电机系统的外特性参数确定方法、装置、电子设备及介质与流程

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种电机系统的外特性参数确定方法、一种电机系统的外特性参数确定装置、一种电子设备和一种计算机可读存储介质。

背景技术：

永磁同步电机驱动系统具有高效率、高转矩密度等优良性能，在电动汽车动力驱动领域广泛应用。

驱动系统是由电机、控制器硬件、软件算法共同组成，为了得到电机系统的输出特性，需要应用各种分析工具或方法进行电机系统各种特性的联合仿真计算。

常见的分析方法都是通过对电机本体、控制器、控制算法进行独立仿真计算的，通过搭建实时仿真系统，在线仿真运行所有工况点以后才能导出系统特性，且而每种仿真算法侧重点不同，无法考虑多个系统影响因素直接计算电机和控制器匹配后的电机系统输出特性。

现有仿真计算方法无法直接对电机本体、控制器、控制算法综合计算，需要搭建复杂的实时仿真系统在线仿真后才能导出系统特性的问题。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种电机系统的外特性参数确定方法和相应的一种电机系统的外特性参数确定装置。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种电机系统的外特性参数确定方法，包括：

获取电机系统在实际工况下的预设参数的数值；所述预设参数包括电机永磁体磁链ψf、交轴电感lq、直轴电感ld；

根据所述电机系统的电流轨迹方程、转矩方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电流比mtpa约束条件下，生成mtpa曲线和电机系统输出最大转矩时的第一转折速度ω1；

根据所述电机系统的转矩方程、电压轨迹方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电压比mtpv约束条件下，生成mtpv曲线和所述电机系统输出最大功率时的第二转折速度ω2。

可选地，所述根据所述电机系统的电流轨迹方程、转矩方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电流比mtpa约束条件下，生成mtpa曲线，包括：

根据所述电机系统的电流轨迹方程、转矩方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电流比mtpa约束条件下，确定直轴电流参数与交轴电流参数的关系式：其中，iq为交轴电流，id为直轴电流；

采用所述直轴电流参数与交轴电流参数的关系式和所述转矩方程，设置iq由0增加至电流极限值ilim得到mtpa曲线。

可选地，所述根据所述电机系统的电流轨迹方程、转矩方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电流比mtpa约束条件下，确定电机系统输出最大转矩时的第一转折速度ω1，包括：

根据所述直轴电流参数与交轴电流参数的关系式和所述电流轨迹方程，在输出最大转矩的约束条件下，确定直轴电流参数与极限电流参数的关系式：

根据所述直轴电流参数与极限电流参数的关系式和所述电流轨迹方程，确定在输出最大转矩时的直轴电流值；

根据所述直轴电流参数与极限电流参数的关系式和所述转矩方程，确定最大转矩值；

根据所述最大转矩值和输出最大转矩时的直轴电流值，确定所述电机系统的输出最大转矩时的交流电流值；

根据所述输出最大转矩时的直轴电流值、交轴电流值，以及所述电压轨迹方程，确定输出最大转矩时的第一转折速度ω1。

可选地，所述根据所述电机系统的转矩方程、电压轨迹方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电压比mtpv约束条件下，生成mtpv曲线，包括：

根据所述电机系统的转矩方程、电压轨迹方程确定mtpv曲线方程：

根据所述预设参数的数值和所述mtpv曲线方程，生成mtpv曲线。

可选地，所述根据所述电机系统的转矩方程、电压轨迹方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电压比mtpv约束条件下，确定所述电机系统输出最大功率时的第二转折速度ω2，包括：

