一种多相永磁同步电机的高效控制方法与流程

    专利2025-06-07  15


    本发明属于电机控制,具体涉及一种多相永磁同步电机的高效控制方法。


    背景技术:

    1、永磁同步电机具有高功率因数、高转矩密度等优点,已广泛应用在电力传动、电动汽车、船舶推进等领域,采用高效电机控制策略对增加电机效率、降低能耗、延长续航里程具有重要意义。

    2、为了提高电机效率,目前现有的研究文献通过实验方法得到电机不同转矩命令下的电流矢量角,然后将电流矢量角与转矩命令之间的关系拟合或者制成数据表存入电机控制器中,在电机运行时,根据电机的转矩命令直接调取数据表中的存储的电流矢量角实现电机的高效控制。查表法的缺点是通用性差,不同的电机需制作不同数据表。


    技术实现思路

    1、针对以上问题,本发明的目的在于提供一种多相永磁同步电机的高效控制方法,具有控制结构简单、实施方便、对电机参数依赖性小等优点。

    2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种多相永磁同步电机的高效控制方法,包括以下步骤:

    3、步骤1,构造多相永磁同步电机在dq轴系下的等效电磁转矩模型:

    4、

    5、其中ld为电机的等效d轴电感,lq为电机的等效q轴电感,ψm为电机的永磁体磁链,idequ、iqequ分别为电机的等效d轴电流分量、等效q轴电流分量,pn为电机极对数;

    6、根据每套三相绕组的dq轴电流,求取多相永磁同步电机的等效dq轴电流分量:

    7、

    8、其中idq1、idq2、…、idqn分别为多相永磁同步电机第一套、第二套、…、第n套三相绕组的dq轴电流分量;

    9、步骤2,在电流矢量角中叠加虚拟的高频信号,构造叠加高频扰动信号后的多相永磁同步电机的等效电磁转矩模型:

    10、

    11、其中teh代表叠加高频扰动信号后的多相永磁同步电机的电磁转矩;

    12、步骤3,设计极值搜索环节:

    13、步骤3.1,将叠加高频扰动信号后的多相永磁同步电机的电磁转矩teh经带通滤波器处理,提取电磁转矩中的高频分量;

    14、步骤3.2,将高频电磁转矩分量与sin(ωht)相乘后经低通滤波器处理,获取其中的直流分量;

    15、步骤3.3,设计积分环节,将步骤3.2中获取的直流分量经积分处理后得到最优的电流矢量角

    16、步骤4,通过检测电磁转矩项对电流矢量角项的偏微分是否为零,搜索出最优的电流矢量角。

    17、进一步,所述的步骤2中电机电磁转矩中叠加的高频信号形式为:

    18、

    19、

    20、其中iqh为在电流矢量角β中叠加了高频扰动信号后的等效d、q轴电流分量,is为电流矢量幅值,amag为高频扰动信号的幅值,ωh为高频扰动信号的频率。

    21、进一步,所述步骤3.1中带通滤波器的传递函数为:

    22、

    23、其中ωf代表带通滤波器的谐振频率,取ωf=ωh。

    24、进一步,所述步骤3.2中包含的低通滤波器的截止频率为(1/10)ωh。

    25、更进一步,根据最优的电流矢量角,将速度外环计算得到的参考电流幅值经分解后得到dq轴电流内环的参考值,实现多相永磁同步电机的高效控制。

    26、本发明的有益效果是:本发明通过设计极值搜索环节代替现有的查表搜索产生最优的电流矢量角,在电流幅值一定的情况下,产生最大的电磁转矩,从而减小铜耗和提高电机效率;本发明控制方法具有控制结构简单,简化控制参数整定,对电机参数依赖性小的优点。



    技术特征:

    1.一种多相永磁同步电机的高效控制方法,其特征在于:包括以下步骤步骤1,构造多相永磁同步电机在dq轴系下的等效电磁转矩模型:

    2.根据权利要求1所述的一种多相永磁同步电机的高效控制方法,其特征在于,所述步骤2中电机电磁转矩中叠加的高频信号为:

    3.根据权利要求1或2所述的一种多相永磁同步电机的高效控制方法,其特征在于,所述步骤3.1中带通滤波器的传递函数为:

    4.根据权利要求3所述的一种多相永磁同步电机的高效控制方法,其特征在于,所述步骤3.2中低通滤波器的截止频率为(1/10)ωh。

    5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种多相永磁同步电机的高效控制方法,其特征在于,根据最优的电流矢量角,将速度外环计算得到的参考电流幅值经分解后得到dq轴电流内环的参考值,实现多相永磁同步电机的高效控制。


    技术总结
    本发明公开了一种多相永磁同步电机的高效控制方法,基于极值搜索原理建立多相永磁同步电机电磁转矩与电流矢量角的模型,向电流矢量角中叠加虚拟的高频信号,设计极值搜索环节,通过检测电磁转矩项对电流矢量角项的偏微分是否为零搜索最优的电流矢量角,使多相永磁同步电机在一定电流幅值下,产生最大的电磁转矩,减小电机铜耗。本发明公开的多相永磁同步电机高效控制方法具有控制结构简单、实施方便,对电机参数依赖性小等优点。

    技术研发人员:邵俊波,肖烨然,汪丁泉,刘乐,谢鹏飞
    受保护的技术使用者:武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶集团有限公司第七一二研究所)
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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