[发明专利]基于改进型黄金分割法的永磁同步电机效率优化控制方法

说明书

本发明属于电机控制技术领域，公开了一种基于改进型黄金分割法的永磁同步电机效率优化控制方法，分析并评估永磁同步电机的损耗；构建永磁同步电机的损耗模型；基于永磁同步电机的损耗模型计算电流值i_d0；利用改进型的黄金分割法在线搜索系统最优点；对电机矢量控制的d、q轴参考电流进行最优分配，计算出效率最优的d、q轴的i_ds、i_qs。本发明通过改进型黄金分割法对永磁同步电机效率进行优化，即减少电机损耗以防止温度过高，可使系统的运行性能极限最大化，提高了系统整体运行性能。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，尤其涉及一种基于改进型黄金分割法的永磁同步电机效率优化控制方法。

背景技术

随着全球能源危机和环境污染问题的日益突出，新能源汽车已成为国际汽车业的未来发展方向，其加速发展的号角已经吹响。近年来随着动力电池技术、电驱动技术的不断进步，电动汽车已成为未来新能源汽车的制高点与增长点，是各主要国家和汽车制造商的共同战略选择。可以坚信，在奔向绿色未来的里程中，电动汽车势必获得更广阔的发展前景。

电驱动系统是电动汽车的心脏，其水平高低直接影响电动汽车的整车性能。而驱动电机作为电驱动系统的核心部件和重要的动力输出源，是电动汽车的重要组成部分。一方面，电动汽车所需求的电机输出和回收功率不断提高，以满足不同工况不同车型的需求；另一方面，受到电动汽车内部空间和成本的限制，这就需要驱动电机向高性能和小尺寸方向发展。其中，永磁同步电机(PMSM)具有体积小、重量轻、效率高、调速范围宽、功率密度高以及动态响应快等众多优势，特别适用于电动汽车及其驱动系统，成为当前研究与应用的热点。然而，电动汽车运行工况复杂，在有限的散热条件下电机温度波动较大，而过高的温度将会导致定子绕组绝缘失效，降低电机运行寿命，对电动汽车的运行产生较大危害。

由于依靠动力蓄电池等有限能量电源供电，一次充电续行里程短是目前制约电动汽车发展的主要因素之一。为解决上述问题，可以考虑通过提高电动汽车电驱动系统性能来实现，可提高电驱动系统的转矩控制能力、可靠性以及效率等性能。其中，利用效率优化控制策略，使电动汽车在电机输出转矩一定的条件下，动力蓄电池的放电电流尽可能地小，从而实现高效运行进而达到节能的目的。考虑到电动汽车复杂的运行工况，则电动汽车牵引电机系统效率优化控制的实质是面向全部转矩转速运行范围保证系统总体效率最优。由于维持在某一工况的稳态时间很短，电动汽车牵引电机系统对效率优化过程的快速性要求很高，否则，将造成被控量寻优过程中的大量能量损耗，甚至在有限的稳态时间里达不到系统的最高效率点，因此在有限的稳态时间内尽快寻找到系统效率最优点是电动汽车牵引电机系统效率优化控制的关键。

目前，成本和一次充电续驶里程是限制电动汽车实用化的主要因素，其本质因素是动力电池技术。但当前车载动力电池技术还未取得重大突破，为解决上述制约问题，研究人员从电机效率优化角度出发，对效率优化问题进行了深入研究。其中，已提出的实现电机效率优化的途径主要包括三种：(1)设计高效率的电机；(2)从整个系统效率最优的角度出发，研究多台电机的协调运行优化控制策略；(3)研究电机的效率优化控制策略，实现电动机总损耗最小。