根据所述电流轨迹方程和所述mtpv曲线方程，确定电流轨迹与mtpv曲线的交点方程：

采用所述电流轨迹与mtpv曲线的交点方程和所述预设参数的数值，确定输出最大功率时的第二转折速度ω2。

可选地，所述电压轨迹方程为根据修正的定子电压方程和定子电压参数的约束方程确定；

所述修正的定子电压方程为：

所述针对定子电压参数的约束方程为：

可选地，还包括：

根据定子电压矢量参数与交轴电压矢量参数的关系式和稳态电子电压方程，确定交轴电流参数与定子电压矢量参数和电压矢量角的关系式：

根据定子电压矢量参数与直轴电压矢量参数的关系式和稳态电子电压方程，确定直轴电流参数与定子电压矢量参数和电压矢量角的关系式：

根据所述交轴电流参数与定子电压矢量参数和电压矢量角的关系式、所述直轴电流参数与定子电压矢量参数和电压矢量角的关系式、转矩方程以及所述预设参数的数值，生成所述电压矢量角与转矩te的关系曲线；

根据所述mtpa曲线与所述电压轨迹方程，确定所述mtpa曲线与电压矢量角和转矩te的关系曲线；

根据所述电压矢量角与转矩te的关系曲线，以及所述mtpa曲线与电压矢量角和转矩te的关系曲线，确定mtpa区域弱磁区的切换点的电压矢量角值。

本发明实施例还公开了一种电机系统的外特性参数确定装置，包括：

参数获取模块，用于获取电机系统在实际工况下的预设参数的数值；所述预设参数包括电机永磁体磁链ψf、交轴电感lq、直轴电感ld；

第一外特性参数确定模块，用于根据所述电机系统的电流轨迹方程、转矩方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电流比mtpa约束条件下，生成mtpa曲线和电机系统输出最大转矩时的第一转折速度ω1；

第二外特性参数确定模块，用于根据所述电机系统的转矩方程、电压轨迹方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电压比mtpv约束条件下，生成mtpv曲线和所述电机系统输出最大功率时的第二转折速度ω2。

可选地，所述第一外特性参数确定模块包括：

第一关系式确定子模块，用于根据所述电机系统的电流轨迹方程、转矩方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电流比mtpa约束条件下，确定直轴电流参数与交轴电流参数的关系式：其中，iq为交轴电流，id为直轴电流；

