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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明公开一种基于磁链与转矩查表的电励磁双凸极电机建模方法，属于电机控制建模技术领域。本发明通过等效磁动势原理，借助有限元仿真建立相磁链随转子位置角及等效磁动势变化的关系表，再通过磁链对时间求导得到反电动势，从而建立电励磁双凸极电机的电压模型；通过有限元仿真同时建立各相转矩随转子位置角及等效磁动势变化的关系表，从而建立电机的转矩模型；再添加上机械运动平衡方程，就可得到完整的电机模型。本发明的建模方法建模过程耗时少，建立的模型精度高、相比有限元模型运行时间大幅缩短，有利于快速开展电机控制策略研究与验证。本发明的方法也可应用于如开关磁阻电机、电励磁磁通切换电机等的建模。

主权项：1.一种基于磁链与转矩查表的电励磁双凸极电机建模方法，包括电励磁双凸极电机，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，基于等效磁动势原理，作用在同一相的励磁磁动势与电枢磁动势进行叠加，得到等效磁动势，建立磁链表和转矩表；其中，磁链表是相磁链随转子位置角、等效磁动势变化的关系表，转矩表是各相转矩随转子位置角及等效磁动势变化的关系表，对于励磁绕组磁动势与每相绕组均交链的N相电机，相绕组匝数Na，励磁绕组匝数Nf，具体包括，步骤1.1，根据电枢绕组、励磁绕组允许流通的最大电流iamax和ifmax，确定表格所需的最大等效磁动势Fmax：Fmax＝Naiamax+Nfifmax步骤1.2，将[0,Fmax]区间进行n等分，步长为共取n个磁动势值；将磁动势归算至电枢侧，电枢电流从0A开始,以为步长增加；步骤1.3，将电机360°电角度对应的机械角度设为θ，将[0,θ]区间进行m等分，转子角度从0°开始，以为步长增长到θ，共取m+1个机械角度值；步骤1.4，将步骤1.2得到的电枢电流值施加到第1相相绕组中，保持其它相电流以及励磁电流等于0；同时令转子角度按步骤1.3得到的角度步长进行变化，逐一对所有可能的n·m+1种组合进行有限元仿真，获取第1相对应的磁链和转矩表数据；步骤1.5，将仿真获取的数据进行处理，建立第1相的二维磁链、转矩表；步骤1.6，得到各相的二维磁链、转矩表，并得到整个电机的磁链表、转矩表；步骤2，计算等效相电流作为查表输入的电流值，将转子机械角度α转换为查表输入的角度值，基于内插算法或外插算法的查表算法，得到磁链值和电磁转矩；通过磁链对时间求导得到反电动势，从而建立电励磁双凸极电机的电压模型；建立机械运动平衡方程，得到电机的整体模型，具体包括，步骤2.1，计算包含励磁磁动势作用的等效相电流作为查表输入的电流值，如下式： 其中，ik为相电流即电枢电流，Na为N相电机电枢绕组匝数，Nf为励磁绕组匝数，if为励磁电流；步骤2.2，通过取余函数将转子机械角度α变成查表输入的角度，如下式：θ'＝modα,θ步骤2.3，以步骤2.1，步骤2.2得到的θ'查磁链表，得到对应的磁链值ψk；步骤2.4，以步骤2.1，步骤2.2得到的θ'查转矩表，得到第k相转矩值Tk，通过叠加获取电机总的电磁转矩Te，表达式为： 步骤2.5，利用磁链表输出ψk求取相反电动势ek，并由此建立相电压方程uk： 步骤2.6，根据磁通与磁链的关系，利用磁链表输出得到励磁磁链ψf，基于ψf建立励磁绕组电压方程uf，如下式：ψf＝ψ1+ψ2+…+ψN·NfNa 步骤2.7，建立机械运动平衡方程： 其中，J为转动惯量，g为电机阻尼系数，Te为电磁转矩,TL为电机负载转矩,ωr为电机转速；结合外电路的电压电流约束，最终完成电励磁双凸极电机建模。

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