CN109831138B - 永磁同步电机最大效率转矩比控制方法及控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法及控制器，所述方法包括：S1、根据给定的永磁同步电机的目标转矩，采用MTPA曲线迭代获取目标转矩对应的最小电流工作点下的定子dq轴电流；S2、根据电机约束条件，建立永磁同步电机工作点选取模型；S3、根据永磁同步电机的目标转矩，当前永磁同步电机的电压极限椭圆、电流极限圆，基于永磁同步电机工作点选取模型，获取新的工作点。上述方法相较于线性化方式大大弱化了电压约束条件，可获得更佳的动态响应；能准确的求取MTPA曲线与电流限制曲线或电压限制曲线的交点避免了出现因计算误差而导致的转矩不稳定甚至震荡情况的出现。

Description

永磁同步电机最大效率转矩比控制方法及控制器

技术领域

本发明涉及永磁同步电机控制技术，尤其涉及一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法及控制器。

背景技术

永磁同步电动机以其体积小、效率高、功率密度大等优点而成为最具竞争力的电动汽车牵引电机，目前在日本的电动汽车上已得到了广泛的应用.永磁同步电机组成的闭环调速系统可以实现优良的动态性能、高精度和很宽的调整范围，在要求高性能、快速响应的场合具有很好的应用前景。因此，电动机性能的好坏，将很大程度上决定了电动汽车性能的优劣。永磁同步电机具有高功率密度、高效率和优良的调速性能，因此成为了我国电动汽车的主流驱动电机。随着科技的飞速发展，人们日渐追求着更高的功率密度，与之而来的便是更小的电机及逆变器体积、不断提高的逆变器开关频率，这将给永磁同步电机带来越来越大的热环境的挑战。恶劣的热环境将严重限制永磁同步电机性能的发挥，并导致定子绕组绝缘老化、甚至导致永磁体退磁。在不改变现有硬件的基础上，通过改进永磁同步电机的控制策略来提高其运行效率，则能减小电机发热，改善电机的热环境。同时，电动汽车的续航能力一直是电动汽车在推广过程中有待解决的问题之一。效率及其区间范围在很大程度上影响了新能源汽车的续航能力，制约其进一步的发展和应用。我国针对新能源汽车运行效率问题，将驱动系统效率80％以上区间定义为高效区间，且高效区间应超过80％的范围。本发明具有以下优点：可改善电动汽车驱动电机系统的热环境，更好地发挥电机性能，提高电机寿命，提高电动汽车动力系统的转矩动态响应，使电动汽车具有更佳的动力性能。

为了以最小的定子电流达到目标转矩，从而将定子铜耗降至最小并发挥出永磁同步电机的最大转矩性能，通常对永磁同步电机进行MTPA(MaximumTorquePerAmpere，MTPA)控制。但永磁同步电机的反电动势正比于电机转速，当单机端电压到达逆变器所能输出的最大值时，如果仍采用MTPA控制，随着转速的进一步提高，电机的输出转矩将迅速下降。这将导致永磁同步电机无法以较高的转速运行，从而无法满足电动汽车驱动电机的要求。

永磁同步电机的励磁磁场由永磁体产生，因此无法像异步电机那样容易弱磁。80年代ThomasM.Jahns等人开始对永磁同步电机的弱磁控制进行探索，90年代后弱磁控制的基本原理被不断并最终完善。弱磁控制指出，对于永磁同步电机，只能通过注入负的d轴电流以实现直轴去磁，从而在更宽的调速范围内获得较好的转矩性能。近年来发展出很多基于弱磁理论的永磁同步电机的控制策略，如转子磁场定向矢量控制。转子磁场定向矢量控制是一种转矩动态响应最优的控制策略，采用矢量控制的驱动电机在额定转速附近的运行效率较高，但远离额定转速区的效率不高。所以为了提高电机的运行效率，最小损耗控制等控制方法被提出，但最小损耗控制的动态响应难以满足电动汽车频繁启停、变速的要求。

专利《一种永磁同步电机的工作电流确定方法及装置》(专利号：CN107959452A)介绍了永磁同步电机多种工况下的交直轴电流的确定方法，但是，该方法对于较远的新工作点交直轴电流计算所需迭代次数多，导致系统响应速度也相对较慢。特别是针对电动汽车应用在中速、中高负载情况下的新工作点的初始迭代点固定也相对较慢。

因此，提出针对电动汽车应用，解决其运行在中速、中高负载情况下的交直轴电流的一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法是非常必要的。

发明内容

(一)发明目的

本发明提供一种针对电动汽车应用，解决其运行在中速、中高负载情况下的交直轴电流计算方法，通过选取动态初始迭代点进行工作点的迭代计算，以更快的速度确定新工作点的交直轴电流，从而提高系统的整体响应速度。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、根据给定的永磁同步电机的目标转矩T_eSP，采用MTPA曲线迭代获取目标转矩T_eSP对应的最小电流工作点下的定子d轴电流(i_dSP,i_qSP)；

S2、根据电机约束条件，建立永磁同步电机工作点选取模型；

S3、根据永磁同步电机的目标转矩T_eSP，当前永磁同步电机的电压极限椭圆|U|_lim、电流极限圆I_max，基于永磁同步电机工作点选取模型，获取新的工作点

所述步骤S2中，电机约束条件包括：

电机约束条件一：

新工作点

应位于电压极限椭圆的内部，即要满足电压要求：d|U|≤d|U|_SP；

|U|为永磁同步电机定子电压单相幅值，|U|_SP为永磁同步电机定子电压单相幅值的限制值；d|U|表示电压幅值的增量；d|U|_SP表示电压幅值的限制值的增量；

电机约束条件二：

新工作点(i_d ^*,i_q ^*)应位于电流极限圆的内部，即要满足电流要求：

(i_d ^*)²+(i_q ^*)²≤I_max ²；

若新工作点(i_d ^*,i_q ^*)因为优先满足约束条件一而导致无法满足(i_d ^*)²+(i_q ^*)²≤I_max ²，则新工作点(i_d ^*,i_q ^*)的选取应满足电流要求：

min[(i_d ^*)²+(i_q ^*)²]；

电机约束条件三：

新工作点(i_d ^*,i_q ^*)应当与目标转矩曲线的距离最小，即新工作点对应的转矩应满足转矩要求：min|dT_eSP-dT_e|，

T_eSP为要达到的目标转矩，T_e为新工作点的转矩；

电机约束条件四：

新的工作点(i_d ^*,i_q ^*)应当最靠近MTPA方式计算得到的电流工作点(i_dSP,i_qSP)，即新的工作点应满足效率要求：min|di_dSP-di_d|。

