[發明專利]一種永磁電機離散仿真模型設計方法

有效

• 申請號: 201711322621.1
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN107919823B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 林海;李耀華;周熙煒;司利云;陳金平;陳俊碩
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: H02P6/34
• 分類號: H02P6/34
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種永磁電機離散仿真模型設計方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)獲取永磁電機的相電壓，磁鏈和轉矩，并求得電機的三相繞組相電壓v_a、v_b和v_c，永磁電機的相電壓，磁鏈和轉矩分別包括：

ψ_abc＝L_abci_abc+ψ_rabc (7)

其中，V_abc為三相電壓，i_abc為三相電流，ψ_abc為三相定子磁鏈，ψ_rabc為三相轉子磁鏈，R_abc為三相定子繞組等效電阻，L_abc為三相定子繞組等效電感；T_e為電磁轉矩，T_L為負載轉矩；T_cog為齒槽轉矩；ω為電機轉速，θ為轉子位置；F為電機轉子摩擦系數，J為轉動慣量；p為極對數；電機的三相繞組相電壓v_a、v_b和v_c的求取步驟具體包括：

先由公式(6)至公式(10)，得到：

其中，v_a、v_b和v_c為電機的三相繞組相電壓，i_a、i_b和i_c為電機的三相繞組相電流；ψ_ra、ψ_rb和ψ_rc為三相轉子磁鏈；r_a、r_b和r_c為繞組三相電阻；L_aa、L_bb和L_cc為定子繞組自感，L_ab、L_ac、L_ba、L_bc、L_ca和L_cb分別為定子繞組互感；其中，轉子磁鏈的時間微分能夠表示為：

再將電機的三相繞組相電壓v_a、v_b和v_c簡化，得到：

其中：

e_a、e_b和e_c為由于轉子磁鏈造成的三相感應電動勢；

(2)利用三相繞組相電壓v_a、v_b和v_c構建電機等效數學模型，由電機等效數學模型構建物理模型，結合永磁電機的電氣模型、機械模型和電機信號檢測模塊，完成永磁電機離散仿真模型設計；電機等效數學模型為：

其中，v_a、v_b和v_c為電機的三相繞組相電壓；r_a、r_b和r_c為繞組三相電阻；i_a、i_b和i_c為電機的三相繞組相電流；L_aa、L_bb和L_cc為定子繞組自感，L_ab、L_ac、L_ba、L_bc、L_ca和L_cb分別為定子繞組互感；e_a、e_b和e_c為三相感應電動勢；

在永磁電機的相電壓矩陣方程中，電機繞組的端電壓由四個壓降部分構成，由該四個壓降部分構建物理模型；其中，第一壓降部分是定子電阻壓降，第二壓降部分為定子電流的時間變化所導致的壓降，第三壓降部分為定子電流的變化所導致的壓降，第四壓降部分為轉子磁鏈的時間變化而導致的壓降；

第一壓降部分由Matlab中的可控電壓源代替；

第二壓降部分由于所乘系數的不同，分為自感壓降和互感壓降；其中，帶互感系數的壓降由Matlab中的可控電壓源代替，帶自感系數的壓降部分用可調電感離散模型代替，

電感電壓為

上式(2)的離散表達式為

那么，通過電感的電流為

上式(4)的離散表達式為

其中，L為電機繞組的電感，Ts為系統采樣周期，z代表離散系統中的復變量；利用式(5)和可控電流源設計得到可調電感離散模型；

第三壓降部分中，忽略互感和自感的時間變化對于電機相電壓的影響；第四壓降部分由Matlab中的可控電壓源代替。