[发明专利]一种基于曲线拟合的最大转矩电流控制方法

权利要求书

1.一种基于曲线拟合的最大转矩电流控制方法，其特征是，具体包括如下步骤：

(1)根据矢量控制原理，将电机的电磁转矩方程进行简化，在稳态情况下，电机d轴和q轴的电流分量为常值；

(2)应用牛顿迭代法展开上述方程，从而获得偏导矩阵，再设置一个收敛条件；

(3)在Matlab中运用数值分析方法得到电磁转矩与电流d轴分量函数的对应曲线关系，其曲线接近为二次曲线的单支，对上述曲线进行等效三段二次曲线的合成，采用最小二乘法对其进行模拟逼近；

(4)将电磁转矩与定子电流d轴分量建立成连续的函数关系，能够快速输出d轴分量；

步骤(1)中，电机的电磁转矩方程简化过程如下：

电机电磁转矩方程为：

其中：P为电机极对数，为永磁体磁链，i_d和i_q分别为电机d轴和q轴的电流分量，L_d和L_q分别为电机d轴和q轴的电感分量，令i_s为电机总电流，则为最大转矩电流控制的数学表达式如下：

其中，C_Tem为电机电磁转矩值，上式表明最大转矩电流控制在数学上就是求解一个二元函数的条件最小极值，采用拉格朗日函数法求解电流的极小值，构造拉格朗日极值函数为：

其中，λ_t为拉格朗日系数，令可得

对上式化简，消去拉格朗日系数λ_t有：

由此可见最大转矩电流控制对电机参数的依赖很大，为了消除对电机参数的依赖，采用了以下整体换元对方程进行标幺化，令作为基值，对式(1)进行标幺化有：

其中：和分别为标幺化后电机d轴和q轴的电流分量，为标幺化后电机电磁转矩值，当电机电磁转矩C_Tem一旦确定，可由上式(2)确定相应电机d轴和q轴的电流极小值和此时标幺化后电机总电流最小，

其中：f_{min d}和f_{min q}分别为电机d轴和q轴的电流极小值函数；

在步骤(2)中，应用牛顿迭代法展开上述方程，从而获得偏导矩阵，

具体操作步骤如下：

引入牛顿迭代法，将

展开成函数形式，则有：

从而可得式(4)的偏导矩阵为：

在式(5)中，假设在点处非奇异，则可用Newton法得到非线性方程组式(4)的解的迭代表达式：

式(6)中：

将式(4)、式(5)带入到式(7)，可得：

2.根据权利要求1所述的一种基于曲线拟合的最大转矩电流控制方法，其特征是，在步骤(2)中，为了提高解的精度，设定迭代的收敛条件为：

3.根据权利要求1所述的一种基于曲线拟合的最大转矩电流控制方法，其特征是，在步骤(3)中，在Matlab中运用数值分析方法得到电磁转矩与电流直轴分量函数的对应曲线关系，其曲线接近为二次曲线的单支，根据曲线特点，综合考虑控制精度、运算复杂度将该曲线分成三段进行数学拟合，并且每个函数的最高次数为2，则有：

对于以上所构造的2次拟合曲线，为能求得精度尽可能高的解，可以采用最小二乘法对其进行模拟逼近。

4.根据权利要求3所述的一种基于曲线拟合的最大转矩电流控制方法，其特征是，数据拟合的具体方法是：对给定数据点(x_i，y_i)(i＝0，1，…，m)，在取定的函数类型中求使误差r_i＝f(x_i)-y_i(i＝0，1，…，m)的平方和最小，即

从几何意义上说就是寻求与给定点(x_i，y_i)(i＝0，1，…，m)的距离的平方和最小的曲线f(x)，函数f(x)成为最小二乘解，求拟合函数f(x)的方法称为拟合曲线的最小二乘法。