[發(fā)明專利]一種同步電機的數(shù)學(xué)模型

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310745348.9
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103795317A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱紀洪;司賓強
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及同步電機的數(shù)學(xué)模型，屬于電機控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

為了對電機進行控制，需要電機的數(shù)學(xué)模型，通常采用兩種數(shù)學(xué)模型，一種是電壓平衡方程的數(shù)學(xué)模型，其在物理概念清晰能夠很好的描述整個電機，但不便于控制器設(shè)計，缺乏電機整體數(shù)學(xué)模型和各相數(shù)學(xué)模型之間的對應(yīng)關(guān)系，使得各相與整個電機之間的物理概念不清楚，不能突出各相繞組的物理意義，故不利于編寫各相繞組的實際控制程序。另一種是傳遞函數(shù)模型，Ω(s)Ua(s)=1/Ketms+1tm=RaJKeKt,]]>其雖能整體反映系統(tǒng)的輸入-輸出關(guān)系，有利于設(shè)計速度閉環(huán)控制律，由于對同步電機各相電壓-電流、電機輸出力矩和各相電流的關(guān)系缺少描述，故不能用于同步電機的矢量控制律等控制器設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種快速、物理概念清晰、運算實時性高的同步電機的數(shù)學(xué)模型。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種同步電機的數(shù)學(xué)模型，其特征在于，含有：N個相電壓到轉(zhuǎn)矩的變換支路、一個轉(zhuǎn)矩合成器、一個加速度比例環(huán)節(jié)、一個加速度積分器、一個速度積分環(huán)節(jié)和N個反電動勢反饋支路，N代表同步電機的相數(shù)；其中：

相電壓到轉(zhuǎn)矩的變換支路包括一個減法器、一個慣性環(huán)節(jié)、一個比例環(huán)節(jié)和一個旋轉(zhuǎn)變換器；所述減法器實現(xiàn)控制相電壓與各相反電動勢的相減運算，得到產(chǎn)生相電流的電壓差；所述慣性環(huán)節(jié)由電機的相電感L和電阻R確定，其數(shù)學(xué)表達式為：上述電壓差經(jīng)過所述慣性環(huán)節(jié)后，得到相電流i_X，下標X代表電機各相繞組，可取1、2、...、N；所述比例環(huán)節(jié)由電機的轉(zhuǎn)矩常數(shù)確定，記為C_M，所述相電流經(jīng)過所述比例環(huán)節(jié)后，得到每相轉(zhuǎn)矩幅值T_X＝C_M?i_X；所述旋轉(zhuǎn)變換器為包含電機轉(zhuǎn)子位置角θ和各相與第一相的相位差φ_X-1的正弦函數(shù)，其數(shù)學(xué)表達式為sin(θ+φ_X-1)，所述每相轉(zhuǎn)矩幅值經(jīng)過所述旋轉(zhuǎn)變換器后，求得每相實時轉(zhuǎn)矩T_X＝C_M?i_X?sin(θ+φ_X-1)；

所述轉(zhuǎn)矩合成器將所述各相實時轉(zhuǎn)矩進行綜合，輸出電機的總轉(zhuǎn)矩

所述加速度比例環(huán)節(jié)由電機轉(zhuǎn)子慣量的倒數(shù)確定，其數(shù)學(xué)表達式為上述總轉(zhuǎn)矩經(jīng)過該加速度比例環(huán)節(jié)后，產(chǎn)生電機轉(zhuǎn)子的角加速度α；

上述角加速度經(jīng)過加速度積分環(huán)節(jié)后，得到電機轉(zhuǎn)子角速度ω；

上述電機轉(zhuǎn)子角速度經(jīng)過速度積分環(huán)節(jié)后，得到電機轉(zhuǎn)子位置角θ，并將其實時反饋給轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)變換器和轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)變換器；