[发明专利]一种降低电机低速大转矩区内电磁损耗的优化方法

说明书

本发明提供了一种降低电机低速大转矩区内电磁损耗的优化方法，其通过考虑磁饱和效应下的SVPWM控制模型，建立电机电磁损耗的计算模型，从而得到了电机低速大转矩区内降低电磁损耗的优化方法，为电机峰值转矩的提高提供了理论依据，实现了现有技术中所不具备的诸多效果。

技术领域

本申请涉及电机优化设计领域，尤其涉及一种降低电机低速大转矩区内电磁损耗的优化方法。

背景技术

电机的峰值转矩直接影响电机的加速能力，对电机动力性能具有至关重要的作用。电机电磁损耗的产生与电机内部电磁场的相互作用密切相关，是制约电机峰值转矩的一个重要因素。电机电磁损耗主要包括绕组铜耗、定子铁损和转子涡流损耗，由于转子铁损中的涡流损耗远远大于磁滞损耗，将转子铁损和永磁体涡流损耗合称为转子涡流损耗。

目前，SVPWM控制在电机控制技术中得到广泛应用。电机控制产生大量的电流谐波，使得电磁场谐波成分增加，电磁损耗增大。相比于传统工频电机，车用电机的宽调速范围使得电机控制方式对铁损的影响加深，导致电机SVPWM控制下的电磁损耗计算很有必要，且电机定子的磁饱和效应引起电磁参数非线性变化，尤其是在低速大转矩区，磁饱和效应更严重，使得电机在SVPWM控制过程中产生的电流谐波发生变化，进而影响电机产生的电磁损耗。同时电机低速大转矩区的电磁损耗较高，导致电机的温升问题突出，限制电机峰值转矩的提升，而目前电磁损耗的优化主要是针对额定工况，尚未有针对电机低速大转矩区内电磁损耗优化方面的研究出现。

因此，如何在考虑磁饱和效应下电机SVPWM控制模型的基础上，提出一种降低电机低速大转矩区内电磁损耗的优化方法，为电机峰值转矩的提高提供理论依据，是本领域中亟待解决的问题。

发明内容

针对上述本领域中存在的技术问题，本发明提供了一种降低电机低速大转矩区内电磁损耗的优化方法，具体包括以下步骤：

步骤一、获取电机在不同电流下的dq轴磁链数据，根据dq轴磁链与电流关系建立考虑磁饱和效应的电机电压、磁链和电磁转矩方程。

步骤二、根据步骤所建立的所述方程建立非线性磁链下的电机SVPWM控制模型，得到电机在低速大转矩工况下的相电流。

步骤三、基于所述步骤二中得到的所述相电流，建立电机在SVPWM控制下考虑磁饱和效应的电磁损耗计算模型。

步骤四、利用所述步骤三中所建立的电磁损耗计算模型，对电机定子齿宽和导线并绕根数对所述低速大转矩工况下电磁损耗的影响进行分析，实施降低所述电磁损耗的优化策略。

进一步地，所述步骤一中所获取的dq轴磁链数据基于冻结磁导率法对电机不同电流下dq轴磁链进行非线性仿真得到。

进一步地，所述步骤一中所述的dq轴磁链与电流具有以下拟合关系：

其中，分别为d、q轴磁链，K_Ld、K_sd为考虑磁饱和效应下d轴总磁链的曲线形状系数，K_sqd为q轴电流对d轴总磁链的交叉耦合影响系数，K_Lq、K_sq为考虑磁饱和效应下q轴总磁链的曲线形状系数，K_sdq为d轴电流对q轴总磁链的交叉耦合影响系数，为不同q轴电流下d轴磁链的固定值，I₀为固定d轴磁链所对应的d轴电流，i_d、i_q分别为d、q轴电流。

进一步地，所述步骤一中所建立的考虑磁饱和效应的电机电压、磁链和电磁转矩方程，具体包括：

电压方程：

磁链方程：

电磁转矩方程：