[发明专利]一种基于曲线拟合的最大转矩电流控制方法

说明书

本发明公开了一种基于曲线拟合的最大转矩电流控制方法。它根据矢量控制原理，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，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，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，对其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，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。本发明的有益效果是：消除了对于电机参数的依赖，节约了原系统的数据存储量，提高了运算速度，改善系统性能，优化最大转矩下的最小电流，提高电机控制系统效率。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机相关技术领域，尤其是指一种基于曲线拟合的最大转矩电流控制方法。

背景技术

节能高效，对于凸极永磁同步电机而言具体表现在：节约成本、提高效率。要达到这些目标，不仅对电机的设计以及加工工艺提出了更高的标准，同时对于电机控制系统更是提出了很高的要求。目前最大转矩/电流控制方法的实现主要有查表法和线性简化法。查表法虽然实现了系统电流的最大利用率，但其控制精度受表中数据量大小的影响，要想得到高的精度就必须有大量的离散点，而这又会影响到整个系统的响应速度，但由于实现的方法以及控制所需存储的查询数据量大且离散、对于电机参数依赖性比较大、控制精度等弊端，在后续改进上存在很大空间。因此该方法的应用前景还是很客观的。

中国专利申请公开号：CN 104167965A，申请公开日2014年11月26日，公开了一种永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，它是根据最大转矩电流比控制对速度外环输出的电流总的给定进行分配，通过对永磁同步电机的转矩公式推算，再通过MATLAB软件工具进行线性化，获得d轴的电流给定和q轴的电流给定进行优化最大转矩电流比控制，实现永磁同步电机恒转矩区的优化控制。该发明的不足之处在于，控制精度受其表中数据大小的影响，同时控制的复杂程度高，系统的性能低，还对电机本体的参数存在依赖。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种提高运算速度且提高系统性能的基于曲线拟合的最大转矩电流控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于曲线拟合的最大转矩电流控制方法，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。

本发明提出基于曲线拟合的最大转矩电流控制，将迭代法用于求取最优解，并把得到的最优解通过数值分析的方法得到相应的曲线，然后对所得曲线用最高次数为2的数学函数进行拟合，用拟合后所得函数关系式替代传统的查表法中大量的离散数据，从而简化控制，消除了对于电机参数的依赖，对于任何给定的电磁转矩都可以很快的计算出其对应的电流分量，节约了原系统的数据存储量，提高了运算速度，改善系统性能，优化最大转矩下的最小电流，提高电机控制系统效率。

作为优选，在步骤(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：