对电机矢量控制参考电流进行分配及效率优化控制的方法技术

本发明专利技术公开了对电机矢量控制参考电流进行分配及效率优化控制的方法，涉及电机技术领域，解决了由于电机维持在某一工况的稳态时间很短，电动汽车牵引电机对效率优化过程的快速性要求很高，容易造成被控量寻优过程中的大量能量损耗，甚至在有限的稳态时间里达不到系统的最高效率点的问题，其技术方案要点是：包括以下步骤：对电机损耗进行分析与评估；构建电机损耗模型，根据电机损耗分析与评估的结果构建电机损耗模型；基于电机损耗模型计算次优级直轴电流分量id0和次优级交轴电流分量iq0；基于黄金分割法搜索最优点，具有在有限稳态时间内快速寻找到系统效率最优点，提高电机利用率的效果。

The method of distribution and efficiency optimization control for vector control reference current of motor

The invention discloses a method for distributing reference current of motor vector control and optimizing efficiency control, which relates to the field of motor technology. It solves the problem that the traction motor of electric vehicle requires high speed in efficiency optimization process because the motor maintains a short steady state time in a certain working condition, and is easy to cause the optimization process of controlled quantity. The main points of the technical scheme include the following steps: analyzing and evaluating the loss of the motor; building the loss model of the motor; building the loss model of the motor according to the results of the analysis and evaluation of the loss of the motor; building the loss model of the motor based on the motor. The loss model calculates the sub-optimal direct-axis current component id0 and the sub-optimal quadrature-axis current component iq0, and searches the optimal point based on golden section method, which can quickly find the optimal point of system efficiency in limited steady-state time and improve the efficiency of motor utilization.

