一种模块化多相电机的高效转矩分配控制方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种模块化多相电机的高效转矩分配控制方法及其应用，设有n种转矩分配工况，具体包括由单个电机出力、由2个电机平均出力、

【技术实现步骤摘要】
一种模块化多相电机的高效转矩分配控制方法及其应用


[0001]本专利技术属于电机控制领域，具体涉及了一种模块化多相电机的高效转矩分配控制方法，本专利技术还涉及了该模块化多相电机的高效转矩分配控制方法的应用。

技术介绍

[0002]模块化多相电机驱动控制系统因其控制灵活，功率因数高，容错性能强而备受青睐，成为当前国内外大功率推进电机系统发展的重要方向。
[0003]在实际应用中，在面对多模块多相电机中的多个独立三相电机单元时，需要对各独立三相电机单元进行分配管理，否则，会出现各独立三相电机单元状态不一致，或运行效率表现低下的问题，本申请人认为需要引入最优分配策略(请参见CN115416496A所述)。
[0004]随着本申请人的进一步深入研究实验，发现在面对多个独立三相电机单元的最优分配计算中，需要面临处理繁杂的数据，使得系统难以做出快速且精准的分配决策，进而影响了系统的灵敏度和明确度。
[0005]为此，本申请人希望寻求技术方案对解决以上技术问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种模块化多相电机的高效转矩分配控制方法及其应用，可以有利于扩大高效区，且明显提升了低转矩区的效率；同时转矩分配策略依赖BP神经网络进行样本训练后得到，高效且准确可靠，显著提升了模块化多相电机的控制精度和效率水平。
[0007]在提出本专利技术技术方案之前，本申请人进行了大量分析思考，发现对于n个参数相同的工作电机之间分配转矩，在处于一定范围内的转速条件下，当单个多相电机单元的损耗与其转矩的关系为凹函数关系时，则进行n个多相电机单元平均分配转矩相比于进行n个工作电机不平均地分配转矩的效率要高。
[0008]为了验证本申请的以上观点，本申请以总需求转矩T在两个工作电机(1个工作电机即相当于1个多相电机单元)之间分配为例，在各电机损耗值为其转矩的凹函数的条件下，以T＝T1+T2的约束拆分转矩T，T1＝T2的分配策略是最优的。请进一步参见图1所示，在某一转速下，总的电机损耗值为其转矩的凹函数：
[0009]设A点为平分转矩工况点，即T
A
＝T/2，损耗为f(T/2)。
[0010]B点转矩为T
B
＝θT，损耗为f(θT)，则C点转矩为T
C
＝(1
‑
θ)T，损耗为f((1
‑
θ)T)，B点和C点的总损耗为f(θT)+f((1
‑
θ)T)，0＜θ≤0.5。
[0011]则不平均分配转矩损耗值为g(θ)＝f(θT)+f((1
‑
θ)T)。
[0012]对g(θ)求导可得g
′
(θ)＝Tf
′
(θT)
‑
Tf
′
((1
‑
θ)T)。因为f(T)为T的凹函数，所以当T1≥T2时有f
′
(T1)≥f
′
(T2)。
[0013]因此，当θ＝0.5时，g
′
(θ)＝0，此时g(θ)有最小值，因此由此证实了：在损耗值为转矩的凹函数的情况下，总需求转矩T在两个工作电机之间分配，两个电机平均分配损耗最
低，效率最高。
[0014]同理，可以证实在总需求转矩T在3个或4个或更多数量的工作电机之间分配，仍然为在各工作电机之间进行平均分配转矩是属于最优的分配方案。
[0015]为此，本专利技术采用的技术方案如下：
[0016]一种模块化多相电机的高效转矩分配控制方法，所述模块化多相电机包括n个独立多相电机单元，各独立多相电机单元分别由其对应的独立驱动器驱动控制，所述n≥2；各独立多相电机单元均为相同的多相电机单元，所述高效转矩分配控制方法设有n种转矩分配工况，具体包括由单个电机出力、由2个电机平均出力、
…
、由n
‑
1个电机平均出力，及由n个电机平均出力；其中，通过BP神经网络拟合得到的转速
‑
转矩
‑
效率关系来计算所述n种转矩分配工况对应的效率值，以效率值始终保持在最高数值表现所对应的转矩分配工况作为模块化多相电机执行的转矩分配策略，得到转速
‑
转矩
‑
转矩分配工况关系。
