[发明专利]基于热网络温度预测的永磁同步电机最小损耗控制方法

说明书

本发明涉及一种基于热网络温度预测的永磁同步电机最小损耗控制方法，通过实时在线调节最优I_d电流，使得永磁同步电机运行于最小损耗控制方式下，最优I_d电流的计算公式如下：实时的铜损电阻R_s和实时的永磁体磁链值ψ_a的计算公式如下：R_s＝R'_s[1+α(t_Cu‑t_S)]；ψ_a＝ψ'_a[1+(t_em‑t_c)α_Br](1‑IL/100)；铜绕组和永磁体的实时温度的计算基于6节点热网络模型，铜绕组和永磁体的实时温度的计算过程为：先计算初始的铁损、初始的铜损、6节点热网络模型中各热阻的值和各热容的值，同时测量环境温度节点的温度，再进行等效计算。本发明的基于热网络温度预测的永磁同步电机最小损耗控制方法，可以在线预测温度，并根据预测温度对最小损耗算法实时更新，实现较高的控制精度。

技术领域

本发明属于永磁同步电机控制技术领域，涉及一种基于热网络温度预测的永磁同步电机最小损耗控制方法。

背景技术

永磁同步电机是指以永磁材料做励磁的同步电机，目前广泛应用于工业场合，其有着结构简单、体积小、重量轻、效率高、功率因数高、转子发热小、过载能力大、转动惯量小和转矩脉动小等优点。

由于永磁同步电机的广泛应用，提高其效率显得尤为重要，提高电机的效率既可以通过优化电机结构实现，也可以通过控制算法实现。文献1(Loss minimization controlof permanent magnet synchronous motor drives[J].IEEE Transactions onIndustrial Electronics,2002,41(5):511-517.)提出了一种基于模型的最小损耗算法，该算法就是利用D-q轴等效损耗模型求解总损耗最小时的I_d来实现提升电机的效率，最优I_d主要通过电机参数计算获得，该算法的准确性受电机参数的影响较大，在电机运行过程中，电机各部件的温度会上升，进而导致绕组相阻值以及永磁体磁链等发生改变，导致控制算法出现较大的误差，电机控制的精度较差。

为了提高电机控制的精度，需要考虑到电机各部件温度的影响，根据温度变化调整相关参数以保证控制精度。文献2(G.Kang,J.Lim,K.Nam,H.Ihm,and H.Kim,“A MTPAcontrol scheme for an IPM synchronous motor considering magnet flux variationcaused by temperature,”Ninet.Annu.IEEE Appl.Power Electron.Conf.Expo.,vol.3,no.5,pp.1617–1621,2004.)提出一种考虑温度变化引起磁通变化的永磁同步电动机MTPA控制方案，但该方法由于只考虑了永磁体温度的影响，控制精度仍然不够高。

因此，研究一种控制精度高的最小损耗控制方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的最小损耗控制方法控制精度较差的问题，提供一种基于热网络温度预测的永磁同步电机最小损耗控制方法。本发明将控制算法与热网络进行结合进行在线温度预测，保证了电机在运行过程中的控制精度。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

基于热网络温度预测的永磁同步电机最小损耗控制方法，通过实时在线调节最优I_d电流，使得永磁同步电机运行于最小损耗控制方式下；

最优I_d电流的计算公式(计算时不代入单位)如下：