CN109977626B - 一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算方法及设备，包括建立永磁同步电机的瞬态场仿真模型，并对瞬态场仿真模型中的三相激励电流源进行设定；根据电磁转矩的计算公式确定出最大的电磁转矩对应的最佳电流控制角；根据相电压有效值的计算公式，确定出永磁同步电机的基速，并以极限相电压有效值为约束条件，确定出每个超过基速的转速所对应的电流控制角；根据每个超过基速的转速所对应的电流控制角以及对应关系得到永磁同步电机的最高转速，以便用户根据最高转速与基速的比值确定永磁同步电机的弱磁扩速能力。由于瞬态场仿真模型是在软件中搭建的虚拟模型，其搭建速度较短，提高了永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算速度，工作效率较高。

Description

一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算方法及设备

技术领域

本发明涉及永磁同步电机领域，特别是涉及一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算方法，本发明还涉及一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算设备。

背景技术

随着高性能永磁材料的发展，永磁电机的性能得到较大提高，特别是永磁同步电机，已逐渐向高转速、高转矩和高功率密度等趋势发展，其中，永磁同步电机的弱磁扩速能力对电机整体性能影响较大，所以在设计永磁同步电机时要对其弱磁扩速能力进行计算，现有技术中在计算永磁同步电机的弱磁扩速能力时通常要搭建复杂的永磁同步电机控制系统分析模型或试制样机进行测试计算，搭建实体设备的周期较长，降低了永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算速度，工作效率较低。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算方法，提高了永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算速度，工作效率较高；本发明的另一目的是提供一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算设备，提高了永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算速度，工作效率较高。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算方法，包括：

建立永磁同步电机的瞬态场仿真模型，并对所述瞬态场仿真模型中的三相激励电流源进行设定；

在所述瞬态场仿真模型中，根据电磁转矩的计算公式确定出预设转速下的所述电磁转矩与所述电流控制角的对应关系，并确定出最大的所述电磁转矩对应的最佳电流控制角；

以所述最佳电流控制角为约束条件，根据相电压有效值的计算公式，确定出所述永磁同步电机的基速；

根据所述相电压有效值的计算公式，以极限相电压有效值为约束条件，确定出每个超过所述基速的所述转速所对应的电流控制角；

根据每个超过所述基速的所述转速所对应的电流控制角以及所述对应关系得到所述永磁同步电机的最高转速，以便用户根据所述最高转速与所述基速的比值确定所述永磁同步电机的弱磁扩速能力。

优选地，所述瞬态场仿真模型具体为：

ω＝2πf；

f＝np/60；

其中，i_a、i_b以及i_c分别为绕组的a、b以及c三相的相电流瞬时值，I₁为相电流有效值，β为电流控制角，n为转速，ω为角速度，_f为频率，_p为极对数。

优选地，所述对所述瞬态场仿真模型中的三相激励电流源进行设定具体为：

令相电流有效值I₁＝I_lim，分别设置所述电流控制角以及所述转速的取值范围和仿真步长，将转子d轴与a相轴线对齐，其中，I_lim为极限电流有效值。

优选地，所述电磁转矩与所述电流控制角的对应关系具体为：

以所述电流控制角为横坐标，以所述电磁转矩为纵坐标绘制出两者的第一关系曲线。

优选地，所述电磁转矩的计算公式为：

θ＝pωt；

其中，T_em为电磁转矩，i_d、i_q分别为绕组的d、q轴电流瞬时值，

分别为d、q轴磁链瞬时值，

分别为a、b、c相磁链瞬时值，θ为转子d轴与定子绕组a相轴线的电角度夹角。

优选地，所述以所述最佳电流控制角为约束条件，根据相电压有效值的计算公式，确定出所述永磁同步电机的基速具体为：

以所述最佳电流控制角为约束条件，根据相电压有效值的计算公式绘制出以所述转速为横坐标，以所述相电压有效值为纵坐标绘制出两者的第二关系曲线；

从所述第二关系曲线中确定出极限相电压有效值所对应的转速值并将其作为所述永磁同步电机的基速。

优选地，所述相电压有效值的计算公式为：

其中，u_d、u_q分别为d、q轴电压瞬时值，U₁为所述相电压有效值，R₁为定子电枢绕组的相电阻。

优选地，所述根据所述相电压有效值的计算公式，以所述极限相电压有效值为约束条件，确定出每个超过所述基速的所述转速所对应的电流控制角具体为：

对于每个超过所述基速的所述转速，以所述电流控制角为横坐标，以所述相电压有效值为纵坐标绘制出两者的第三关系曲线；

从每个所述第三关系曲线中确定出所述极限相电压有效值所对应的电流控制角，并将其作为每个超过所述基速的所述转速对应的所述电流控制角。

优选地，所述根据每个超过所述基速的所述转速所对应的电流控制角以及所述对应关系得到所述永磁同步电机的最高转速之后，该计算方法还包括：

计算出所述最高转速与所述基速的比值并控制提示器提示所述比值。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述弱磁扩速能力的计算方法的步骤。

