一種開關磁阻電機建模方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種開關磁阻電機模型建模方法，尤其適用于各種相數(shù)開關磁阻電機 使用的開關磁阻電機建模方法。
【背景技術】
[0002] 開關磁阻電機特有的雙凸極結構W及各相單獨勵磁的工作方式，使其在制造成 本、控制靈活性和容錯能力等方面優(yōu)于傳統(tǒng)的電機傳動系統(tǒng)。但由于開關磁阻電機的雙凸 極結構和磁飽和特性，造成其模型的高度非線性，數(shù)學表達式很復雜。目前開關磁阻電機模 型建模方法主要有；采用電機電磁場有限元計算獲得的電機靜態(tài)磁鏈數(shù)據(jù)，利用查表法在 電路仿真軟件中實現(xiàn)模型的構建，計算時間長、所占用的存儲空間多，難W用于實時仿真和 實時控制；構建磁網(wǎng)絡用磁路計算獲得的電機靜態(tài)磁鏈數(shù)據(jù)，利用查表法在電路仿真軟件 中實現(xiàn)模型的構建，簡單的磁網(wǎng)絡會使所建立的開關磁阻電機模型不精確，復雜的磁網(wǎng)絡 有助于建立精確的開關磁阻電機模型，但其通用性不高，磁路參數(shù)的確定要靠經(jīng)驗。

【發(fā)明內容】

[0003] 針對上述技術技術中存在問題，提供一種方法簡單、通用性高，能實現(xiàn)開關磁阻電 機系統(tǒng)數(shù)學直接仿真、能實時仿真與實時控制的開關磁阻電機系統(tǒng)物理仿真模型建模方 法。
[0004] 為實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明的開關磁阻電機建模方法，； 采用四只運算放大器U1、U2、U3和U4，S只電流傳輸器呪、U6和U7, 一只由數(shù)字電位 器和數(shù)字控制器組成的可變電阻《MP，八只電阻R1、R2、R3、R4、貼、R。、Rx和Rs，一只電容C， 輸入端口分別為A和B; 建模方法如下： 將輸入端口A通過電阻Rs分別與運算放大器U1的同相輸入端口和電流傳輸器U5的端 口Z相連接，輸入端口B分別與電流傳輸器U6的端口Z和電流傳輸器U7的端口如目連接， 運算放大器U1的輸出端口 0分別與運算放大器U1的反相輸入端口和電阻Ri的一端相連， 電阻Ri的另一端分別與運算放大器U2的反相輸入端口和R3的一端相連接，運算放大器U2 的同相輸入端口分別與電阻R2和電阻R4的一端相連接，電阻R4的另一端接地，電阻R2的另 一端與電流傳輸器U7的端口對目連接，運算放大器U2的輸出端口 0分別與R3的另一端和 電阻咕的一端相連接，電阻Re的另一端分別與運算放大器U3的反相輸入端口和電容C的 一端相連接，運算放大器U3的同相輸入端口接地，運算放大器U3的反相輸入端口分別與電 容C的另一端和可變電阻命的F端相連接，可變電阻《MP的W端分別與電阻R。的一端和運 算放大器U4的反相輸入端口相連接，是可變電阻命的W端上的電流瞬時值信號，0A是 可變電阻《MP的W端上的位置信號，運算放大器U4的同相輸入端口接地，運算放大器U4的 輸出端口 0分別與電阻R。的另一端和電流傳輸器U5的端口 相連接，電流傳輸器U5的端 口X?過電阻Rx與電流傳輸器U6的端口對目連接，電流傳輸器U6的端口 接地，電流傳 輸器U7的端口z接地； 將輸入端口A和輸入端口B之間的電路模型等效為電阻義與電機的可變電感Z的串 聯(lián)，構建成開關磁阻電機相繞組等效模型，利用電阻義模擬開關磁阻電機相繞組電阻，可變 電感巧莫擬開關磁阻電機相繞組電感，開關磁阻電機相繞組電感是電機轉子位置和相電流 的函數(shù)，得到開關磁阻電機模型，其可變電感Z表示為：
【主權項】
