1.一种隐极式混合励磁电机铜耗最小控制系统,隐极式混合励磁电机的三相电流ia、ib、ic输入第一个坐标变换模块(20)中,经坐标变换为dq轴电流反馈值idf、iqf,隐极式混合励磁电机的反馈线速度nf输入到速度转换模块(17)中,转换为反馈转速wf,反馈转速wf作为转矩观测模块(4)的第一个输入,给定转速wg作为转矩观测模块(4)的第二个输入,其特征是:所述的转矩观测模块(4)输出的是转矩给定值Teg,转矩给定值Teg作为铜耗最小电流分配模块(10)的输入,经处理后输出q轴电流给定值iqg与励磁电流给定值ifg;所述的q轴电流给定值iqg与q轴电流反馈值iqf作差得到的q轴电流差值输入第一个PI调节模块(18)中,经PI调节得到q轴给定电压uqg;d轴电流给定值idg与d轴电流反馈值idf作差得到的d轴电流差值输入第二个PI调节模块(19)中,经PI调节得到d轴给定电压udg;所述的d轴给定电压udg和q轴给定电压uqg输入第二个坐标变换模块(22),所述的第二个坐标变换模块(22)的输出端依次串联SVPWM调制模块(23)、电枢电路功率变换模块(14)和隐极式混合励磁电机;隐极式混合励磁电机输出励磁电流反馈值iff,励磁电流反馈值iff与所述的励磁电流给定值ifg作差得到的励磁电流差值输入到第三个PI调节模块(24)中,经PI调节得到励磁电压给定值ufg,励磁电压给定值ufg经PWM调制模块(16)产生PWM波作为励磁电路功率变换模块(15)的输入,励磁电路功率变换模块(15)输出励磁电压uf给隐极式混合励磁电机;
所述的转矩观测模块(4)由线性控制率模块(1)、状态观测器模块(2)及限幅模块(3)组成,所述的给定转速wg与反馈转速wf的估计值ZT1作差得到的转速差eT作为线性控制率模块(1)的第一个输入,状态观测器模块(2)输出的系统总扰动估计值ZT2作为线性控制率模块(1)的第二个输入,线性控制率模块1输出给定转矩初始估计值Teg0;所述的反馈转速wf和给定转矩初始估计值Teg0作为状态观测器模块(2)的两个输入,状态观测器模块(2)输出wf的估计值ZT1和系统总扰动估计值ZT2;所述的限幅模块(3)对所述的给定转矩初始估计值Teg0限幅得到所述的转矩给定值Teg;
所述的铜耗最小电流分配模块(10)由铜耗计算模块(5)、转矩计算模块(6)、子问题转换模块(7)和子问题迭代模块(8)组成,铜耗计算模块(5)的输入为子问题迭代模块(8)输出的电枢电流q轴分量第n次迭代值iqn和励磁电流第n次迭代值ifn,输出是第n次迭代的铜耗Pcu(in),所述的电枢电流q轴分量第n次迭代值iqn和励磁电流第n次迭代值ifn作为转矩计算模块(6)的两个输入,所述的转矩给定值Teg作为转矩计算模块(6)的第三个输入,转矩计算模块(6)输出的是第n次迭代的转矩Teg(in);所述的铜耗Pcu(in)和转矩Teg(in)作为子问题转换模块(7)的两个输入,子问题转换模块(7)转换序列二次规划子问题Q3并输入到子问题迭代模块(8)中,子问题迭代模块(8)对序列二次规划子问题Q3求解,输出最优解为(iqg,ifg)。
2.根据权利要求1所述的一种隐极式混合励磁电机铜耗最小控制系统,其特征是:所述的子问题转换模块(7)由等式约束优化问题转换模块(11)、牛顿‑拉格朗日求极值问题转换模块(12)和二次规划问题转换模块(13)依次串联组成,等式约束优化问题转换模块(11)以铜耗Pcu(in)作为目标函数,以转矩Teg(in)作为等式约束条件输入,在满足转矩Teg(in)情况下求铜耗Pcu(in)最小值的问题转换成考虑纯等式约束的优化问题Q1,优化问题Q1输入到牛顿‑拉格朗日求极值问题转换模块(12)中,牛顿‑拉格朗日求极值问题转换模块(12)将优化问题Q1转换成牛顿‑拉格朗日求极值问题Q2并输入到二次规划问题转换模块(13)中,二次规划问题转换模块(13)将牛顿‑拉格朗日求极值问题Q2转换成所述的序列二次规划子问题Q3。
3.根据权利要求1所述的一种隐极式混合励磁电机铜耗最小控制系统,其特征是:所述的给定转矩初始估计值Teg0=kpeT+zT2,kp是比例增益系数。
4.根据权利要求1所述的一种隐极式混合励磁电机铜耗最小控制系统,其特征是:所述的铜耗 所述的第n次迭代的转矩 Rs是电枢绕组阻值,Rf是励磁绕组阻值,in=(iqn,ifn),P是电机转子极数, 表示电机永磁磁链,Lf是励磁绕组电感值。
5.一种如权利要求2所述的隐极式混合励磁电机铜耗最小控制系统的控制方法,其特征是包括以下步骤:
步骤1):等式约束优化问题转换模块(11)以铜耗Pcu(in)作为目标函数,以转矩Teg(in)作为等式约束条件,得到优化问题Q1为:步骤2):牛顿‑拉格朗日求极值问题转换模块(12)简化优化问题Q1,得到优化问题Q1的拉格朗日函数L(in,un)=Pcu(in)‑unHeq(in),un是第n次迭代拉格朗日乘子,Heq(in)是与转矩有关的约束函数;
步骤3):求解出铜耗Pcu(in)的梯度 和二阶导数 以及约束函数Heq(in)的
梯度 和二阶导数 从而得到拉格朗日函数L(in,un)的一阶、二阶导数,
步骤4):给定迭代点Zn=(in,un),得牛顿‑拉格朗日求极值问题Q2为
迭代点满足:Zn+1(in+1,un+1)=Zn
(in,un)+Pn(dn,vn),dn表示电流in的微增量,vn表示拉格朗提乘子un的微增量。
6.根据权利要求5所述的控制方法,其特征是:步骤4)中,再将牛顿‑拉格朗日求极值问题Q2转换成序列二次规划子问题Q3,先用正定矩阵 代替Zn(in,un),再根据式 得出序列二次规
划子问题Q3是: qn
(dn)是关于电流增量dn的函数;如果dk小于设定值,则此时所对应的电流(iqn,ifn)是最优解。
7.根据权利要求6所述的控制方法,其特征是:子问题迭代模块(8)对序列二次规划子问题Q3进行处理具体步骤如下:步骤(1):给定初始值,i0、u0、τ、ρ、γ,ε,其中i0=(iq0,if0)为电流初始给定值,其他参数为后续迭代过程用到的参数,其中0<ρ<1、0<γ<1、0<ε<<1、0<τ<<1;
步骤(2):计算出罚函数 若P(in,un)<ε,停
止计算,转步骤(6),否则,转步骤(3);
步骤(3):求解序列二次规划子问题Q3得到dn以及tn,令
m m m
步骤(4):确定i下降搜索方向,令mn是使不等式P(in+ρdn,un+pvn)≤(1‑γρ)P(in,un)成立的最小非负整数m:mn
步骤(5):置αn=ρ ,令in+1=in+αndn,un+1=un+αnνn,令n=n+1,转步骤(1);
步骤(6):输出电流(iqn,ifn)。