[發明專利]永磁同步電機高精度建模方法、設備及存儲介質

在審

• 申請號: 202111488591.8
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114465537A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 沈金亮;王大方;楊良會;林建華;李琪;劉朝輝
• 申請（專利權）人: 北京國家新能源汽車技術創新中心有限公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/14;H02P21/18;H02P25/022;H02P6/34
• 代理公司: 北京一品慧誠知識產權代理有限公司 11762
• 代理人: 張晨光

本發明涉及電機模擬器中的建模精度技術領域，公開了一種永磁同步電機高精度建模方法、設備及存儲介質，S1：基于車用永磁同步電機的電磁特性，建立交直軸磁鏈關于交直軸電流及轉子位置角的電磁模型；S2：基于車用永磁同步電機的熱特性，推導出電機內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行正向傳導，通過電流、電阻進行逆向傳導，建立面向電機模擬器的磁熱耦合模型；S4：將磁熱耦合模型應用在基于FPGA平臺的電機模擬器中驗證磁熱耦合模型的準確性。基于本發明所建立的磁熱耦合模型的電機模擬器，在滿足實時運算單元運算能力約束的條件下，充分考慮了真實電機非線性電磁特性和熱特性，有效地提高了電機模擬器的輸出端口模擬精度。

技術領域

本發明涉及電機模擬器中的建模精度技術領域，特別涉及一種永磁同步電機高精度建模方法、設備及存儲介質。

背景技術

隨著汽車市場競爭加劇，新車型研發和迭代速度逐漸加快，消費者和國家對電動汽車的可靠性和安全性越來越重視，完備的電動汽車電驅動系統測試顯得尤為重要。

傳統的電機控制器機械臺架測試系統由待測MCU、驅動電機和機械負載組成，這種系統雖然可以再現MCU的真實工作環境，但由于存在結構冗雜、效率低以及不便于實現極端工況等缺陷，很大程度上減緩了開發迭代速度，增加了整車失效風險。

為了規避以上問題，市場開發出功率級硬件在環測試平臺。與機械臺架對比，電磁效應(EME)可以通過參數配置模擬不同類型電機，獨特的并網饋能裝置實現了能量的回收利用，EME在安全性可控的虛擬環境下實現對電氣系統的測試，以及對各種故障和極端工況的模擬。EME系統的的組成主要包括功率放大單元、電機模型、電流跟蹤控制單元與濾波單元等。其中，電機模型根據MCU端實時采集的電壓計算出參考電流來模擬真實電機，電機模型的準確性決定了EME 系統的模擬精度，電機模型的實時性影響著EME系統的動態響應，是整個EME 系統的中樞單元。

車用永磁同步電機在實際運行時候，由于電機內部的鐵芯磁飽和、交直軸的交叉耦合、氣隙磁場諧波等電磁特性，及電機內部的各種損耗、溫度變化等熱特性，車用永磁同步電機的繞線電阻、交直軸電感、轉子磁鏈等參數很大程度上會實時變化，因此，如何提高永磁同步電機建模精度，實現對非線性電磁特性和熱特性因素進行模擬，從而具備良好的輸出端口模擬特性為本發明主要要解決的技術問題。

發明內容

為了解決現有技術中車用永磁同步電機的繞線電阻、交直軸電感、轉子磁鏈等參數實時變化，以至于影響到永磁同步電機模擬器的輸出端口模擬精度，本發明提供了一種永磁同步電機高精度建模方法、設備及存儲介質。

本發明的技術方案如下：

一種永磁同步電機高精度建模方法，包括：

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

S2：基于車用永磁同步電機的熱特性，推導出電機內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行正向傳導，通過電流、電阻進行逆向傳導，建立面向電機模擬器的磁熱耦合模型；

S4：將磁熱耦合模型應用在基于FPGA平臺的電機模擬器中驗證磁熱耦合模型的準確性。

進一步地，所述基于車用永磁同步電機的電磁特性，建立交直軸磁鏈關于交直軸電流及轉子位置角的電磁模型，通過：

S11：通過實驗臺架進行真實電機的標定來獲取電機模型的相關電氣參數；

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動電機端的三相電壓、三相電流、轉子位置角及轉速；

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