mtpa曲线确定子模块，用于采用所述直轴电流参数与交轴电流参数的关系式和所述转矩方程，设置iq由0增加至电流极限值ilim得到mtpa曲线。

可选地，所述第一外特性参数确定模块包括：

第二关系式确定子模块，用于根据所述直轴电流参数与交轴电流参数的关系式和所述电流轨迹方程，在输出最大转矩的约束条件下，确定直轴电流参数与极限电流参数的关系式：

直轴电流值确定子模块，用于根据所述直轴电流参数与极限电流参数的关系式和所述电流轨迹方程，确定在输出最大转矩时的直轴电流值；

最大转矩值确定子模块，用于根据所述直轴电流参数与极限电流参数的关系式和所述转矩方程，确定最大转矩值；

交流电流值确定子模块，用于根据所述最大转矩值和输出最大转矩时的直轴电流值，确定所述电机系统的输出最大转矩时的交流电流值；

第一转折速度确定子模块，用于根据所述输出最大转矩时的直轴电流值、交轴电流值，以及所述电压轨迹方程，确定输出最大转矩时的第一转折速度ω1。

可选地，所述第二外特性参数确定模块包括：

mtpv曲线方程确定子模块，用于根据所述电机系统的转矩方程、电压轨迹方程确定mtpv曲线方程：

mtpv曲线确定子模块，用于根据所述预设参数的数值和所述mtpv曲线方程，生成mtpv曲线。

可选地，所述第二外特性参数确定模块包括：

第三关系式确定子模块，用于根据所述电流轨迹方程和所述mtpv曲线方程，确定电流轨迹与mtpv曲线的交点方程：

第二转折速度确定子模块，用于采用所述电流轨迹与mtpv曲线的交点方程和所述预设参数的数值，确定输出最大功率时的第二转折速度ω2。

可选地，所述电压轨迹方程为根据修正的定子电压方程和定子电压参数的约束方程确定；

所述修正的定子电压方程为：

所述针对定子电压参数的约束方程为：

可选地，还包括：

第四关系式确定模块，用于根据定子电压矢量参数与交轴电压矢量参数的关系式和稳态电子电压方程，确定交轴电流参数与定子电压矢量参数和电压矢量角的关系式：

第五关系式确定模块，用于根据定子电压矢量参数与直轴电压矢量参数的关系式和稳态电子电压方程，确定直轴电流参数与定子电压矢量参数和电压矢量角的关系式：

第六关系式确定模块，用于根据所述交轴电流参数与定子电压矢量参数和电压矢量角的关系式、所述直轴电流参数与定子电压矢量参数和电压矢量角的关系式、转矩方程以及所述预设参数的数值，生成所述电压矢量角与转矩te的关系曲线；

第七关系式确定模块，用于根据所述mtpa曲线与所述电压轨迹方程，确定所述mtpa曲线与电压矢量角和转矩te的关系曲线；

切换点确定模块，用于根据所述电压矢量角与转矩te的关系曲线，以及所述mtpa曲线与电压矢量角和转矩te的关系曲线，确定mtpa区域弱磁区的切换点的电压矢量角值。

本发明实施例还公开了一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的电机系统的外特性参数确定方法的步骤。

本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的电机系统的外特性参数确定方法的步骤。

本发明实施例包括以下优点：

本发明实施例可以使用电机系统在实际工况下的预设参数的数值，根据电机系统的电流轨迹方程、转矩方程生成mtpa曲线和电机系统输出最大转矩时的第一转折速度ω1，根据电机系统的转矩方程、电压轨迹方程和所述预设参数的数值，生成mtpv曲线和所述电机系统输出最大功率时的第二转折速度ω2，无需实时仿真计算可以直接得出电机系统输出特性。

附图说明

图1是本发明的一种电机系统的外特性参数确定方法实施例的步骤流程图；

图2a是一种示例中电机系统的永磁体磁链ψf、交轴电感lq、直轴电感ld全域数值的示意图；

图2b是另一种示例中电机系统的永磁体磁链ψf、交轴电感lq、直轴电感ld全域数值的示意图；

图2c是另一种示例中电机系统的永磁体磁链ψf、交轴电感lq、直轴电感ld全域数值的示意图；

图3是电流矢量运行轨迹示意图；

图4是外特性曲线的示意图；

图5是电压矢量控制运行轨迹的示意图；

图6是本发明的一种电机系统的外特性参数确定装置实施例的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

由于电机结构、磁路饱和以及漏磁等原因使得电枢电流的交直轴分量引起交直轴电枢反应，且两轴磁路同时经过定、转子齿部和定子扼部闭合，因而交、直轴磁路之间存在着复杂的耦合现象，两轴相互影响不容忽略。从而导致不同负载电机的磁路饱和程度不同，引起电机永磁体磁链ψf及直轴电感ld、交轴电感lq(实际数值)的变化，永磁同步电机系统在不同实际工况下外特性参数有所变化，完全用额定工况时的参数已不能精确地反映电机系统外特性参数的本质。

为实现驱动电机本体与控制器控制策略的快速联合计算分析，本发明针对常用于永磁电机控制性能分析的基于id(直轴电流)-iq(交轴电流)电流矢量平面的电流/电压极限圆分析法进行了理论拓展，对永磁同步电机参数饱和特性进行了研究，提出了基于饱和特性的控制性能分析方法，使其同时适用于电流矢量控制(mtpa区)和电压矢量控制(弱磁控制区)的性能分析。基于上述技术原理，无需实时仿真计算可以直接得出电机系统输出特性。

参照图1，示出了本发明的一种电机系统的外特性参数确定方法实施例的步骤流程图，所述方法具体可以包括如下步骤：

步骤101，获取电机系统在实际工况下的预设参数的数值；所述预设参数包括电机永磁体磁链ψf、交轴电感lq、直轴电感ld；

随着转子转速的变化，电机永磁体磁链ψf、交轴电感lq、直轴电感ld随着变化。由于电机永磁体磁链ψf、交轴电感lq、直轴电感ld之间存在着复杂的耦合关系，额定工况下的参数不能精确地反映电机系统外特性参数。