【技术实现步骤摘要】
对电机矢量控制参考电流进行分配及效率优化控制的方法
本专利技术涉及电机
，更具体地说，它涉及对电机矢量控制参考电流进行分配及效率优化控制的方法。
技术介绍
驱动电机作为电驱动系统的核心部件和重要的动力输出源，是电动汽车的重要组成部分。一方面，电动汽车所需求的电机输出和回收功率不断提高，以满足不同工况不同车型的需求；另一方面，受到电动汽车内部空间和成本的限制，这就需要驱动电机向高性能和小尺寸方向发展。其中，永磁同步电机具有体积小、重量轻、效率高、调速范围宽、功率密度高以及动态响应快等众多优势，特别适用于电动汽车及其驱动系统，成为当前研究与应用的热点。现有的电动汽车运行工况复杂，在有限的散热条件下电机温度波动较大，过高的温度容易降低电机的利用率；现有技术中，为了防止电机升温，一般采用实时观测电机定子绕组温度和电机效率优化控制两种方式。但是，由于电机维持在某一工况的稳态时间很短，电动汽车牵引电机对效率优化过程的快速性要求很高，容易造成被控量寻优过程中的大量能量损耗，甚至在有限的稳态时间里达不到系统的最高效率点，因此，如何在有限稳态时间内快速寻找到系统效率最优点是我们目前需要迫切解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供对电机矢量控制参考电流进行分配及效率优化控制的方法，具有在有限稳态时间内快速寻找到系统效率最优点，提高电机利用率的效果。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：对电机矢量控制参考电流进行分配及效率优化控制的方法，包括以下步骤：1).对电机损耗进行分析与评估；对电机运行过程中的损耗以及损耗占比进行分析与初步估算，所述损耗包括铜损、铁损、机械损耗和杂散损耗；2).构建电机损耗模型；根据电机损耗分析与评估的结果构建电机损耗模型，所述电机损耗模型包括电机d直轴等效电路和电机q交轴等效电路；3).基于电机损耗模型计算次优级直轴电流分量id0和次优级交轴电流分量iq0；在仅考虑电机铜损和铁损的条件下，根据电机损耗模型计算出次优级直轴电流分量id0和次优级交轴电流分量iq0；次优级直轴电流分量id0为：在仅考虑铜损和铁损的条件下，电机铜损和铁损之和最小的d直轴电流；次优级交轴电流分量iq0为：在仅考虑铜损和铁损的条件下，电机铜损和铁损之和最小的q交轴电流；4).基于黄金分割法搜索最优点；在考虑所有损耗的条件下，通过黄金分割法对次优级直轴电流分量id0和次优级交轴电流分量iq0做进一步搜索，得出最优点直轴电流分量ids和最优点交轴电流分量iqs；最优点直轴电流分量ids为：在考虑所有损耗的条件下，所有损耗之和最小的d直轴电流；最优点交轴电流分量iqs为：在考虑所有损耗的条件下，所有损耗之和最小的q交轴电流。通过采用上述技术方案，先计算出次优级直轴电流分量id0和次优级交轴电流分量iq0，再基于黄金分割法搜索出最优点直轴电流分量ids和最优点交轴电流分量iqs；在基于黄金分割法搜索最优点的过程中，缩小了最优点的搜索范围，便于在有限稳态时间内快速寻找到系统效率最优点，提高了电机的利用率。本专利技术进一步设置为：所述基于黄金分割法搜索最优点为控制系统在线搜索方式，包括：A.以次优级直轴电流分量id0为输入初始值；B.以系统输入功率最小为目标；C.在线搜索系统最优点。通过采用上述技术方案，在基于黄金分割法进行最优点搜索的过程中，以次优级直轴电流分量id0为输入初始值和以系统输入功率最小为目标进行持续搜索，减少了确定初始搜索区间步骤和重复判定最优点搜索方向步骤，缩短了系统效率最优点寻找的时间，使得系统效率最优点的搜索操作更加简单。本专利技术进一步设置为：设定终止限阈值ε1不小于额定电流的2％，在计算出最优点直轴电流分量ids后，根据转矩补偿算出最优点交轴电流分量iqs。通过采用上述技术方案，便于快速计算出最优点交轴电流分量iqs的值，进一步提高了系统效率最优点搜索的速度。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：在基于黄金分割法搜索最优点的过程中，缩小了最优点的搜索范围，便于在有限稳态时间内快速寻找到系统效率最优点，提高了电机的利用率；以次优级直轴电流分量id0为输入初始值和以系统输入功率最小为目标进行持续搜索，减少了确定初始搜索区间步骤和重复判定最优点搜索方向步骤，缩短了系统效率最优点寻找的时间，使得系统效率最优点的搜索操作更加简单；便于快速计算出最优点交轴电流分量iqs的值，进一步提高了系统效率最优点搜索的速度。附图说明图1是实施例中的流程框图；图2是实施例中基于黄金分割法搜索最优点的流程图；图3是实施例中电机d直轴等效电路的电路原理图；图4是实施例中电机q直轴等效电路的电路原理图；图5是实施例中基于黄金分割法搜索最优点的逻辑框图。具体实施方式以下结合附图1-5对本专利技术作进一步详细说明。