[发明专利]全参数永磁电机电磁模型的建立方法及参数辨识方法

说明书

本发明公开了一种全参数永磁电机电磁模型的建立方法及参数辨识方法，属于电机控制领域，建立方法包括：根据饱和效应对永磁磁链的影响对磁链方程进行修正，在此基础上，根据温度对永磁磁链和定子电阻的影响，对磁链方程和电压方程做进一步的修正。参数辨识方法包括：以电机中的关键部件为节点建立热网络，根据修正后的电磁模型计算电机中明显会产生温升的损耗并分配至各节点作为热源，综合考虑节点间的热阻以及各节点的热源，建立传热方程；根据所建立的方程建立目标函数，通过温升实验求解目标函数的最小值，从而辨识出传热方程中所有待辨识的参数。本发明提高了电磁模型的精度，并建立了能准确反映电机热行为的热网络，解决了参数辨识问题。

技术领域

本发明属于电机控制领域，更具体地，涉及一种全参数永磁电机电磁模型的建立方法及参数辨识方法。

背景技术

近年来，不可再生能源短缺和环境污染问题日益突出，各国政府纷纷开始重视新能源产业的发展。在节能减排、绿色环保的时代背景下，永磁电机以其高功率因数、高效率等优越性能，越来越广泛地用于电动汽车、高速铁路及航空航天等领域，并且逐步朝着高功率密度和高可靠性方向发展。

在永磁电机的控制过程中，需要依赖于定子电阻、永磁磁链、电感等参数，其中，定子电阻和永磁磁链可根据永磁电机的电磁模型计算。传统的电磁模型中，将定子电阻和永磁磁链作为不随电机工况和温度变化恒定参数，因此是一种恒参数的模型，模型的具体表达式为：

ψ_d＝L_di_d+ψ_f

ψ_q＝L_qi_q

在上述电磁模型中，u_d、u_q分别表示定子的d、q轴定子电压，ψ_d、ψ_q分别表示d、q轴磁链，i_d、i_q分别表示d、q轴电流，ω表示电流角频率，R_s表示定子电阻，T_e表示电磁转矩，n_p表示转子极对数，L_q、L_q分别表示d、q轴电感，ψ_f表示永磁磁链。根据上述电磁模型可知，在传统的永磁电机电磁模型中，d轴磁链ψ_d随d轴电流i_d线性变化，且q轴磁链ψ_q随q轴电流i_q线性变化。

然而，在实际应用中，由于铁磁材料的饱和特性，以及d、q轴电流之间的交叉影响，d轴磁链ψ_d与d轴电流i_d之间，以及q轴磁链ψ_q与q轴电流i_q之间并不是线性关系。此外，在电动汽车和电动航空等场合，电机的工作环境温度变化很大，并且电机在工作过程中，关键部件也具有较大的温度变化范围，较大的温度变化使得电机的定子电阻、永磁磁链等参数不再恒定。因此，传统的永磁电机电磁模型并不准确，达不到期望的控制效果。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种全参数永磁电机电磁模型的建立方法及参数辨识方法，其目的在于，对传统的永磁电机模型进行修正，使所建立的电磁模型能够反映出电机实际的电磁行为，从而提高电磁模型的精度，便于实现对永磁电机的精确控制。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种全参数永磁电机电磁模型的建立方法，包括：

基于永磁磁链和d轴电流的励磁作用以及饱和效应建立永磁电机的d轴磁链方程；d轴磁链方程中，d轴磁链ψ_d随着-i_d的增加而减小，且随着q轴电流i_q的增加而增加；其中，i_d表示d轴电流；