所述步骤S2包括：

建立直轴电流i_d和交轴电流i_q的dq坐标系，在dq坐标系中，建立电压极限椭圆、电流极限圆、最优转矩控制曲线、目标转矩曲线；

根据电机约束条件，建立永磁同步电机工作点选取模型：

模型一：若电压极限椭圆与电流极限圆没有交点，且在dq坐标系中，电压极限椭圆整体位于电流极限圆的左边，则根据电机约束条件一和约束条件二，选择电压极限椭圆与定子d轴的右交点作为新工作点

模型二：若电压极限椭圆与电流极限圆有交点，且目标转矩曲线与电流极限圆没有交点，电流极限圆与目标转矩曲线最近的点位于电压极限椭圆的内部，则根据电机约束条件一、电机约束条件二和电机约束条件三，选择MTPA曲线与电流极限圆的交点作为新工作点；

模型三：若电压极限椭圆与电流极限圆有交点，且目标转矩曲线与电流极限圆有交点，且MTPA曲线与目标转矩曲线的交点位于电压极限椭圆的内部，则根据电机约束条件一、电机约束条件二、电机约束条件三、电机约束条件四，选择MTPA曲线与目标转矩曲线的交点作为新工作点；

模型四：若电压极限椭圆与电流极限圆有交点，且目标转矩曲线与电流极限圆没有交点，电流极限圆上与目标转矩曲线最近的点位于电压极限椭圆的外部，则根据电机约束条件一、电机约束条件二和约束条件三，选择电流极限圆和电压极限椭圆的交点作为新工作点；

模型五：若电压极限椭圆与电流极限圆有交点，目标转矩曲线与电流极限圆有交点，MTPA曲线与目标转矩曲线的交点位于电压极限椭圆的外部，电压极限椭圆与目标转矩曲线的交点位于电流极限圆内部，则根据电机约束条件一、电机约束条件二、电机约束条件三和电机约束条件四，选择电压极限椭圆与目标转矩曲线的交点作为新的工作点；

模型六：若电压极限椭圆与电流极限圆有交点，目标转矩曲线与电流极限圆有交点，MTPA曲线与目标转矩曲线的交点位于电压极限椭圆的外部，电压极限椭圆与目标转矩曲线的交点位于电流极限圆外部，则根据电机约束条件一、电机约束条件二和电机约束条件三，选取电压极限椭圆与电流极限圆的交点作为新的工作点。

所述步骤S3包括：

S31、获取当前永磁同步电机的电压极限椭圆|U|_lim、电流极限圆I_max；

S32、判断电压极限椭圆与电流极限圆是否有交点，若否，且电压极限椭圆整体位于电流极限圆的左边，则获取第一交点(i_dq0,0)，并将第一交点(i_dq0,0)作为新工作点；所述第一交点(i_dq0,0)为电压极限椭圆定子d轴的右交点，若是则执行步骤S33；

S33、判断目标转矩曲线与电流极限圆是否有交点，若否，则执行步骤S34，若是，则执行步骤S35；

S34、获取第二交点(i_dTm,i_qTm)，判断第二交点(i_dTm,i_qTm)是否位于电压极限椭圆的内部，若是，则将第二交点作为新工作点，若否则执行步骤S36；所述第二交点(i_dTm,i_qTm)为电流极限圆与MTPA曲线的交点；

S35、获取第三交点(i_dSP,i_qSP)，判断第三交点(i_dSP,i_qSP)是否位于电压极限椭圆的内部，若否，则执行步骤S37，若是，则将第三交点(i_dSP,i_qSP)作为新工作点；所述第三交点(i_dSP,i_qSP)为MTPA曲线与目标转矩曲线的交点；

S36、获取第四交点(i_dUI,i_qUI)，并将第四交点(i_dUI,i_qUI)作为新工作点；所述第四交点(i_dUI,i_qUI)为电流极限圆和电压极限椭圆的交点(i_dUI,i_qUI)；

S37、获取第五交点(i_dUT,i_qUT)，判断第五交点(i_dUT,i_qUT)是否位于电流极限圆内部，若是，则将第五交点(i_dUT,i_qUT)作为新工作点；若否，则执行步骤S38；所述第五交点(i_dUT,i_qUT)为电压极限椭圆与转矩曲线的交点(i_dUT,i_qUT)；

S38、获取第六交点(i_dUI',i_qUI')，并将第六交点(i_dUI',i_qUI')作为新工作点；所述第六交点(i_dUI',i_qUI')为电压极限椭圆与电流极限圆的交点(i_dUI',i_qUI')。

所述步骤S36中，获取第四交点(i_dUI,i_qUI)包括：

判断第一交点(i_dq0,0)的横坐标是否大于第二交点(i_dTm,i_qTm)的横坐标，若是，则以第二交点(i_dTm,i_qTm)为迭代起始点(i_d0,i_q0)，建立dq坐标系，根据公式一进行迭代，获取第四交点(i_dUI,i_qUI)；

若否，则获取为第七交点，并以第七交点迭代起始点(i_d0,i_q0)，建立dq坐标系，根据公式二进行迭代，获取第四交点(i_dUI,i_qUI)；

所述第七交点为以第一交点(i_dq0,0)的横坐标为横坐标的电流极限圆上的点；

所述公式一为：

其中，I^*＝D_u×u+λ·v+x₀，

D_u＝u-u^T·x₀，x₀＝[-i_d0,-i_q0]^T＝[-i_dTm,-i_qTm]^T，

r_d＝R_Su_d0+ω_eL_du_q0，r_q＝R_Su_q0+ω_eL_qu_d0，L_d为当前永磁同步电机的定子d轴电感，L_q为当前永磁同步电机的定子q轴电感，u_d0为当前永磁同步电机的d轴电流，u_q0为当前永磁同步电机的q轴电流，ω_e为当前永磁同步电机的电角速度，R_S为永磁同步电机的定子电阻；

所述公式二为：

所述步骤S37中，获取第五交点包括：

以第三交点(i_dSP,i_qSP)为迭代起始点(i_d0,i_q0)，获取第八交点，所述第八交点为直线Lt与直线Lu的交点，并以第八交点作为第二次迭代的起点，按照公式一继续迭代，直到i_d ^*与i_q ^*均收敛至常数。

