哈尔滨工业大学徐永向获国家专利权
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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利考虑电磁-压强耦合效应的双三相永磁同步电机数学模型获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115238556B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210908491.4,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权考虑电磁-压强耦合效应的双三相永磁同步电机数学模型是由徐永向;邹继斌;刘成思设计研发完成,并于2022-07-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本考虑电磁-压强耦合效应的双三相永磁同步电机数学模型在说明书摘要公布了:本发明公开了一种考虑电磁‑压强耦合效应的双三相永磁同步电机数学模型,基于电磁场有限元计算结果,结合多维插值和求反等数学方法,实现了双三相永磁同步电机电磁模块高精度数学模型的建立,能够充分考虑电机实际运行中的磁饱和、谐波磁场以及转子位置影响。在此基础上,基于多个压强下的计算结果进行模型建立,结合压强维度上的插值,即可获取压强对于电机电磁特性的影响。综上所述,本发明所建立的电磁‑温度耦合双三相永磁同步电机高精度数学模型能够充分考虑电机运行中的磁饱和、谐波磁场、转子位置造成的影响以及电机运行过程中受到外界环境压强而导致的电磁性能改变。相比于现有的电机数学模型,本发明考虑更全面,具有更好的保真度。
本发明授权考虑电磁-压强耦合效应的双三相永磁同步电机数学模型在权利要求书中公布了:1.一种构建考虑电磁-压强耦合效应的双三相永磁同步电机数学模型的方法,其特征在于所述双三相永磁同步电机数学模型按照下述步骤进行建模: 步骤一、对目标双三相永磁同步电机进行有限元建模,对第一套三相绕组A1B1C1施加多组d轴电流id1和多组q轴电流iq1,对第二套三相绕组A2B2C2施加id2=0、iq2=0的电流,进行电磁场有限元计算,求解磁链和转矩计算结果; 步骤二、将id1、iq1以及转子电角度位置θ作为自变量,将计算后得到的第一套三相绕组A1B1C1中的d轴磁链ψd1、q轴磁链ψq 1以及第二套三相绕组A2B2C2中的d轴磁链增量Δψd2、q轴磁链增量Δψq 2作为因变量,建立4组磁链和电流之间的关系ψd1id1,iq1,θ、ψq 1id1,iq1,θ、Δψd2id1,iq1,θ、Δψq 2id1,iq1,θ; 步骤三、根据双三相电机结构的对称性和周期性,对ψd1id1,iq1,θ、ψq 1id1,iq1,θ、Δψd2id1,iq1,θ、Δψq 2id1,iq1,θ进行移相30°,得到ψd2id2,iq2,θ、ψq 2id2,iq2,θ、Δψd1id2,iq2,θ、Δψq 1id2,iq2,θ,即: ψd2id2,iq2,θ=ψd1id1,iq1,θ-30°; ψq 2id2,iq2,θ=ψq 1id1,iq1,θ-30°; Δψd1id2,iq2,θ=Δψd2id1,iq1,θ-30°; Δψq 1id2,iq2,θ=Δψq 2id1,iq1,θ-30°; 双三相运行时,第一套三相绕组A1B1C1的d轴磁链ψd1 s与q轴磁链ψq 1 s、第二套三相绕组A2B2C2的d轴磁链ψd2 s与q轴磁链ψq 2 s为: ψd1 s=ψd1id1,iq1,θ+Δψd1id2,iq2,θ; ψq 1 s=ψq 1id1,iq1,θ+Δψq 1id2,iq2,θ; ψd2 s=ψd2id2,iq2,θ+Δψd2id1,iq1,θ; ψq 2 s=ψq 2id2,iq2,θ+Δψq 2id1,iq1,θ; 步骤四、对ψd1id1,iq1,θ、ψq 1id1,iq1,θ进行求反,得到电流id1、iq1与磁链ψd1、ψq 1和转子电角度位置θ之间的关系id1ψd1,ψq 1,θ和iq1ψd1,ψq 1,θ;根据双三相电机结构的对称性和周期性,对id1ψd1,ψq 1,θ和iq1ψd1,ψq 1,θ进行移相30°,得到id2ψd2,ψq 2,θ和iq2ψd2,ψq 2,θ,即: id2ψd2,ψq 2,θ=id1ψd1,ψq 1,θ-30°; iq2ψd2,ψq 2,θ=iq1ψd1,ψq 1,θ-30°; 步骤五、将id1、iq1以及转子电角度位置θ作为自变量,将计算得到的转矩作为因变量,得到转矩与电流和转子电角度位置的关系Te1id1,iq1,θ,根据双三相电机结构的对称性和周期性,第二套三相绕组A2B2C2工作时所产生的转矩由Te1id1,iq1,θ移相30°得到,即: Te2id2,iq2,θ=Te1id1,iq1,θ-30°; 其中,Te1与Te2均为单套绕组运行时的转矩; 当电机以双三相状态运行时,其总转矩为: Ts=1.5p[ψd1 siq1-ψq 1 sid1+ψd2 siq2-ψq 2 sid2] =Te1+Te2+1.5p[Δψd1iq1-Δψq 1id1+Δψd2iq2-Δψq 2id2]; 其中,p为永磁体的极对数; 根据转矩,计算电机电角速度ωe: ωe=∫[Ts-TLJ]dt; 其中,TL为电机的负载转矩,J为电机的转动惯量; 根据电机电角速度ωe,计算电机转子位置电角度θ: θ=∫ωedt; 步骤六、根据电机的输入电压ud1、uq1、ud2、uq2计算磁链: ψd1 s=∫ud1-id1R+ωeψq 1 sdt; ψq 1 s=∫uq1-iq1R-ωeψd1 sdt; ψd2 s=∫ud2-id2R+ωeψq 2 sdt; ψq 2 s=∫uq2-iq2R-ωeψd2 sdt; 其中,R为定子绕组阻值,ωe为电机的电角速度; 至此完成双三相永磁同步电机电磁特性数学模型的建立; 步骤七、按照实际需求,设定电机所处的n组压强环境,使用步骤一~步骤六的方法建立不同压强下的双三项永磁同步电机电磁特性数学模型,基于这n组不同压强下的电机特性计算结果,建立压强梯度上的插值模型,即实现了电磁-压强耦合效应的双三项永磁同步电机数学模型的建立。
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