对此，本发明实施例使用电机系统在实际工况下的预设参数的数值，来确定电机系统的外特性参数。

为了更好的确定电机系统的外特性，本发明实施例中，可以使用预设参数的全域数值。参照图2a、2b、2c所示为电机系统的永磁体磁链ψf、交轴电感lq、直轴电感ld全域数值的示意图。从图2a、2b、2c可以看出，永磁体磁链ψf、交轴电感lq、直轴电感ld不是简单的线性变化关系，而是存在复杂度影响关系。

在电机系统的d-q坐标系是随电机转子同步转动坐标系，转子磁场方向为d轴(直轴)，垂直于转子磁场方向为q轴(交轴)，将电机的数学模型转换到d-q坐标系下，可实现d轴和q轴的解耦，从而得到良好的控制特性。

电机系统的外特性主要通过外特性曲线体现，外特性曲线包括转矩/转速特性曲线和功率/转速特性曲线，反映了电机系统在不同转速下转矩功和功率的运行特性关系。

永磁电机系统的矢量控制的对象是d-q坐标系下的直轴电流id和交轴电流iq。在实际控制过程中，控制量还要受到电机及功率器件等约束。

电机定子绕组在设计时有最大电流的限制，逆变器功率器件也有最大电流的限制，这些因素共同构成了永磁电机系统定子电流矢量is的约束条件。所以，该约束条件可以表示为：

其中，ilim为电机所能承受最大电流和逆变器所能输出最大电流中的最小值。

由电流约束条件可知，电机定子电流矢量is在d-q坐标系下满足约束条件的轨迹是一个圆，称为电流极限圆。该圆圆心为d-q坐标系原点，半径为最大电流幅值，电机在运行时的实际电流矢量保持在电流极限圆以内。

由于逆变器的输出电压受电压源的限制，所以永磁电机系统上的电压矢量us也受到约束。该约束关系为：

其中，us为定子电压，ud为直轴电压，uq为交轴电压，ulim为逆变器极限供电电压。

理想状态下，d-q坐标系中的定子电压方程为：

其中，ω为电机转速，rs为定子绕组等效电阻。

将(2)式带入(1)式，得到稳态时忽略电感的瞬态压降及定子电阻压降，得到最大电压ulim下的电压轨迹方程(电压极限椭圆)：

(lqiq)²+(ldid+ψf)²＝(ulim/ω)²(3)

满足电压约束关系时，定子电压矢量在d-q坐标系下的轨迹是椭圆，该椭圆就为电压极限椭圆。椭圆圆心位于(ψf/ld，0)，椭圆的长短轴随转速ωe的升高而减小。电压极限椭圆与电流极限圆不同，电压极限椭圆除了和系统电压限制有关外还和转速大小有关，即随着电机转速越来越高，电压极限椭圆会越来越小。

永磁同步电机系统的电磁转矩方程为：

te＝3/2p[ψfiq+(ld-lq)idiq]

其中，p为转子极对数。根据电磁转矩方程可知iq电流和id电流的大小决定了电磁转矩的大小，而mtpa控制策略的目的就是同其他矢量控制策略输出相同电磁转矩时，在所有iq电流和id电流电流组合中，找到一组iq电流和id电流使之电流矢量is的幅值最小。

永磁同步电机一般以额定转速为分界点，可以将电机工作区域分为恒转矩区和恒功率区，在额定转速以下时，电机能维持较大转矩稳定运行，电压和电流的约束条件比较宽裕，逆变器能够输出足够的电压平衡电机旋转产生的反向电动势。随着电机升速超过转折转速进入恒功率区后，通过电压极限椭圆公式可知，电压和电流的约束条件越来越小，电机旋转产生的反向电动势已经和逆变器能够输出的最大电压平衡，继续提升电磁转矩无法使转速继续增加。因此，此时应该采用弱磁控制，通过对电机直轴电流进行控制降低电机反向电动势，使电机继续提升转速。

