[发明专利]一种笼型转子无刷双馈电机仿真建模方法

权利要求书

1.一种笼型转子无刷双馈电机仿真建模方法，其特征在于，考虑笼型转子的特殊笼型结构，基于MATLAB/SIMULINK中S函数建立笼型转子无刷双馈电机的仿真模型，所述仿真模型包括笼型转子短路环每一环的电压、电流、电阻，用于真实地反映笼型转子无刷双馈电机的动静态特性，具体包括如下步骤：

步骤1：确定S函数引导语句

1.1、确定M文件S函数的引导语句为：Function[sys,x0,str,ts]＝f(t,x,u,flag,a)；a为电机定子功率绕组和控制绕组A相轴线夹角，夹角≤180°；输入参数为：t,x,u,flag,a；输出函数为：sys,x0,str,ts；

1.2、确定S函数工作方式

Flag＝0时，调用mdlInitializeSizes函数，定义S函数的基本特性，包括采样时间，连续或者离散状态的初始条件和sizes数组；

Flag＝1时，调用mdlDerivatives函数，计算连续状态变量的微分方程；求表达式dx/dt＝M^-1(V-(R+ω_r*dM₀/d_θr)*x)等号左边状态变量的积分值；

Flag＝3时，调用mdlOutputs函数，计算S函数的输出；

Flag＝2，4，9时，保持函数不变；

Flag＝其他时，报错；

1.3、确定采样时间ts；

步骤2：确定初始化函数mdlInitializeSizes

NumContStates：连续状态的个数，0个；

NumDiscStates：离散状态的个数，分别为电机功率绕组三相电流量，控制绕组三相电流量，笼型转子每一巢型中每一短路环的电流量，电机机械角速度；

NumOutputs：输出变量的个数，分别为电机功率绕组三相电流量，控制绕组三相电流量，笼型转子每一巢型中每一短路环的电流量，电机机械角速度，电磁转矩；

NumInputs：输入变量的个数，分别为功率绕组三相电压值，控制绕组三相电压值，转子巢位置角，电机机械角速度，电机负载转矩；

DirFeedthrough：取值为1，表示输入直接传到输出口；

NumSampleTimes：取值为1，表示只有一个采样周期；

Simsizes函数的调用：sys＝simsizes(sizes),即将sizes数组中的信息传递给sys；

设置状态变量初始值；

步骤3：确定求解函数mdlDerivatives

根据公式dx/dt＝M^-1(V-(R+ω_r*dM₀/d_θr)*x)，Te-Tl＝Jdw_r/dt计算状态变量，输出电机变量为

其中：x表示电流矢量；下标s₁,s₂,r分别为功率绕组、控制绕组、转子的量；分别为电压，电流，自感矢量；θ_r为转子相对于静止两相坐标系的旋转变换角；分别为功率绕组电阻，控制绕组电阻，转子回路电阻矩阵；为功率绕组同转子笼型绕组中每个环路的互感幅值；为笼型自感矩阵及互感矩阵；T_e为电机电磁转矩；

M表示常数矩阵

V表示电压矢量

R表示常数电阻矩阵

ω_r表示转子角速度；

M₀表示矩阵

步骤4：确定mdlOutputs函数

计算输出变量，分别为电机功率绕组三相电流量，控制绕组三相电流量，笼型转子每一巢型中每一短路环的电流量，电机机械角速度，电磁转矩；

步骤5：在SIMULINK中建立笼型转子无刷双馈电机的仿真模型

在SIMULINK中调用建立的S函数，并给定功率绕组、控制绕组三相输入电压，模型建立完成。