[发明专利]一种基于动静态测试的三相12/8极开关磁阻电机建模方法

权利要求书

1.一种基于动静态测试的三相12/8极开关磁阻电机建模方法，其特征在于：使用转矩平衡法静态测试得到四条磁链曲线，在电机旋转时进行动态测试得到开关磁阻电机不饱和电感。基于以上测试得到的曲线进行拟合计算得到开关磁阻电机所有位置与电流下的磁链和转矩特性，完成建模。所述建模方法能够有效提升转矩平衡法的精确度，降低转子位置固定法的复杂度。该方法实现步骤如下：

步骤一：使用转矩平衡法，利用开关磁阻电机在对齐位置与非对齐位置转矩为零的特点，通过给各相通入不同的脉冲电压，获得0°、7.5°、15°和22.5°四个特殊位置电感特性。

步骤二：开关磁阻电机低速运行时，给非导通相注入脉冲电压，记录相绕组的电流波形。根据母线电压、开关管压降、二极管压降以及各相电流斜率计算非饱和电感，非饱和电感的计算由式(1)求解，结合所记录的相应位置信号，再根据电感的对称性得到开关磁阻电机不饱和电感特性。

式中V_dc、V_D、V_T、i_ph分别表示直流母线电压、二极管压降、开关管压降、相电流。

步骤三：通过式(2)计算开关磁阻电机特殊角度，并将电感特性分为三个阶段。其中θ₁表示开关磁阻电机的定子前沿与转子后沿重合时的转子位置，θ₂表示开关磁阻电机的定子前沿与转子前沿重合时的转子位置，θ_a表示开关磁阻电机的定子与转子中心对齐时的转子位置，θ_hr为转子前沿与定子中心线相重合时的转子位置，β_r为转子极弧，β_s为定子极弧，N_r为转子极对数。

步骤四：在0°＜θ＜θ₁位置，认为相电感等于不饱和电感。

步骤五：在θ₁＜θ＜θ_hr位置，认为不饱和电感与相电感为线性关系，可使用一次函数对不饱和电感与相电感进行拟合，如式(3)。基于不饱和电感得到θ₁到θ_hr位置相电感。

L(θ)＝k(i)L_un(θ,i)+L₀(i) (3)

步骤六：在θ_hr＜θ＜θ_a位置，认为不饱和电感与相电感为二次关系，可使用二次函数对不饱和电感与相电感进行拟合，如式(4)。完成不饱和电感与相电感拟合后，基于不饱和电感数据与二次函数求根公式反解相电感数据，得到θ_hr到θ₂位置相电感。

L_un(θ)＝a(i)L(θ,i)²+b(i)L(θ,i)+c(i) (4)

步骤七：整合上述步骤得到[0，θa]的电感特性，根据开关磁阻电机电感特性的对称性可以得到完整的电感特性，由式(5)计算得到磁链特性，由式(6)计算得到转矩特性。

ψ_k(θ,i_k)＝L_k(θ,i_k)i_k (5)

其中，i_k，T_k，ψ_k分别表示第k相绕组电流、转矩和磁链。

步骤八：基于步骤七得到的开关磁阻电机的磁链和转矩特性，完成开关磁阻电机数学模型建立。

2.根据权利要求1所述一种基于动静态测试的三相12/8极开关磁阻电机建模方法，其特征在于：步骤一中通过转矩平衡法获取开关磁阻电机四个特殊位置的相电感。

3.根据权力要求1所述一种基于动静态测试的三相12/8极开关磁阻电机建模方法，其特征在于：步骤五中在θ₁θθ_hr位置，相电感与不饱和电感为线性关系，使用一次函数L(θ)＝k(i)L_un(θ,i)+L₀(i)对不饱和电感与相电感进行拟合，求解得到相电感。

4.根据权力要求1所述一种基于动静态测试的三相12/8极开关磁阻电机建模方法，其特征在于：步骤六中在θ_hrθθ_a位置，不饱和电感与相电感为二次函数关系，使用二次函数L_un(θ)＝a(i)L(θ,i)²+b(i)L(θ,i)+c(i)对不饱和电感与相电感进行拟合，利用二次函数求根公式反解相电感。