弱磁控制顾名思义即为降低电机磁场的控制方法，而永磁同步电机转子是永磁体不能同异步电机那样直接减小转子电流，所以在永磁同步电机只能通过负向增加d-q模型中直轴电流id来等效地减弱磁场。对于永磁同步电机，电机运行大致可以分为三个运行区域：恒转矩运行区、弱磁1区、弱磁2区。电流矢量运行轨迹如图3所示。

在恒转矩区，随着转速升高，电机输出转矩可以维持最大转矩不变，若在恒转矩区采用最大转矩电流比控制方法，电流矢量轨迹沿最大转矩电流比曲线移动，即图中oda曲线段。a点为电流极限圆与最大转矩电流比轨迹交点，对应的电磁转矩为t1，电机机械转速为ω1，此时逆变器输出电压达到最大，电流也达到限幅值，所以转速ω1为电机第一转折速度。

在弱磁1区，随着电机转速升高，电机输出功率恒定不变。在电机转速大于第一转折速度ω1并达到ω2(ω2＞ω1)时，由于电压极限椭圆的收缩，电流矢量a点处于电压极限椭圆与电流极限圆之外，所以超出了逆变器控制能力。此时使电流矢量轨迹沿电流极限圆从a点移动到b点，则电流矢量重新回到电流极限圆与电压极限椭圆的交集区域内，逆变器得以继续控制电机升速。b点是电流极限圆与转速ω2对应的电压极限椭圆的交点，对应转矩为t2。此段电流矢量轨迹为最大功率时的弱磁控制。

在弱磁2区，当转速大于ω2后，定子电力矢量将沿着图2中b点到c点的轨迹移动，此时运行轨迹满足单位电压输出最大转矩特性，所以称为mtpv控制。沿着此轨迹电机控制可以上升至最大转速。

如上所述，上述电压轨迹方程(3)是根据忽略电感的瞬态压降及定子电阻压降的定子电压方程推导的。

但是由于控制器所使用的功率开关管导通压降及死区效应的存在，导致输出电压波形产生畸变，减小了基波幅值，降低了电压利用率，同时增加了低次谐波含量和电机的谐波损耗。

对此根据控制器采用的igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)的vce管压降及续流二极管管压降vf可以线性化近似等效为：vce＝vce0+irce，其中vce为igbt的ce极电压，vce0为ce极电压的直流分量，rce为igbt的ce极电阻。

可以将rce归入电机定子电阻rs一同计算，。分析死区对每项电流的导通状态影响，可以得到死区引起的每项电压损耗，经过clarke、park变换并在一个周期内求平均值，得到ud、uq的平均电压损失为：

其中，θ为电流矢量角(电流矢量与d轴的夹角)，udc为直流母线电压，tdt为死区时间，ts为中开关周期。

另外，由于不同pwm调制方式对电压的利用率不同，从而导致电机控制性能输出有较大差异。pwm调制率k与电机相电压极限值ulim关系如下：

为了提高控制性能分析精度，本发明考虑功率器件管压降及死区效应的影响。修正的定子电压方程可以为：

将修正的定子电压方程和代入定子电压参数的约束方程(1)可以得到电压轨迹方程。

步骤102，根据所述电机系统的电流轨迹方程、转矩方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电流比mtpa约束条件下，生成mtpa曲线和电机系统输出最大转矩时的第一转折速度ω1；

最大转矩电流比mtpa约束条件就是在输出相同转矩时，使iq和id最小的条件。

在本发明实施例中，所述根据所述电机系统的电流轨迹方程、转矩方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电流比mtpa约束条件下，生成mtpa曲线的步骤可以包括如下子步骤：

子步骤s11，根据所述电机系统的电流轨迹方程、转矩方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电流比mtpa约束条件下，确定直轴电流参数与交轴电流参数的关系式：其中，iq为交轴电流，id为直轴电流；

