明方法的系统框图；
[0053] 图4是本发明方法和经典矢量控制的阶跃指令速度响应对比仿真结果；
[0054] 图5是本发明方法和经典矢量控制的斜坡指令速度响应对比仿真结果；
[0055] 图6是本发明方法和经典矢量控制的斜坡指令速度响应对比仿真结果的放大波 形；
[0056] 图7是负载转矩0. 05pu、速度指令50Hz时本发明系统开启节能前后的总损耗仿真 结果；
[0057] 图8是负载转矩0. 05pu、速度指令40Hz时本发明系统开启节能前后的总损耗仿真 结果；
[0058] 图9是负载转矩0. 05pu、速度指令30Hz时本发明系统开启节能前后的总损耗仿真 结果；
[0059] 图10是负载转矩0. 05pu、速度指令10Hz时本发明系统开启节能前后的总损耗仿 真结果；
[0060] 图11是负载转矩为0.lpu时根据仿真数据绘制的本发明方法和经典矢量控制的 电机效率对比曲线；
[0061] 图12是负载转矩为0. 2pu时根据仿真数据绘制的本发明方法和经典矢量控制的 电机效率对比曲线；
[0062] 图13是负载转矩为0. 3pu时根据仿真数据绘制的本发明方法和经典矢量控制的 电机效率对比曲线；
[0063] 图14是采用本发明方法在不同工况下每小时节电度数的曲线族。
【具体实施方式】
[0064] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0065]EmilLevi等人早在 1994年发表的论文《ImpactofIronLossonBehaviourof VectorControlledInductionMachines》提出以在传统异步电机等效电路励磁支路上并 联一个电阻表达铁损的方式建立考虑铁损的异步电机等效电路模型，图1中所示的就是这 个等效电路。虽然，后来人们又提出了各种各样的异步电机铁损建模方式，但EmilLevi的 这种方法由于简单直观得到了最广泛的接受和应用。
[0066] 本发明方法基于上述的理论，具体按照以下步骤实施：
[0067] 基础理论：基于2005年《系统仿真学报》发表的《考虑铁损的感应电动机仿真模型 研究》，根据图1推导出了考虑铁损的dq轴异步电机状态方程为式（1)~式（3):
[0068]
[0069] 电机输出电磁转矩为式（2):
[0070]
C2)
[0071] 传动系统的机械方程为式（3):
[0072]
( 3)
[0073] 式⑴~式⑶中，Rs，&是指定子电阻、转子电阻，单位是Q;
[0074] RFe是指铁损等效电阻，单位是Q ;
[0075] Ls山是指定子电感、转子电感，单位是H;
[0076]Us，L"是指定子漏感、转子漏感，单位是H;
[0077] L"是指互感，单位是H;
[0078] '是指电源角频率，单位是rad/s;
[0079] 是指转子电气角速度，单位是rad/s;
[0080] uds,uqs是指d、q轴定子电压，单位是V;
[0081] ids,iqs是指d、q轴定子电流，单位是A;
[0082] 匕iqm是指d、q轴激磁电流，单位是A;
[0083] Uv是指d、q轴转子磁链，单位是Wb;
[0084] I；是指电磁转矩，单位是Nm;
[0085] TL是指负载转矩，单位是Nm;
[0086] P是指极对数；
[0087] J是指机组转动惯量，单位是kg?m2。
[0088] 步骤1 :基于损耗模型的节能方法（LMC)归根结底都是要得到一个最佳励磁的表 达式，如果直接从图1的等效模型出发，推导最佳励磁表达式的过程必定过于繁杂。为了能 简化这个推导过程，得到相对简单易行的节能方案，首先对考虑铁损的异步电机dq轴状态 方程模型引入T-1变换，即对电流向量做变换如下式⑷：
[0089]
C43
[0090] 将式（4)代入考虑铁损的异步电机状态方程，为消去等效电路中转子的电感，特 别令a=LyLp同时考虑图1中各电流的关系，整理后得：
