[发明专利]电驱动系统机电耦合混合建模方法

权利要求书

1.一种电驱动系统机电耦合混合建模方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)建立基于粘弹性宏单元的机械动力学模型

建立由粘弹性宏单元和离散振子组成的一维混合动力学模型，对柔性转子轴系采用连续粘弹性宏单元建模，利用离散振子表征弹性附着在轴上的转子轴承支撑和惯性；利用几何截面极惯性矩来表征混合模型中粘弹性宏单元的扭转刚度和惯量属性，每个几何截面粘弹性宏单元的扭转运动为:

式中：θ_i(x,t)为旋转轴的角位移，τ表示材料阻尼Voigt模型中的迟滞时间，G_i表示第i个宏单元材料的Kirchhoff模量，c_i表示由迟滞扭矩引起的外阻尼系数；J_Ei、J_Ii分别为粘弹性宏观元件的几何横截面惯性极矩和分层惯性极矩，ρ为惯性矩对应的应力张量；q_i(x,t)为力矩函数，其中x是空间坐标，t表示时间；

2)建立电驱动系统“αβ-dq”旋转正交坐标下的Park电气模型

假设异步电机产生的磁动势沿气隙按正弦规律分布，忽略铁芯损耗及磁路饱和，在“αβ-dq”旋转正交坐标下，三相异步电动机绕组中的电压和电流为：

扭矩为：

式中：U表示电源电压，ω_e表示电压圆频率，L₁,L′₂分别表示定子线圈电感和等效转子线圈电感，M表示转子--定子线圈相对电感，R₁,R′₂分别表示定子线圈等效电阻和转子线圈等效电阻，p表示电机磁极对数，Ω(t)是表示电机转子角速度，表示等效电场α和β坐标下定子绕组中的电流，表示等效电场α和β坐标下转子绕组中的电流；

3)建立基于谐波平衡法的电驱动系统机电耦合深度混合建模

利用谐波平衡方法，对Park电气模型的电流进行近似解析求解：

同时结合数值外推和分步迭代法得到：

电驱动系统机电耦合效应的16x16的线性方程组：

以及异步电动机产生的电磁扭转刚度k_e(ω)和阻尼d_e(ω)：

式中：表示待定的时间函数。