最大转矩电压比控制方法、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压比控制方法、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；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压幅值约束方程和电磁转矩方程，以得到最大转矩电压比条件模型；以及C、基于电机参数表以及微分数据表，利用最大转矩电压比条件模型确定在实时电机转速、实时母线电压以及永磁体实时温度值下的直轴电流极限值和交轴电流极限值。和交轴电流极限值。和交轴电流极限值。

【技术实现步骤摘要】
最大转矩电压比控制方法、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压比控制方法、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，最大转矩电压比(Maximum Torque per Voltage，MTPV)控制通常被应用在电机的高速运行区域，以便使得电机能够在高速运行区域最大限度地输出转矩，从而提高电机运行功率。传统的最大转矩电压比控制策略为查表法。在实际应用中，查表法操作虽然简单，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，同时，由于表格内数据有限，因此无法满足所有工况都运行在最优工作点。
[0003]目前，部分现有技术利用MTPV条件公式推算在最大转矩电压比控制下的电流值。然而，现有的MTPV条件在推算过程中忽略了磁场饱和、电感交叉耦合、永磁体温度变化的影响，因此，利用现有的MTPV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压比控制方法、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压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压比条件模型，从而得到精确的MTPV工作点或当前电机转速和母线电压下的电流极限值，并提高了电机的控制精度和高速运行区域的最大输出转矩。
[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压比控制方法，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压幅值约束方程和电磁转矩方程，以得到最大转矩电压比条件模型；以及C、基于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压比条件模型确定在实时电机转速、实时母线电压以及永磁体实时温度值下的直轴电流极限值和交轴电流极限值。
[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，建立所述相电压幅值约束方程和所述电磁转矩方程；B2、以所述相电压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压比条件模型。
[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，所述相电压幅值约束方程和所述电磁转矩方程建立如下：
[0009][0010][0011]其中，v
d
为直轴电压，v
q
为交轴电压，i
d
为直轴电流，i
q
为交轴电流，ω
e
为电机转速，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，λ
d
(i
d
,i
q
)为定子直轴磁链，λ
q
(i
d
,i
q
)为定子交轴磁链。
[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，i
d
为直轴电流，i
q
为交轴电流，ω
e
为电机转速，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，λ
d
(i
d
,i
q
)为定子直轴磁链，λ
q
(i
d
,i
q
)为定子交轴磁链，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]其中，i
d
为直轴电流，i
q
为交轴电流，ω
e
为电机转速，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，λ
d
(i
d
,i
q
)为定子直轴磁链，λ
q
(i
d
,i
q
)为定子交轴磁链，α为拉格朗日乘数。
[0020]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压比条件模型满足如下等式：
[0021][0022]其中，i
d
为直轴电流，i
q
为交轴电流，t
emp
为永磁体温度，λ
m
(i
q
,t
emp
)为永磁体磁链，λ
d
(i
d
,i
q
)为定子直轴磁链，λ
q
(i
d
,i
q
)为定子交轴磁链，L
d
(i
d
,i
q
)为直轴电感，L
q
(i
d...

【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压比控制方法，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压幅值约束方程和电磁转矩方程，以得到最大转矩电压比条件模型；以及C、基于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压比条件模型确定在实时电机转速、实时母线电压以及永磁体实时温度值下的直轴电流极限值和交轴电流极限值。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，建立所述相电压幅值约束方程和所述电磁转矩方程；B2、以所述相电压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压比条件模型。4.根据权利要求3所述的方法，在步骤B1中，所述相电压幅值约束方程和所述电磁转矩方程建立如下：方程建立如下：其中，v
d
为直轴电压，v
q
为交轴电压，i
d
为直轴电流，i
q
为交轴电流，ω
e
为电机转速，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，λ
d
(i
d
,i
q
)为定子直轴磁链，λ
q
(i
d
,i
q
)为定子交轴磁链。5.根据权利要求3所述的方法，在步骤B2中，所述拉格朗日函数构建如下：其中，i
d
为直轴电流，i
q
为交轴电流，ω
e
为电机转速，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，λ
d
(i
d
,i
q
)为定子直轴磁链，λ
q
(i
d
,i
q
)为定子交轴磁
链，α为拉格朗日乘数。6.根据权利要求3所述的方法，在步骤B3中，所述拉格朗日函数的约束方程建立如下：6.根据权利要求3所述的方法，在步骤B3中，所述拉格朗日函数的约束方程建立如下：6.根据权利要求3所述的方法，在步骤B3中，所述拉格朗日函数的约束方程建立如下：其中，i
d
为直轴电流，i
q
为交轴电流，ω
e
为电机转速，T
ref
为转矩，N
p
为电机极对数，t
emp
为永磁体温度，λ
m
...

【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：