所述直线Lu为：d|U|_SP|U|₀＝r_ddi_d+r_qdi_q；

所述直线Lt为：k_ddi_d+k_qdi_q＝dT_eSP；

所述步骤S38中，获取第六交点包括：

判断第一交点(i_dq0,0)的横坐标是否大于第二交点(i_dTm,i_qTm)的横坐标，若是，则以第二交点(i_dTm,i_qTm)为迭代起始点(i_d0,i_q0)，建立dq坐标系，根据公式一进行迭代，获取第六交点；若否，则获取为第七交点，并以第七交点迭代起始点(i_d0,i_q0)，建立dq坐标系，根据公式二进行迭代，获取第六交点。

另一方面，本发明还提供一种永磁同步电机最大效率转矩比控制器，所述控制器包括工作状态获取模块、电流控制模块、三相逆变器调制控制模块；

所述工作状态获取模块，用于获取模块用于获取所述永磁同步电机的工作状态和给定的永磁同步电机的目标转矩T_eSP；

所述电流控制模块，用于执行上述方法，获得新的工作点；

所述三相逆变器调制控制模块，用于根据新的工作点调整对三相逆变器的开关管的控制信号，控制三相逆变器的输出电压，以调整永磁同步电机的输出工作电流。

所述三相逆变器调制控制模块，采用模型预测控制或空间矢量调制，根据新的工作点调整对三相逆变器的开关管的控制信号。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明对多数工作点的选取和计算均基于永磁同步电机原始的非线性特性曲线，因此获得的目标工作点较为准确，相较于线性化方式大大弱化了电压约束条件，可获得更佳的动态响应；能准确的求取MTPA曲线与电流限制曲线或电压限制曲线的交点，可最大程度上发挥出永磁同步电机输出转矩；相较于线性化方式，本发明对工作点求取的准确度不受负载以及目标转矩的影响，避免了出现因计算误差而导致的转矩不稳定甚至震荡情况的出现。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法；

图2为本发明实施例提供的一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法控制结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法模型一示意图；

图4为本发明实施例提供的一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法模型二示意图；

图5为本发明实施例提供的一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法模型三示意图；

图6为本发明实施例提供的一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法模型四示意图；

图7为本发明实施例提供的一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法模型五示意图；

图8为本发明实施例提供的一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法模型六示意图；

图9为本发明实施例提供的一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法获取新工作点信令图；

图10为本发明实施例提供的一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法迭代求取电压极限椭圆与电流极限圆的交点示意图；

图11为本发明实施例提供的一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法迭代求取电压极限椭圆与电流极限圆的交点示意图二；

图12为本发明实施例提供的一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法电压极限椭圆与转矩曲线示意图；

图13为本发明实施例提供的一种永磁同步电机最大效率转矩比控制系统空间矢量调制结构示意图；

图14为本发明实施例提供的一种永磁同步电机最大效率转矩比控制系统模型预测控制结构示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明的最大效率转矩比控制结构图如图2所示。其基本控制规则如下：

(1)选取电流集合{(i_d,i_q)}，在满足约束条件的前提下使实际转矩T_e尽量接近目的转矩T_eSP，即：

{(i_d,i_q)}＝arg min|T_eSP-T_e| (1)

且满足约束条件：

其中：|U|，|I|-定子电压和电流单相幅值；u_d，u_q-定子d轴电压和q轴电压；i_d，i_q-定子d轴电流和q轴电流；其中3/2变换采用幅值不变约束条件。

(2)在集合{(i_d,i_q)}中选取最接近MTPA曲线的组合(i_d,i_q)。

具体操作流程为给定目标转矩T_eSP后，根据MTPA曲线迭代求解出T_eSP对应的最小电流工作点下的定子d轴电流i_dSP，然后用约束条件进行约束重塑。

如图1所示，本实施例提供一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法，具体地，方法包括下述步骤：

S1、根据给定的永磁同步电机的目标转矩T_eSP，采用MTPA曲线迭代获取目标转矩T_eSP对应的最小电流工作点下的定子d轴电流(i_dSP,i_qSP)。

永磁同步电机的转矩方程如下：

其中，T_e为永磁同步电机的电磁转矩；p为永磁同步电机的极对数；L_d为永磁同步电机的定子d轴电感，L_q为永磁同步电机的定子q轴电感，Ψ为永磁同步电机的转子磁链。

最大转矩电流比下的d轴电流i_d和q轴电流i_q的表达式如下：

因此，可获得MTPA轨迹上的d轴和q轴电流是目标转矩T_eSP的单值函数，即：

[i_{d_MTPA},i_{q_MTPA}]＝f(T_eSP)。

但直接联立上式求取T_eSP在MTPA曲线上对应的i_dSP、i_qSP的值将需要求解四次方程，计算极为繁琐。考虑到当转矩电流比最大时，也同时意味着定子铜耗P_Cu最小，若P_Cu将化为i_d的一元函数，此时应有：

则可通过牛顿迭代的方式求取d轴目标电流i_dSP。根据永磁同步电机的转

矩方程可得：

定子铜耗表达式为：

因此，得到P_Cu关于i_d的一元函数：

根据

可得到迭代方程一：

i_qSP＝i_d0+Δi_d。

通过每次控制循环都将根据迭代方程一修正当前d轴电流i_d0，因此单次迭代就可以得到很高的精度。

S2、根据电机约束条件，建立永磁同步电机工作点选取模型。

对电机存在多种约束条件，要对约束条件进行优先级的区分，约束条件的优先级如下：

电机约束条件一：

新工作点

应位于电压极限椭圆的内部，即要满足电压要求：d|U|≤d|U|_SP；

|U|为永磁同步电机定子电压单相幅值，|U|_SP为永磁同步电机定子电压单相幅值的限制值。d|U|表示电压幅值的增量；d|U|_SP表示电压幅值的限制值的增量。

由于逆变器输出电压大小有限，且当调制比过大时有可能出现上下桥臂直通、电流严重畸变等不利情况，因此电压约束应当被最优先考虑，因此要保证满足约束条件d|U|≤d|U|_SP。

