标系下的定子电流有效分量求导后的乘积；交轴坐标系下的定子电流铁耗分量为第三加数和第四加数求和后再与铁耗电阻的比值，所述第三加数为电感值与交轴坐标系下的定子电流有效分量乘积与永磁体磁通大小求和后再乘以电角速度的乘积，所述第四加数为电感值与交轴坐标系下的定子电流有效分量求导后的乘积。
[0009]进一步的，利用代价函数对得到的下一时定子电流有效分量进行评价和优化，将带有权重系数的总损耗作为惩罚项加入代价函数。
[0010]进一步的，通过权重系数调节可控损耗惩罚的力度，权衡运行效率和最大转矩电流比能力。
[0011]进一步的，代价函数包括第一项、第二项、第三项和第四项；所述第一项为电磁转矩追踪参考值；所述第二项为定子电流有效分量；第三项为带有权重系数的总损耗；第四项为电流限制。
[0012]第二方面，本专利技术还提供了一种永磁同步电机控制系统，包括：数据采集模块，被配置为：获取永磁同步电机当前时刻的运行参数；定子电流有效分量计算模块，被配置为：依据永磁同步电机当前时刻的运行参数，以及预设的预测控制模型，得到下一时刻定子电流有效分量；控制模块，被配置为：利用得到的下一时定子电流有效分量，对永磁同步电机进行控制；其中，所述预测控制模型为第一子模块、第二子模块、第三子模块和第四子模块的
加和；所述第一子模块为当前时刻定子电流有效分量；所述第二子模块为采样周期、第一矩阵和当前时刻定子电流有效分量三者的乘积，所述第一矩阵为两排两列矩阵，处在第一对角线上的第一元素和第四元素为定子电阻和铁耗电阻乘积与定子电阻和铁耗电阻和的比值再比上电感值后的负数，处在第二对角线上的第二元素为电角速度，处在第二对角线上的第三元素为电角速度的负数；所述第三子模块为采样周期、第二矩阵和定子电压，所述第一矩阵为两排两列矩阵，处在第一对角线上的第一元素和第四元素为铁耗电阻乘与定子电阻和铁耗电阻和的比值再比上电感值，处在第二对角线上的第二元素和第三元素为零；所述第四子模块为采样周期和第三矩阵的乘积，所述第三矩阵为两行一列矩阵，第一行为零，第二行为电角速度与永磁体磁通大小乘积再比上电感值后的负数。
[0013]第三方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了第一方面所述的永磁同步电机控制方法的步骤。
[0014]第四方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机控制方法，其特征在于，包括：获取永磁同步电机当前时刻的运行参数；依据永磁同步电机当前时刻的运行参数，以及预设的预测控制模型，得到下一时刻定子电流有效分量；利用得到的下一时定子电流有效分量，对永磁同步电机进行控制；其中，所述预测控制模型为第一子模块、第二子模块、第三子模块和第四子模块的加和；所述第一子模块为当前时刻定子电流有效分量；所述第二子模块为采样周期、第一矩阵和当前时刻定子电流有效分量三者的乘积，所述第一矩阵为两排两列矩阵，处在第一对角线上的第一元素和第四元素为定子电阻和铁耗电阻乘积与定子电阻和铁耗电阻和的比值再比上电感值后的负数，处在第二对角线上的第二元素为电角速度，处在第二对角线上的第三元素为电角速度的负数；所述第三子模块为采样周期、第二矩阵和定子电压，所述第一矩阵为两排两列矩阵，处在第一对角线上的第一元素和第四元素为铁耗电阻乘与定子电阻和铁耗电阻和的比值再比上电感值，处在第二对角线上的第二元素和第三元素为零；所述第四子模块为采样周期和第三矩阵的乘积，所述第三矩阵为两行一列矩阵，第一行为零，第二行为电角速度与永磁体磁通大小乘积再比上电感值后的负数。2.如权利要求1所述的一种永磁同步电机控制方法，其特征在于，下一时刻定子电流有效分量包括下一时刻直轴坐标系下的定子电流有效分量和下一时刻交轴坐标系下的定子电流有效分量；当前时刻定子电流有效分量包括当前时刻直轴坐标系下的定子电流有效分量和当前时刻交轴坐标系下的定子电流有效分量。3.如权利要求1所述的一种永磁同步电机控制方法，其特征在于，定子电流有效分量为电机三相定子电流与定子电流铁耗分量的差值。4.如权利要求3所述的一种永磁同步电机控制方法，其特征在于，定子电流铁耗分量包括直轴坐标系下的定子电流铁耗分量和交轴坐标系下的定子电流铁耗分量；直轴坐标系下的定子电流铁耗分量为第一加数和第二加数求和后再与铁耗电阻的比值，所述第一加数为电感值、电角速度和直轴坐标系下的定子电流有效分量三者乘积的负数，所述第二加数为电感值与直轴坐标系下的定子电流有效分量求导后的乘积；交轴坐标系下的定子电流铁耗分量为第三加数和第四加数求和后再与铁耗电阻的比值，所述第三加数为电感值与交轴坐标系下的定子电流有效分量乘积与永磁体磁通大小求和后再乘以电角速度的乘积，所述第四加数为电感值与交轴坐标系下的定子电流有效分量求导后的乘积...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祯滨，王天一，李真，王永督，李海涛，周世昌，张进，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：