[0091]
[0093] 其中p为微分算子，ih分别为d、q轴转子电流，单位是A;idFf；，iqFf；分别为d、q 轴铁损电流，单位是A，
[0094] 根据式（5)重新绘出异步电机在同步旋转dq坐标系下的T-1简化等效电路，如图 2所示，
[0095] 步骤2 :本发明方法用于在矢量控制（转子磁场定向控制）系统中的节能控制，因 此，假设转子磁场已定向成功，贝有下式（6):
[0096]
(6)
[0097] 在式（6)的约束下，矢量控制系统达到稳态后，则有下式（7):
[0098]
(7)
[0099] 为进一步简化考虑铁损的异步电机数学模型，定义一个新的电流量，称之为转子 励磁电流i"，且在转子磁场定向后，Lmim，
[0100] 再重新定义新的等效电机参数如下：
[0101]
(8)
[0102] 将新定义的电流量及新定义的等效电机参数代入式（5)，得到：
[0103]
^9)
[0104] 如前所述，引入式⑷的电流变换后，4= 0,即iiv;iqm= 0,即:^^;^ - iv=i 1，至此，通过简化后异步电机模型中的定子、转子电流表达式，得到异步电机总 损耗计算式为：
[0105]
(10')
[0106] 其中，PtotalS电机总损耗，P_为定子铜损，Piran为铁损，P_为转子铜损，
[0107] 对于矢量控制系统而言，式（10)中仅有iqJPids可控，对式（10)中的变量进行整 理，仅保留iqjRids，则有：
[0108]
[0109] 式中的
，是为简化电机总损耗表达式 引入的d、q轴等效损耗电阻；
[0110] 步骤3 :考虑铁损后，按图2所示的等效电路，根据机-电能量转换原理，得到电磁 转矩表达式：
[mu]
(12)
[0112] 由于RFe?R/，RFe+R/ >>〇^")2,因此
将式（12) 近似变换为：[0113] Te= 3PL' nirniqs= K tirniqs， （13)[0114] 根据式（9)，得到下式（14):
(14)
[0115]
[0116] 其中
在此称之为转子等效时间常数，单位是s，这意味着稳态 时，i?=ids，因此，稳态时定子转矩电流变换为：
[0117]
(15)
[0118] 再将式（15)代入式（11)中，并将最终的总损耗表达式对ids求导数，得到下式：
[0119]
C16)
[0120] 对矢量控制调速系统而言，ids还可以认为是定子电流转矩分量，控制异步电机的 励磁水平，iqs与负载大小有关；式（11)所表示的异步电机总损耗Ptotal是关于ids的凹函 数，节能的目的是使异步电机总损耗最小，因此，式（11)的极值点即为总损耗最小点，
[0121] 令式（16)等于0,即dPtotal/dids= 0,求得的解即为最佳定子转矩电流给定值ids_ opt*
[0124] 为说明本发明节能方案如何嵌入矢量控制系统实时节能，给出了如图3所示的使 用本发明方法节能的矢量控制系统的系统框图。在这个系统中，矢量控制的定子励磁电流 分量指令值ids*不再是常数，而是以式（17)计算出的最佳定子励磁电流分量idscipt作为 ids*，这个定子励磁电流分量指令值随工况变化而实时变化，根据电机转速和负载转矩的情 况始终将电机励磁调整到最佳状态，实现总损耗最小，最大限度地提高异步电机运行效率。
[0125] 仿真验证及分析。
[0126] 在MATLAB中搭建了仿真模型。
[0127] 仿真中使用的电机参数如下：定子电阻札=2. 02 Q，转子电阻2. 055 Q，铁损 等效电阻RFe= 892Q，定子电感1^= 0. 1899H，转子电感1^= 0. 1899H，互感L"= 0. 1823， 漏磁系数〇 = 0. 125,转动惯量J= 0. 02kg极对数P= 2,额定功率PN= 3kW，额定转 矩TN= 19Nm〇
[0128] 首先，进行速度