【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及软磁材料磁滞特性分析，具体地指一种非正弦激励下晶粒取向硅钢磁滞特性解析建模方法。
技术介绍
1、硅钢磁滞特性的精确建模对于电机和变压器等电气设备的磁场分析和效率优化具有重要意义。众多学者研究了不同的磁滞模型，能够更高效地解决考虑磁滞特性的电磁场计算问题。其中，经典preisach模型是最受欢迎的模型之一，它基于磁偶极子的物理假设，具有相对较高的模拟精度。然而，在电工装备设计制造中，有限元分析通常使用矢量磁位a的旋度来计算磁场分布。这种情况下，耦合正preisach模型将会导致收敛异常困难，迭代次数大大增加，不利于快速高效地解决工程问题。因此，逆preisach模型更加适合有限元磁滞计算。
2、传统离散的everett函数收敛性能较差，需要较大的内存空间，这将增加整个有限元分析过程的总运行时间。且离散的everett函数仅能够计算落在所测极限磁滞回线数据范围内的数值，当在有限元迭代过程中，出现磁密高于所测极限磁滞回线的情况时，将会导致奇异值使整个计算过程的发散。因此，需要进一步研究具有解析everett函数的广义逆preisach模型。现有用闭合形式的everett函数来提高磁滞模型的计算效率，然而，这些方法都没有考虑磁化过程中的反馈系数。例如：
3、1)文献一：刘任,杜莹雪,李琳等.解析逆preisach磁滞模型[j].电工技术学报,2023,38(10):2567-2576.
4、2)文献二：s.hussain,d.a.lowther.an efficient implemen
5、为此，需要建立广义的解析逆preisach模型，采用解析everett函数对不可逆磁化进行建模。通过时间步长差分法，在解析逆模型中耦合可逆磁滞分量和磁化相关磁滞分量，提出一种非正弦激励下晶粒取向硅钢磁滞特性解析建模方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种非正弦激励下晶粒取向硅钢磁滞特性解析建模方法，以解决
技术介绍
中提出的问题。
2、本专利技术为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种非正弦激励下晶粒取向硅钢磁滞特性解析建模方法，它包括以下步骤：
3、步骤一、构建一个基于双曲正切函数的解析everett函数；
4、步骤二、计算可逆磁化率χrev，用来表征可逆磁化部分；可逆磁化率等于同心磁滞回线回转点的斜率dm/dh，表达式由指数函数拟合；
5、步骤三、计算磁滞回线的不可逆磁化分量，等于测量磁滞回线磁化强度减去可逆磁化分量；基于准静态磁滞回线的不可逆部分，从同心磁滞回线的下降支得到everett函数的计算值，来确定解析everett函数的适应度参数；
6、步骤四、构建解析形式的广义逆preisach模型；为了抑制经典模型的同余特性，考虑磁化反馈的影响，用有效磁场强度代替磁场强度，，反馈系数可以通过求不同磁滞回线下降支负饱和点处的反馈系数平均值来计算；
7、步骤五、采用磁场强度h的时步差分法，来考虑解析preisach模型的逆形式，求解db/dh表达式；
8、进一步地，步骤一中构建的基于双曲正切函数的解析everett函数为：
9、
10、式中，a到e是常数，为解析everett函数的适应度参数；α为磁偶极子正向翻转的阈值，β为磁偶极子反向翻转的阈值。
11、进一步地，步骤二中可逆磁化率χrev等于同心磁滞回线回转点的斜率dm/dh，其中，m为磁化强度，h为磁场强度；
12、可逆磁化率χrev(h)的表达式由指数函数拟合为：
13、
14、式中，g1和g2是待确定的参数，拟合结果参数值g1为5026，g2为-0.0307。
15、进一步地，步骤二中计算出可逆磁化率后，可逆磁化mrev(h)为：
16、
17、进一步地，步骤三中磁滞回线的不可逆磁化分量是通过测量磁滞回线磁化强度减去可逆磁化分量获得的，具体为：
18、mirr＝mmeas(h)-mrev(h)
19、式中，mirr是不可逆磁化分量，mmeas是测量的磁滞回线磁化强度，mrev是可逆磁化分量。
20、进一步地，步骤三中基于准静态磁滞回线的不可逆部分，从同心磁滞回线的下降支获得everett函数的计算值为：
21、
22、式中，mαα是同心磁滞回线的磁通密度幅值，mαβ是下降支的点，以此来确定解析everett函数的适应度参数a到e。
23、进一步地，步骤四中考虑磁化反馈的影响，用有效磁场强度代替磁场强度为：
