CN113595465B 电机驱动系统能耗优化控制方法及系统 （中南大学）

BasedFCS-MPCforDynamicThermal本发明公开了电机驱动系统能耗优化控制机电流分别输入至电机电流预测模型以及各个的预测电机电流以及下一周期各个逆变器功率各个逆变器功率器件能耗输入至以最小化电流电机电流值调控至参考电机电流值的最优控制2获取所述电机驱动系统的当前周期的实时电机电流以及参考电一周期的预测电机电流以及下一周期各个逆变将所述参考电机电流、所述预测电机电流以及所述各个逆变根据所述最优控制策略对应的各个逆变器桥臂的开关状态所述多目标优化控制模型包括：电机电流跟踪控制优化模型、逆变ii)为第[k]个系统采样周期内在电平状态组合mi下的电机电流跟踪控制i[k](mn)为第k个系统采样周期内对应第n个电平状态组合mn的电机电流跟踪控制et)为第k个系统采样周期内在电平状态组合met下的逆变器总能耗控制n)为第k个系统采样周期内对应第n个电平状态组合mn的逆变器总能耗控制量的控制目标函数的值，Abs(·)为基于绝对值的总能耗控制目标函数；为逆变器第l相桥臂第j个功率器件在第k+1个系统采样周期内对应第n个电3eb)为第[k]个系统采样周期内在电平状态组合meb下的逆变器能耗均衡eb衡控制目标函数；为逆变器第l相桥臂第j个功率器件在第k+1个系统采样周eteb)}z)表示第[k]个系统采样周期内在电平状态组合mz下的奖励函数最大函数nieteb)是第k个系统采样周期内对应第n个电平状态组合mn的eb)}表示在总数为N的逆变器所有可能电平状态组合m中选取使得奖励函为第k个系统采样周期内在电平状态组合met下的逆变器总能耗控制目标最小函数值；gebn)为第k个系统采样周期内对应第n个电平状态组合mn的逆变器能耗均衡控制量的控eb)为第k个系统采样周期内在电平状态组合meb下的逆变器能耗4m,=[s"[k],s"[k],s;[k]],分别表示在第k个系统采样周期内对应第nnn)分别为在第k+1个系统采样周期内对应第n个电平状态nqn)分别为在第k个系统采样周期内对应n数；s'k]表示在第[k]个系统采样周期内对应第n个电平状态组合的逆变器第l相桥臂的电l[k+1](mn)为在第k+1个系统采样周期内对应第n个电平状态组合mn的流经逆变器5温；和分别为逆变器第l相桥臂第j个功率器件的导通损耗函数和切换损耗系统采样周期内功率器件本身结温Tlj[k]有关；s"()和f"(•)分别为判断第j个功率器流通过以下模型获取得到：d_fullq_full[k]分别是在全速域下第[k]个系统采样周期内的电机d、qd_lmcec6s是电枢绕组电阻。8.一种计算机系统，包括存储器、处理器以及7逆变器中某一功率器件键合线老化断裂会导致逆变器出现故障，更换该故障功率器件后，[0009]根据所述最优控制策略对应的各个逆变器桥臂的开关状态控制所述电机驱动系8控制目标最小函数值，mi是使得电机电流跟踪控制目标函数值最小时对应的电平状态组ii[k](mn)为第k个系统采样周期内对应第n个电平状态组合mn的电机(mn)分别为在第k+1个系统采样周期内对应第n个电平状态组合mn的d、q轴定子电控制目标最小函数值，met是使得逆变器总能耗控制目标函数值最小时对应的电平状态组et为逆变器第l相桥臂第j个功率器件在第k+1个系统采样周期内对应第n个电平9eb)}ieteb)是第k个系统采样周期内对应第n个电平状态组合mneteb)}表示在总数为N的逆变器所有可能电平状态组合m中选取使得奖励样周期内对应第n个电平状态组合mn的逆变器总能耗控制量的控制目标函数的值；Jet[k](met)为第k个系统采样周期内在电平状态组合met下的逆变器总能耗控制目标最小函数值；n)为第k个系统采样周期内对应第n个电平状态组合mn的逆变器能耗均衡控制量的eb)为第k个系统采样周期内在电平状态组合meb下的逆变器能分别表示在第k个系统采样周期内对应第nnn)分别为在第k+1个系统采样周期内对应第n个电平状态nqn)分别为在第k个系统采样周期内对应身结温；和分别为逆变器第l相桥臂第j个功率器件的导通损耗函数和切换k个系统采样周期内功率器件本身结温Tlj[k]有关；s"(o)和分别为判断第j个功d_mtpac[0061]图4是本发明实施例采用电机驱动系统能耗优化控制方法前后铜损和铁损变化示[0062]图5是本发明实施例采用电机驱动系统能耗优化控制方法前后U相桥臂4个功率器[0063]图6是本发明实施例采用电机驱动系统能耗优化控制方法前后U相桥臂4个功率器[0069]根据最优控制策略对应的各个逆变器桥臂的开关状态控平逆变器的能耗性能优化控制为例进行说明，电机驱动系统采用转速-电流双闭环控制结qqpp4[0077]如图1所示，本申请实施例提供的一种电机驱动系统能耗优化控制方法及系统包[0079]需要说明的是，如图3所示，本实施例中电机驱动系统能耗优化控制方法处于转电流参考值计算模型处于转速-电流双闭环控制结构中的电流外环控制环节，最小化均衡例中的系统控制量为永磁同步电机定子d轴电流和定子q轴电流和逆变器子电流的参考值；ω[k]是第k个系统采样周期内的实际电角速度；ωs是额定电角速度；d_lmcnp[0096]其中ts是系统的采样时间；mn表示逆变器各相桥臂所有可能电分别表示在第k个系统采样周期内对应第nq[k+1](mn)分别为在第k+1个系统采样周期内对应第n(n＝1,2,…,n)分别为在第[k]个系统个电平状态组合mn的流经逆变器第l相桥臂的电流预测值；Tlj[k]是第k个系统采样周期内第l相桥臂第j个功率器件本身结温；和F(•)分别为逆变电流预测值il[k+1](mn)和第k个系统采样周期f"(•)分别为判断第j个功率器件是否产生导通损耗和产生切换损耗的函数；[0108]本实施例中，判断是否产生导通损耗和产生切换损耗的函数和f"()的采样周期内对应第n个电平状态组合下第l相桥臂的电平状态可表控制目标最小函数值，mi是使得电机电流跟踪控制目标函数值最小时对应的电平状态组ii[0125]其中Jet[k](met)为第[k]个系统采样周期内控制目标最小函数值，met是使得逆变器总能耗控制目标函数值最小时对应的电平状态组。iet,Heteb＝0)和电机驱动系统能耗优化控制方法/策略(采用全速域电机电流参考值计算U相四个功能耗优化控制方法/策略的电机驱动系统，本发明的控制方法可以