根据转矩方程和电流轨迹方程，在矢量电流is为最小的极值条件下，得到

子步骤s12，采用所述直轴电流参数与交轴电流参数的关系式和所述转矩方程，设置iq由0增加至电流极限值ilim得到mtpa曲线。

在本发明实施例中，所述根据所述电机系统的电流轨迹方程、转矩方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电流比mtpa约束条件下，确定电机系统输出最大转矩时的第一转折速度ω1的步骤可以包括如下子步骤：

子步骤s21，根据所述直轴电流参数与交轴电流参数的关系式和所述电流轨迹方程，在输出最大转矩的约束条件下，确定直轴电流参数与极限电流参数的关系式：

子步骤s22，根据所述直轴电流参数与极限电流参数的关系式和所述电流轨迹方程，确定在输出最大转矩时的直轴电流值；

将电流轨迹方程代入直轴电流参数与极限电流参数的关系式，可以得到输出最大转矩时的直轴电流值。

子步骤s23，根据所述直轴电流参数与极限电流参数的关系式和所述转矩方程，确定最大转矩值；

将转矩方程代入直轴电流参数与极限电流参数的关系式，可以得到最大转矩值tmax。

子步骤s24，根据所述最大转矩值和输出最大转矩时的直轴电流值，确定所述电机系统的输出最大转矩时的交流电流值；

可以将最大转矩值和输出最大转矩时的直轴电流值代入转矩方程，确定输出最大转矩时的交流电流值。

子步骤s25，根据所述输出最大转矩时的直轴电流值、交轴电流值，以及所述电压轨迹方程，确定输出最大转矩时的第一转折速度ω1。

输出最大转矩时的交流电流值iq和直轴电流值id代入电压轨迹方程，得到第一转折速度ω1。

当转速小于ω1时，电机的最大转矩输出可以达到tmax，当转速大于ω1时，转矩会逐渐降低。

步骤103，根据所述电机系统的转矩方程、电压轨迹方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电压比mtpv约束条件下，生成mtpv曲线和所述电机系统输出最大功率时的第二转折速度ω2。

最大转矩电压比mtpv约束条件为使得单位单压输出最大转矩的条件。在本发明实施例中，

所述根据所述电机系统的转矩方程、电压轨迹方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电压比mtpv约束条件下，生成mtpv曲线的步骤可以包括如下子步骤：

子步骤s31，根据所述电机系统的转矩方程、电压轨迹方程确定mtpv曲线方程：

具体的，由电压轨迹方程和转矩方程根据极值条件可以得到mtpv曲线方程。

子步骤s32，根据所述预设参数的数值和所述mtpv曲线方程，生成mtpv曲线。

将永磁体磁链ψf、交轴电感lq、直轴电感ld的值代入mtpv曲线方程，生成mtpv曲线。

在本发明实施例中，所述根据所述电机系统的转矩方程、电压轨迹方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电压比mtpv约束条件下，确定所述电机系统输出最大功率时的第二转折速度ω2的步骤可以包括如下子步骤：

子步骤s41，根据所述电流轨迹方程和所述mtpv曲线方程，确定电流轨迹与mtpv曲线的交点方程：

子步骤s42，采用所述电流轨迹与mtpv曲线的交点方程和所述预设参数的数值，确定输出最大功率时的第二转折速度ω2。

将永磁体磁链ψf、交轴电感lq、直轴电感ld的值代入电流轨迹与mtpv曲线的交点方程，得到输出最大功率时的iq；

将输出最大功率时的iq代入mtpv曲线，得到输出最大功率时的第二转折速度ω2。

mtpv控制可以实现每伏特电压输出最大转矩的特性，即当输出同样的转矩前提下，mtpv曲线上的点所在的电压极限椭圆最小，所能达到的转速最大。mtpv曲线为电压极限椭圆与等转矩曲线相切的切点连线，由此可知，在一定的电压下，电压极限椭圆上所有点的转速相等，mtpv所处的转矩最大，因而转矩及功率也是此转速下的最大值。

