[发明专利]一种静止坐标系电机分布式参数模型建立方法

说明书

本发明涉及一种静止坐标系电机分布式参数模型建立方法，该方法包括如下步骤：(1)获取电机多种工作状态下的磁共能数据，基于磁共能数据建立静止坐标系磁共能解析模型；(2)对静止坐标系磁共能解析模型进行处理得到静止坐标系电磁力模型、静止坐标系磁链模型和静止坐标系电压模型，完成静止坐标系下电机建模。与现有技术相比，本发明方法可以满足很多基于静止坐标系电机模型的控制系统的需要，相对于同步坐标系模型用于控制时不需要复杂的坐标变换，计算更简单，响应速度快，具有很高的应用价值。

技术领域

本发明涉及电机与控制技术领域，尤其是涉及一种静止坐标系电机分布式参数模型建立方法。

背景技术

电机建模是电机仿真与控制的核心。传统电机模型是基于集中参数模型建立的理想模型，难以体现电机磁饱和，气隙磁场谐波，电磁力波动等非线性，强耦合特性。

近年来提出一种基于有限元磁共能数据的电机建模方法。根据能量法中的“虚位移原理”，电机模型所需的电磁力模型，磁链模型，电压方程均可通过电机中的磁共能或磁能间接求得，因此可以通过电机磁共能建立更加精确的电机模型。

现有电机磁共能建立系统基于同步旋转坐标系，然而部分电机控制采用电机静止坐标系模型，如直接转矩控制，其相对于基于同步旋转坐标系的矢量控制，不需要复杂的坐标变换，具有控制简单，响应速度快的优点。同时，旋转坐标系下通过电机磁共能求取电机电磁力时需要对多个变量求偏导数，计算复杂。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种静止坐标系电机分布式参数模型建立方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种静止坐标系电机分布式参数模型建立方法，该方法包括如下步骤：

(1)获取电机多种工作状态下的磁共能数据，基于磁共能数据建立静止坐标系磁共能解析模型；

(2)对静止坐标系磁共能解析模型进行处理得到静止坐标系电磁力模型、静止坐标系磁链模型和静止坐标系电压模型，完成静止坐标系下电机建模。

步骤(1)具体为：

(11)根据电机定子相电流有效值I_s将电机划分成S个工作状态，表示为：

S^a＝(I_s^a)，

其中，I_s∈[0,I_smax]，I_smax为电机定子相电流最大值，S^a为电机第a个工作状态，I_s^a为电机第a个工作状态对应的电流矢量有效值，a＝1,2,…,S；

(12)建立电机有限元模型，对电机每个工作状态进行有限元仿真，获得电机在不同工作状态、不同次级位置处的磁共能数据W_c^ab(I_s^a,θ_e^b,θ_r^b)，其中，θ_e^b为第a个工作状态下定子电流矢量相对A相绕组轴线的空间相角，θ_r^b为第a个工作状态下次级位置相对A相绕组轴线的空间相角；

(13)对磁共能数据进行拟合得到静止坐标系磁共能解析模型。

步骤(13)具体为：

(131)对磁共能数据在θ_e和θ_r方向上，进行二维傅里叶变换并提取主要低频成分，进行逆变换，得到磁共能滤波结果：