电机约束条件二：

新工作点(i_d ^*,i_q ^*)应位于电流极限圆的内部，即要满足电流要求：

(i_d ^*)²+(i_q ^*)²≤I_max ²。

新工作点

的电流应当位于电流极限圆的内部以保证避免电机的工作温度过高，所以要满足约束条件(i_d ^*)²+(i_q ^*)²≤I_max ²。

若工作点(i_d ^*,i_q ^*)因为满足约束条件一导致无法满足(i_d ^*)²+(i_q ^*)²≤I_max ²，则新工作点(i_d ^*,i_q ^*)的选取应满足电流要求：

min[(i_d ^*)²+(i_q ^*)²]。

电机约束条件三：

新工作点的转矩T_e与目标转矩T_eSP相比，是限制条件下的最大转矩：min|dT_eSP-dT_e|，

T_eSP为给定的永磁同步电机要达到的目标转矩，T_e为新工作点的转矩。

当受到电流极限圆或者电压极限椭圆的限制导致无法获得要求的转矩时，应当尽量获得限制条件下的最大转矩，即min|dT_eSP-dT_e|。

条件四：

新的工作点是最靠近MTPA方式计算得到的电流工作点(i_dSP,i_qSP)：min|di_dSP-di_d|。

尽量使用MTPA方式计算得到的电流工作点(i_dSP,i_qSP)，若无法使用该点时应当尽量使工作点靠近该点以获得最大效率，即min|di_dSP-di_d|。

根据约束条件，步骤S2包括：

建立直轴电流i_d和交轴电流i_qdq坐标系，在dq坐标系中，建立电压极限椭圆、电流极限圆、最优转矩控制曲线、目标转矩曲线。

根据约束条件的优先级设置以及电流极限圆、电压极限椭圆和转矩曲线三者的关系可将工作点的选取分为以下六种情况，同时也对应电动汽车多种不同的工况，如图2所示，其中虚线转矩曲线表示电动汽车在该速度下进行刹车制动。

根据电机约束条件，建立永磁同步电机工作点选取模型：

模型一：若电压极限椭圆与电流极限圆没有交点，且在dq坐标系中，电压极限椭圆整体位于电流极限圆的左边，则根据电机约束条件一和电机约束条件二，选择电压极限椭圆与定子d轴的右交点作为新工作点

当电动汽车运行在高速工况下，例如高速平稳行驶，高速轻刹车等情况，这种工况可以具体表示为电压极限椭圆与电流极限圆无交点，且电压极限椭圆整体位于电流极限圆的左边，由于约束条件(1)优先级最高，此种工况不需考虑转矩的大小与方向。如图3所示，电压极限椭圆与电流极限圆没有交点，为了满足约束条件一和条件二，此时应以电压极限椭圆与i_d轴的右交点(i_dq0,0)作为新工作点

此时的输出转矩大小为零，但这种情况下定子电流已经超过了限制值，长时间运行将会损坏电机，因此应尽量避免这种情况的出现。

模型二：若电压极限椭圆与电流极限圆有交点，且目标转矩曲线与电流极限圆没有交点，电流极限圆与目标转矩曲线最近的点位于电压极限椭圆的内部，则根据电机约束条件一、电机约束条件二和电机约束条件三，选择MTPA曲线与电流极限圆的交点作为新工作点。

当电动汽车运行在低速、高转矩的工况，例如启动、慢速爬陡坡和低速紧急刹车等情况，此种工况具体可以表示为转矩曲线与电流极限圆无交点，但电流极限圆上与转矩曲线最近的点(i_dTm,i_qTm)位于电压极限椭圆的内部。如图4所示，此时转矩曲线与电流极限圆没有交点，为满足约束条件一、二和三，应以电流极限圆上与转矩曲线最近的点作为新工作点，即图4中MTPA曲线与电流极限圆的交点(i_dTm,i_qTm)。

模型三：若电压极限椭圆与电流极限圆有交点，且目标转矩曲线与电流极限圆有交点，MTPA曲线与目标转矩曲线的交点位于电压极限椭圆的内部，则根据电机约束条件一、电机约束条件二、电机约束条件三、电机约束条件四，选择MTPA曲线与目标转矩曲线的交点作为新工作点。

当电动汽车运行在低速、低转矩的工况，例如低速平稳行驶，低速下坡等情况下，此种工况具体可以表示为转矩曲线与电流极限圆有交点，且MTPA方式计算所得的理想工作点(i_dSP,i_qSP)位于电压极限椭圆的内部。如图5所示，此时满足所有的约束条件，此时应当以MTPA方式计算得到的(i_dSP,i_qSP)作为新工作点(i_d ^*,i_q ^*)。

模型四：若电压极限椭圆与电流极限圆有交点，且目标转矩曲线与电流极限圆没有交点，电流极限圆上与目标转矩曲线最近的点位于电压极限椭圆的外部，则根据电机约束条件一、电机约束条件二和电机约束条件三，选择电流极限圆和电压极限椭圆的交点作为新工作点。

当电动汽车运行在中速、中高转矩的工况，例如中速爬缓坡、中速刹车等情况，此种工况下的电压限制圆与转矩曲线和电流极限圆的位置关系可以分为三种。第一种是转矩曲线与电流极限圆无交点，但电流极限圆与电压极限椭圆有交点，且电流极限圆上与转矩曲线最近的那点位于电压极限椭圆的外部，如图6所示，为了满足约束条件一、二和三，此时应当以电流极限圆和电压极限椭圆的交点(i_dUI,i_qUI)作为新工作点(i_d ^*,i_q ^*)。

模型五：若电压极限椭圆与电流极限圆有交点，目标转矩曲线与电流极限圆有交点，且MTPA曲线与目标转矩曲线的交点位于电压极限椭圆的外部，电压极限椭圆与目标转矩曲线的交点位于电流极限圆内部，则根据电机约束条件一、电机约束条件二和电机约束条件三，选择电压极限椭圆与目标转矩曲线的交点作为新的工作点。

模型五是当电动汽车运行在中速、中高转矩的工况的第二种关系，是转矩曲线与电流极限圆有交点，MTPA曲线与目标转矩曲线的交点位于电压极限椭圆的外部，电压极限椭圆与转矩曲线的交点位于电流极限圆内部。如图7所示，为满足约束条件一、二和三，应当以电压极限椭圆与转矩曲线的交点(i_dUT,i_qUT)作为新的工作点(i_d ^*,i_q ^*)。

