[發明專利]一種勵磁同步電機的建模方法和硬件在環測試系統

在審

• 申請號: 202110008734.4
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112799313A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 劉群英;李博文;朱德清;夏銳;章凡;霍欣莉;衡一嘉;張昌華;陳樹恒
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

1.一種勵磁同步電機建模方法，包括外圍電路建模和同步電機模型建模，其特征在于，所述同步電機模型為5階同步電機模型，包括定子模型、轉子模型、電磁轉矩計算模型和轉子運動模型，其中：

定子模型采用如下abc坐標系下定子電壓方程為基礎進行建模，采用電動機慣例作為建模正方向,利用Simulink中Simscape庫模塊搭建得到：

其中，u_a、u_b、u_c為定子abc相電壓，ψ_a、ψ_b、ψ_c為定子abc相磁鏈，r_a、r_b、r_c為定子abc相電阻，i_a、i_b、i_c為定子abc相電流；

轉子模型采用如下fDQ繞組電壓方程為基礎對轉子部分進行純數值化建模得到：

其中，T'_do為d軸開路瞬態時間常數，T”_do為d軸開路超瞬態時間常數，T”_qo為q軸開路超瞬態時間常數，E_f為定子勵磁電動勢，E'_q為q軸瞬變電動勢，E”_q為q軸超瞬變電動勢，E”_d為d軸超瞬變電動勢，X₁為電樞漏抗，X_d為d軸同步電抗，X'_d為d軸瞬變電抗，X”_d為d軸超瞬變電抗，X_q為q軸同步電抗，X”_q為q軸超瞬變電抗，i_d、i_q為dq軸定子電流；

電磁轉矩計算模型以如下的電磁轉矩方程為基礎進行建模得到：

其中，T_e為電磁轉矩，λ為電機的極對數；

轉子運動模型以如下運動方程為基礎進行建模，以逆時針旋轉為旋轉正方向：

其中，J為電機轉動慣量，θ為轉子位置角的電角度，w為轉子電角速度，T_m為負載轉矩；

同步電機模型的工作過程如下：

將外圍電路產生的定子abc相電壓u_a、u_b、u_c輸入定子模型，得到定子abc相電流i_a、i_b、i_c，并輸入至電磁轉矩計算模型；定子abc相電流i_a、i_b、i_c經過park變換轉換成dq軸定子電流i_d、i_q輸入至轉子模型；

轉子模型根據輸入的dq軸定子電流i_d、i_q計算得到dq軸超瞬變電動勢E”_d、E”_q進行輸出，經過如下磁鏈置換方程置換出dq軸的磁鏈ψ_d、ψ_q：

將磁鏈ψ_d、ψ_q經過反park變換變換成定子abc相磁鏈ψ_a、ψ_b、ψ_c，發送給電磁轉矩計算模型；再將定子abc相磁鏈ψ_a、ψ_b、ψ_c經過微分算子p轉換成感應電動勢E_a、E_b、E_c反饋到定子模型；

電磁轉矩計算模型根據輸入的abc軸定子電流i_a、i_b、i_c和定子abc相磁鏈ψ_a、ψ_b、ψ_c計算得到電磁轉矩T_e，輸入至轉子運動模型，由轉子運動模型計算得到轉子轉速N_r進行輸出。