1. 一種開關磁阻電機建模方法，其特征在于： 采用四只運算放大器Ul、U2、U3和U4,三只電流傳輸器U5、U6和U7, 一只由數(shù)字電位 器和數(shù)字控制器組成的可變電阻/?"，八只電阻RU R2、R3、R4、R5、R。、Rx和Rs，一只電容C， 輸入端口分別為A和B ; 建模方法如下， 將輸入端口 A通過電阻Rs分別與運算放大器Ul的同相輸入端口和電流傳輸器U5的端 口 ^相連接，輸入端口 B分別與電流傳輸器U6的端口 z和電流傳輸器U7的端口 _7相連接， 運算放大器Ul的輸出端口 O分別與運算放大器Ul的反相輸入端口和電阻R1的一端相連， 電阻R1的另一端分別與運算放大器U2的反相輸入端口和R 3的一端相連接，運算放大器U2 的同相輸入端口分別與電阻R2和電阻R4的一端相連接，電阻R 4的另一端接地，電阻R2的另 一端與電流傳輸器U7的端口 相連接，運算放大器U2的輸出端口 O分別與R3的另一端和 電阻R5的一端相連接，電阻R 5的另一端分別與運算放大器U3的反相輸入端口和電容C的 一端相連接，運算放大器U3的同相輸入端口接地，運算放大器U3的反相輸入端口分別與電 容C的另一端和可變電阻&的F端相連接，可變電阻/? MP的W端分別與電阻R ^的一端和運 算放大器U4的反相輸入端口相連接，Ksa是可變電阻&的W端上的電流瞬時值信號，Θ 4是 可變電阻Wmp的W端上的位置信號，運算放大器U4的同相輸入端口接地，運算放大器U4的 輸出端口 O分別與電阻Rq的另一端和電流傳輸器U5的端口 相連接，電流傳輸器U5的端 口通過電阻Rx與電流傳輸器U6的端口 Z相連接，電流傳輸器U6的端口 τ?妾地，電流傳 輸器U7的端口 z接地； 將輸入端口 A和輸入端口 B之間的電路模型等效為電阻疋與電機的可變電感Z的串 聯(lián)，構建成開關磁阻電機相繞組等效模型，利用電阻疋模擬開關磁阻電機相繞組電阻，可變 電感4莫擬開關磁阻電機相繞組電感，開關磁阻電機相繞組電感是電機轉子位置和相電流 的函數(shù)，得到開關磁阻電機模型，其可變電感Z表示為：
式中，《，/ζ，尼，尼，私，'為電阻值，C為電容值，'的阻值是電機相電流瞬時值Y 和轉子位置值〃的函數(shù)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的開關磁阻電機建模方法，其特征在于：所述的可變電阻/Pmp包 括設有F端和W端的數(shù)字電位器和與數(shù)字電位器W端相連接的數(shù)字控制器，所述數(shù)字電位 器型號為AD5147,數(shù)字控制器型號為TMS320F28335,數(shù)字控制器TMS320F28335根據(jù)采樣獲 取的電流瞬時值信號^和位置信號θ Α輸出阻值控制信號控制數(shù)字電位器AD5147的電阻 值。
【專利摘要】一種開關磁阻電機建模方法，適用于各種相數(shù)開關磁阻電機。采用四只運算放大器、三只電流傳輸器、一只由數(shù)字電位器和數(shù)字控制器組成的可變電阻、八只電阻、一只電容構成開關磁阻電機相繞組等效模型。該建模方法簡單、能實現(xiàn)開關磁阻電機系統(tǒng)數(shù)學直接仿真、能實時仿真與實時控制，為開關磁阻電機系統(tǒng)的物理仿真建模和數(shù)學直接仿真打下了基礎，有利于實現(xiàn)開關磁阻電機系統(tǒng)的實時仿真，具有重要的理論價值和廣闊的應用前景。
【IPC分類】H02P6-10, H02P6-18
【公開號】CN104836492
【申請?zhí)枴緾N201510247960
【發(fā)明人】陳昊, 梁燕
【申請人】中國礦業(yè)大學
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月15日