本发明实施例的方法可以直接使用永磁体磁链ψf、交轴电感lq、直轴电感ld的数值，计算mtpa曲线、mtpv曲线、第一转折速度ω1和第二转折速度ω2，并且计算量少且不用仿真模型，节省计算时间。

参照图4所示为外特性曲线的示意图。转速在0rpm转速至ω1区间，转矩te最大值为mtpa与电流极限圆交点所产生的最大转矩。转速达到第一转折速度ω1时，受相电流最大值及相电压的限定，电流极限圆与电压极限椭圆交点轨迹所产生的转矩为最大转矩输出。当转速超过电流极限圆与mtpv曲线交点时的第二转折速度ω2时，电流指令沿mtpv曲线运行将会得到最大转矩输出。利用mtpa曲线上iq，id值，代入电压极限椭圆，即可得到每个转矩下对应的转折速度，从而得出弱磁扩速区。

本发明实施例可以使用电机系统在实际工况下的预设参数的数值，根据电机系统的电流轨迹方程、转矩方程生成mtpa曲线和电机系统输出最大转矩时的第一转折速度ω1，根据电机系统的转矩方程、电压轨迹方程和所述预设参数的数值，生成mtpv曲线和所述电机系统输出最大功率时的第二转折速度ω2，无需实时仿真计算可以直接得出电机系统输出特性。

在本发明实施例中，还可以在电压矢量空间，确定mtpa区与弱磁区的切换点。参照图5所示为电压矢量控制运行轨迹的示意图。

根据定子电压矢量参数与交轴电压矢量参数的关系式和稳态电子电压方程，确定交轴电流参数与定子电压矢量参数和电压矢量角的关系式：如图5所示，该公式对应iq的曲线。

根据定子电压矢量参数与直轴电压矢量参数的关系式和稳态电子电压方程，确定直轴电流参数与定子电压矢量参数和电压矢量角的关系式：如图5所示，该公式对应id的曲线。

根据所述交轴电流参数与定子电压矢量参数和电压矢量角的关系式、所述直轴电流参数与定子电压矢量参数和电压矢量角的关系式、转矩方程以及所述预设参数的数值，生成所述电压矢量角与转矩te的关系曲线；如图5所示，电压矢量角与转矩te的关系曲线对应te曲线。

根据所述mtpa曲线与所述电压轨迹方程，确定所述mtpa曲线与电压矢量角和转矩te的关系曲线；如图5所示，mtpa曲线与电压矢量角和转矩te的关系曲线对应te_mtpa曲线。

根据所述电压矢量角与转矩te的关系曲线，以及所述mtpa曲线与电压矢量角和转矩te的关系曲线，确定mtpa区与弱磁区的切换点。

如图5所示，根据te曲线和te_mtpa曲线的交点，得到mtpa区与弱磁区的切换点的电压矢量角值。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

参照图6，示出了本发明的一种电机系统的外特性参数确定装置实施例的结构框图，具体可以包括如下模块：

参数获取模块601，用于获取电机系统在实际工况下的预设参数的数值；所述预设参数包括电机永磁体磁链ψf、交轴电感lq、直轴电感ld；

第一外特性参数确定模块602，用于根据所述电机系统的电流轨迹方程、转矩方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电流比mtpa约束条件下，生成mtpa曲线和电机系统输出最大转矩时的第一转折速度ω1；

第二外特性参数确定模块603，用于根据所述电机系统的转矩方程、电压轨迹方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电压比mtpv约束条件下，生成mtpv曲线和所述电机系统输出最大功率时的第二转折速度ω2。