模型六：若电压极限椭圆与电流极限圆有交点，目标转矩曲线与电流极限圆有交点，MTPA曲线与目标转矩曲线的交点位于电压极限椭圆的外部，电压极限椭圆与目标转矩曲线的交点位于电流极限圆外部，则根据电机约束条件一和电机约束条件二，选取电压极限椭圆与电流极限圆的交点作为新的工作点。

模型六是当电动汽车运行在中速、中高转矩的工况的第三种关系，转矩曲线与电流极限圆有交点，MTPA方式计算所得的理想工作点(i_dSP,i_qSP)位于电压极限椭圆的外部，电压极限椭圆与转矩曲线的交点(i_dUT,i_qUT)位于电流极限圆外部。

如图8所示，为满足约束条件一、二，与模型四相同，当选取电压极限椭圆与转矩曲线的交点(i_dUI',i_qUI')作为新的工作点(i_d ^*,i_q ^*)。

S3、根据永磁同步电机的目标转矩T_eSP，当前永磁同步电机的电压极限椭圆|U|_lim、电流极限圆I_max，基于永磁同步电机工作点选取模型，获取新的工作点

根据对以上各种情况成立条件的讨论以及各情况的求解方法的说明，整个最大效率转矩比控制的程序流程图如图9所示。

S31、获取当前永磁同步电机的电压极限椭圆|U|_lim、电流极限圆I_max。

电压极限椭圆(电压极限椭圆)|U|_lim、电流极限圆(电流极限圆)I_max为基于永磁同步电机弱磁控制算法中，对逆变器电流电压进行轨迹的控制。电流极限圆，即通过对电流进行3/2静止坐标系变换和2/2旋转坐标系变换后定子电流被分配到d轴和q轴上。

而电压极限椭圆因永磁同步电机在稳态时同时忽略定子电阻的情况下需满足电压方程：

同时电压又会受到逆变器最大输出限制，U_s^2＝U_d^2+U_q^2<＝U_lim^2，获得的电压极限椭圆方程。

以当前直轴电流id为横坐标，当前交轴电流iq为纵坐标，建立dq坐标系，获取当前永磁同步电机的电压极限椭圆U_lim、电流极限圆I_max。S32、判断电压极限椭圆与电流极限圆是否有交点，若否，且电压极限椭圆整体位于电流极限圆的左边，则获取第一交点(i_dq0,0)，并将第一交点(i_dq0,0)作为新工作点；所述第一交点(i_dq0,0)为电压极限椭圆定子d轴的右交点，若是则执行步骤S33。

此时永磁同步电机工作点选取模型为模型一。

判断电压极限椭圆与电流极限圆没有交点，且电压极限椭圆整体位于电流极限圆左边。

永磁同步电机的电压方程如下：

其中ω_e为电角速度，ω_m为机械角速度，电机转速

在高转速的情况下(即ω_e很大)，定子电阻R_s在式中可以忽略。将i_q＝0、

带入永磁同步电机的电压方程可以得到电压极限椭圆与i_d轴的右交点横坐标：

若i_dq0＜-I_max，即可判别为电压极限椭圆与电流极限圆无交点，为了使电流最小，应当选取(i_dq0,0)作为新工作点

S33、判断目标转矩曲线与电流极限圆是否有交点，若否，则执行步骤S34，若是，则执行步骤S35；

S34、获取第二交点(i_dTm,i_qTm)，判断第二交点(i_dTm,i_qTm)是否位于电压极限椭圆的内部，若是，则将第二交点作为新工作点，若否则执行步骤S36；所述第二交点(i_dTm,i_qTm)为电流极限圆与MTPA曲线的交点。

转矩曲线与电流极限圆无交点，但电流极限圆上与转矩曲线最近的点(i_dTm,i_qTm)位于电压极限椭圆的内部。判断转矩曲线与电流极限圆有无交点，即判断目标转矩的大小|T_eSP|是否小于电流限制下的最大转矩T_emax。

电流极限圆内的最大转矩点为MTPA曲线与电流极限圆的交点(i_dTm,i_qTm)，该点可通过：

求出，

即：

则根据永磁同步电机的转矩方程

可计算出T_emax:

此种情况下转矩曲线与电流极限圆无交点，且点(i_dTm,i_qTm)在电压极限椭圆内，即新工作点要同时满足：

|T_eSP|＜T_emax，

此时(i_dTm,i_qTm)在电压极限椭圆之内，应当选取(i_dTm,i_qTm)作为

S35、获取第三交点(i_dSP,i_qSP)，判断第三交点(i_dSP,i_qSP)是否位于电压极限椭圆的内部，若否，则执行步骤S37，若是，则将第三交点(i_dSP,i_qSP)作为新工作点；所述第三交点(i_dSP,i_qSP)为MTPA曲线与目标转矩曲线的交点。

转矩曲线与电流极限圆有交点，且MTPA方式计算所得的理想工作点(i_dSP,i_qSP)位于电压极限椭圆的内部。该情况需要满足以下条件：

|T_eSP|＜T_emax，

此时选取MTPA方法得到的点(i_dSP,i_qSP)作为新工作点

S36、获取第四交点，并将第四交点作为新工作点；所述第四交点为电流极限圆和电压极限椭圆的交点(i_dUI,i_qUI)。

判断第一交点(i_dq0,0)的横坐标是否大于第二交点(i_dTm,i_qTm)的横坐标，若是，则以第二交点(i_dTm,i_qTm)为迭代起始点(i_d0,i_q0)，建立dq坐标系，根据公式一进行迭代，获取第四交点；

若否，则获取为第七交点，并以第七交点迭代起始点(i_d0,i_q0)，建立dq坐标系，根据公式二进行迭代，获取第四交点(i_dUI,i_qUI)；

所述第七交点为以第一交点(i_dq0,0)的横坐标为横坐标的电流极限圆上的点；

所述公式一为：

其中，I^*＝D_u×u+λ·v+x₀，

D_u＝u-u^T·x₀，x₀＝[-i_d0,-i_q0]^T＝[-i_dTm,-i_qTm]^T，

r_d＝R_Su_d0+ω_eL_du_q0，r_q＝R_Su_q0+ω_eL_qu_d0，L_d为当前永磁同步电机的定子d轴电感，L_q为当前永磁同步电机的定子q轴电感，u_d0为当前永磁同步电机的d轴电流，u_q0为当前永磁同步电机的q轴电流，ω_e为当前永磁同步电机的电角速度，R_S为永磁同步电机的定子电阻。

