一种考虑饱和效应的永磁同步电机模型构建方法

摘要

本发明公开了一种永磁同步电机模型构建方法，同时考虑了电机的结构凸极效应和饱和凸极效应，结构凸极系数考虑永磁同步电机，特别是内置式永磁同步电机由于结构引起的交直轴磁路不对称的凸极效应；饱和凸极系数考虑由于磁路饱和引起的交直轴不对称的凸极效应；基于所述结构凸极效应和饱和凸极效应给出一个的可辨识参数的非线性电机电感矩阵，从而建立永磁同步电机模型。本发明通过获得考虑饱和后的更准确的电感参数，来更好的构建电机模型和分析电机的非线性性能，使得电机在非线性工作状态下控制更准确。

主权项

一种永磁同步电机模型构建方法，其特征在于，该方法具体为：采用结构凸极系数K_str和饱和凸极系数K_sat表征永磁同步电机的磁路凸极效应，在考虑所述磁路凸极效应的基础上，构建α‑β静止坐标系和d‑q旋转坐标系下的电机模型；所述α‑β静止坐标系的永磁同步电机模型表示为：$\left[\begin{array}{c}{u}_{\alpha }\\ u_{\beta }\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{c}{i}_{\alpha }\\ i_{\beta }\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}{L}_{\alpha \alpha }& L_{\alpha \beta }\\ L_{\beta \alpha }& L_{\beta \beta }\end{array}\right]\frac{d}{dt}\left[\begin{array}{c}{i}_{\alpha }\\ i_{\beta }\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{e}_{\alpha }\\ e_{\beta }\end{array}\right],$其中，u_α和u_β为定子绕组电压的α轴和β轴分量，R为永磁同步电机定子绕组电阻，i_α和i_β分别为α‑β静止坐标系中α轴电流和β轴电流，α‑β静止坐标系下电机的线性电感矩阵$\left[\begin{array}{cc}{L}_{\alpha \alpha }& L_{\alpha \beta }\\ L_{\beta \alpha }& L_{\beta \beta }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{L}_t{K}_{\alpha }(1-K_{sat}{\cos }^2(\zeta +\theta \left)\right)& -\frac{1}{2}{L}_t{K}_{\beta }{K}_{sat}\sin 2(\zeta +\theta )\\ -\frac{1}{2}{L}_t{K}_{\alpha }{K}_{sat}\sin 2(\zeta +\theta )& L_t{K}_{\beta }(1-K_{sat}{\sin }^2(\zeta +\theta \left)\right)\end{array}\right],$为永磁同步电机磁链，为永磁同步电机定转子等效总电流，α‑β轴下的机构凸极系数其中θ为α轴与永磁同步电机等效转子电流间的夹角，ζ为与间的夹角，ρ为与定子等效电流i_s间的夹角，e_α和e_β分别为α轴和β轴下的反电势；所述d‑q旋转坐标系下的永磁同步电机模型表示为：$\left[\begin{array}{c}{u}_d\\ u_q\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}{L}_{dd}& L_{dq}\\ L_{qd}& L_{qq}\end{array}\right]\frac{d}{dt}\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}-{\lambda }_q^{*}\\ {\lambda }_d^{*}\end{array}\right]{\omega }_e$其中，u_d和u_q分别为定子电压的d轴和q轴分量，i_d和i_q分别为d‑q旋转坐标系中d轴和q轴电流，d‑q旋转坐标系非线性电感矩阵d‑q轴下的机构凸极系数和分别为d、q轴上的磁链值，ω_e为电机同步旋转角速度。