在本发明实施例中，所述第一外特性参数确定模块602可以包括：

第一关系式确定子模块，用于根据所述电机系统的电流轨迹方程、转矩方程和所述预设参数的数值，在最大转矩电流比mtpa约束条件下，确定直轴电流参数与交轴电流参数的关系式：其中，iq为交轴电流，id为直轴电流；

mtpa曲线确定子模块，用于采用所述直轴电流参数与交轴电流参数的关系式和所述转矩方程，设置iq由0增加至电流极限值ilim得到mtpa曲线。

在本发明实施例中，所述第一外特性参数确定模块602可以包括：

第二关系式确定子模块，用于根据所述直轴电流参数与交轴电流参数的关系式和所述电流轨迹方程，在输出最大转矩的约束条件下，确定直轴电流参数与极限电流参数的关系式：

直轴电流值确定子模块，用于根据所述直轴电流参数与极限电流参数的关系式和所述电流轨迹方程，确定在输出最大转矩时的直轴电流值；

最大转矩值确定子模块，用于根据所述直轴电流参数与极限电流参数的关系式和所述转矩方程，确定最大转矩值；

交流电流值确定子模块，用于根据所述最大转矩值和输出最大转矩时的直轴电流值，确定所述电机系统的输出最大转矩时的交流电流值；

第一转折速度确定子模块，用于根据所述输出最大转矩时的直轴电流值、交轴电流值，以及所述电压轨迹方程，确定输出最大转矩时的第一转折速度ω1。

在本发明实施例中，所述第二外特性参数确定模块603可以包括：

mtpv曲线方程确定子模块，用于根据所述电机系统的转矩方程、电压轨迹方程确定mtpv曲线方程：

mtpv曲线确定子模块，用于根据所述预设参数的数值和所述mtpv曲线方程，生成mtpv曲线。

在本发明实施例中，所述第二外特性参数确定模块603可以包括：

第三关系式确定子模块，用于根据所述电流轨迹方程和所述mtpv曲线方程，确定电流轨迹与mtpv曲线的交点方程：

第二转折速度确定子模块，用于采用所述电流轨迹与mtpv曲线的交点方程和所述预设参数的数值，确定输出最大功率时的第二转折速度ω2。

在本发明实施例中，所述电压轨迹方程为根据修正的定子电压方程和定子电压参数的约束方程确定；

所述修正的定子电压方程为：

所述针对定子电压参数的约束方程为：

在本发明实施例中，所述的装置还可以包括：

第四关系式确定模块，用于根据定子电压矢量参数与交轴电压矢量参数的关系式和稳态电子电压方程，确定交轴电流参数与定子电压矢量参数和电压矢量角的关系式：

第五关系式确定模块，用于根据定子电压矢量参数与直轴电压矢量参数的关系式和稳态电子电压方程，确定直轴电流参数与定子电压矢量参数和电压矢量角的关系式：

第六关系式确定模块，用于根据所述交轴电流参数与定子电压矢量参数和电压矢量角的关系式、所述直轴电流参数与定子电压矢量参数和电压矢量角的关系式、转矩方程以及所述预设参数的数值，生成所述电压矢量角与转矩te的关系曲线；

第七关系式确定模块，用于根据所述mtpa曲线与所述电压轨迹方程，确定所述mtpa曲线与电压矢量角和转矩te的关系曲线；

切换点确定模块，用于根据所述电压矢量角与转矩te的关系曲线，以及所述mtpa曲线与电压矢量角和转矩te的关系曲线，确定mtpa区域弱磁区的切换点的电压矢量角值。

本发明实施例可以使用电机系统在实际工况下的预设参数的数值，根据电机系统的电流轨迹方程、转矩方程生成mtpa曲线和电机系统输出最大转矩时的第一转折速度ω1，根据电机系统的转矩方程、电压轨迹方程和所述预设参数的数值，生成mtpv曲线和所述电机系统输出最大功率时的第二转折速度ω2，无需实时仿真计算可以直接得出电机系统输出特性。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：

包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述电机系统的外特性参数确定方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述电机系统的外特性参数确定方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例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，本发明实施例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用存储介质(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。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备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终端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终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端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终端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。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种电机系统的外特性参数确定方法和一种电机系统的外特性参数确定装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。