所述公式二为：

如图6所示，转矩曲线与电流极限圆无交点，但电流极限圆与电压极限椭圆有交点，电流极限圆上与转矩曲线最近的点(i_dTm,i_qTm)位于电压极限椭圆的外部。此种情况下选取的新工作点需要同时满足：

|T_eSP|＜T_emax，

此时应当选取电压极限限制椭圆与电流极限圆的交点(i_dUI,i_qUI)作为

但此交点不是固定的，求解该点的坐标值一般采用迭代法，传统迭代法以点(i_dTm,i_qTm)为起始迭代点，通过对经过此点的电压椭圆线性化，迭代路径沿着电流极限圆到达点(i_dUI,i_qUI)，这里提供一种优化的迭代方法，即根据电压极限椭圆与i_d轴的右交点(i_dq0,0)横坐标i_dq0与点(i_dTm,i_qTm)横坐标i_dTm的大小关系的不同选择不同的迭代起始点进行迭代，从而获得更快的收敛速度，加快系统的动态性能。下面具体对此优化迭代方法进行说明。

PMSM的电磁转矩方程和电压幅值方程都可以表达为i_d和i_q的函数形式，因此电磁转矩的增量dT_el和电压幅值的增量d|U|可以使用增量di_d和di_q近似线性表达为：

对于指定初始点(i_d0,i_q0)，此点在当前转速下对应的电压为(u_d0,u_q0)，

令r_d＝R_Su_d0+ω_eL_du_q0，r_q＝R_Su_q0+ω_eL_qu_d0，d|U|_SP＝|U|_lim-|U|₀,则在dq坐标系中可用直线Lu：d|U|_SP|U|₀＝r_ddi_d+r_qdi_q近似代替|U|_lim电压极限椭圆，如图10所示。

|U|₀处电压椭圆的单位负梯度为

u也即为直线Lu的垂直矢量。

如图10所示，当电压极限椭圆与i_d轴的交点(i_dq0,0)的横坐标大于点(i_dTm,i_qTm)横坐标i_dTm时，选择(i_dTm,i_qTm)作为起始迭代点。在dq坐标系中，以(i_dTm,i_qTm)为坐标原点，那么电流圆的圆心坐标即为：

x₀＝[-i_d0,-i_q0]^T＝[-i_dTm,-i_qTm]^T。

迭代起始点到直线Lu的距离为u，其中，u有方向符号，可以表示为：

而坐标原点(i_dTm,i_qTm)到直线Lu的最短距离大小则可以表示为γ＝u^T·x₀，所以在图10中，D_u的方向与u一致时，D_u为正，其满足关系：

D_u＝u-u^T·x₀，

由此可以得到新工作点I^*在dq坐标系下的坐标为

I^*＝D_u×u+λ·v+x₀，

其中

所以最后得到的新工作点为：

如图12所示，当电压极限椭圆与i_d轴的右交点(i_dq0,0)的横坐标小于于点(i_dTm,i_qTm)横坐标i_dTm时，应选取在电流极限圆上的点

作为起始迭代点(i_d0,i_q0)，即此时的

这样使得迭代起始点更靠近新工作点，求得的电压近似直线Lu近似程度更好，得到新工作点的精确度更高。

计算新工作点的过程与上面类似，最后的新工作点为：

当得到新工作点

后，将其作为下一次迭代的起始点，以此循环，直到收敛于某一点，从而得到交点的坐标，即最后的解。

S37、获取第五交点(i_dUT,i_qUT)，判断第五交点(i_dUT,i_qUT)是否位于电流极限圆内部，若是，则将第五交点(i_dUT,i_qUT)作为新工作点；若否，则执行步骤S38；所述电压极限椭圆与转矩曲线的交点(i_dUT,i_qUT)。

以第三交点(i_dSP,i_qSP)为迭代起始点(i_d0,i_q0)，获取第八交点，所述第八交点为直线Lt与直线Lu的交点，并以第八交点作为第二次迭代的起点，按照上述公式一继续迭代，直到i_d ^*与i_q ^*均收敛至常数。

所述直线Lu为：d|U|_SP|U|₀＝r_ddi_d+r_qdi_q；

所述直线Lt为：k_ddi_d+k_qdi_q＝dT_eSP。

U₀为永磁同步电机定子电压初始值；其中，

其中，p为永磁同步电机的极对数；Ψ为永磁同步电机的转子磁链。

如图7所示，转矩曲线与电流极限圆有交点，MTPA方式计算所得的理想工作点(i_dSP,i_qSP)位于电压极限椭圆的外部，电压极限椭圆与转矩曲线的交点(i_dUT,i_qUT)位于电流极限圆内部。该情况需要满足以下条件：

|T_eSP|＜T_emax，

i_dUT ²+i_qUT ²≤I_max ²，

此时应当选取电压极限椭圆与转矩曲线的交点(i_dUT,i_qUT)作为新工作点

转矩方程也可以写为增量形式：

令

dT_eSP＝T_eSP-T_e0，则在dq坐标系中可用直线Lt：k_ddi_d+k_qdi_q＝dT_eSP近似代替T_eSP转矩曲线，如图5。

同样地，用直线Lu：d|U|_SP|U|₀＝r_ddi_d+r_qdi_q近似代替|U|_lim电压极限椭圆。取I₀＝(i_d0,i_q0)＝(i_dSP,i_qSP)作为迭代的初始点，如图12所示求出直线Lt与直线Lu的交点I₁，本实施例中，不再详细给出直线交点的求解，需要注意的是，求解的结果为dq坐标系下的坐标，再以I₁为第二次迭代点，按照上述步骤继续迭代，最后收敛于点(i_dUT,i_qUT)。判断(i_dUT,i_qUT)是否在电流极限圆内部，若是，则以点(i_dUT,i_qUT)作为新的工作点

若否，则属于模型六。

S38、获取第六交点(i_dUI',i_qUI')，并将第六交点(i_dUI',i_qUI')作为新工作点；所述第六交点(i_dUI',i_qUI')电压极限椭圆与电流极限圆的交点(i_dUI',i_qUI')判断第一交点(i_dq0,0)的横坐标是否大于第二交点(i_dTm,i_qTm)的横坐标，若是，则以第二交点(i_dTm,i_qTm)为迭代起始点(i_d0,i_q0)，建立dq坐标系，根据公式一进行迭代，获取第六交点(i_dUI',i_qUI')；若否，则获取为第七交点，并以第七交点迭代起始点(i_d0,i_q0)，建立dq坐标系，根据公式二进行迭代，获取第六交点(i_dUI',i_qUI')。

