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专利号: 2024111746993
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.虚拟信号注入的内置式永磁同步电机MTPA控制方法,其特征在于:具体包括如下步骤:步骤1,建立注入虚拟直流信号后的电磁转矩数学模型;所述步骤1的具体过程为:IPMSM在dq轴同步坐标下的转矩方程表示为:(1)

其中,Te为电磁转矩;id和iq分别为d轴定子电流和q轴定子电流; 和 分别为d轴定子电感和q轴定子电感;Ψf是永磁体磁链幅值;p为极对数;定子电流矢量与d轴和q轴定子电流分量的关系为:(2)

其中,Is为电流矢量的振幅; 为电流矢量角,即电流矢量与d轴的夹角;

当电流矢量的幅值恒定时,存在一个最佳电流角度,使IPMSM的输出转矩最大;稳态运行时,电压方程表示为:(3)

其中,ud和uq分别为d轴定子电压和q轴定子电压;R为定子电阻;ωe为转子角频率;根据式(1)注入恒定信号A后的电磁转矩为(4)

其中, 为d轴注入恒定信号A后的电磁转矩, 为q轴注入恒定信号A后的电磁转矩;

A为注入的常数信号;

步骤2,通过步骤1得到的电磁转矩数学模型计算电磁转矩与定子电流矢量与d轴夹角的偏导数;所述步骤2的具体过程为:由式(1)计算电磁转矩Te对 的导数表示为:(5)

结合式(2),式(5)表示为(6)

根据式(1),得Te对id和iq的偏导数如下公式(7)所示:(7)

则由式(1)、式(4)和式(7)按照如下公式(8)表示:(8)

(9)

由式(8)得,Te对id的偏导数表示为:(10)

由式(9)得,Te对iq的偏导数,表示为:(11)

把式(10)和式(11)代入式(6),得Te对 的偏导数 :(12)

从式(12)得出,通过控制 趋于零可以求得电机运行在MTPA工作点时的最佳电流矢量角,通过该电流角度设置d轴和q轴电流给定值,由式(3)得:(13)

其中,定子电阻R为常数;

将式(13)带入式(1)中,Te表示为:(14)

将式(13)带入式(4)中, 、 表示为:(15)

(16)

将式(14)、式(15)、和式(16)带入式(12)中,即得电磁转矩与定子电流矢量与d轴夹角的偏导数 :(17);

步骤3,由步骤2中得到的电磁转矩与定子电流矢量与d轴夹角的偏导数计算d轴和q轴定子电流给定值;所述步骤3的具体过程为:d轴给定电流设定方法为:

当电机运行在基准转速以下时,通过对公式(17)计算的积分获得d轴基准电流,如下公式(18)所示:(18)

q轴给定电流设定方法为:当d轴电流和q轴电流为给定电流,电磁转矩为给定转矩时,iqref表示为:(19)

由式(20)得到的q轴电流参考无法获得所需转矩,结合式(7)和式(20),iqref表示为:(20)

其中, 为q轴电流参考值; 为电磁转矩参考值。

2.根据权利要求1所述的虚拟信号注入的内置式永磁同步电机MTPA控制方法,其特征在于:所述步骤2中,由于Ψf随温度变化而变化,因此,通过id对Ψf进行校正,具体如下:(21)

其中,Ψf0为离线自学习永磁体磁链;Kp为比例增益,Ki为积分增益;idref为定子电流基准;α1和α2为低通滤波器的特征角频率,s为复频率。