本发明提供了一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算方法，包括建立永磁同步电机的瞬态场仿真模型，并对瞬态场仿真模型中的三相激励电流源进行设定；在瞬态场仿真模型中，根据电磁转矩的计算公式确定出预设转速下的电磁转矩与电流控制角的对应关系，并确定出最大的电磁转矩对应的最佳电流控制角；以最佳电流控制角为约束条件，根据相电压有效值的计算公式，确定出永磁同步电机的基速；根据相电压有效值的计算公式，以极限相电压有效值为约束条件，确定出每个超过基速的转速所对应的电流控制角；根据每个超过基速的转速所对应的电流控制角以及对应关系得到永磁同步电机的最高转速，以便用户根据最高转速与基速的比值确定永磁同步电机的弱磁扩速能力。

可见，本发明中，可以在永磁同步电机的瞬态场仿真模型中，根据电磁转矩的计算公式、相电压有效值的计算公式以及一系列的约束条件确定出永磁同步电机的最高转速以及基速，以便工作人员根据最高转速与基速的比值确定出永磁同步电机的弱磁扩速能力，由于瞬态场仿真模型是在软件中搭建的虚拟模型，其搭建速度较短，无需再像现有技术中那样搭建复杂的永磁同步电机控制系统分析模型或试制样机进行测试计算，缩短了搭建周期，提高了永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算速度，工作效率较高。

本发明还提供了一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算设备，具有如上弱磁扩速能力的计算方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算方法的流程示意图；

图2为本发明提供的一种电流控制角与电磁转矩的第一关系曲线图；

图3为本发明提供的一种转速与相电压有效值的第二关系曲线图；

图4为本发明提供的一种电流控制角与相电压有效值的第三关系曲线图；

图5为本发明提供的一种每个超过基速的转速所对应的电磁转速的分析图；

图6为本发明提供的一种转速与电磁转矩的第四关系曲线图；

图7为本发明提供的一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算方法，提高了永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算速度，工作效率较高；本发明的另一核心是提供一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算设备，提高了永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算速度，工作效率较高。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明提供的一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算方法的流程示意图，包括：

步骤S1：建立永磁同步电机的瞬态场仿真模型，并对瞬态场仿真模型中的三相激励电流源进行设定；

具体的，本本发明实施例可以在有限元仿真软件ANSYS Maxwell内进行，相应的，步骤S1可以为在该软件中建立永磁同步电机的瞬态场模型，接着便可以对该瞬态场模型中的三相激励电流源进行设定，以便为后续的各步骤做好准备。

步骤S2：在瞬态场仿真模型中，根据电磁转矩的计算公式确定出预设转速下的电磁转矩与电流控制角的对应关系，并确定出最大的电磁转矩对应的最佳电流控制角；

具体的，确定永磁同步电机的弱磁扩速能力的关键便在于确定出永磁同步电机的最高转速以及基速，并根据两者的比值来判断弱磁扩速能力的具体性能，由于最高转速可以为电磁转矩为零时所对应的电机转速，本发明实施例中首先能够根据电磁转矩的计算公式确定出电磁转矩与电流控制角的对应关系，有了这个对应关系之后，之后的步骤中只要能够确定出转速与电流控制角的对应关系，自然也就能将电磁转矩与电流控制角的对应关系以及转速与电流控制角的对应关系结合得到转速与电磁转矩的对应关系，便于最终得到永磁同步电机的最高转速。

其中，最佳电流控制角为上述步骤S2中的对应关系中，最大的电磁转矩所对应的电流控制角，最佳电流控制角可以为步骤S3中确定出永磁同步电机的基速提供数据基础。

步骤S3：以最佳电流控制角为约束条件，根据相电压有效值的计算公式，确定出永磁同步电机的基速；

具体的，由于永磁同步电机运行在基速时，其电流控制角可以为上述最佳电流控制角，因此可以以最佳电流控制角为约束条件，并且根据相电压有效值的计算公式，确定出永磁同步电机的基速，上文中说到，一方面基速是计算永磁同步电机的弱磁扩速能力的一个重要数据，另一方面，通过基速可以确定出基速以上的各转速，方便后续步骤计算使用。