24、he＝h+km
25、式中，he是有效磁场强度，k是反馈系数，可以通过求不同磁滞回线下降支负饱和点处的反馈系数平均值来计算，其表达式为：
26、
27、式中，me是测量的磁化强度，m是通过经典preisach模型计算的磁化强度，χ是主磁滞回线的磁化率。
28、进一步地，步骤五中磁场强度h的时步差分法表达式为：
29、
30、式中，hi是当前磁场强度值，hi+1是下一步中的磁场强度值，bi是当前磁通密度值，bi+1是下一步中的磁通密度值，(db/dh)i是磁通密度bi与磁场强度hi的导数。
31、进一步地，步骤五中推导db/dh表达式为：
32、
33、考虑磁化反馈的影响，用有效磁场强度代替磁场强度，dm/dh转换为：
34、
35、其中，
36、
37、
38、式中，dm/dhe为：
39、
40、式中，dmrev/dhe通过计算，dmirr/dhe表达式为：
41、
42、式中，hk是磁滞回线在上一回转点处的磁场强度，h为当前计算的运行点；当h≤hk时，为向下磁化过程；当h>hk时，为向上磁化过程。
43、本专利技术的有益效果：
44、本专利技术提出了一种非正弦激励下晶粒取向硅钢磁滞特性解析建模方法，采用解析everett函数对不可逆磁化分量进行建模，可逆磁化仅取决于电流磁化，可逆磁化部分用可逆磁化率来表征；为了抑制经典模型的同余特性，考虑磁化反馈的影响，用有效磁场强度代替磁场强度，反馈系数通过求不同磁滞回线下降支负饱和点处的反馈系数平均值来计算；本专利技术方法物理意义明确，未知参数较少，考虑了材料的磁化机理，实用性强，通过将模拟磁滞回线与b30p105晶粒取向硅钢的实测数据以及与传统模型的计算效率进行比较，验证了该模型的准确性和高效性；本专利技术采用磁场强度h的时步差分法，考虑解析preisach模型的逆形本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非正弦激励下晶粒取向硅钢磁滞特性解析建模方法，其特征在于：它包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种非正弦激励下晶粒取向硅钢磁滞特性解析建模方法，其特征在于：步骤一中构建的基于双曲正切函数的解析Everett函数为：
3.根据权利要求1所述的一种非正弦激励下晶粒取向硅钢磁滞特性解析建模方法，其特征在于：步骤二中可逆磁化率χrev等于同心磁滞回线回转点的斜率dM/dH，其中，M为磁化强度，H为磁场强度；
4.根据权利要求1所述的一种非正弦激励下晶粒取向硅钢磁滞特性解析建模方法，其特征在于：步骤二中计算出可逆磁化率后，可逆磁化Mrev(H)为：
5.根据权利要求1所述的一种非正弦激励下晶粒取向硅钢磁滞特性解析建模方法，其特征在于：步骤三中磁滞回线的不可逆磁化分量是通过测量磁滞回线磁化强度减去可逆磁化分量获得的，具体为：
6.根据权利要求1或2所述的一种非正弦激励下晶粒取向硅钢磁滞特性解析建模方法，其特征在于：步骤三中基于准静态磁滞回线的不可逆部分，从同心磁滞回线的下降支获得Everett函数的计算值为：
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1.一种非正弦激励下晶粒取向硅钢磁滞特性解析建模方法，其特征在于：它包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种非正弦激励下晶粒取向硅钢磁滞特性解析建模方法，其特征在于：步骤一中构建的基于双曲正切函数的解析everett函数为：
3.根据权利要求1所述的一种非正弦激励下晶粒取向硅钢磁滞特性解析建模方法，其特征在于：步骤二中可逆磁化率χrev等于同心磁滞回线回转点的斜率dm/dh，其中，m为磁化强度，h为磁场强度；
4.根据权利要求1所述的一种非正弦激励下晶粒取向硅钢磁滞特性解析建模方法，其特征在于：步骤二中计算出可逆磁化率后，可逆磁化mrev(h)为：
5.根据权利要求1所述的一种非正弦激励下晶粒取向硅钢磁滞特性解析建模方法，其特征在于：步骤三中磁滞回...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙，张哲宇，贲彤，井立兵，熊奇，崔履胜，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
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