一種永磁同步電機的功率模擬方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁同步電機的功率模擬方法。本發(fā)明提出了一種永磁同步電機功率模擬的新方法，根據(jù)永磁同步電機的基本特性，采用雙PWM變換器結(jié)構(gòu)，設(shè)計了能準確模擬永磁同步電機的模擬電機模型。其整流側(cè)變換器按照永磁同步電機的特性控制，使其對外接口特性電壓、電流、轉(zhuǎn)速等信息與實際電機一致；逆變側(cè)將能量回饋電網(wǎng)。本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)設(shè)計簡潔，實現(xiàn)了對實際的永磁同步電機的靜態(tài)特性和動態(tài)特性的準確模擬；模型的適應(yīng)性強，只需改變模擬電機模型中的參數(shù)設(shè)置，便可模擬各種型號的永磁同步電機；采用能量回饋型電子負載結(jié)構(gòu)，逆變側(cè)將試驗電能回饋電網(wǎng)，達到節(jié)約能量的目的。
【專利說明】一種永磁同步電機的功率模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明尤其涉及一種永磁同步電機的功率模擬方法，屬于電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電子負載是可以模擬真實負載的電力電子裝置，它能模擬各種類型的負載，并將電能反饋回電網(wǎng)。由于其性能靈活多變，被廣泛應(yīng)用于UPS、直流電源、變頻電源的出廠試驗。與普通負載相比，它的工作方式是利用電力電子變換技術(shù)，在完成測試功率試驗后，將被測電源的輸出能量循環(huán)再生利用。
[0003]近年來，國內(nèi)外學(xué)者對電子負載的模擬進行了深入的研究，但現(xiàn)在的研究中以阻抗類負載的模擬為主，對電機類負載的模擬較少。而永磁同步電機由于結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高而在電梯、船舶電力推進、汽車等各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但目前的永磁電機控制研究中，均采用實際的永磁電機，這種研究方法成本高、能量消耗大且參數(shù)不易調(diào)整。
[0004]針對目前還沒有對永磁同步電機進行模擬研究的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述【背景技術(shù)】中提到的現(xiàn)有技術(shù)中沒有對永磁同步電機進行模擬研究的問題，本發(fā)明提出了一種永磁同步電機的功率模擬方法。
[0006]該方法具有以下步驟:
[0007]步驟1:根據(jù)永磁同步電機原型為基礎(chǔ)進行模擬永磁同步電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，建立永磁同步電機模型，該永磁同步電機模型主要由模擬電機的數(shù)學(xué)分析模塊、反dq變換模塊、滯環(huán)電流控制器和輸入PWM變換器依次相連組成；
[0008]步驟2:模擬電源由三相逆變器和dq變換模塊相連組成；三相逆變器通過矢量控制模塊與模擬電機的數(shù)學(xué)分析模塊相連；三相逆變器輸出的三相電壓ua、ub、u。經(jīng)dq變換模塊得到模擬永磁同步電機的交直軸電壓分量輸入量Ud和Uq ；
[0009]步驟3:根據(jù)所要模擬的實際永磁同步電機的參數(shù)，對模擬永磁同步電機進行參數(shù)的設(shè)置，該參數(shù)包括電機的定子電阻&、交軸電感Ld、直軸電感L,、轉(zhuǎn)子磁鏈Vf、轉(zhuǎn)動慣量J、阻尼系數(shù)F、極對數(shù)P和負載轉(zhuǎn)矩IY ；
[0010]步驟4:模擬電機的數(shù)學(xué)分析模塊根據(jù)設(shè)置的參數(shù)，計算得出永磁同步電機的交軸電流分量id和直軸電流分量iq，電機電磁轉(zhuǎn)矩?；，電機轉(zhuǎn)子機械角速度和轉(zhuǎn)子角度Θ方法為:通過求解以下隱式方程組:
[0011]電流狀態(tài)方程:
【權(quán)利要求】
1.一種永磁同步電機的功率模擬方法，其特征在于該方法具有以下步驟: 步驟1:建立永磁同步電機模型，該永磁同步電機模型由模擬電機的數(shù)學(xué)分析模塊、反dq變換模塊、滯環(huán)電流控制器和輸入PWM變換器依次相連組成； 步驟2:模擬電源由三相逆變器和dq變換模塊相連組成；三相逆變器通過矢量控制模塊與模擬電機的數(shù)學(xué)分析模塊相連；三相逆變器輸出的三相電壓ua、ub、u。經(jīng)dq變換模塊得到模擬永磁同步電機的交直軸電壓分量輸入量Ud和Uq ； 步驟3:根據(jù)所要模擬的實際永磁同步電機的參數(shù)，對模擬永磁同步電機進行參數(shù)的設(shè)置，該參數(shù)包括電機的定子電阻Rs、交軸電感Ld、直軸電感L,、轉(zhuǎn)子磁鏈Vf、轉(zhuǎn)動慣量J、阻尼系數(shù)F、極對數(shù)P和負載轉(zhuǎn)矩IY ； 步驟4:模擬電機的數(shù)學(xué)分析模塊根據(jù)設(shè)置的參數(shù)，計算得出永磁同步電機的交軸電流分量id和直軸電流分量iq，電機電磁轉(zhuǎn)矩?；，電機轉(zhuǎn)子機械角速度和轉(zhuǎn)子角度Θ方法為:通過求解以下隱式方程組: 電流狀態(tài)方程:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機的功率模擬方法，其特征在于，所述模擬試驗為: ①電機的啟動試驗，或，②通過改變模擬電機的數(shù)學(xué)分析模塊中的負載轉(zhuǎn)矩?Υ來模擬永磁同步電機的變負載運行，或，③通過改變矢量控制模塊中的參考角速度ω/來模擬永磁同步電機的變頻調(diào) 速。
【文檔編號】G01R31/34GK103472391SQ201310376578
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】畢大強, 金陽 申請人:清華大學(xué)