一種開關(guān)磁阻電機(jī)建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種開關(guān)磁阻電機(jī)模型建模方法，尤其適用于各種相數(shù)開關(guān)磁阻電機(jī) 使用的開關(guān)磁阻電機(jī)建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 開關(guān)磁阻電機(jī)特有的雙凸極結(jié)構(gòu)W及各相單獨(dú)勵(lì)磁的工作方式，使其在制造成 本、控制靈活性和容錯(cuò)能力等方面優(yōu)于傳統(tǒng)的電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)。但由于開關(guān)磁阻電機(jī)的雙凸 極結(jié)構(gòu)和磁飽和特性，造成其模型的高度非線性，數(shù)學(xué)表達(dá)式很復(fù)雜。目前開關(guān)磁阻電機(jī)模 型建模方法主要有；采用電機(jī)電磁場(chǎng)有限元計(jì)算獲得的電機(jī)靜態(tài)磁鏈數(shù)據(jù)，利用查表法在 電路仿真軟件中實(shí)現(xiàn)模型的構(gòu)建，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)、所占用的存儲(chǔ)空間多，難W用于實(shí)時(shí)仿真和 實(shí)時(shí)控制；構(gòu)建磁網(wǎng)絡(luò)用磁路計(jì)算獲得的電機(jī)靜態(tài)磁鏈數(shù)據(jù)，利用查表法在電路仿真軟件 中實(shí)現(xiàn)模型的構(gòu)建，簡(jiǎn)單的磁網(wǎng)絡(luò)會(huì)使所建立的開關(guān)磁阻電機(jī)模型不精確，復(fù)雜的磁網(wǎng)絡(luò) 有助于建立精確的開關(guān)磁阻電機(jī)模型，但其通用性不高，磁路參數(shù)的確定要靠經(jīng)驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述技術(shù)技術(shù)中存在問(wèn)題，提供一種方法簡(jiǎn)單、通用性高，能實(shí)現(xiàn)開關(guān)磁阻電 機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)直接仿真、能實(shí)時(shí)仿真與實(shí)時(shí)控制的開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)物理仿真模型建模方 法。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)建模方法，； 采用四只運(yùn)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(guò)電阻Rs分別與運(yùn)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(yùn)算放大器U1的輸出端口 0分別與運(yùn)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(yùn)算放大器U2的反相輸入端口和R3的一端相連接，運(yùn)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(duì)目連接，運(yùn)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(yùn)算放大器U3的反相輸入端口和電容C的 一端相連接，運(yùn)算放大器U3的同相輸入端口接地，運(yùn)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(yùn) 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(shí)值信號(hào)，0A是 可變電阻《MP的W端上的位置信號(hào)，運(yùn)算放大器U4的同相輸入端口接地，運(yùn)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(guò)電阻Rx與電流傳輸器U6的端口對(duì)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(jī)的可變電感Z的串 聯(lián)，構(gòu)建成開關(guān)磁阻電機(jī)相繞組等效模型，利用電阻義模擬開關(guān)磁阻電機(jī)相繞組電阻，可變 電感巧莫擬開關(guān)磁阻電機(jī)相繞組電感，開關(guān)磁阻電機(jī)相繞組電感是電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和相電流 的函數(shù)，得到開關(guān)磁阻電機(jī)模型，其可變電感Z表示為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種開關(guān)磁阻電機(jī)建模方法，其特征在于： 采用四只運(yùn)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(guò)電阻Rs分別與運(yùn)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(yùn)算放大器Ul的輸出端口 O分別與運(yùn)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(yùn)算放大器U2的反相輸入端口和R 3的一端相連接，運(yùn)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(yùn)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(yùn)算放大器U3的反相輸入端口和電容C的 一端相連接，運(yùn)算放大器U3的同相輸入端口接地，運(yùn)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(yùn) 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(shí)值信號(hào)，Θ 4是 可變電阻Wmp的W端上的位置信號(hào)，運(yùn)算放大器U4的同相輸入端口接地，運(yùn)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(guò)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(jī)的可變電感Z的串 聯(lián)，構(gòu)建成開關(guān)磁阻電機(jī)相繞組等效模型，利用電阻疋模擬開關(guān)磁阻電機(jī)相繞組電阻，可變 電感4莫擬開關(guān)磁阻電機(jī)相繞組電感，開關(guān)磁阻電機(jī)相繞組電感是電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和相電流 的函數(shù)，得到開關(guān)磁阻電機(jī)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(jī)相電流瞬時(shí)值Y 和轉(zhuǎn)子位置值〃的函數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機(jī)建模方法，其特征在于：所述的可變電阻/Pmp包 括設(shè)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(hào)為AD5147,數(shù)字控制器型號(hào)為TMS320F28335,數(shù)字控制器TMS320F28335根據(jù)采樣獲 取的電流瞬時(shí)值信號(hào)^和位置信號(hào)θ Α輸出阻值控制信號(hào)控制數(shù)字電位器AD5147的電阻 值。
【專利摘要】一種開關(guān)磁阻電機(jī)建模方法，適用于各種相數(shù)開關(guān)磁阻電機(jī)。采用四只運(yùn)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(gòu)成開關(guān)磁阻電機(jī)相繞組等效模型。該建模方法簡(jiǎn)單、能實(shí)現(xiàn)開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)直接仿真、能實(shí)時(shí)仿真與實(shí)時(shí)控制，為開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的物理仿真建模和數(shù)學(xué)直接仿真打下了基礎(chǔ)，有利于實(shí)現(xiàn)開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真，具有重要的理論價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】H02P6-10, H02P6-18
【公開號(hào)】CN104836492
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510247960
【發(fā)明人】陳昊, 梁燕
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年5月15日