具体实施方式

如图1所示，本实施例N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法包括：

1)将N*3相永磁同步电机等效变换解耦为n个等效独立的三相永磁同步电机模型；

2)采用电机在线参数辨识方法得到每个三相永磁同步电机模型的电机参数；

3)根据三相永磁同步电机模型及电机参数对N*3相永磁同步电机的绕组单元自控制。

本实施例中，步骤1)得到的n个等效独立的三相永磁同步电机模型中，在绕组电流按照平均分配下，任意第i个等效独立的三相永磁同步电机模型的近似函数表达式为：

上式中，u_di和u_qi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，R_si为第i个绕组单元的电阻，i_di和i_qi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，L_di和L_qi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，n为绕组单元数量，L_md和L_mq分别为相邻两个绕组单元的互感的dq轴分量，ω_e为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψ_f为永磁体磁链，i＝1，2，...，n。

本实施例中，步骤1)得到的n个等效独立的三相永磁同步电机模型中，在绕组电流按照任意分配下，任意第i个等效独立的三相永磁同步电机模型的近似函数表达式为：

上式中，u_di和u_qi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，R_si为第i个绕组单元的电阻，i_di和i_qi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，L_di和L_qi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，L_md和L_mq分别为相邻两个绕组单元的互感的dq轴分量，ω_e为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψ_f为永磁体磁链。

本实施例中N*3相永磁同步电机一共包含n个绕组单元，第1～n个绕组单元(i＝1，2，...，n，下同)的电压方程的函数表达式分别为：

…

上述n个等效独立的三相永磁同步电机模型中任意第i个等效独立的三相永磁同步电机模型的函数表达式可等效为：

…

上式中，R_s1 ^*～R_sn ^*分别表示第1～n套绕组的定子电阻，L_d1 ^*～L_dn ^*表示分别表示第1～n套绕组的d轴电感，L_q1 ^*～L_qn ^*表示分别表示第1～n套绕组的q轴电感。

如图2所示，在得到根据三相永磁同步电机模型及电机参数的基础上，控制器1～控制器n分别控制对应的驱动器1～驱动器n来对N*3相永磁同步电机(N*3PMSM)中对应的绕组单元进行分布式控制，该控制方法为传统三相永磁电机的控制方法，闭环反馈量包括：绕组单元的三相电流i_ai，i_bi，i_ci，N*3相永磁同步电机的电角速度ω_e，绕组单元的相位θ_ei，输出控制量为三相电压V_ai，V_bi，V_ci，i＝1，2，...，n。N*3相永磁同步电机的每个绕组单元都是独立控制，有独立的控制器和驱动器。

本实施例中，步骤1)包括：

1.1)确定N*3相永磁同步电机各个绕组单元的电压方程和磁链方程；

1.2)根据各个绕组单元间互感相等，结合电压方程和磁链方程得到各个绕组单元的绕组方程；

1.3)根据N*3相永磁同步电机各个绕组单元的电流分配情况，简化各个绕组单元的绕组方程，从而得到n个等效独立的三相永磁同步电机模型。

本实施例中，步骤1.1)中确定任意第i个绕组单元的电压方程的函数表达式为：

上式中，u_di和u_qi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，R_si为第i个绕组单元的电阻，i_di和i_qi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，ψ_di和ψ_qi分别为第i个绕组单元的定子磁链的dq轴分量，ω_e为N*3相永磁同步电机的电角速度，t为时间。

本实施例中N*3相永磁同步电机一共包含n个绕组单元，第1～n个绕组单元的电压方程的函数表达式分别为：

…

其中，ω_e为电机的电角速度，u_d1、u_q1、u_d2、u_q2...u_dn、u_qn为各套绕组单元的定子电压，i_d1、i_q1、i_d2、i_q2...i_dn、i_qn为各套绕组单元的定子电流，ψ_d1、ψ_q1、ψ_d2、ψ_q2...ψ_dn、ψ_qn为各套绕组单元的定子磁链。

本实施例中，步骤1.1)中确定任意第i个绕组单元的磁链方程的函数表达式为：

上式中，ψ_di和ψ_qi分别为第i个绕组单元的定子磁链的dq轴分量，L_di和L_qi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，i_di和i_qi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，L_md(i+1)toi和L_mq(i+1)toi分别为第i+1个绕组单元与第i个绕组单元的互感的dq轴分量，L_md(i-1)toi和L_mq(i-1)toi分别为第i-1个绕组单元与第i个绕组单元的互感的dq轴分量，i_d(i+1)和i_q(i+1)分别为第i+1个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，i_d(i-1)和i_q(i-1)分别为第i-1个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，ψ_f为永磁体磁链。

