一种永磁同步电机的功率模拟方法技术

本发明专利技术属于电力电子技术在电力系统中的应用领域，尤其涉及一种永磁同步电机的功率模拟方法。本发明专利技术提出了一种永磁同步电机功率模拟的新方法，根据永磁同步电机的基本特性，采用双PWM变换器结构，设计了能准确模拟永磁同步电机的模拟电机模型。其整流侧变换器按照永磁同步电机的特性控制，使其对外接口特性电压、电流、转速等信息与实际电机一致；逆变侧将能量回馈电网。本发明专利技术整体结构设计简洁，实现了对实际的永磁同步电机的静态特性和动态特性的准确模拟；模型的适应性强，只需改变模拟电机模型中的参数设置，便可模拟各种型号的永磁同步电机；采用能量回馈型电子负载结构，逆变侧将试验电能回馈电网，达到节约能量的目的。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于电力电子技术在电力系统中的应用领域，尤其涉及。本专利技术提出了一种永磁同步电机功率模拟的新方法，根据永磁同步电机的基本特性，采用双PWM变换器结构，设计了能准确模拟永磁同步电机的模拟电机模型。其整流侧变换器按照永磁同步电机的特性控制，使其对外接口特性电压、电流、转速等信息与实际电机一致；逆变侧将能量回馈电网。本专利技术整体结构设计简洁，实现了对实际的永磁同步电机的静态特性和动态特性的准确模拟；模型的适应性强，只需改变模拟电机模型中的参数设置，便可模拟各种型号的永磁同步电机；采用能量回馈型电子负载结构，逆变侧将试验电能回馈电网，达到节约能量的目的。【专利说明】
本专利技术尤其涉及，属于电力电子技术在电力系统中的应用领域。
技术介绍
电子负载是可以模拟真实负载的电力电子装置，它能模拟各种类型的负载，并将电能反馈回电网。由于其性能灵活多变，被广泛应用于UPS、直流电源、变频电源的出厂试验。与普通负载相比，它的工作方式是利用电力电子变换技术，在完成测试功率试验后，将被测电源的输出能量循环再生利用。近年来，国内外学者对电子负载的模拟进行了深入的研究，但现在的研究中以阻抗类负载的模拟为主，对电机类负载的模拟较少。而永磁同步电机由于结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高而在电梯、船舶电力推进、汽车等各个领域得到了广泛的应用。但目前的永磁电机控制研究中，均采用实际的永磁电机，这种研究方法成本高、能量消耗大且参数不易调整。针对目前还没有对永磁同步电机进行模拟研究的问题。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中提到的现有技术中没有对永磁同步电机进行模拟研究的问题，本专利技术提出了。该方法具有以下步骤:步骤1:根据永磁同步电机原型为基础进行模拟永磁同步电机的结构设计，建立永磁同步电机模型，该永磁同步电机模型主要由模拟电机的数学分析模块、反dq变换模块、滞环电流控制器和输入PWM变换器依次相连组成；步骤2:模拟电源由三相逆变器和dq变换模块相连组成；三相逆变器通过矢量控制模块与模拟电机的数学分析模块相连；三相逆变器输出的三相电压ua、ub、u。经dq变换模块得到模拟永磁同步电机的交直轴电压分量输入量Ud和Uq ；步骤3:根据所要模拟的实际永磁同步电机的参数，对模拟永磁同步电机进行参数的设置，该参数包括电机的定子电阻&、交轴电感Ld、直轴电感L,、转子磁链Vf、转动惯量J、阻尼系数F、极对数P和负载转矩IY ；步骤4:模拟电机的数学分析模块根据设置的参数，计算得出永磁同步电机的交轴电流分量id和直轴电流分量iq，电机电磁转矩?；，电机转子机械角速度和转子角度Θ方法为:通过求解以下隐式方程组:电流状态方程:【权利要求】1.，其特征在于该方法具有以下步骤: 步骤1:建立永磁同步电机模型，该永磁同步电机模型由模拟电机的数学分析模块、反dq变换模块、滞环电流控制器和输入PWM变换器依次相连组成； 步骤2:模拟电源由三相逆变器和dq变换模块相连组成；三相逆变器通过矢量控制模块与模拟电机的数学分析模块相连；三相逆变器输出的三相电压ua、ub、u。