[发明专利]一种十二相永磁同步电机的建模方法

说明书

本发明公开了本发明涉及一种考虑谐波绕组的十二相永磁同步电机的建模方法，包括如下步骤：1）构建十二相永磁同步电机电感系数矩阵，并根据绕组函数，建立考虑谐波绕组的各相定子绕组自感和互感的解析式；2）建立永磁体在各相定子绕组中产生的基波磁链和谐波磁链的解析式；3）利用Matlab曲线拟合函数确定定子电感和永磁磁链的最优系数。本发明将对电机特性有着显著影响的谐波绕组考虑进十二相永磁同步电机的建模过程中，这对提高永磁同步电机分析和控制的精确性具有重要理论意义。

技术领域

本发明涉及一种多相电机的非线性建模方法，具体为考虑谐波绕组的十二相永磁同步电机(PMSM)的建模方法。

背景技术

近年来多相电机在一些大型的交流调速系统中得到越来越广泛的应用，相比于传统三相电机，多相电机在大功率高可靠性场合有着更加突出的优势：①可以用较小容量器件实现大功率。②多相电机系统可以实现冗余控制，大大提高系统可靠性。③减小转矩脉动。④减小直流母线电流谐波。

电机的模型是研究电机及其控制系统运行特性的基础。在大功率PMSM的运行特性分析、高精度PMSM位置、速度控制系统研究等方面，人们希望电机的模型能考虑各种非线性因素，尤其是定子绕组和永磁磁链空间谐波的影响，以提高分析的精确性。

常用的PMSM线性模型是以定子绕组和永磁磁链呈标准正弦分布为前提建立的，这与实际情况相差较大，因而其计算结果的精度不高。

发明内容

本发明的目的就是为了建立一种具有较高精度，且可用于对控制系统进行快速分析的PMSM模型，这对提高PMSM分析和控制的精确性具有重要理论意义。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种十二相永磁同步电机的建模方法，包括以下步骤

1)构建十二相永磁同步电机电感系数矩阵，并根据绕组函数，建立考虑谐波绕组的各相定子绕组自感和互感的解析式：

在自然坐标系下十二相永磁同步电机的电压和磁链的基本方程分别为

构建的电感系数矩阵L_s为

Ψ_s＝L_si_s+ψ_f

u_s＝[u_a1 u_b1 u_c1 u_a2 u_b2 u_c2 u_a3 u_b3 u_c3 u_a4 u_b4 u_c4]^T

i_s＝[i_a1 i_b1 i_c1 i_a2 i_b2 i_c2 i_a3 i_b3 i_c3 i_a4 i_b4 i_c4]^T

Ψ_s＝[ψ_a1 ψ_b1 ψ_c1 ψ_a2 ψ_b2 ψ_c2 ψ_a3 ψ_b3 ψ_c3 ψ_a4 ψ_b4 ψ_c4]^T

R_s＝diag[R R R R R R R R R R R R]