如图8所示，转矩曲线与电流极限圆有交点，MTPA方式计算所得的理想工作点(i_dSP,i_qSP)位于电压极限椭圆的外部，第六交点(i_dUI',i_qUI')电压极限椭圆与转矩曲线的交点(i_dUI',i_qUI')位于电流极限圆外部。此时应该满足以下条件：

|T_eSP|＜T_emax，

i_dUT ²+i_qUT ²＞I_max ²，

判断第六交点(i_dUI',i_qUI')是否在电流极限圆内部的方法步骤S37中已经说明，当求得点(i_dUT,i_qUT)后，若i_dUT ²+i_qUT ²＞I_max ²成立，则应当选取点(i_dUI',i_qUI')作为新的工作点

而点(i_dUI',i_qUI')的求解方法与步骤S36中，第四交点的获取类似，同样也是根据电压极限椭圆与i_d轴的右交点(i_dq0,0)横坐标i_dq0与点(i_dTm,i_qTm)横坐标i_dTm的大小关系的不同选择不同的迭代起始点进行迭代，最后得到(i_dUI',i_qUI')的坐标值，作为新工作点。

另一方面，本发明实施例，一种永磁同步电机最大效率转矩比控制器包括工作状态获取模块、电流控制模块、三相逆变器调制控制模块；

如图13所示，工作状态获取模块，用于获取模块用于获取所述永磁同步电机的工作状态和给定的永磁同步电机的目标转矩T_eSP；电流控制模块，用于执行上述方法，获得新的工作点；三相逆变器调制控制模块，用于根据新的工作点调整对三相逆变器的开关管的控制信号，控制三相逆变器的输出电压，以调整永磁同步电机的输出工作电流。

控制器分别与永磁同步电机和三相逆变器分别连接，获取永磁同步电机的工作状态，以给定的永磁同步电机的目标转矩T_eSP作为控制器的输入，并执行上述方法，获得新的工作点，以使永磁同步电机获得最大效率转矩比。

控制器获取永磁同步电机的工作状态，并执行上述方法，以给定的永磁同步电机的目标转矩T_eSP，获得新的工作点

采用模型预测控制(MPC)对三相逆变器开关管进行控制。可选地，如图14所示，控制器获取永磁同步电机的工作状态，并执行上述方法，以给定的永磁同步电机的目标转矩T_eSP，获得新的工作点

采用空间矢量调整调制，通过电流PI控制转换成新的工作点电压

后，经SVPWM转换成三相逆变器的开关信号，对三相逆变器开关管进行控制。

所述三相逆变器分别与所述直流电源和所述永磁同步电机连接；根据所述控制器的输出调整输出电压，以使所述永磁同步电机调整输出工作电流。

通过上述系统，可以在尽量满足转矩请求的同时，使电机获得最大的工作效率以及优秀的动态响应性能和转矩稳定性。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种永磁同步电机最大效率转矩比控制方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、根据给定的永磁同步电机的目标转矩T_eSP，采用MTPA曲线迭代获取目标转矩T_eSP对应的最小电流工作点下的定子dq轴电流i_dSP、i_qSP；

S2、根据电机约束条件，建立永磁同步电机工作点选取模型；

S3、根据永磁同步电机的目标转矩T_eSP，当前永磁同步电机的电压极限椭圆|U|_lim、电流极限圆I_max，基于永磁同步电机工作点选取模型，获取新的工作点i_d ^*、i_q ^*；

所述步骤S2中，电机约束条件包括：

电机约束条件一：

新工作点i_d ^*、i_q ^*应位于电压极限椭圆的内部，即要满足电压要求：d|U|≤d|U|_SP；

|U|为永磁同步电机定子电压单相幅值，|U|_SP为永磁同步电机定子电压单相幅值的限制值；d|U|表示电压幅值的增量；d|U|_SP表示电压幅值的限制值的增量；

电机约束条件二：

新工作点i_d ^*、i_q ^*应位于电流极限圆的内部，即要满足电流要求：

(i_d ^*)²+(i_q ^*)²≤I_max ²；

若新工作点i_d ^*、i_q ^*因为优先满足约束条件一而导致无法满足(i_d ^*)²+(i_q ^*)²≤I_max ²，则新工作点i_d ^*、i_q ^*的选取应满足电流要求：

min[(i_d ^*)²+(i_q ^*)²]；

电机约束条件三：

新工作点i_d ^*、i_q ^*的实际转矩T_e应当与目标转矩曲线的距离最小，即新工作点对应的转矩应满足转矩要求：min|dT_eSP-dT_e|；

电机约束条件四：

新的工作点i_d ^*、i_q ^*应当最靠近MTPA方式计算得到的电流工作点i_dSP、i_qSP，即新的工作点应满足效率要求：min|di_dSP-di_d ^*|；

所述步骤S2包括：

建立直轴电流i_d和交轴电流i_q的dq坐标系，在dq坐标系中，建立电压极限椭圆、电流极限圆、最优转矩控制曲线、目标转矩曲线；

根据电机约束条件，建立永磁同步电机工作点选取模型：

模型一：若电压极限椭圆与电流极限圆没有交点，且在dq坐标系中，电压极限椭圆整体位于电流极限圆左边，则根据电机约束条件一和约束条件二，选择电压极限椭圆与定子d轴的右交点作为新工作点i_d ^*、i_q ^*；

模型二：若电压极限椭圆与电流极限圆有交点，且目标转矩曲线与电流极限圆没有交点，电流极限圆与目标转矩曲线最近的点位于电压极限椭圆的内部，则根据电机约束条件一、电机约束条件二和电机约束条件三，选择MTPA曲线与电流极限圆的交点作为新工作点；

模型三：若电压极限椭圆与电流极限圆有交点，且目标转矩曲线与电流极限圆有交点，MTPA曲线与目标转矩曲线的交点位于电压极限椭圆的内部，则根据电机约束条件一、电机约束条件二、电机约束条件三、电机约束条件四，选择MTPA曲线与目标转矩曲线的交点作为新工作点；

