一种三相电励磁双凸极电机非线性电感建模方法技术

本发明专利技术提出一种三相电励磁双凸极电机非线性电感建模方法，该方法根据电励磁双凸极电机的电枢电流、励磁电流对电感参数的影响规律，首先通过两种励磁电流条件下电枢电流对电感参数的影响关系曲线，获得两曲线横轴平移量，对应于两曲线励磁电流差值，获得全励磁电流范围内的电枢电流对电感参数的影响关系曲线。该方法同时计及电枢反应和励磁磁场变化的影响，是一种准确且简便的电励磁双凸极电机非线性建模方法。

【技术实现步骤摘要】
一种三相电励磁双凸极电机非线性电感建模方法
本专利技术涉及电机建模领域，尤其是一种三相电励磁双凸极电机电感参数建模方法。
技术介绍
电励磁双凸极电机是一种基于永磁双凸极电机发展而来的新型磁阻电机，定、转子均为凸极结构，其转子上无绕组，结构简单，可靠性高，定子槽内放置励磁绕组因此其气隙磁通调节灵活，在航空、新能源等领域受到广泛关注。电励磁双凸极电机的气隙磁场存在着显著的边缘效应、高度的局部饱和现象，同时其电枢反应较为复杂，既有增磁作用又有去磁作用，这导致其电感和电枢电流的波形发生畸变，使得电励磁双凸极电机的建模较为困难，因此研究电励磁双凸极电机非线性电感建模具有重要意义。国内外对电励磁双凸极电机电感参数的研究较少，所采用的方法大都参考了SRM的电感参数建模方法，未同时考虑电枢反应以及励磁磁场变化对于电感参数的影响。在电励磁双凸极电机的电感非线性建模过程中，需将励磁磁场的改变带来的电感参数变化考虑入建模过程。本专利技术专利提出了一种三相电励磁双凸极电机非线性电感建模方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过电励磁双凸极电机相绕组电感的特性研究，构建一种易于实现的电感参数建模方法，实现电励磁双凸极电机的建模。技术方案：为实现上述目的，本专利技术提出了一种三相电励磁双凸极电机非线性电感建模方法，其特征在于，包括如下步骤：技术方案：为实现上述目的，本专利技术提出了一种三相电励磁双凸极电机非线性电感建模方法，包括步骤：一种三相电励磁双凸极电机非线性电感建模方法，包括步骤：1)在有限元软件中搭建三相电励磁双凸极电机模型，并定义转子相对于定子静止时，转子位置角度为θ，且在A相定子齿与转子齿对齐位置处θ＝0；分别获得励磁电流为if1和if2时电枢电流对电感变化量的影响关系曲线Lp1(ip)和Lp2(ip)；其中，Lp1为励磁电流为if1、电枢电流为ip时的相绕组自感值，Lp2为励磁电流为if2、电枢电流为ip时相绕组自感值；2)计算Lp1(ip)和Lp2(ip)的横轴偏移量为：ΔLp(ip)＝Lp1(ip)-Lp2(ip)；3)根据步骤2)中得到横轴偏移量以及励磁电流if1和if2差值，得到电枢电流对电感变化量的影响关系曲线的横轴偏移量与励磁电流差值之间的关系系数为：ΔLp(ip)/(if1-if2)4)由于电枢电流对电感变化量的影响关系曲线的横轴偏移量与励磁电流差值之间存在一定的对应关系，故只需获得两种励磁电流条件下电枢电流对电感变化量的影响关系曲线即可得到全励磁电流范围内电枢电流对电感变化量的影响关系曲线；因此，基于步骤3)中得到的关系系数，以曲线Lp1(ip)或Lp2(ip)为参考曲线，即可得到θ＝0时，全励磁电流范围内电枢电流对电感变化量的影响关系曲线；5)旋转电机定子使θ的值变化，对每一个θ值重复步骤1)至4)，得到所有励磁电流、电枢电流影响下的相绕组电感与转子位置角θ的曲线簇。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：1、本专利技术只需获得两条电枢电流对电感变化量的影响关系曲线，即可完成非线性电感建模；2、在建模过程中充分计算电枢反应以及励磁磁场改变对于励磁绕组自感的影响；3、可以实现电励磁双凸极电机电动状态以及发电状态建模。附图说明图1为本专利技术实施例12/8极结构的电励磁双凸极电机二维结构图；图2为本专利技术实施例在A相定子齿与转子齿对齐时刻的有限元仿真磁链分布图；图3为本专利技术提供的非线性电感建模的原理流程图；图4为非线性电感建模的计算流程图；图5为本专利技术提供的多种相电流条件下的相绕组自感值与转子位置角θ的曲线簇；图4的纵坐标为A相电枢绕组对应的相绕组自感值；图6为基于多次仿真获得的全励磁电流范围内电枢电流对电感变化量的影响关系曲线；图7为根据本专利技术所建立的非线性电感建模获得的全励磁电流范围内电枢电流对电感变化量的影响关系曲线。图1中A、B、C分别指A相电枢绕组所在的A相定子齿、B相电枢绕组所在的B相定子齿、C相电枢绕组所在的C相定子齿。图3中θ为机械角度下的根据定转子的相对位置而得到的角度值，即转子位置角。图4纵坐标是指A相电枢绕组对应的相绕组自感值。