[0017]本申请还进一步测试了在不同转速下，电机损耗与转矩的关系曲线变化：请分别参见图2、图3、图4和图5所示的在不同转速下，实测电机损耗与转矩的关系曲线。可以看出，在中低转速下，电机的损耗与其转矩呈凹函数关系；而在中高转速下，中等转矩时，各独立多相电机单元的损耗与转矩之间有一点凸函数的性质，独立多相电机单元的损耗总体近似为转矩的线性函数。
[0018]因此优选地，当所述高效转矩分配控制方法运行时，所述电机的转速不高于4500r/min，使得电机的损耗与其转矩呈凹函数关系或接近呈凹函数关系；进一步优选地，当所述高效转矩分配控制方法运行时，所述电机的转速不高于2000r/min，使得电机的损耗与其转矩呈凹函数关系或接近呈凹函数关系。
[0019]优选地，在所述转速
‑
转矩
‑
转矩分配工况关系中，不同n种转矩分配工况之间的分界线为非线性曲线；其中，可以通过穷举法找到分界线上对应的若干坐标点，然后对该非线性曲线进行拟合，用于确定所述分界线。
[0020]优选地，在所述转速
‑
转矩
‑
转矩分配工况关系中，不同n种转矩分配工况之间的分界线为非线性曲线；其中，通过生成转速、转矩及其对应的转矩分配工况的多个数据，基于该数据作为样本点，利用训练后的BP神经网络对所述样本点进行分类，通过该分类直接决策出所述分界线。
[0021]优选地，所述BP神经网络包括输入层、隐含层和输出层；其中，所述输入层的输入数据为转速和转矩，所述输出层为softmax函数，具有n个输出神经元节点，所述隐含层具有多个神经元节点。
[0022]优选地，所述隐含层中的神经元节点数量大于n个。
[0023]优选地，通过所述神经网络对所述样本点进行分类的准确度不低于99％。
[0024]优选地，一种如上所述高效转矩分配控制方法的应用，将其应用作为车辆用模块化多相电机的电机转矩分配控制方法。
[0025]优选地，所述车辆用模块化多相电机包括n个独立多相电机单元，各独立多相电机单元分别由其对应的独立驱动器驱动控制，且各独立驱动器分别由其对应的独立电源供电，各独立多相电机单元、各独立驱动器以及各独立电源分别与车载电脑连接；其中，所述控制方法包括：所述车载电脑预置有最优效率算法，根据所述车辆的功率需求并以满足最优效率算法作为驱动目标，计算所需运行的独立多相电机单元数量及其对应的输出功率。
[0026]需要说明的是，本申请全文涉及“BP”为英文“backpropagation”的缩写，涉及的“r/min”的意思是指“转/分钟”。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化多相电机的高效转矩分配控制方法，所述模块化多相电机包括n个独立多相电机单元，各独立多相电机单元分别由其对应的独立驱动器驱动控制，所述n≥2；其特征在于，各独立多相电机单元均为相同的多相电机单元，所述高效转矩分配控制方法设有n种转矩分配工况，具体包括由单个电机出力、由2个电机平均出力、
…
、由n
‑
1个电机平均出力，及由n个电机平均出力；其中，通过BP神经网络拟合得到的转速
‑
转矩
‑
效率关系来计算所述n种转矩分配工况对应的效率值，以效率值始终保持在最高数值表现所对应的转矩分配工况作为模块化多相电机执行的转矩分配策略，得到转速
‑
转矩
‑
转矩分配工况关系。2.根据权利要求1所述的高效转矩分配控制方法，其特征在于，当所述高效转矩分配控制方法运行时，所述电机的转速不高于4500r/min，使得电机的损耗与其转矩呈凹函数关系或接近呈凹函数关系。3.根据权利要求1所述的高效转矩分配控制方法，其特征在于，当所述高效转矩分配控制方法运行时，所述电机的转速不高于2000r/min，使得电机的损耗与其转矩呈凹函数关系或接近呈凹函数关系。4.根据权利要求1所述的高效转矩分配控制方法，其特征在于，在所述转速
‑
转矩
‑
转矩分配工况关系中，不同n种转矩分配工况之间的分界线为非线性曲线；其中，可以通过穷举法找到分界线上对应的若干坐标点，然后对该非线性曲线进行拟合，用于确定所述分界线。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：章恒亮，花为，卜言柱，李玉刚，胡宜豹，胡金龙，李升，刘亚军，周建华，周维，张力，王伟，王庆，王景瑜，薛静宇，刘竹园，周乃发，
申请(专利权)人：江苏聚磁电驱动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：