[發明專利]一種電機磁共能模型建立系統

有效

• 申請號: 201610036687.3
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN106992732B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 鐘再敏;江尚;周英坤;張光耀
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/18;H02P21/05
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

本發明涉及一種電機磁共能模型建立系統，該系統計及齒槽、反電動勢非正弦以及磁飽和影響建立磁共能模型，包括：電機工作點選取模塊，用于獲得同步直角坐標系下的W個電機電流工作點，W＝w_I×w_β；磁共能數值解獲取模塊，用于根據有限元參數仿真法獲取電機的磁共能數值解；磁共能模型獲取模塊，用于對所述磁共能數值解獲取模塊獲取的磁共能數值解進行二維傅里葉級數展開，并以關于電機電流工作點的多項式擬合傅里葉級數展開系數，獲得不同電流激勵下的磁共能模型。與現有技術相比，本發明從磁共能的數值模型入手，在充分考慮電機定轉子結構特征上，計及齒槽、反電動勢非正弦、電機磁飽和等非線性因素，獲得電機磁共能的解析描述模型，具有精確度高等優點。

技術領域

本發明涉及永磁同步電機控制技術領域，尤其是涉及一種計及齒槽、反電動勢非正弦以及磁飽和等影響下的電機磁共能模型建立系統。

背景技術

電動汽車是新能源汽車技術的主要發展方向，而電機驅動系統是電動汽車核心部件。永磁同步電機以其功率密度大、恒轉矩的轉速范圍寬以及效率高等優點受到越來越多的應用。傳統的電機控制算法大多采用電感這一集中參數來對電壓與磁鏈方程進行描述，面裝式永磁同步電機利用三相繞組之間的自感和互感建立定子坐標系下的電機模型，而凸極式永磁同步電機則采用雙軸式理論，通過引入交直軸電感建立轉子坐標系下的電機模型。該控制算法需要滿足以下關于被控電機的兩點假設：

(1)永磁勵磁磁場在空間波形是完全正弦的；

(2)電機始終工作在非磁飽和區。

然而由于汽車電驅動系統的特殊性，車用的永磁同步電機無法滿足以上兩點假設，這使得傳統電機算法描述的電機模型將由于電感參數的變化而失真嚴重，同時其電磁轉矩的計算結果也會帶有較大的偏差，使其無法滿足車用永磁同步電機對轉矩精確/快速控制的要求。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種電機磁共能模型建立系統，從磁共能的數值模型入手，在充分考慮電機定轉子結構特征的基礎上，計及齒槽、反電動勢非正弦、電機磁飽和等非線性因素，獲得電機磁共能的解析描述模型，為電機控制及離線仿真提供了參考。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種電機磁共能模型建立系統，該系統計及齒槽、反電動勢非正弦以及磁飽和影響建立磁共能模型，包括：

電機工作點選取模塊，用于將相電流有效值I_s和定子電流矢量相對轉子位置d軸的空間相位角β的電機實際工作區間分別等分為w_I與w_β份，根據功率等效原則獲得同步直角坐標系下的W個電機電流工作點，W＝w_I×w_β；

磁共能數值解獲取模塊，用于根據有限元參數仿真法獲取電機的磁共能數值解；

磁共能模型獲取模塊，用于對所述磁共能數值解獲取模塊獲取的磁共能數值解進行二維傅里葉級數展開，并以關于電機電流工作點的多項式擬合傅里葉級數展開系數，獲得磁共能模型I_s、β分別為相電流有效值和定子電流矢量相對轉子位置的空間相位角(轉矩角)，θ_r為轉子位置對應的空間電角度坐標值。

所述電機電流工作點表示為：

P^m＝(I_s^m,β^m)

其中，P^m為電機電流工作點，β^m分別為第m個工作點的相電流有效值和轉矩角，m＝1,2,...,W。

所述磁共能數值解獲取模塊獲取電機的磁共能數值解的具體過程為：