车用内置式永磁同步电机线性化损耗最小控制

林立，唐宏伟，邱雄迩，王跃球

（邵阳学院 电气工程系，湖南 邵阳 422004）

1 引言

由于环境污染、能源紧缺等问题日益突出，在工农业生产中新能源电动汽车成为各国研究的热点。内置式永磁同步电机（interior permanent magnet synchronous motor，IPMSM）具有高功率密度、高转矩惯量比、恒功率宽调速等优点成为理想的车用电机。一次充电续行里程是制约电动汽车发展的关键技术之一，因此提高车用IPMSM的运行效率越来越受到关注［1－2］。从目前研究情况看，文献［3－5］采用最大转矩比电流（maximum torque per ampere，MTPA）策略控制IPMSM，即在电机输出力矩满足要求的条件下定子电流最小，该方式减小了电机铜耗，有利于逆变器开关器件的工作，但这种控制策略是在忽略电机铁损耗的情况下进行的，因此并不是使IPMSM系统效率最高的控制方式；文献［6－8］针对IPMSM，提出了一种基于在线输入功率最小的黄金分割搜索算法，该方法能够实现包括逆变器和IPMSM电机在内的传动系统的全局效率最优，而且不涉及电机的损耗模型和参数，但它需要检测输入功率，同时由于存在寻优过程，实时性难以保证。文献［9－10］针对PMSM，建立了考虑铁损时PMSM电机的动态数学模型，推导了在同步旋转坐标系下变速、变转矩时使电机功率损耗最小的方法，该方法能够降低PMSM的损耗，但该文献为了研究问题的简单，只研究表贴式永磁同步电机（SPM）的损耗最小控制，尚未对IPMSM的损耗最小控制进行深入研究。因此，本文针对IPMSM电机的损耗问题，在分析电机损耗模型的基础上，结合IPMSM电机的矢量控制方案，依据考虑铁损耗的IPMSM数学模型，推导出损耗最小控制条件，考虑到实时性控制要求，得到最小损耗时的最优励磁电流和转矩电流，实现对IPMSM的损耗最小控制。……