【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及交流电机控制技术，特别是涉及一种内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制方法。
技术介绍
1、内置式永磁同步电机因具有功率密度大、效率高、功率因数大和动态响应速度快等优点，已在轨道交通、新能源汽车等领域获得了广泛的应用。传统基于零d轴电流的电机矢量控制方法结构简单、易于实现，但其对于内置式永磁同步电机无法实现效率最大化。为了充分利用内置式永磁同步电机固有的磁阻转矩以提高功率密度与效率，学者提出了最大转矩电流比控制方法。最大转矩电流比控制，顾名思义即利用最小的电流输出与负载相匹配的电磁转矩，该方法要求电机的定子电流矢量角处于最优状态。因此，运行于最大转矩电流比控制模态的电机需要以实时计算最优电流矢量角的方式跟踪最优dq轴电流轨迹，以输出最低的定子电流幅值。然而，最优电流矢量角的求取过程中需要利用多个电机电磁参数，包括定子dq轴电感与永磁体磁链。为避免参数测量不准、外界环境干扰导致的参数摄动等因素对电机最大转矩电流比控制精度的影响，国内外学者针对最优矢量角的在线跟踪控制技术展开研究，并取得了一定的成果；现有方法可以分为基于参数在线辨识的方法、基于梯度寻优的方法以及基于信号注入的方法。
2、文献(j.xia,j.xu,y.huang,et al.parameter-estimation-based adaptivemtpa control for interior permanent magnet synchronous motors[c]//proceedingsof the 6th internatio
3、通过对现有研究成果的分析可见：基于电磁参数在线辨识与基于梯度寻优的方法由于集成了额外的算法，尚存在控制系统复杂度较高的问题；而信号注入法会导致电机原有电流控制器的带宽受限，且该方法通常选取需要额外安装传感器或进行多次计算的电磁转矩等物理量作为响应提取的来源，这也限制了其在一些低成本、紧凑型电机需求场景中的应用。因此，如何针对不同的电机电磁参数实现电流矢量角的自适应寻优，并具有简洁的控制架构与灵活的带宽，成为了实现内置式永磁同步电机最大转矩电流比控制的关键。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制方法，克服现有方法中所存在的电机参数依赖性强、复杂度高、控制带宽受限等不足之处，确保内置式永磁同步电机在电机参数存在摄动条件下实现准确的最大转矩电流比控制。
2、技术方案：本专利技术公开了一种内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制方法，包括以下步骤：
3、s1、施加定子电流矢量角阶跃信号，检测其在定子电流幅值中的响应，推导电流矢量角控制律；
4、s2、设计lyapunov函数，对电流矢量角控制律进行参数整定；具体为：将施加阶跃信号后的定子电流幅值表达式进行泰勒级数展开并忽略高次项，以注入阶跃信号前后相邻两个采样周期的定子电流幅值之差为变量设计lyapunov函数，求导并解出收敛时间，给出控制律参数的取值上限；
5、s3、构建内置式永磁同步电机最优矢量角跟踪控制环与自适应最大转矩电流比控制系统；具体为：将相邻两个采样周期的定子电流幅值之差给入电流矢量角控制律中的积分器，并叠加阶跃信号，得到定子电流矢量角实际给定值与定子电流控制环中的dq轴电流给定值，由此构建出最优矢量角跟踪控制环，并将其嵌入电机的转速-电流双闭环控制系统，得到电机自适应最大转矩电流比控制系统。
6、进一步的，步骤s1具体为：
7、采集当前时刻电流矢量角γk所对应的内置式永磁同步电机三相电流值，提取当前时刻电流幅值is(γk)；在电机控制系统中电流矢量角给定值处施加阶跃信号γh＝a；采集施加阶跃信号γh后下一个采样周期的电机三相电流值，提取施加阶跃信号γh后的电流幅值is(γk+γh)；
8、通过分析阶跃信号γh的施加对施加阶跃信号γh后电流幅值is(γk+γh)的影响可知，定子电流幅值相对于电流矢量角的函数is(γ)为凸函数，当函数的自变量电流矢量角γ在90-180°范围内变化时，函数is(γ)存在唯一一个最小值；
9、设计一个比例系数k，当定子电流幅值is(γ)相对于电流矢量角γ的导数大于0时，使电流矢量角γ减小，反之则使电流矢量角γ增大，即为：
10、
11、定义一个积分系数ki＝k，对上式进行积分得到电流矢量角的控制律：
12、
13、采用一个基于积分器的控制律对定子电流幅值的变化率进行调节，则能够对电流矢量角实现控制，以令其跟踪最优矢量角，即电机处于最大转矩电流比控制模态所对应的最优矢量角。
14、进一步的，步骤s2具体为：
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【技术保护点】
1.一种内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制方法，其特征在于，步骤S1具体为：
3.根据权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制方法，其特征在于，步骤S2具体为：
4.根据权利要求3所述的一种内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制方法，其特征在于，选取阶跃信号γh的幅值时，应在易于识别电机中定子电流幅值中响应的同时，确保电机转速波动值小于给定值的2％。
5.根据权利要求3所述的一种内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制方法，其特征在于，矢量角控制的采样周期Ts应大于定子dq轴电流原有比例-积分控制器响应周期，以留出足够的时间裕度用于识别项的符号。
6.根据权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制方法，其特征在于，步骤S3具体为：
7.根据权利要求6所述的一种内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制方法，其特征在于，定子电流控制环中的dq轴电流给定值
8.一种内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行如权利要求1-7任一项所述的内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制方法，其特征在于，步骤s1具体为：
3.根据权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制方法，其特征在于，步骤s2具体为：
4.根据权利要求3所述的一种内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制方法，其特征在于，选取阶跃信号γh的幅值时，应在易于识别电机中定子电流幅值中响应的同时，确保电机转速波动值小于给定值的2％。
5.根据权利要求3所述的一种内置式永磁同步电机自适应最大转矩电流比控制方法，其特征在于，矢量角控制的采样周期ts应大于定子dq轴电流原有比例...
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