[發明專利]一種考慮瞬時鐵耗的開關磁阻電機建模方法

有效

• 申請號: 201711337213.3
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107862167B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 陳昊;閆文舉
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/367;G06F111/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

本發明公開一種考慮瞬時鐵耗的開關磁阻電機建模方法，適用于各種相數開關磁阻電機，屬于新型電機建模領域。該模型首先通過有限元分析軟件建立電機的有限元模型，通過分析電機的電磁場分布并根據等效磁路法得到電機每一區域的動態磁密計算公式，獲取每一特征區域的動態磁密。通過對電機頻域鐵耗計算模型進行分析，得到瞬時鐵耗計算模型。然后結合所得到的動態磁密獲取模型及瞬時鐵耗計算模型計算得到電機的整體鐵耗，最后對所計算的整體鐵耗進行分配，根據所分配的鐵耗大小調節相繞組兩端并聯等效電阻的大小，建立了一種考慮瞬時鐵耗的開關磁阻電機建模方法，提高了開關磁阻電機建模的準確性，具有重要的理論價值和廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種考慮瞬時鐵耗的開關磁阻電機建模方法，尤其適用于各相開關磁阻電機瞬時鐵損耗的建模。

背景技術

準確的仿真計算穩態、動態運行性能對開關磁阻電機驅動系統的設計、分析及控制至關重要。鐵耗作為在電機運行過程中損耗的重要組成部分，影響著電機的運行效率、溫升等動態性能。目前常用的仿真、分析開關磁阻電機驅動系統的動態性能多是在不包含損耗的情況下，采用有限元分析計算得到電機的靜態特性，根據所得到的靜態特性在MATLAB軟件Simulink模塊中建立開關磁阻電機驅動系統的動態仿真模型。上述模型對于速度較低、功率較小的開關磁阻電機而言，這種忽略對研究開關磁阻電機動態性能的影響較小。但是隨著電機轉速的升高或者功率的增加，鐵耗相對于電機中的其他損耗所占的比重越來越大，也就對開關磁阻電機的動態性能產生了較大的影響。對于高速開關磁阻電機而言，鐵耗在電機運行過程中所占的比重比較大，忽略鐵耗對開關磁阻電機驅動系統的研究會帶來較大的誤差。因此尋找一種需要考慮電機瞬時鐵損耗、精度較高和快速性較好的非線性建模方法是亟待解決的問題。

發明內容

技術問題：本發明的目的是要克服現有技術中的足之處，提供一種方法簡單、可提高開關磁阻電機的建模精度、仿真更加精確的考慮瞬時鐵耗的開關磁阻電機建模方法。

技術方案：為實現上述技術目的，本發明解決技術問題的技術方案：

一種考慮瞬時鐵耗的開關磁阻電機建模方法包括如下步驟：

a.首先通過有限元分析軟件建立電機的有限元模型，對電機的電磁場分布進行分析，根據電機電磁場的分布情況對電機的鐵心部分進行區域劃分，并在每一個特征區域內選取1個特征點，獲得每一個特征點隨轉子位置和電流變化的靜態磁密數據，采用等效磁路分析的方法對電機的磁密分布及變化趨勢進行分析，得到靜態磁密與每一區域特征點動態磁密的關系，進而得到電機每一區域的動態磁密計算公式，根據計算公式搭建動態磁密獲取模塊，得到電機每一區域特征點的動態磁密；

b.對電機頻域鐵耗計算模型進行分析，得到瞬時鐵耗計算模型；

c.結合所得到的每一特征區域的動態磁密及瞬時鐵耗計算模型計算得到電機的整體鐵耗，對得到電機的整體鐵耗進行分配，根據所分配的鐵耗大小調節相繞組兩端并聯等效電阻的大小，建立瞬時鐵耗的開關磁阻電機的建模。

所述鐵心部分劃分的區域為：每相定子極沿徑向方向等分為三個區域、轉子極沿徑向方向等分為三個區域、兩相定子極之間的定子軛部、轉子極間的軛部區域。

所述瞬時鐵耗計算模型為：

式中：P_hy,m、P_c,m和P_ex,m分別為開關磁阻電機單位質量的瞬時磁滯損耗、瞬時渦流損耗和瞬時附加損耗；

B_r和B_t分別為徑向和切向分量的磁密；