实施例：对电机矢量控制参考电流进行分配及效率优化控制的方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤一，对电机损耗进行分析与评估。对电机运行过程中的损耗以及损耗占比进行分析与初步估算，所述损耗包括铜损、铁损、机械损耗和杂散损耗。步骤二，构建电机损耗模型。根据电机损耗分析与评估的结果构建电机损耗模型，所述电机损耗模型包括电机d直轴等效电路和电机q交轴等效电路。步骤三，基于电机损耗模型计算次优级直轴电流分量id0和次优级交轴电流分量iq0。在仅考虑电机铜损和铁损的条件下，根据电机损耗模型计算出次优级直轴电流分量id0和次优级交轴电流分量iq0。次优级直轴电流分量id0为：在仅考虑铜损和铁损的条件下，电机铜损和铁损之和最小的d直轴电流。次优级交轴电流分量iq0为：在仅考虑铜损和铁损的条件下，电机铜损和铁损之和最小的q交轴电流；步骤四，基于黄金分割法搜索最优点。在考虑所有损耗的条件下，通过黄金分割法对次优级直轴电流分量id0和次优级交轴电流分量iq0做进一步搜索，得出最优点直轴电流分量ids和最优点交轴电流分量iqs。最优点直轴电流分量ids为：在考虑所有损耗的条件下，所有损耗之和最小的d直轴电流。最优点交轴电流分量iqs为：在考虑所有损耗的条件下，所有损耗之和最小的q交轴电流。先计算出次优级直轴电流分量id0和次优级交轴电流分量iq0，再基于黄金分割法搜索出最优点直轴电流分量ids和最优点交轴电流分量iqs；在基于黄金分割法搜索最优点的过程中，缩小了最优点的搜索范围，便于在有限稳态时间内快速寻找到系统效率最优点，提高了电机的利用率。如图3与图4所示，电机稳态时，d直轴电压和电流的计算公式为：ud＝Rsid-wLqiqt；电机稳态时，q直轴电压和电流的计算公式为：uq＝Rsiq+wLdidt+wψf；其中，ud、uq为定子电压d、q分量，id、iq为定子电流d、q分量，Rs为等效铜损电阻，Rc为等效铁损电阻，idt、iqt为气隙电流d、q分量，w为电机转子角速度，ψf为转子永磁体磁链，Ld、Lq为电机定子绕组d、q轴电感。如图2所示，基于黄金分割法搜索最优点为控制系统在线搜索方式，包括：A.以次优级直轴电流分量id0为输入初始值；B.以系统输入功率最小为目标；C.在线搜索系统最优点。在基于黄金分割法进行最优点搜索的过程中，以次优级直轴电流分量id0为输入初始值和以系统输入功率最小为目标进行持续搜索，减少了确定初始搜索区间步骤和重复判定最优点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.对电机矢量控制参考电流进行分配及效率优化控制的方法，其特征是：包括以下步骤：1).对电机损耗进行分析与评估；对电机运行过程中的损耗以及损耗占比进行分析与初步估算，所述损耗包括铜损、铁损、机械损耗和杂散损耗；2).构建电机损耗模型；根据电机损耗分析与评估的结果构建电机损耗模型，所述电机损耗模型包括电机d直轴等效电路和电机q交轴等效电路；3).基于电机损耗模型计算次优级直轴电流分量id0和次优级交轴电流分量iq0；在仅考虑电机铜损和铁损的条件下，根据电机损耗模型计算出次优级直轴电流分量id0和次优级交轴电流分量iq0；次优级直轴电流分量id0为：在仅考虑铜损和铁损的条件下，电机铜损和铁损之和最小的d直轴电流；次优级交轴电流分量iq0为：在仅考虑铜损和铁损的条件下，电机铜损和铁损之和最小的q交轴电流；4).基于黄金分割法搜索最优点；在考虑所有损耗的条件下，通过黄金分割法对次优级直轴电流分量id0和次优级交轴电流分量iq0做进一步搜索，得出最优点直轴电流分量ids和最优点交轴电流分量iqs；最优点直轴电流分量ids为：在考虑所有损耗的条件下，所有损耗之和最小的d直轴电流；最优点交轴电流分量iqs为：在考虑所有损耗的条件下，所有损耗之和最小的q交轴电流。...

【技术特征摘要】
1.对电机矢量控制参考电流进行分配及效率优化控制的方法，其特征是：包括以下步骤：1).对电机损耗进行分析与评估；对电机运行过程中的损耗以及损耗占比进行分析与初步估算，所述损耗包括铜损、铁损、机械损耗和杂散损耗；2).构建电机损耗模型；根据电机损耗分析与评估的结果构建电机损耗模型，所述电机损耗模型包括电机d直轴等效电路和电机q交轴等效电路；3).基于电机损耗模型计算次优级直轴电流分量id0和次优级交轴电流分量iq0；在仅考虑电机铜损和铁损的条件下，根据电机损耗模型计算出次优级直轴电流分量id0和次优级交轴电流分量iq0；次优级直轴电流分量id0为：在仅考虑铜损和铁损的条件下，电机铜损和铁损之和最小的d直轴电流；次优级交轴电流分量iq0为：在仅考虑铜损和铁损的条件下，电机铜损和铁损之和最小的q交轴电流；4).基于黄金分割法搜索最优点；在考虑所有损耗...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建林，刘平，罗德荣，雷伟民，
申请(专利权)人：湖南机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43