[发明专利]一种基于转速的高速电机铁耗快速计算方法

说明书

本发明公开了一种基于转速的高速电机铁耗快速计算方法及模型。所述电机为高速电机，所述方法及模型以经典的铁耗计算模型为基础，得到考虑高次谐波、旋转磁化、趋肤效应和小磁滞回环等因素的变系数铁耗计算模型，该模型能够充分反应铁耗随磁密波形畸变率、磁密幅值和电机频率的变化，通过对不同转速下电机铁耗计算结果进行非线性曲线拟合得到铁耗与转速之间的关系，从而得到与转速有关的铁耗计算模型，该模型可以快速得到不同电机转速下对应的铁耗，并且具有较高的的计算精度。本发明提出的铁耗快速计算模型建立方法应用范围广，不仅适用于高速永磁电机铁耗计算，也可以用于其它类型的高速电机。

技术领域

本发明属于交流电机损耗分析和计算技术领域，具体涉及一种基于转速的高速电机铁耗快速计算方法及模型。

背景技术

随着变频驱动技术的发展，现有的电机大多采用变频器进行驱动，来满足变频调速的目的。而变频器输出电压中包含大量的谐波成分，电源谐波和电机内部磁场谐波共同作用使电机的铁耗大幅增加，并且随着电机转速的改变，电机铁耗也随着发生变化，使铁耗的快速计算变得非常困难。因此，研究能够用于电机铁耗计算的快速计算模型和方法是高效电机研制中亟待解决的关键问题。

目前比较经典的铁耗计算模型是Bertotti提出的三项常系数模型，该模型将铁耗分为磁滞损耗、涡流损耗和附加损耗三部分，即当采用变频电源供电时，采用传统的计算模型计算误差较大，因此还要考虑高次谐波、旋转磁化、集肤效应和磁滞回环多因素对铁耗计算的影响。当进行不同转速下电机铁耗计算时，需分析各转速下电机磁密波形的变化特点和径、切向各次谐波幅值变化及大小，计算步骤繁琐，计算时间较长。

发明内容

针对上述技术中存在问题，提供一种基于转速的高速电机铁耗快速计算方法及模型，即根据电机不同转速的大小来计算电机铁耗的方法和模型，所述电机为高速电机，该方法以以经典的铁耗计算模型为基础，得到考虑高次谐波、旋转磁化、集肤效应和小磁滞回环等因素的变系数铁耗计算模型，通过对不同转速下电机铁耗计算结果进行非线性曲线拟合得到铁耗与转速之间的关系，从而得到与转速有关的铁耗计算模型。该模型能够快速得到不同电机转速下对应的铁耗，同时具有较高的计算精度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明公开了一种基于转速的高速电机铁耗快速计算方法及模型，所述电机为高速电机，所述计算方法及模型包括以下步骤：

步骤1：通过变系数的方式考虑电机磁场高次谐波、旋转磁化、集肤效应和小磁滞回环多因素对铁心损耗的影响，得到变系数铁耗计算模型，该模型能够充分反应铁耗随磁密波形畸变率、磁密幅值和电机频率的变化；

步骤2：利用步骤1得到的铁耗计算模型计算高速电机在多个转速下的铁耗P_fe1；

步骤3：由于电机转速的变化，电机频率也发生变化，使电机磁密波形发生变化，因此电机磁场的谐波、旋转磁化、集肤效应和小磁滞回环等现象会发生变化，在此基础上，根据步骤2多个转速下铁耗计算结果，采用非线性曲线拟合方法得到与转速有关的铁耗计算模型；

步骤4：利用步骤3得到的和转速有关的铁耗计算模型，得到关于多个转速下的铁耗P_fe2，和步骤2计算结果P_fe1进行对比，若计算误差大于10w，则返回到步骤2重新计算拟合。

步骤1中，在经典的铁耗计算模型上考虑高次谐波、旋转磁化、集肤效应和小磁滞回环的影响，使拟合得到的关于转速与铁耗之间的计算模型更加准确。考虑多因素影响的变系数铁耗计算模型如下：