CN109889110B - 一种多级式起动/发电机起动力矩计算方法 - Google Patents
一种多级式起动/发电机起动力矩计算方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种多级式起动/发电机起动力矩计算方法。首先，利用电磁场有限元软件计算得到电机的三相电感和励磁电感，然后，对定子任意一相绕组自感和励磁电感分别进行傅里叶分解，接着，再利用新的转矩计算公式计算得到转矩。由于新的转矩计算公式充分考虑了电枢磁场对定子磁场和励磁磁场的影响，计算得到的转矩结果更加准确。
Description
技术领域
本发明属电机技术领域，具体涉及一种多级式起动/发电机起动力矩计算方法。
背景技术
目前我国飞机交流电源系统大都采用多级式无刷同步电机作为发电机，该多级式无刷同步电机主要由主电机、旋转整流器、励磁机和副励磁机(永磁机)构成。随着大型飞机的迅猛发展，起动/发电一体化在现代航空技术中的地位越来越重要。起动/发电技术的目标是能够利用多级式电机顺利拖动航空发动机，而起动力矩的大小是其核心问题之一。
现有的力矩计算方法主要两种，即有限元软件直接仿真计算方法和采取场路相结合的计算方法。其中，有限元软件直接仿真计算方法耗时较长，且大量占用电脑资源，所以更加偏向于采取场路相结合的计算方法。即先利用有限元软件计算出电机的电感值，然后再通过解析计算的方法利用此电感值直接计算力矩。但是由于电枢反应的存在导致电机的磁阻分布完全异于空载状态，使得电感的表达式发生变化，基于传统的交直轴电感计算公式所得到的结果不再准确，导致电机转矩计算不准确，对电机的控制产生极大的影响。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种多级式起动/发电机起动力矩计算方法。考虑电枢反应进行电感计算，再进行转矩计算。
一种多级式起动/发电机起动力矩计算方法，其特征在于步骤如下：
首先，利用电磁场有限元软件计算得到电机的三相电感和励磁电感，然后，对三相电感中的定子任意一相绕组自感进行傅里叶分解，得到其直流分量幅值Ls0、二次谐波分量幅值Ls2和相角α，对励磁电感M进行傅里叶分解，得到其基波分量幅值Maf和相角β，接着，利用下式计算得到转矩T：
其中，P为极对数，id为直轴电流，iq为交轴电流，if为励磁电流。
本发明的有益效果是：充分考虑了电枢磁场对定子磁场的影响，采用绕组自感的二次谐波分量幅值Ls2和相角α两个变量去替代传统电机转矩方程的直轴电感Ld、交轴电感Lq和交直轴耦合电感Ldq，解决了参数难以获得且计算不准的问题；同时在励磁分量的计算中引入励磁电感的基波分量幅值Maf和相角β，即充分考虑了电枢磁场对励磁磁场的影响，使得本发明方法计算得到的转矩值更加准确。
附图说明
图1是本发明的一种多级式起动/发电机起动力矩计算方法流程图
图2是不同电流时采用不同方法计算得到的转矩曲面图
图3是不同电流角时采用不同方法计算得到的转矩曲线图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
如图1所示，本发明提供了一种多级式起动/发电机起动力矩计算方法。首先，利用电磁场有限元软件先计算得到电机的三相电感参数以及励磁电感；然后，对三相电感中的定子任意一相绕组自感(比如A相自感LAA)进行傅里叶分解，得到其直流分量幅值Ls0、二次谐波分量幅值Ls2和相角α，同时，对励磁电感M进行傅里叶分解，得到其基波分量幅值Maf和相角β；接着，利用以下公式来计算得到电机的转矩：
其中，P为极对数，id为直轴电流，iq为交轴电流，if为励磁电流。
而传统的转矩计算公式为：
其中，Ld为直轴电感，Lq为交轴电感，Ldq为交直轴耦合电感。
要获得Ld和Lq，需要将电机固定在某一位置，然后利用公式法进行计算得到；而Ldq只能通过复杂的仿真方法得到。同时，由于传统计算公式(3)的计算方法忽略了电枢磁场对转子磁场的影响，计算并不准确。
图2给出了不同直轴电流id、不同交轴电流iq时，分别采用传统转矩计算方法、本发明方法和有限元软件仿真计算方法计算得到的转矩曲面图。可以看出，随着直轴电流以及交轴电流的增大，采用本发明方法和有限元仿真计算方法得到的结果基本一致，而传统转矩计算方法得到的结果则相差越来越大，在直轴电流id为150A，交轴电流iq为350A，励磁电流为20A时，利用本发明方法计算得到的转矩值为107.98Nm，利用有限元仿真计算方法得到的转矩值为107.9Nm，二者几乎一致。而利用传统的转矩计算公式计算得到的转矩值为94Nm，精度很低，无法满足工程误差10％以内的基本需求。
图3给出了电流值固定、电流角不同时，分别采用传统转矩计算方法、本发明方法、有限元仿真计算方法计算得到的转矩值和实验方法得到的转矩值。可以看出，利用本发明方法计算得到的结果与实验方法得到的结果基本一致，而采用传统转矩计算方法计算得到的结果存在10％以上的误差，说明利用本发明方法计算得到的结果更加准确，可以更好地满足基本工程需求。
Claims (1)
1.一种多级式起动/发电机起动力矩计算方法，其特征在于步骤如下：
首先，利用电磁场有限元软件计算得到电机的三相电感和励磁电感，然后，对三相电感中的定子任意一相绕组自感进行傅里叶分解，得到其直流分量幅值Ls0、二次谐波分量幅值Ls2和相角α，对励磁电感M进行傅里叶分解，得到其基波分量幅值Maf和相角β，接着，利用下式计算得到转矩T：
其中，P为极对数，id为直轴电流，iq为交轴电流，if为励磁电流。
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| CN105005692A (zh) * | 2015-07-08 | 2015-10-28 | 三峡大学 | 一种基于解析法的永磁电机磁场分析与转矩计算方法 |
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| CN105005692A (zh) * | 2015-07-08 | 2015-10-28 | 三峡大学 | 一种基于解析法的永磁电机磁场分析与转矩计算方法 |
| CN106655939A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-05-10 | 上海交通大学 | 基于运动趋势多模型自适应混合控制的永磁同步电机控制方法 |
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