模型四：若电压极限椭圆与电流极限圆有交点，且目标转矩曲线与电流极限圆没有交点，电流极限圆上与目标转矩曲线最近的点位于电压极限椭圆的外部，则根据电机约束条件一、电机约束条件二和电机约束条件三，选择电流极限圆和电压极限椭圆的交点作为新工作点；

模型五：若电压极限椭圆与电流极限圆有交点，目标转矩曲线与电流极限圆有交点，MTPA曲线与目标转矩曲线的交点位于电压极限椭圆的外部，电压极限椭圆与目标转矩曲线的交点位于电流极限圆内部，则根据电机约束条件一、电机约束条件二、电机约束条件三和电机约束条件四，选择电压极限椭圆与目标转矩曲线的交点作为新的工作点；

模型六：若电压极限椭圆与电流极限圆有交点，目标转矩曲线与电流极限圆有交点，且MTPA曲线与目标转矩曲线的交点位于电压极限椭圆的外部，电压极限椭圆与目标转矩曲线的交点位于电流极限圆外部，则根据电机约束条件一、电机约束条件二和电机约束条件三，选取电压极限椭圆与电流极限圆交点作为新的工作点；

所述步骤S3包括：

S31、获取当前永磁同步电机的电压极限椭圆|U|_lim、电流极限圆I_max；

S32、判断电压极限椭圆与电流极限圆是否有交点，若否，则获取第一交点i_dq0、0，并将第一交点i_dq0、0作为新工作点；所述第一交点i_dq0、0为电压极限椭圆定子d轴的右交点，若是则执行步骤S33；

S33、判断目标转矩曲线与电流极限圆是否有交点，若否，则执行步骤S34，若是，则执行步骤S35；

S34、获取第二交点i_dTm、i_qTm，判断第二交点i_dTm、i_qTm是否位于电压极限椭圆的内部，若是，则将第二交点作为新工作点，若否则执行步骤S36；所述第二交点i_dTm、i_qTm为电流极限圆与MTPA曲线的交点；

S35、获取第三交点i_dSP、i_qSP，判断第三交点i_dSP、i_qSP是否位于电压极限椭圆的内部，若否，则执行步骤S37，若是，则将第三交点i_dSP、i_qSP作为新工作点；所述第三交点i_dSP、i_qSP为MTPA曲线与目标转矩曲线的交点；

S36、获取第四交点，并将第四交点作为新工作点；所述第四交点为电流极限圆和电压极限椭圆的交点i_dUI、i_qUI；

S37、获取第五交点i_dUT、i_qUT，判断第五交点i_dUT、i_qUT是否位于电流极限圆内部，若是，则将第五交点i_dUT、i_qUT作为新工作点；若否，则执行步骤S38；所述第五交点i_dUT、i_qUT为电压极限椭圆与转矩曲线的交点i_dUT、i_qUT；

S38、获取第六交点i_dUI`、i<sub>qUI</sub>`，并将第六交点i_dUI`、i<sub>qUI</sub>`作为新工作点；所述第六交点i_dUI`、i<sub>qUI</sub>`为电压极限椭圆与电流极限圆的交点i_dUI`、i<sub>qUI</sub>`；

所述步骤S36中，获取第四交点i_dUI、i_qUI包括：

判断第一交点i_d0、0的横坐标是否大于第二交点i_dTm、i_qTm的横坐标，若是，则以第二交点i_dTm、i_qTm为迭代起始点i_d0、i_q0，建立dq坐标系，根据公式一进行迭代，获取第四交点i_dUI、i_qUI；

若否，则获取为第七交点，并以第七交点迭代起始点i_d0、i_q0，建立dq坐标系，根据公式二进行迭代，获取第四交点i_dUI、i_qUI；

所述第七交点为以第一交点i_dq0、0的横坐标为横坐标的电流极限圆上的点；

所述公式一为：

其中，I^*＝D_u×u+λ·v+x₀，

D_u＝u-u^T·x₀，x₀＝[-i_d0,-i_q0]^T＝[-i_dTm,-i_qTm]^T，

r_d＝R_Su_d0+ω_eL_du_q0，r_q＝R_Su_q0+ω_eL_qu_d0，L_d为当前永磁同步电机的定子d轴电感，L_q为当前永磁同步电机的定子q轴电感，u_d0为当前永磁同步电机的d轴电流，u_q0为当前永磁同步电机的q轴电流，ω_e为当前永磁同步电机的电角速度，R_S为永磁同步电机的定子电阻；

所述公式二为：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S37中，获取第五交点i_dUT、i_qUT包括：

以第三交点i_dSP、i_qSP为迭代起始点i_d0、i_q0，获取第八交点，所述第八交点为直线Lt与直线Lu的交点，并以第八交点作为第二次迭代的起点x₁，按照公式一继续迭代，直到i_d ^*与i_q ^*均收敛至常数；

所述直线Lu为：d|U|_SP|U|₀＝r_ddi_d+r_qdi_q；

所述直线Lt为：k_ddi_d+k_qdi_q＝dT_eSP；

|U|₀为永磁同步电机定子电压初始值；其中，

其中，p为永磁同步电机的极对数；Ψ为永磁同步电机的转子磁链。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S38中，获取第六交点i_dUI`、i<sub>qUI</sub>`包括：

判断第一交点i_dq0、0的横坐标是否大于第二交点i_dTm、i_qTm的横坐标，若是，则以第二交点i_dTm、i_qTm为迭代起始点i_d0、i_q0，建立dq坐标系，根据公式一进行迭代，获取第六交点i_dUI`、i<sub>qUI</sub>`；若否，则获取为第七交点，并以第七交点迭代起始点i_d0、i_q0，建立dq坐标系，根据公式二进行迭代，获取第六交点i_dUI`、i<sub>qUI</sub>`。

4.一种永磁同步电机最大效率转矩比控制器，其特征在于，

所述控制器包括工作状态获取模块、电流控制模块、三相逆变器调制控制模块；

所述工作状态获取模块，用于获取模块用于获取所述永磁同步电机的工作状态和给定的永磁同步电机的目标转矩T_eSP；

所述电流控制模块，用于执行上述权利要求1-3任一所述方法，获得新的工作点；

所述三相逆变器调制控制模块，用于根据新的工作点调整对三相逆变器的开关管的控制信号，控制三相逆变器的输出电压，以调整永磁同步电机的输出工作电流。

5.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，

所述三相逆变器调制控制模块，采用模型预测控制或空间矢量调制，根据新的工作点调整对三相逆变器的开关管的控制信号。

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