一种考虑多重小磁滞回环的磁滞损耗计算方法技术

技术编号：40286621 阅读：14 留言：0更新日期：2024-02-07 20:39

本发明专利技术为一种考虑多重小磁滞回环的磁滞损耗计算方法，首先获取铁心磁密波形，提取周期内的磁密极值点；然后，判断周期内的磁密极值点个数是否大于等于5，若小于5，则未构成小磁滞回环，直接计算铁心的磁滞损耗；若磁密极值点个数大于等于5，则根据一组磁密极值判断是否构成一重小磁滞回环，若构成则提取一重小磁滞回环的幅值和直流偏磁量，若未构成，继续提取第二组磁密极值点，并判断是否构成二重小磁滞回环，若构成则提取二重小磁滞回环的幅值和直流偏磁量，若未构成，继续提取第三组磁密极值点，并判断是否构成三重小磁滞回环，以此类推，判断是否构成n重小磁滞回环，直至遍历完所有磁密极值点；最后，根据所有小磁滞回环的幅值和直流偏磁量计算铁心的磁滞损耗。该方法针对复杂磁密波形，充分考虑多重小磁滞回环和直流偏磁效应的影响，提高了计算精度。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁心损耗计算领域，具体涉及一种考虑多重小磁滞回环的磁滞损耗计算方法，尤其适用于具有铁心磁密谐波含量高、非正弦程度大等特点的电气设备的磁滞损耗计算，例如开关磁阻电机等。

技术介绍

1、磁滞损耗是铁磁体等在反复磁化过程中因磁滞现象而消耗的能量，这部分能量转化为热能，是电气设备温升的主要热量来源，也是影响设备效率的主要因素之一。在非正弦磁密下铁心损耗受小磁滞回环、直流偏磁、旋转交变磁化影响，故准确计算铁心磁滞损耗面临困难。

2、传统磁滞损耗经验计算模型利用特定数据拟合模型中的局部磁滞回线因子，对于主磁滞回环的幅值、单个小磁滞回环的幅值以及所有小磁滞回环的总幅值有一定适用范围要求，例如通过拟合得到的局部磁滞回线因子要求磁通密度的范围为1.0至2.0t，单个小磁滞回环的幅值范围为0.1至0.2t，所有小磁滞回环的总幅值范围为0至1.0t，超出适用范围则会导致模型的计算精度不足。利用雨流计数法计算磁滞损耗的相关方法只考虑了一重小磁滞回环对磁滞损耗的贡献，忽略了多重小磁滞回环的影响，且未考虑直流偏磁对小磁滞回环的影响，计算精度有待提高。

3、因此，本专利技术提出一种考虑多重小磁滞回环的磁滞损耗计算方法，其目的在于解决现有方法对于铁心磁密谐波含量大、非正弦程度高、含大量小磁滞回环且存在一定偏磁量时，磁滞损耗计算不精确的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种考虑多重小磁滞回环影响的磁滞损耗计算方法。

2、

3、一种考虑多重小磁滞回环的磁滞损耗计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

4、步骤一：获取铁心磁密波形，提取一个周期内的磁密极值点；将磁密极值点及对应的磁密值存放到数组a中，以最大磁密值为第一位，按照时间顺序对数组a中的磁密极值点重新排列，并在最后一位添加最大磁密值，得到数组b；

5、步骤二：判断一个周期内的磁密极值点个数k是否大于等于5，若磁密极值点个数k小于5，则磁密未构成任何小磁滞回环，直接进行步骤六计算铁心的磁滞损耗；若磁密极值点个数k大于等于5，则磁密构成小磁滞回环，令n＝2，v＝1，进行步骤三；

6、步骤三：判断磁密是否构成一重小磁滞回环；

7、首先计算x＝|b[n]-b[n-1]|和y＝|b[n+1]-b[n]|，若y≥x不成立，则进行步骤四；若y≥x，则磁密构成一重小磁滞回环，将一重小磁滞回环的幅值和直流偏磁量分别存放到数组m和d中；然后，令n＝n+2，判断n+1≤k是否成立，若n+1≤k不成立，则进行步骤六；若n+1≤k成立，则令n＝3，并重复此步骤根据下一组磁密极值判断磁密是否构成一重小磁滞回环，当构成一重小磁滞回环时，令v＝v+1，将一重小磁滞回环的幅值和直流偏磁量依次存放到数组m和d中；继续令n＝n+2，重复前述操作直至n+1≤k不成立，进行步骤六；其中，b[n]为数组b中第n个磁密极值点处的磁密值，v表示数组m和d中的第v个位置；

