[發(fā)明專利]永磁同步電機(jī)高精度建模方法、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111488591.8
• 申請(qǐng)日: 2021-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN114465537A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈金亮;王大方;楊良會(huì);林建華;李琪;劉朝輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號(hào): H02P21/00
• 分類號(hào): H02P21/00;H02P21/14;H02P21/18;H02P25/022;H02P6/34
• 代理公司: 北京一品慧誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11762
• 代理人: 張晨光

1.一種永磁同步電機(jī)高精度建模方法，其特征在于：包括：

S1：基于車用永磁同步電機(jī)的電磁特性，建立交直軸磁鏈關(guān)于交直軸電流及轉(zhuǎn)子位置角的電磁模型；

S2：基于車用永磁同步電機(jī)的熱特性，推導(dǎo)出電機(jī)內(nèi)部損耗及溫度變化的熱模型；

S3：將電磁模型與熱模型通過損耗進(jìn)行正向傳導(dǎo)，通過電流、電阻進(jìn)行逆向傳導(dǎo)，建立面向電機(jī)模擬器的磁熱耦合模型；

S4：將磁熱耦合模型應(yīng)用在基于FPGA平臺(tái)的電機(jī)模擬器中驗(yàn)證磁熱耦合模型的準(zhǔn)確性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)高精度建模方法，其特征在于：所述基于車用永磁同步電機(jī)的電磁特性，建立交直軸磁鏈關(guān)于交直軸電流及轉(zhuǎn)子位置角的電磁模型，通過：

S11：通過實(shí)驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行真實(shí)電機(jī)的標(biāo)定來獲取電機(jī)模型的相關(guān)電氣參數(shù)；

S12：通過改變電流矢量與q軸的夾角Beta Ref，由0°逐漸增大至90°，通過功率分析儀記錄下該過程中驅(qū)動(dòng)電機(jī)端的三相電壓、三相電流、轉(zhuǎn)子位置角及轉(zhuǎn)速；

S13：通過改變電流矢量Is Ref的大小，重復(fù)S12，直至電流達(dá)到扭矩允許的最大值；

S14：計(jì)算得到不同電流工況點(diǎn)下的dq軸磁鏈的瞬時(shí)值，得到dq軸磁鏈為dq軸電流、轉(zhuǎn)子位置角的三元非線性函數(shù)；

S15：通過反變換的方法得到dq軸電流為dq軸磁鏈、轉(zhuǎn)子位置角的三元非線性函數(shù)，完成永磁同步電機(jī)電磁模型的建立。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種永磁同步電機(jī)高精度建模方法，其特征在于：所述電磁模型，表示為以下形式：

其中，Ψd為d軸磁鏈，Ψq為q軸磁鏈，Ψd和Ψq的瞬時(shí)值取決于dq軸電流id、iq及轉(zhuǎn)子位置角θe，Ad、Aq、Bd、Bq為系數(shù)矩陣，C(θe)、S(θe)如下所示：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)高精度建模方法，其特征在于：所述基于車用永磁同步電機(jī)的熱特性，推導(dǎo)出電機(jī)內(nèi)部損耗及溫度變化的熱模型，通過：

S21：采用熱路法對(duì)電機(jī)溫升進(jìn)行計(jì)算，選取定子磁軛溫度、定子齒溫度、定子繞組溫度和永磁體溫度作為主要節(jié)點(diǎn)；

S22：根據(jù)損耗計(jì)算公式，獲取電機(jī)內(nèi)部損耗值；

S23：將不同工況下的電機(jī)損耗作為溫升熱源，帶入到電機(jī)的熱路結(jié)構(gòu)中，得到以所建立的熱路結(jié)構(gòu)中的四個(gè)主要節(jié)點(diǎn)作為狀態(tài)變量以及輸出量，以電機(jī)內(nèi)部損耗值和周圍空氣溫度TA作為輸入量的狀態(tài)空間表達(dá)式。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種永磁同步電機(jī)高精度建模方法，其特征在于：所述電機(jī)內(nèi)部損耗，包括：銅損耗與鐵損耗，

所述銅損耗包括基本銅耗，在永磁同步電機(jī)內(nèi)部定子內(nèi)阻為恒定值的情況下，基本銅耗與電流相關(guān)，具體為：

其中，Is為電機(jī)電流值，Rs為電機(jī)內(nèi)阻阻值；

所述鐵損耗包括磁滯損耗、渦流損耗、附加損耗和高頻損耗，即電機(jī)定子鐵損耗表示為：

P_Fe＝P_h+P_c+P_e+P_f；

Ph為磁滯損耗，Pc為渦流損耗，Pe為附加損耗，Pf為高頻損耗，在磁通密度為正弦的情況下具體表示為：

其中，a、b、c、d為各類損耗的常數(shù)系數(shù)，e為高頻損耗磁密系數(shù)，f為電頻率，Bm為正弦磁密峰值，PFe為鐵損耗。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種永磁同步電機(jī)高精度建模方法，其特征在于：所述鐵損耗計(jì)算通過：

在某一頻率附近選取一系列不同的頻率值，分別測(cè)出不同頻率值所對(duì)應(yīng)的總鐵損PFe值；

采用曲線擬合對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到鐵耗公式的兩個(gè)常系數(shù)A、B。