[发明专利]一种基于有限元计算结果和二维插值的转矩波动抑制方法

说明书

一种基于有限元计算结果和二维插值的转矩波动抑制方法，涉及一种转矩波动抑制方法。通过有限元仿真获取不同幅值的电流对应的转矩计算结果；结合三次样条插值进行模型T＝f(θ，Iq)的建立；求反获取模型Iq＝f^‑1(θ，T)；给定目标转矩T₁,通过Iq＝f^‑1(θ，T)计算对应的Q轴电流波形Iq₁；根据Iq₁构造三相电流波形；使用重新构造的三相电流波形作为电流激励，实现转矩波动的抑制。它基于有限元计算结果采用二维插值方法获取能够抑制转矩波动的三相电流，无需复杂的迭代计算，无需考虑各次谐波之间的相互作用，能够实现复杂工况下的实时计算。

技术领域

本发明涉及一种转矩波动抑制方法，尤其是一种基于有限元计算结果和二维插值的转矩波动抑制方法，属于三相永磁同步电机性能研究技术领域。

背景技术

永磁同步电机因其体积小、功率密度高、结构简单、运行平稳等优点而在生产生活领域得到了广泛的应用。转矩波动会导致电机运行过程中的振动和噪声，造成电机运行性能不稳定，因此对电机的转矩波动进行抑制是改善电机运行性能的重要举措。永磁同步电机转矩波动的产生是反电势谐波和电流谐波共同作用的结果，现有的转矩波动抑制方法一种为优化永磁体形状减小反电势谐波从而实现转矩波动抑制，但是该方法只针对轻载工况适用，对于重载工况下由于铁心饱和所引起的转矩波动无明显抑制作用；另外一种为电流谐波注入法，但是该方法需要进行复杂的电流谐波计算，且仅适用于单一工况，不能随着电机工况的改变而实时变化。此外，现有方法均需迭代计算，计算量较大，具有较大的局限性。

为此，本发明提出了一种基于有限元计算结果和二维插值的转矩波动抑制方法，基于多组电流和转矩之间的对应关系建立插值模型，通过该模型对满足要求的平稳转矩进行求反，即可获取能够抑制转矩波动的电流波形，从而实现电流波形的获取与转矩波动的抑制，有助于克服现有方法的不足，满足工业生产领域对高性能永磁同步电机的需求。

发明内容

针对背景技术存在的不足，本发明提供一种基于有限元计算结果和二维插值的转矩波动抑制方法，它基于有限元计算结果采用二维插值方法获取能够抑制转矩波动的三相电流，无需复杂的迭代计算，无需考虑各次谐波之间的相互作用，能够实现复杂工况下的实时计算。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种基于有限元计算结果和二维插值的转矩波动抑制方法，包括以下步骤：

步骤一、通过有限元仿真获取不同幅值的电流对应的转矩计算结果

对目标三相永磁同步电机进行有限元建模，并施加不同的Q轴电流Iq，进行电机转矩波形的计算；

步骤二、根据计算结果结合三次样条插值进行模型T＝f(θ，Iq)的建立

将Q轴电流Iq与电机转子位置θ作为自变量，转矩T作为因变量，进行数据库的建立，并利用三次样条插值建立模型T＝f(θ，Iq)，该模型的输入为电机转子位置θ与Q轴电流Iq，输出为电机的转矩T，因此该模型描述的是转矩T随电机转子位置θ和Q轴电流Iq的变化；

步骤三、对T＝f(θ，Iq)求反，获取表征Q轴电流Iq与转矩T和电机转子位置θ关系的模型Iq＝f^-1(θ，T)

对上述模型T＝f(θ，Iq)进行求反，得到Iq＝f^-1(θ，T)，该模型描述的是Q轴电流Iq随电机转子位置θ和转矩T的变化；

步骤四、给定目标转矩T₁,通过Iq＝f^-1(θ，T)计算对应的Q轴电流波形Iq₁