一种永磁同步电机空载电流仿真分析方法技术

一种永磁同步电机空载电流仿真分析方法，属于永磁同步电机性能与一致性分析技术领域。包括以下步骤：采用Maxwell有限元仿真，根据永磁同步电机的结构，构建永磁同步电机空载电流与影响该空载电流的n个底层结构参数p

A simulation analysis method of no load current for permanent magnet synchronous motor

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机空载电流仿真分析方法
本专利技术涉及一种永磁同步电机空载电流仿真分析方法，属于永磁同步电机性能与一致性分析

技术介绍
永磁同步电机的结构参数分散性会影响永磁同步电机的电感，进而影响永磁同步电机的空载电流。目前基于Maxwell的永磁同步电机的空载仿真建模通常认为相电流为恒定的0值，通过设置固定的电机结构参数和电磁方案，分析电机的齿槽转矩和感应电压情况，而忽视了参数分散性对电机空载电流的影响，且电机本体建模，不能控制电机的转子启动位置，因而无法得到随电机结构参数变化的空载电流，并进行批量电机空载电流一致性分析。基于Simulink的电机双闭环控制建模，通过外加电路的方式可保证每次仿真的电机转子的启动位置一致。因而，结合Maxwell电机本体仿真和Simulink电机控制系统仿真，将Maxwell电机本体仿真得到的随电机结构参数分散性影响的电机电感值解析出来，设置到Simulink电机双闭环控制系统仿真模型中，则可以构建出用于反映电机空载电流受电机结构参数分散性影响的仿真模型，并为进一步评价永磁同步电机的一致性水平奠定基础。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种永磁同步电机空载电流仿真分析方法，以解决目前在永磁同步电机建模的相关研究中，未曾考虑制造工艺对产品输出特性的影响，以及无法控制机电产品启动位置引起的输出特性误差的问题实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种永磁同步电机空载电流仿真分析方法，所述分析方法包括以下步骤：步骤一：采用Maxwell有限元模型仿真，根据永磁同步电机的结构，构建永磁同步电机空载电流与影响该空载电流的n个底层结构参数pi(i∈1,...,n)的集合P＝{p1,p2,...,pn}(n<∞)之间的模型关系，P为n个底层结构参数集合；步骤二：根据永磁同步电机的SVPWM双闭环控制原理，基于simulink构建永磁同步电机的外加控制电路，形成控制系统模型；步骤三：通过步骤一有限元模型仿真得到对应结构参数下的永磁同步电机三相自感和互感值，计算得到DQ电感值，即交直轴电感值；步骤四：将步骤三计算得到的DQ电感值代入到步骤二的控制系统模型中，由步骤二控制系统模型仿真输出永磁同步电机的空载电流，构建反映所述永磁同步电机空载电流与所述n个底层结构参数集合P以及m(n<∞,m≤n)个材料属性之间的模型。本专利技术相对于现有技术的有益效果是：(1)本专利技术采用有限元仿真与控制电路仿真相结合的方式，以永磁同步电机的具体制造结构参数为基础，通过有限元仿真能够得到对应尺寸参数下的永磁同步电机电感值，通过永磁同步电机的电感值建立电机结构参数和空载电流之间的联系，解决了目前的永磁同步电机建模方法无法考虑参数分散性对空载电流的影响的问题。(2)本专利技术对永磁同步电机空载电流进行仿真，充分考虑了电机转子启动位置对空载电流的影响，通过有限元仿真与控制系统仿真相结合的方式，通过SVPWM控制原理的控制电路对转子启动位置和逆变器中各管的开断时刻进行控制，能够控制永磁同步电机模型的转子启动位置一致，避免因转子启动位置不同造成永磁同步电机空载电流有效值之间的差异。附图说明图1为本专利技术具体实施方式二中披露的某型号永磁同步电机的控制系统示意图；图2为本专利技术所述一种永磁同步电机空载电流仿真分析方法的流程图；图3为本专利技术具体实施方式二中披露的某型号永磁同步电机的有限元仿真模型；图4为空间矢量图；图5为合成新矢量示意图；图6为具体实施方式中披露的某型号永磁同步电机的空载电流仿真波形图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。