[发明专利]一种电机磁共能模型建立系统

说明书

本发明涉及一种电机磁共能模型建立系统，该系统计及齿槽、反电动势非正弦以及磁饱和影响建立磁共能模型，包括：电机工作点选取模块，用于获得同步直角坐标系下的W个电机电流工作点，W＝w_I×w_β；磁共能数值解获取模块，用于根据有限元参数仿真法获取电机的磁共能数值解；磁共能模型获取模块，用于对所述磁共能数值解获取模块获取的磁共能数值解进行二维傅里叶级数展开，并以关于电机电流工作点的多项式拟合傅里叶级数展开系数，获得不同电流激励下的磁共能模型。与现有技术相比，本发明从磁共能的数值模型入手，在充分考虑电机定转子结构特征上，计及齿槽、反电动势非正弦、电机磁饱和等非线性因素，获得电机磁共能的解析描述模型，具有精确度高等优点。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机控制技术领域，尤其是涉及一种计及齿槽、反电动势非正弦以及磁饱和等影响下的电机磁共能模型建立系统。

背景技术

电动汽车是新能源汽车技术的主要发展方向，而电机驱动系统是电动汽车核心部件。永磁同步电机以其功率密度大、恒转矩的转速范围宽以及效率高等优点受到越来越多的应用。传统的电机控制算法大多采用电感这一集中参数来对电压与磁链方程进行描述，面装式永磁同步电机利用三相绕组之间的自感和互感建立定子坐标系下的电机模型，而凸极式永磁同步电机则采用双轴式理论，通过引入交直轴电感建立转子坐标系下的电机模型。该控制算法需要满足以下关于被控电机的两点假设：

(1)永磁励磁磁场在空间波形是完全正弦的；

(2)电机始终工作在非磁饱和区。

然而由于汽车电驱动系统的特殊性，车用的永磁同步电机无法满足以上两点假设，这使得传统电机算法描述的电机模型将由于电感参数的变化而失真严重，同时其电磁转矩的计算结果也会带有较大的偏差，使其无法满足车用永磁同步电机对转矩精确/快速控制的要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电机磁共能模型建立系统，从磁共能的数值模型入手，在充分考虑电机定转子结构特征的基础上，计及齿槽、反电动势非正弦、电机磁饱和等非线性因素，获得电机磁共能的解析描述模型，为电机控制及离线仿真提供了参考。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电机磁共能模型建立系统，该系统计及齿槽、反电动势非正弦以及磁饱和影响建立磁共能模型，包括：

电机工作点选取模块，用于将相电流有效值I_s和定子电流矢量相对转子位置d轴的空间相位角β的电机实际工作区间分别等分为w_I与w_β份，根据功率等效原则获得同步直角坐标系下的W个电机电流工作点，W＝w_I×w_β；

磁共能数值解获取模块，用于根据有限元参数仿真法获取电机的磁共能数值解；

磁共能模型获取模块，用于对所述磁共能数值解获取模块获取的磁共能数值解进行二维傅里叶级数展开，并以关于电机电流工作点的多项式拟合傅里叶级数展开系数，获得磁共能模型I_s、β分别为相电流有效值和定子电流矢量相对转子位置的空间相位角(转矩角)，θ_r为转子位置对应的空间电角度坐标值。

所述电机电流工作点表示为：

P^m＝(I_s^m,β^m)

其中，P^m为电机电流工作点，β^m分别为第m个工作点的相电流有效值和转矩角，m＝1,2,...,W。

所述磁共能数值解获取模块获取电机的磁共能数值解的具体过程为：