步骤S4：根据相电压有效值的计算公式，以极限相电压有效值为约束条件，确定出每个超过基速的转速所对应的电流控制角；

具体的，根据弱磁控制的原理，由于当运行在基速以上的转速时，永磁同步电机一般采用弱磁控制策略运行，此时相电压有效值为极限相电压有效值时，因此根据相电压有效值的计算公式，并以极限相电压有效值为约束条件可以确定出每个超过基速的转速所对应的电流控制角。

其中，当运行在基速时，若希望转速继续提高(超过基速)，则需要通过增大d轴电流有效值的绝对值和减小q轴电流有效值来满足极限相电压有效值的条件，实际是通过增大电流控制角来提高转速。

其中，本发明实施例中相当于获得了多个超过基速的转速所对应的电流控制角，也即多个电流控制角。

步骤S5：根据每个超过基速的转速所对应的电流控制角以及对应关系得到永磁同步电机的最高转速，以便用户根据最高转速与基速的比值确定永磁同步电机的弱磁扩速能力。

具体的，既然已经确定出了多个超过基速的转速所对应的电流控制角，那么通过步骤S2中确定出的电磁转矩与电流控制角的对应关系，便能够得到多个超过基速的转速所对应的电磁转矩，进而便可以根据多个超过基速的转速所对应的电磁转矩，确定出永磁同步电机的最高转速，此种情况下，工作人员利用最高转速以及上述步骤中确定出的基速，便能够确定出永磁同步电机的弱磁扩速能力。

本发明提供了一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算方法，包括建立永磁同步电机的瞬态场仿真模型，并对瞬态场仿真模型中的三相激励电流源进行设定；在瞬态场仿真模型中，根据电磁转矩的计算公式确定出预设转速下的电磁转矩与电流控制角的对应关系，并确定出最大的电磁转矩对应的最佳电流控制角；以最佳电流控制角为约束条件，根据相电压有效值的计算公式，确定出永磁同步电机的基速；根据相电压有效值的计算公式，以极限相电压有效值为约束条件，确定出每个超过基速的转速所对应的电流控制角；根据每个超过基速的转速所对应的电流控制角以及对应关系得到永磁同步电机的最高转速，以便用户根据最高转速与基速的比值确定永磁同步电机的弱磁扩速能力。

可见，本发明中，可以在永磁同步电机的瞬态场仿真模型中，根据电磁转矩的计算公式、相电压有效值的计算公式以及一系列的约束条件确定出永磁同步电机的最高转速以及基速，以便工作人员根据最高转速与基速的比值确定出永磁同步电机的弱磁扩速能力，由于瞬态场仿真模型是在软件中搭建的虚拟模型，其搭建速度较短，无需再像现有技术中那样搭建复杂的永磁同步电机控制系统分析模型或试制样机进行测试计算，缩短了搭建周期，提高了永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算速度，工作效率较高。

本发明还提供了一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算设备，具有如上弱磁扩速能力的计算方法相同的有益效果。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，瞬态场仿真模型具体为：

ω＝2πf；

f＝np/60；

其中，i_a、i_b以及i_c分别为绕组的a、b以及c三相的相电流瞬时值，I₁为相电流有效值，β为电流控制角，n为转速，ω为角速度，f为频率，_p为极对数。

具体的，通过上述公式可以明显看出，本发明实施例中瞬态场仿真模型的三相激励电流源以相电流有效值、电流控制角以及转速为变量，建立此瞬态场仿真模型可以为后续的计算提供基础，且其搭建速度快，提升了工作效率。

当然，除了本发明实施例中提供的瞬态场仿真模型外，瞬态场仿真模型还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，对瞬态场仿真模型中的三相激励电流源进行设定具体为：

令相电流有效值I₁＝I_lim，分别设置电流控制角以及转速的取值范围和仿真步长，将转子d轴与a相轴线对齐，其中，I_lim为极限电流有效值。

具体的，由于绕组的相电流不超过逆变器的极限电流，则令I₁＝I_lim；分别设置电流控制角以及转速的取值范围和仿真步长，并将转子d轴与a相轴线对齐，设置完毕后即可进行仿真计算。

作为一种优选的实施例，电磁转矩与电流控制角的对应关系具体为：

以电流控制角为横坐标，以电磁转矩为纵坐标绘制出两者的第一关系曲线。

具体的，为了更好地描述电磁转矩与电流控制角的对应关系，请参考图2，图2为本发明提供的一种电流控制角与电磁转矩的第一关系曲线图，本发明实施例中采用关系曲线的方式来作为两者的对应关系，从关系曲线中能够更清楚地看出两者的对应关系的走势以及各个具体数值的对应关系。

