[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

本發明涉及一種永磁電機離散仿真模型設計方法，先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；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。本發明利用物理模型結合電氣模型和機械模型等，所設計的電機建模精確更高，尤其是有效提高電機建模的速度，降低了復雜對象的建模難度，簡化處理過程中的數據量，更易于實際仿真運用。仿真實驗驗證了本發明提出方法的正確性和有效性。本發明方法提高和滿足了永磁電機建模仿真的控制特性。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種永磁電機離散仿真模型設計方法。

背景技術

永磁電機由于高效率、高功率密度和較高的驅動性能已經廣泛應用于工業生產和家用電器中。其中，永磁同步電機和無刷直流電機是應用較為廣泛的電機之一。為了進一步有效預測、評估、和優化永磁電機的工作性能，對于永磁電機的仿真建模是非常重要的。目前，人們對于永磁電機的建模已經做了大量的研究工作。基于非線性有限元分析的電機建模方法是比較常見的一種。利用磁場有限元分析可以精確的獲得電機的電感、反電動勢和齒槽轉矩。雖然電機各個物理參數可以精確計算出來，但是所有相關參數的計算比較耗時，參數值的具有非線性和數量龐大，增大了電機建模的難度。因此，人們又進一步提出了采用簡化的永磁電機數學模型建模的方法。通過假定一些理想的永磁電機建模條件，比如磁路不飽和，無齒槽和電樞反應影響，定子內表面繞組分布均勻等，把復雜的非線性電機數學模型進一步簡化為簡單的數學方程。再利用數學方程進行電機建模，該方法可以快速實現永磁電機建模和驗證，不足之處是電機建模的精度較低。

發明內容

為了克服上述現有技術中存在的問題，本發明提供一種永磁電機離散仿真模型設計方法，本發明模型通用性強，精度高。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

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；

(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。

進一步地，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。

進一步地，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。