图5中kip是Lp的归一化值，当励磁电流为一定值时，通过将任意ip时的Lp最大值与最小值之差，比上ip＝0A时Lp的最大值与最小值之差获得。具体实施方式下面结合附图对专利技术进行详细说明。本专利技术的电机结构如图1所示，为三相电励磁双凸极电机，其定子与转子都是凸极结构，并且为了放置励磁绕组，每三相定子齿呈平行结构，平行齿外的槽用于放置励磁绕组，平行齿间隔内的槽用于放置电枢绕组。电励磁双凸极电机的结构决定其存在四种电感参数，分别是电枢绕组自感参数、电枢绕组与励磁绕组间互感参数、电枢绕组与电枢绕组间互感参数以及励磁绕组自感参数，本专利技术主要涉及的是电枢绕组自感参数和电枢绕组与励磁绕组间互感参数，以下通过一个具体实施例具体说明。假设当前转子处于与A相定子齿对齐的位置，此时A相定子齿中的磁通全部经由定转子之间的气隙后到达转子齿，以构成A相磁场，其磁链分布如图2所示。本专利技术的具体实施步骤如下：1)在有限元软件中搭建上述三相电励磁双凸极电机模型，并定义转子处于与A相定子齿对齐的位置时，转子位置角度θ＝0；分别获得励磁电流为if1和if2时电枢电流对电感变化量的影响关系曲线Lp1(ip)和Lp2(ip)；其中，Lp1为励磁电流为if1、电枢电流为ip时的相绕组自感值，Lp2为励磁电流为if2、电枢电流为ip时相绕组自感值；2)计算Lp1(ip)和Lp2(ip)的横轴偏移量为：ΔLp(ip)＝Lp1(ip)-Lp2(ip)；3)根据步骤2)中得到横轴偏移量以及励磁电流if1和if2差值，得到电枢电流对电感变化量的影响关系曲线的横轴偏移量与励磁电流差值之间的关系系数为：ΔLp(ip)/(if1-if2)4)由于电枢电流对电感变化量的影响关系曲线的横轴偏移量与励磁电流差值之间存在一定的对应关系，故只需获得两种励磁电流条件下电枢电流对电感变化量的影响关系曲线即可得到全励磁电流范围内电枢电流对电感变化量的影响关系曲线；因此，基于步骤3)中得到的关系系数，以曲线Lp1(ip)或Lp2(ip)为参考曲线，即可得到θ＝0时全励磁电流范围内电枢电流对电感变化量的影响关系曲线；5)旋转电机定子使θ的值变化，对每一个θ值重复步骤1)至4)，得到所有励磁电流、电枢电流影响下的相绕组电感与转子位置角θ的曲线簇。本专利技术所提供的非线性电感建模方法利用了相绕组电感自身的特性，原理简单，所需数据量较少易于实现。十分适用于要求充分计及电枢反应及励磁磁场变化的电励磁双凸极电机建模场合。以上实施例仅是本专利技术的技术思想，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本专利技术的保护范围。本专利技术提供的方法不但适用于三相电励磁双凸极电机建模，同样适用于其它相电励磁双凸极电机的建模。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相电励磁双凸极电机非线性电感建模方法，其特征在于，包括步骤：1)在有限元软件中搭建三相电励磁双凸极电机模型，并定义转子相对于定子静止时，转子位置角度为θ，且在A相定子齿与转子齿对齐位置处θ＝0；分别获得励磁电流为if1和if2时电枢电流对电感变化量的影响关系曲线Lp1(ip)和Lp2(ip)；其中，Lp1为励磁电流为if1、电枢电流为ip时的相绕组自感值，Lp2为励磁电流为if2、电枢电流为ip时相绕组自感值；2)计算Lp1(ip)和Lp2(ip)的横轴偏移量为：ΔLp(ip)＝Lp1(ip)‑Lp2(ip)；3)根据步骤2)中得到横轴偏移量以及励磁电流if1和if2差值，得到电枢电流对电感变化量的影响关系曲线的横轴偏移量与励磁电流差值之间的关系系数为：ΔLp(ip)/(if1‑if2)4)基于步骤3)中得到的关系系数，以曲线Lp1(ip)或Lp2(ip)为参考曲线，即可得到θ＝0时全励磁电流范围内电枢电流对电感变化量的影响关系曲线；5)旋转电机定子使θ的值变化，对每一个θ值重复步骤1)至4)，得到所有励磁电流、电枢电流影响下的相绕组电感与转子位置角θ的曲线簇。

【技术特征摘要】
1.一种三相电励磁双凸极电机非线性电感建模方法，其特征在于，包括步骤：1)在有限元软件中搭建三相电励磁双凸极电机模型，并定义转子相对于定子静止时，转子位置角度为θ，且在A相定子齿与转子齿对齐位置处θ＝0；分别获得励磁电流为if1和if2时电枢电流对电感变化量的影响关系曲线Lp1(ip)和Lp2(ip)；其中，Lp1为励磁电流为if1、电枢电流为ip时的相绕组自感值，Lp2为励磁电流为if2、电枢电流为ip时相绕组自感值；2)计算Lp1(ip)和Lp2(ip)的横轴偏移量为：ΔLp(ip)...

【专利技术属性】
技术研发人员：程朵朵，王慧贞，徐智成，张红岩，施艳萍，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32