一种永磁同步电机输出磁矩与最小损耗平衡控制方法与流程

本发明涉及于电机损耗控制，具体涉及一种永磁同步电机输出磁矩与最小损耗平衡控制方法。

背景技术：

1、直驱永磁同步风力发电技术采用的发电机为低速永磁同步发电机，且取消了风力机和发电机之间的可靠性差的齿轮箱。当转速变化时，发电机定子输出频率也跟随变化，通过功率变流器将定子发出的变频变压的电能转换与电网频率幅值一致的稳定电能。发电机采用永磁体结构，无需外部励磁，没有电刷和滑环。

2、永磁同步电机的损耗包括机械损耗、铜损和铁损等，现有技术中，由于损耗不可控，导致对永磁同步电机的损耗控制效果较差，且在损耗控制过程中无法兼顾永磁同步电机的磁矩输出，使得永磁同步电机的损耗控制与输出磁矩无法实现动态平衡。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供了涉及一种永磁同步电机输出磁矩与最小损耗平衡控制方法，以解决现有技术中永磁同步电机的损耗控制与输出磁矩无法实现动态平衡的技术问题。

2、本发明提出的技术方案如下：

3、第一方面，本发明实施例提供一种永磁同步电机输出磁矩与最小损耗平衡控制方法，该永磁同步电机输出磁矩与最小损耗平衡控制方法包括：获取永磁同步电机的电机参数集和电机运行信号集，所述电机运行信号集包括电机直轴电流和电机交轴电流，所述电机直轴电流包括电机直轴转矩电流，所述电机交轴电流包括电机交轴转矩电流；基于所述电机参数集和所述电机运行信号集，经过永磁同步电机等效电路模型和预设处理方法，确定第一关系式，所述第一关系式反映所述电机直轴电流中所述电机直轴转矩电流与所述电机交轴电流中所述电机交轴转矩电流之间的关系；基于所述电机参数集和所述电机运行信号集，确定所述永磁同步电机电磁转矩的第二关系式；基于所述第二关系式，经过预设辅助函数和拉格朗日求极值方法，确定所述电机直轴转矩电流和所述电机交轴转矩电流的第三关系式；基于所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式，得到所述永磁同步电机输出的所述电磁磁矩与所述永磁同步电机的最小损耗的平衡控制结果。

4、结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，所述电机直轴电流还包括电机直轴铁损电流，所述电机交轴电流还包括电机交轴铁损电流；基于所述电机参数集和所述电机运行信号集，经过永磁同步电机等效电路模型，确定所述永磁同步电机的电机直轴转矩电流与电机交轴转矩电流的第一关系式，包括：基于所述电机直轴电流和所述电机交轴电流确定永磁同步电机铜损关系式，基于所述电机直轴铁损电流和所述电机直轴铁损电流确定永磁同步电机铁损关系式；基于所述永磁同步电机铜损关系式和所述永磁同步电机铁损关系式，确定永磁同步电机总损耗的第四关系式；基于所述第四关系式，经过所述永磁同步电机等效电路模型，确定所述永磁同步电机总损耗的第五关系式；基于所述第五关系式，经过预设处理方法，确定所述永磁同步电机总损耗下所述电机直轴电流和所述电机交轴电流的所述第一关系式。

5、结合第一方面，在第一方面的另一种可能的实现方式中，基于所述第四关系式，经过所述永磁同步电机等效电路模型，确定所述永磁同步电机总损耗的第五关系式，包括：基于所述电机直轴电流和所述电机交轴电流，经过所述永磁同步电机等效电路模型，确定第六关系式和第七关系式，所述第六关系式反映所述电机直轴电流、所述电机直轴转矩电流和所述电机交轴转矩电流之间的关系，所述第七关系式反映所述电机交轴电流、所述电机直轴转矩电流和所述电机交轴转矩电流之间的关系；基于所述第四关系式、所述六关系式和所述第七关系式，确定所述永磁同步电机总损耗的所述第五关系式。

