[发明专利]一种考虑瞬时铁耗的开关磁阻电机建模方法

说明书

本发明公开一种考虑瞬时铁耗的开关磁阻电机建模方法，适用于各种相数开关磁阻电机，属于新型电机建模领域。该模型首先通过有限元分析软件建立电机的有限元模型，通过分析电机的电磁场分布并根据等效磁路法得到电机每一区域的动态磁密计算公式，获取每一特征区域的动态磁密。通过对电机频域铁耗计算模型进行分析，得到瞬时铁耗计算模型。然后结合所得到的动态磁密获取模型及瞬时铁耗计算模型计算得到电机的整体铁耗，最后对所计算的整体铁耗进行分配，根据所分配的铁耗大小调节相绕组两端并联等效电阻的大小，建立了一种考虑瞬时铁耗的开关磁阻电机建模方法，提高了开关磁阻电机建模的准确性，具有重要的理论价值和广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种考虑瞬时铁耗的开关磁阻电机建模方法，尤其适用于各相开关磁阻电机瞬时铁损耗的建模。

背景技术

准确的仿真计算稳态、动态运行性能对开关磁阻电机驱动系统的设计、分析及控制至关重要。铁耗作为在电机运行过程中损耗的重要组成部分，影响着电机的运行效率、温升等动态性能。目前常用的仿真、分析开关磁阻电机驱动系统的动态性能多是在不包含损耗的情况下，采用有限元分析计算得到电机的静态特性，根据所得到的静态特性在MATLAB软件Simulink模块中建立开关磁阻电机驱动系统的动态仿真模型。上述模型对于速度较低、功率较小的开关磁阻电机而言，这种忽略对研究开关磁阻电机动态性能的影响较小。但是随着电机转速的升高或者功率的增加，铁耗相对于电机中的其他损耗所占的比重越来越大，也就对开关磁阻电机的动态性能产生了较大的影响。对于高速开关磁阻电机而言，铁耗在电机运行过程中所占的比重比较大，忽略铁耗对开关磁阻电机驱动系统的研究会带来较大的误差。因此寻找一种需要考虑电机瞬时铁损耗、精度较高和快速性较好的非线性建模方法是亟待解决的问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的足之处，提供一种方法简单、可提高开关磁阻电机的建模精度、仿真更加精确的考虑瞬时铁耗的开关磁阻电机建模方法。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明解决技术问题的技术方案：

一种考虑瞬时铁耗的开关磁阻电机建模方法包括如下步骤：

a.首先通过有限元分析软件建立电机的有限元模型，对电机的电磁场分布进行分析，根据电机电磁场的分布情况对电机的铁心部分进行区域划分，并在每一个特征区域内选取1个特征点，获得每一个特征点随转子位置和电流变化的静态磁密数据，采用等效磁路分析的方法对电机的磁密分布及变化趋势进行分析，得到静态磁密与每一区域特征点动态磁密的关系，进而得到电机每一区域的动态磁密计算公式，根据计算公式搭建动态磁密获取模块，得到电机每一区域特征点的动态磁密；

b.对电机频域铁耗计算模型进行分析，得到瞬时铁耗计算模型；

c.结合所得到的每一特征区域的动态磁密及瞬时铁耗计算模型计算得到电机的整体铁耗，对得到电机的整体铁耗进行分配，根据所分配的铁耗大小调节相绕组两端并联等效电阻的大小，建立瞬时铁耗的开关磁阻电机的建模。

所述铁心部分划分的区域为：每相定子极沿径向方向等分为三个区域、转子极沿径向方向等分为三个区域、两相定子极之间的定子轭部、转子极间的轭部区域。

所述瞬时铁耗计算模型为：

式中：P_hy,m、P_c,m和P_ex,m分别为开关磁阻电机单位质量的瞬时磁滞损耗、瞬时涡流损耗和瞬时附加损耗；

B_r和B_t分别为径向和切向分量的磁密；