当然，除了关系曲线的形式外，还可以通过其他多种形式描述两者的对应关系，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，电磁转矩的计算公式为：

θ＝pωt；

其中，T_em为电磁转矩，i_d、i_q分别为绕组的d、q轴电流瞬时值，

分别为d、q轴磁链瞬时值，

分别为a、b、c相磁链瞬时值，θ为转子d轴与定子绕组a相轴线的电角度夹角。

具体的，由于上述部分的仿真过程只能得到三相绕组的电流和磁链，因此需要通过上述的坐标变换关系得到d、q轴电流和磁链，以便计算电磁转矩。

具体的，在基速以下，永磁同步电机一般采用最大转矩/电流控制策略运行，当电机的极对数p和电流有效值I₁确定后，将

和

代入上述的电磁转矩计算公式，可以看出电磁转矩只与电流控制角有关(这里以及后文的所有以大写字母表示的电流、电压均为其有效值)，在额定转速nN条件下，以电流控制角为横坐标和电磁转矩为纵坐标绘制出两者的关系曲线(事实上任意一个转速下的电磁转矩与电流控制角的关系曲线是几乎相同的，说明电磁转矩与电流控制角的关系曲线与转速的大小无关)，并找出其最大电磁转矩下的最佳电流控制角。

作为一种优选的实施例，以最佳电流控制角为约束条件，根据相电压有效值的计算公式，确定出永磁同步电机的基速具体为：

以最佳电流控制角为约束条件，根据相电压有效值的计算公式绘制出以转速为横坐标，以相电压有效值为纵坐标绘制出两者的第二关系曲线；

从第二关系曲线中确定出极限相电压有效值所对应的转速值并将其作为永磁同步电机的基速。

为了更好地对本发明实施例进行说明，请参考图3，图3为本发明提供的一种转速与相电压有效值的第二关系曲线图。

具体的，由于之前的步长设置，以关系曲线的形式描述相电压有效值的计算公式中转速以及相电压有效值的对应关系，便于从该关系曲线(即第二关系曲线)中确定出准确的极限相电压有效值，从而找出准确的极限相电压有效值所对应的基速，该计算的准确性较高。

当然，除了利用关系曲线的形式描述转速以及相电压有效值的对应关系外，还可以通过其他的方式描述两者的对应关系从而找出准确的基速，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，相电压有效值的计算公式为：

其中，u_d、u_q分别为d、q轴电压瞬时值，U₁为相电压有效值，R₁为定子电枢绕组的相电阻。

具体的，上述

即为相电压有效值的计算公式中的核心公式，而d、q轴电压瞬时值的计算公式则可以作为核心公式的子公式。

其中，定子电枢绕组的相电阻可以预先设置，其具体数值可以预先通过磁路法等方法计算得到，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，根据相电压有效值的计算公式，以极限相电压有效值为约束条件，确定出每个超过基速的转速所对应的电流控制角具体为：

对于每个超过基速的转速，以电流控制角为横坐标，以相电压有效值为纵坐标绘制出两者的第三关系曲线；

从每个第三关系曲线中确定出极限相电压有效值所对应的电流控制角，并将其作为每个超过基速的转速对应的电流控制角。

为了更好地对本发明实施例进行说明，请参考图4，图4为本发明提供的一种电流控制角与相电压有效值的第三关系曲线图。

具体的，对每一个超过基速的转速，以电流控制角为横坐标和以相电压有效值为纵坐标绘制出两者的关系曲线，并以U₁＝U_lim为约束条件找出所对应的电流控制角，其中，第三关系曲线有助于找到最精确的每个超过基速的转速对应的电流控制角。

当然，除了通过关系曲线的形式，还可以通过其他形式确定出每个超过基速的转速对应的电流控制角，本发明实施例在此不做限定。

具体的，请参考图5，图5为本发明提供的一种每个超过基速的转速所对应的电磁转速的分析图，将每个超过基速的转速对应的电流控制角结合上述的第一关系曲线，可以得到每个超过基速的转速对应的电磁转矩；而在基速以下，每个不超过基速的转速电磁转矩均可以取为上述的最大电磁转矩，此时便可以以转速为横坐标，以电磁转矩为纵坐标绘制全速范围的转速与电磁转矩的第四关系曲线(即包括基速以下和基速以上的转速与电磁转矩的第四关系曲线，请参考图6，图6为本发明提供的一种转速与电磁转矩的第四关系曲线图)，其中，最高转速即为电磁转速为零时对应的转速。