6、结合第一方面，在第一方面的又一种可能的实现方式中，基于所述电机参数集和所述电机运行信号集，确定所述永磁同步电机电磁转矩的第二关系式之后，所述方法还包括：基于所述第二关系式、所述电机直轴转矩电流和所述电机交轴转矩电流确定所述预设辅助函数。

7、结合第一方面，在第一方面的又一种可能的实现方式中，基于所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式，得到所述永磁同步电机输出的所述电磁磁矩与所述永磁同步电机的最小损耗的平衡控制结果，包括：基于所述第一关系式和所述第三关系式，确定所述永磁同步电机的最小损耗对应的目标直轴转矩电流和目标交轴转矩电流；基于所述目标直轴转矩电流和所述目标交轴转矩电流，经过所述第二关系式，得到所述永磁同步电机输出的目标电磁磁矩，所述目标电磁磁矩为与所述永磁同步电机的最小损耗对应的所述永磁同步电机的最大输出磁矩。

8、结合第一方面，在第一方面的又一种可能的实现方式中，所述方法还包括：基于所述第三关系式和所述第二关系式，确定所述永磁同步电机电磁转矩与所述电机交轴转矩电流的第八关系式。

9、第二方面，本发明实施例提供一种永磁同步电机输出磁矩与最小损耗平衡控制装置，该永磁同步电机输出磁矩与最小损耗平衡控制装置包括：获取模块，用于获取永磁同步电机的电机参数集和电机运行信号集，所述电机运行信号集包括电机直轴电流和电机交轴电流，所述电机直轴电流包括电机直轴转矩电流，所述电机交轴电流包括电机交轴转矩电流；第一确定模块，用于基于所述电机参数集和所述电机运行信号集，经过永磁同步电机等效电路模型和预设处理方法，确定第一关系式，所述第一关系式反映所述电机直轴电流中所述电机直轴转矩电流与所述电机交轴电流中所述电机交轴转矩电流之间的关系；第二确定模块，用于基于所述电机参数集和所述电机运行信号集，确定所述永磁同步电机电磁转矩的第二关系式；第三确定模块，用于基于所述第二关系式，经过预设辅助函数和拉格朗日求极值方法，确定所述电机直轴转矩电流和所述电机交轴转矩电流的第三关系式；结果获取模块，用于基于所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式，得到所述永磁同步电机输出的所述电磁磁矩与所述永磁同步电机的最小损耗的平衡控制结果。

10、结合第二方面，在第二方面的一种可能的实现方式中，所述电机直轴电流还包括电机直轴铁损电流，所述电机交轴电流还包括电机交轴铁损电流；所述第一确定模块，包括：第一确定子模块，用于基于所述电机直轴电流和所述电机交轴电流确定永磁同步电机铜损关系式，基于所述电机直轴铁损电流和所述电机直轴铁损电流确定永磁同步电机铁损关系式；第二确定子模块，用于基于所述永磁同步电机铜损关系式和所述永磁同步电机铁损关系式，确定永磁同步电机总损耗的第四关系式；第三确定子模块，用于基于所述第四关系式，经过所述永磁同步电机等效电路模型，确定所述永磁同步电机总损耗的第五关系式；处理子模块，用于基于所述第五关系式，经过预设处理方法，确定所述永磁同步电机总损耗下所述电机直轴电流和所述电机交轴电流的所述第一关系式。

11、第三方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述计算机执行如本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的永磁同步电机输出磁矩与最小损耗平衡控制方法。

12、第四方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器通过执行所述计算机程序，从而执行如本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的永磁同步电机输出磁矩与最小损耗平衡控制方法。

13、本发明提供的技术方案，具有如下效果：

14、本发明实施例提供的永磁同步电机输出磁矩与最小损耗平衡控制方法，利用永磁同步电机的电机直轴转矩电流与电机交轴转矩电流在损耗下的第一关系是和在输出磁矩下的第三关系式，可以得到永磁同步电机风力发电中的损耗与输出磁矩的对应关系，进而保证输出最大磁矩的同时减少永磁同步电机风力发电中的损耗。因此，通过实施本发明，在减少永磁同步电机风力发电中的损耗的同时保证输出最大磁矩，达到了永磁同步电机输出磁矩与最小损耗的动态平衡。