具体实施方式一：本实施方式提供了一种永磁同步电机空载电流仿真分析方法，所述方法首先根据永磁同步电机的组成特点、结构参数以及电磁方案确定其本体结构仿真模型；之后以该永磁同步电机的实际制造工艺参数数据为基础，通过有限元仿真得到永磁同步电机的三相自感互感波形；同时基于Simulink建立永磁同步电机SVPWM双闭环控制电路；最后，根据Maxwell有限元仿真模型计算得到的永磁同步电机电感值，经换算得到永磁同步电机的DQ电感值，代入到Simulink控制系统仿真模型中，仿真得到永磁同步电机的空载电流。如图2所示，具体步骤如下：步骤一：采用Maxwell有限元模型仿真，根据永磁同步电机的结构，构建永磁同步电机空载电流与影响该空载电流的n个底层结构参数pi(i∈1,...,n)的集合P＝{p1,p2,...,pn}(n<∞)之间的模型关系，P为n个底层结构参数集合；步骤二：根据永磁同步电机的SVPWM双闭环控制原理，如图1所示，基于simulink构建永磁同步电机的外加控制电路，形成控制系统模型；永磁同步电机的SVPWM双闭环控制电路采用了速度和电流控制的双闭环控制结构，控制器通过控制逆变器中各IGBT管的开断时间来控制永磁同步电机的定子电流幅值和频率；步骤三：通过步骤一有限元模型仿真得到对应结构参数下的永磁同步电机三相自感和互感值，计算得到DQ电感值，即交直轴电感值；具体为：设三相自感和互感的平均值分别为Ls和Ms，根据公式(2)计算得到电机电感的平均值L0L0＝LS+2MS(2)将由公式(2)得到的电机电感的平均值代入公式(3)中，根据公式(3)计算得到电机DQ轴电感值：L0Ld＝Lq＝1.5L0(3)其中，Ld为D轴电感，Lq为Q轴电感，L0为电机电感的平均值；步骤四：将步骤三计算得到的DQ电感值代入到步骤二的永磁同步电机SVPWM双闭环控制系统模型中，由步骤二控制系统模型仿真输出永磁同步电机的空载电流，构建反映所述永磁同步电机空载电流与所述n个底层结构参数集合P以及m(n<∞,m≤n)个材料属性之间的模型。具体实施方式二：下面结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式以某型号永磁同步电机为对象进行考虑结构参数分散性的空载电流仿真分析，具体步骤如下：步骤一：根据永磁同步电机的结构参数和材料属性建立基于Maxwell的永磁同步电机的仿真模型，构建其三相自感和互感波形(输出特性)关于定子内径、磁瓦极弧偏心距、硅钢片质量密度、定转子偏心距、转子轴直径、定子外径、相电阻、叠压系数、剩磁感应强度、模型高度、转子外径(均属于底层结构参数)的模型关系，如图3所示：步骤二：根据永磁同步电机的SVPWM双闭环控制原理，如图1所示，构建永磁同步电机的外加控制电路模型，形成控制系统模型，本步骤中，永磁同步电机的SVPWM双闭环控制电路采用了速度和电流控制的双闭环结构。其中，电流环由电流传感器和控制器一组成，其作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁同步电机空载电流仿真分析方法，其特征在于，所述分析方法包括以下步骤：/n步骤一：采用Maxwell有限元模型仿真，根据永磁同步电机的结构，构建永磁同步电机空载电流与影响该空载电流的n个底层结构参数p

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机空载电流仿真分析方法，其特征在于，所述分析方法包括以下步骤：
步骤一：采用Maxwell有限元模型仿真，根据永磁同步电机的结构，构建永磁同步电机空载电流与影响该空载电流的n个底层结构参数pi(i∈1，...，n)的集合P＝{p1，p2，...，pn}(n＜∞)之间的模型关系，P为n个底层结构参数集合；
步骤二：根据永磁同步电机的SVPWM双闭环控制原理，基于simulink构建永磁同步电机的外加控制电路，形成控制系统模型；
步骤三：通过步骤一有限元模型仿真得到对应结构参数下的永磁同步电机三相自感和互感值，计算得到DQ电感值，即交直轴电感值；
步骤四：将步骤三计算得到的DQ电感值代入到步骤二的控制系统模型中，由步骤二控制系统模型仿真输出永磁同步电机的空载电流，构建反映所述永磁同步电机空载电流与所述n个底层结构参...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶雪荣，吴丽琴，杨赟，翟国富，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23