[发明专利]PWM逆变器供电下磁场调制永磁电机铁耗计算方法

说明书

本发明公开了一种PWM逆变器供电下磁场调制永磁电机铁耗计算方法，计算磁通切换永磁电机调制后的空载气隙磁通磁密分布B_{pm_s}(θ)；计算磁通切换永磁电机PWM逆变器供电下仅由电枢绕组产生的气隙磁通密度分布；分别将B_ABC(θ,t)与B_{pm_s}(θ)，B(θ,t)与B_{pm_s}(θ)求和得到PWM电压源供电下磁通切换永磁电机气隙磁密分布B_m；根据PWM电压源供电下磁通切换永磁电机气隙磁密分布B_m各次空间谐波对应的等效电流层内的电流密度，计算磁场调制永磁电机定子铁耗，转子铁耗。本发明提供的一种PWM逆变器供电下磁场调制永磁电机铁耗计算方法，计算量小，计算速度快，精度高。

技术领域

本发明涉及一种PWM逆变器供电下磁场调制永磁电机铁耗计算方法，属于电机设计分析技术领域。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，脉冲调制(PWM)逆变器在磁场调制永磁电机变频调速系统中得到了广泛的应用，使得磁场调制永磁电机具有更大的调速范围。对于采用PWM逆变器供电的磁场调制永磁电机，绕组电流中存在许多高次时间谐波，会增加铁芯中的铁损耗、永磁涡流损耗和绕组中的焦耳损耗。准确计算铁损是准确预测电机效率和温度的前提，为实现电机的设计和控制奠定了基础。因此，对电机采用PWM逆变电源供电时的铁损预测进行了大量的研究。

目前，PWM逆变器供电下磁场调制永磁电机铁耗计算方法通常有三种：第一种，直接将测量得到的PWM逆变器供电下磁场调制永磁电机输入电流代入二维有限元计算模型中，然后根据有限元计算得到的定转子铁芯内的磁密计算铁耗，但是这种方法不适用于电机设计阶段；第二种方法为将PWM逆变器与电机模型联合仿真，这种方法虽可在电机设计阶段进行，但是这种方法计算时间长；第三种方法为采用频域有限元计算PWM逆变器下磁场调制永磁电机铁耗，但是这种方法不能清晰地考虑气隙磁密中各次空间谐波对铁耗的影响。

因此，有必要研究如何更准确的计算PWM逆变器供电下对磁场调制永磁电机铁损的方法。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供PWM逆变器供电下磁场调制永磁电机铁耗计算方法，基于气隙场调制理论的铁损耗模型比有限元法具有更清晰的物理概念，能够准确反映各种空间谐波对铁损耗的贡献。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种PWM逆变器供电下磁场调制永磁电机铁耗计算方法，包括如下步骤：

步骤1：计算磁通切换永磁电机调制后的空载气隙磁通磁密分布B_{pm_s}(θ)。

步骤2：计算磁通切换永磁电机PWM逆变器供电下仅由电枢绕组产生的气隙磁通密度分布，所述仅由电枢绕组产生的气隙磁通密度分布包括：当κ＝3j-1的仅由电枢绕组产生的气隙磁通密度分布B_ABC(θ,t)，当κ＝3j-2的仅由电枢绕组产生的气隙磁通密度分布B(θ,t)，κ为电流谐波次数，j为正整数。

步骤3：分别将B_ABC(θ,t)与B_{pm_s}(θ)，B(θ,t)与B_{pm_s}(θ)求和得到PWM电压源供电下磁通切换永磁电机气隙磁密分布B_m。

步骤4：根据PWM电压源供电下磁通切换永磁电机气隙磁密分布B_m各次空间谐波对应的等效电流层内的电流密度，计算磁场调制永磁电机定子铁耗，转子铁耗。

作为优选方案，还包括：根据PWM电压源供电下磁通切换永磁电机气隙磁密分布B_m，计算定转子铁芯内损耗。

作为优选方案，所述B_{pm_s}(θ)计算公式如下：