经dq变换模块得到模拟永磁同步电机的交直轴电压分量输入量Ud和Uq ； 步骤3:根据所要模拟的实际永磁同步电机的参数，对模拟永磁同步电机进行参数的设置，该参数包括电机的定子电阻Rs、交轴电感Ld、直轴电感L,、转子磁链Vf、转动惯量J、阻尼系数F、极对数P和负载转矩IY ； 步骤4:模拟电机的数学分析模块根据设置的参数，计算得出永磁同步电机的交轴电流分量id和直轴电流分量iq，电机电磁转矩?；，电机转子机械角速度和转子角度Θ方法为:通过求解以下隐式方程组: 电流状态方程: 2.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述模拟试验为: ①电机的启动试验，或，②通过改变模拟电机的数学分析模块中的负载转矩?Υ来模拟永磁同步电机的变负载运行，或，③通过改变矢量控制模块中的参考角速度ω/来模拟永磁同步电机的变频调 速。【文档编号】G01R31/34GK103472391SQ201310376578【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2013年8月26日 【专利技术者】毕大强, 金阳 申请人:清华大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机的功率模拟方法，其特征在于该方法具有以下步骤：步骤1：建立永磁同步电机模型，该永磁同步电机模型由模拟电机的数学分析模块、反dq变换模块、滞环电流控制器和输入PWM变换器依次相连组成；步骤2：模拟电源由三相逆变器和dq变换模块相连组成；三相逆变器通过矢量控制模块与模拟电机的数学分析模块相连；三相逆变器输出的三相电压ua、ub、uc经dq变换模块得到模拟永磁同步电机的交直轴电压分量输入量ud和uq；步骤3：根据所要模拟的实际永磁同步电机的参数，对模拟永磁同步电机进行参数的设置，该参数包括电机的定子电阻RS、交轴电感Ld、直轴电感Lq、转子磁链ψf、转动惯量J、阻尼系数F、极对数P和负载转矩TL；步骤4：模拟电机的数学分析模块根据设置的参数，计算得出永磁同步电机的交轴电流分量id和直轴电流分量iq，电机电磁转矩Te，电机转子机械角速度ωr和转子角度θ方法为：通过求解以下隐式方程组：电流状态方程：diddt=-RSLdid+1Ldud+ωeiqLqLddiqdt=-RSLqiq+1Lquq-ωeidLdLq-1Lqψfωe;转矩方程：Te=P[ψfiq+(Ld?Lq)idiq]；运动方程：Jdωrdt=Te-TL-Fωr;转子角速度方程：ωe=θt;其中，ωe为转子电角速度；θ为转子角度；步骤5：反dq变换模块将模拟电机的数学分析模块中的输出交轴电流分量id和直轴电流分量iq进行坐标变换，得到滞环电流控制的参考电流步骤6：滞环电流控制模块接收反dq变换模块送来的滞环控制的参考电流和模拟电源送来的实际三相电流ia、ib、ic进行滞环比较，滞环比较控制模块输出PWM脉冲信号，驱动输入PWM变换器工作，使模拟电源输出的三相电流ia、ib、ic能跟踪参考电流步骤7：利用所建立的模拟永磁同步电机，对实际的永磁同步电机进行模拟试验。FDA0000372217920000022.jpg,FDA0000372217920000023.jpg,FDA0000372217920000024.jpg,FDA0000372217920000025.jpg,FDA0000372217920000026.jpg,FDA0000372217920000027.jpg,FDA0000372217920000028.jpg,FDA0000372217920000029.jpg,FDA00003722179200000210.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毕大强，金阳，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：