本实施例中N*3相永磁同步电机一共包含n个绕组单元，第1～n个绕组单元的磁链方程的函数表达式分别为：

…

其中，L_d1、L_q1、L_d2、L_q2...L_dn、L_qn为各套绕组的dq轴电感，L_md1to2、L_mq1to2、L_md2to1、L_mq2to1、L_md3to2、L_mq3to2...L_mdnto1、L_mqnto1、L_mdnto2、L_mqnto2、L_md1ton、L_mq1ton、L_md(n-1)ton、L_mq(n-1)ton为绕套绕组d轴和q轴之间的互感，ψ_f为永磁体磁链。需要说明的是，本实施例中N*3相永磁同步电机一共包含n个绕组单元，第i-1个绕组单元、第i个绕组单元、第i+1个绕组单元是指相邻的三个绕组单元，由于绕组单元为环形布置，因此在边界处当i＝1时，i-1为n，i+1为2；当i＝n时，i-1为n-1，i+1为1。

结合电压方程和磁链方程，且L_md1to2＝L_md2to1＝...＝L_md1ton＝L_mdnto1＝L_md，L_mq1to2＝L_mq2to1＝...＝L_mq1ton＝L_mqnto1＝L_mq，可得到本实施例步骤1.2)中结合电压方程和磁链方程得到各个绕组单元的绕组方程的函数表达式为：

上式中，u_di和u_qi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，R_si为第i个绕组单元的电阻，i_di和i_qi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，L_di和L_qi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，L_md和L_mq分别为相邻两个绕组单元的互感的dq轴分量，ω_e为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψ_f为永磁体磁链。其中：

在此基础上，步骤1.3)根据N*3相永磁同步电机各个绕组单元的电流分配情况，简化各个绕组单元的绕组方程，从而得到n个等效独立的三相永磁同步电机模型。即：

在绕组电流按照平均分配下，任意第i个等效独立的三相永磁同步电机模型的近似函数表达式为：

上式中，u_di和u_qi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，R_si为第i个绕组单元的电阻，i_di和i_qi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，L_di和L_qi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，n为绕组单元数量，L_md和L_mq分别为相邻两个绕组单元的互感的dq轴分量，ω_e为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψ_f为永磁体磁链，i＝1，2，...，n。

在绕组电流按照任意分配下，任意第i个等效独立的三相永磁同步电机模型的近似函数表达式为：

上式中，u_di和u_qi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，R_si为第i个绕组单元的电阻，i_di和i_qi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，L_di和L_qi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，L_md和L_mq分别为相邻两个绕组单元的互感的dq轴分量，ω_e为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψ_f为永磁体磁链。

步骤2)中采用的电机在线参数辨识方法可根据需要采用最小二乘法、模型参考自适应法、卡尔曼滤波算法、人工智能算法等，其得到每个三相永磁同步电机模型的电机参数是指三相永磁同步电机模型的电感的dq轴分量L_d和L_q。

作为一种可选的实施方式，本实施例步骤2)中采用的电机在线参数辨识方法为最小二乘法，且三相永磁同步电机模型的电压方程最小二乘法的表达形式为：

上式中，u_d和u_q分别为定子电压的dq轴分量，R_s为三相永磁同步电机模型的电阻，i_d和i_q分别为绕组电流的dq轴分量，ω_e为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψ_f为永磁体磁链，L_d和L_q分别为三相永磁同步电机模型的电感的dq轴分量，p为微分算子；该电压方程最小二乘法的表达形式中，输入矩阵为：

参数矩阵为：

输出量矩阵y(k)为：

且在输入矩阵中需要对pi_d、pi_q微分进行离散化处理：

上式中，i_d(k)和i_q(k)为k时刻的绕组电流的dq轴分量，i_d(k-1)和i_q(k-1)为k-1时刻的绕组电流的dq轴分量，T_s为采样时间。

综上所述，针对现有多d-q坐标变换和VSD矢量空间解耦变换的数学模型，存在各三相绕组单元之间耦合强、控制复杂、不能与三相永磁电机通用，可移植性差等问题，本实施例方法通过模型等效变换的方法将N*3相永磁同步电机解耦成N个等效独立的三相永磁同步电机单元加以控制，再通过在线参数辨识电感参数的方法得到每个解耦后三相永磁同步电机单元的等效电机参数值，从而可完成对N*3相永磁同步电机的完全解耦控制。完全解耦后，可采用标准三相电机的控制方法，无需控制单元之间的实时数据通信，可沿用三相永磁电机控制算法，扩展性强，能够实现对每个三相绕组单元完全独立控制。

此外，本实施例还提供一种N*3相永磁同步电机绕组单元自控制装置，包括：

模型解耦程序单元，用于将N*3相永磁同步电机等效变换解耦为n个等效独立的三相永磁同步电机模型；

参数辨识程序单元，用于采用电机在线参数辨识方法得到每个三相永磁同步电机模型的电机参数；

独立控制程序单元，用于根据三相永磁同步电机模型及电机参数对N*3相永磁同步电机的绕组单元自控制。

此外，本实施例还提供一种N*3相永磁同步电机绕组单元自控制装置，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行前述N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法的步骤。

此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行前述N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法的计算机程序。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。