8、步骤四：判断磁密是否构成二重小磁滞回环；

9、首先，判断n+3≤k是否成立，若n+3≤k不成立，则判断n+2≤k是否成立，若n+2≤k不成立，进行步骤六；若n+2≤k成立，则返回步骤三，令n＝3，继续根据下一组磁密极值判断是否构成一重小磁滞回环；若n+3≤k成立，计算x1＝|b[n+2]-b[n+1]|，y1＝|b[n+3]-b[n+2]|，若y1≥|x+x1-y|不成立，则进行步骤五判断磁密是否构成三重小磁滞回环；若y1≥|x+x1-y|成立，则磁密构成二重小磁滞回环，依次将二重小磁滞回环的幅值和直流偏磁量量分别存储到数组m和d中，然后令n＝n+4，判断n+1≤k是否成立，若n+1≤k不成立，则进行步骤六；若n+1≤k成立，则返回步骤三继续根据下一组磁密极值判断磁密是否构成一重小磁滞回环；

10、步骤五：判断磁密是否构成三重小磁滞回环；

11、首先，判断n+5≤k是否成立，若n+5≤k不成立，则返回步骤三，继续根据下一组磁密极值判断是否构成一重小磁滞回环；若n+5≤k成立，则计算x2＝|b[n+4]-b[n+3]|，y2＝|b[n+5]-b[n+4]|，若x、y、x1、y1、x2以及y2的大小关系满足情形一至七中的任意一种，则磁密构成三重小磁滞回环，依次将三重小磁滞回环的幅值和直流偏磁量分别存储到数组m和d中；然后，令n＝n+6，判断n+1≤k是否成立，若n+1≤k成立，则返回步骤三继续根据下一组磁密极值判断是否构成一重小磁滞回环；若n+1≤k不成立，则进行步骤六；若x、y、x1、y1、x2以及y2的大小关系均不满足情形一至七，则未构成三重小磁滞回环，以此类推判断n+2n-1≤k是否成立，若n+2n-1≤k不成立，则返回步骤三，继续根据下一组磁密极值判断是否构成一重小磁滞回环，若n+2n-1≤k成立，则判断磁密是否构成n重小磁滞回环，直至遍历完所有磁密极值点；

12、情形一：x1＜y，y1≤x1且x2<y1，y2≥|x-y+x1-y1+x2|；

13、情形二：x1＜y，y1≤x1，且y1<x2<|y1+y-x1|，y2≥|x-y+x1-y1+x2|；

14、情形三：x1＜y，y1≤x1，且x2≥|y1+y-x1|，y2≥|x-y+x1-y1+x2|；

15、情形四：x1＜y，x1<y1<|x-y+x1|，且x2≥|y1+y-x1|，y2≥|x-y+x1-y1+x2|；

16、情形五：x1＜y，x1≤y1<|x-y+x1|，且x2<|y1+y-x1|，y2≥|x-y+x1-y1+x2|；

17、情形六：x1≥y，y1<|x-y+x1|，且x2>y1，y2≥|x-y+x1-y1+x2|；

18、情形七：x1≥y，y1<|x-y+x1|，且x2<y1，y2≥|x-y+x1-y1+x2|；

19、步骤六：根据下式计算铁心的磁滞损耗ph：

20、

21、ε(δbi_j)＝1+kdcδbi_jλ+klδbi_j2 (2)

22、其中，kh(b)、α(b)均为多项式，f为铁心磁密频率；当j＝0时，bi_j为铁心磁密主磁滞回环的幅值，当j≥1时，bi_j为第i个第j重小磁滞回环的幅值；n为第j重小磁滞回环的总个数，r为小磁滞回环的总重数，ε(δb i_j)为直流偏磁影响因子，δb i_j为铁心磁密主磁滞回环的直流偏磁量，kdc、kl、λ均为常数，vz为铁心第z个区域的单位体积，l为铁心区域划分的总个数。

23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：

24、本专利技术是一种考虑多重小磁滞回环的磁滞损耗计算方法，计算精度高，针对复杂磁密波形，充分考虑多重小磁滞回环的影响且计及直流偏磁效应的影响；计算参数少、适用范围广，根据磁滞回线主环和小本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种考虑多重小磁滞回环的磁滞损耗计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

3.根据权利要求1或2所述的考虑多重小磁滞回环的磁滞损耗计算方法，其特征在于，步骤一中，计算磁密波形各点磁密的导数，并根据导数值对磁密值进行数字化，导数值为正时，磁密值取1；导数值为负时，磁密值取-1；导数值为0时，磁密值取0；对数字化后各点磁密的导数再进行求导，导数不为0的点即为磁密极值点。

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【技术特征摘要】

1.一种考虑多重小磁滞回环的磁滞损耗计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

【专利技术属性】
技术研发人员：胡艳芳，张宗，谷存江，王浩楠，蔡理东，李永建，苏鹏，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：

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