基于模型预测控制的电机转子主动热管理

摘要

当电机温度较低时,通过过载运行可以最大限度地利用电动机的扭矩能力,但是,电机过载运行的程度和时间通常很难确定,电机在峰值转矩的运行时间也往往通过经验估测。由于过载能力与电机温度密切相关,提出了一种新的单节点集总参数热模型,并采用模型预测控制(MPC)来实现转子的主动热管理。所提出的MPC热管理方案可以根据电机的热状态自适应地设定扭矩极限以限制转子温度,从而使得电机在过载运行中转子温度始终被控制在安全值以下。与现有的基于多节点热模型的MPC热管理方案相比,单节点热模型的参数简单易测,在此基础上的MPC热管理方案计算量小,实用性强。该方法经过实验验证,并与基于PI控制器的转子主动热管理方案进行比较。实验结果表明,该方案比传统的PI方案具有更好的控制性能,可以有效降低转子温度峰值,从而有效降低电机的热应力,提高电机寿命。