其中，工作人员可以通过观察第四关系曲线的下坡角度以及计算最高转速与基速的比值k，确定永磁同步电机的弱磁扩速能力(当弱磁控制下的第四关系曲线的下坡角度越小且k值越大，则永磁同步电机的弱磁扩速能力越好；否则，永磁同步电机的弱磁扩速能力越差)。

作为一种优选的实施例，根据每个超过基速的转速所对应的电流控制角以及对应关系得到永磁同步电机的最高转速之后，该计算方法还包括：

计算出最高转速与基速的比值并控制提示器提示比值。

具体的，为了方便工作人员对永磁同步电机的弱磁扩速能力进行确定，本发明实施例中还可以控制提示器提示最高转速与基速的比值，此种情况下，工作人员通过提示器便可以直接获知最高转速与基速的比值，无需亲自计算，提高了工作效率。

其中，提示器可以为多种类型，例如可以为显示器等，本发明实施例在此不做限定。

当然，本发明实施例中，还可以通过提示器提示电磁转矩与转速的第四关系曲线，以便于工作人员结合最高转速与基速的比值以及第四关系曲线的走势来精准确定永磁同步电机的弱磁扩速能力，本发明实施例在此不做限定。

具体的，现提供一种计算永磁同步电机的弱磁扩速能力的具体实施方式：

首先，在有限元仿真软件ANSYS Maxwell内建立永磁同步电机的瞬态场模型，并建立以相电流有效值I₁、电流控制角β和转速n参数为变量的三相激励电流源模型，即

其中，ω＝2πf，f＝np/60，p＝4。

然后，令相电流有效值I₁＝I_lim＝21A；电流控制角β的取值范围和仿真步长分别为0°～90°和10°；转速n的取值范围为(0～4000)rpm，其中(0～3000)rpm的步长为600rpm，(3100～4000)rpm的步长为100rpm；将转子d轴与a相轴线对齐；设置完毕后即可进行仿真计算。

接着，在上述的仿真计算结束后，在ANSYS Maxwell的后处理系统中建立如下的输出变量：

上述中，θ＝pωt。

然后，在ANSYS Maxwell的后处理系统中再建立如下的输出变量：

上述中，R₁≈0.14Ω。

接着，在额定转速n_N＝3000rpm条件下，以电流控制角β为横坐标和电磁转矩T_em为纵坐标绘制出T_em与β的关系曲线(如图2)，并找出其中的最大电磁转矩T_emmax≈42.52N·m下的最佳电流控制角β_best＝10°。

然后，将β设定为上述步骤的最佳电流控制角β_best，即β＝10°；再以n为横坐标和U₁为纵坐标绘制出U₁与n的关系曲线(见附图4)，并以U₁＝220V为约束条件找出对应的电机基速n_b≈3044rpm。

然后，对每一个超过基速的转速n值，以β为横坐标和U₁为纵坐标绘制出其U₁与β的关系曲线(如图4)，并以U₁＝220V为约束条件找出所对应的β值。

最后，将上述步骤中的满足U₁＝220V约束条件的β分别代入上述步骤的T_em与β的关系曲线，得到每一个超过基速的转速n所对应的T_em值(如图5)；在基速以前，每一个转速n所对应的T_em均取为上述的最大电磁转矩T_emmax；以转速n为横坐标和T_em为纵坐标绘制全速范围的T_em与n的关系曲线(如图6)。

观察发现在弱磁控制下T_em与n的关系曲线的下坡角度较大，T_em＝0时的最高转速n_max≈3960rpm，且计算得到k≈1.3(较小)，说明该永磁同步电机的弱磁扩速能力较差。

请参考图7，图7为本发明提供的一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算设备的结构示意图，包括：

存储器1，用于存储计算机程序；

处理器2，用于执行计算机程序时实现如上任一项弱磁扩速能力的计算方法的步骤。

对于本发明实施例提供的弱磁扩速能力的计算设备的介绍请参照前述实施例中的弱磁扩速能力的计算方法的步骤，本发明实施例在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的设备而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算方法，其特征在于，包括：

建立永磁同步电机的瞬态场仿真模型，并对所述瞬态场仿真模型中的三相激励电流源进行设定；

在所述瞬态场仿真模型中，根据电磁转矩的计算公式确定出预设转速下的所述电磁转矩与电流控制角的对应关系，并确定出最大的所述电磁转矩对应的最佳电流控制角；

以所述最佳电流控制角为约束条件，根据相电压有效值的计算公式，确定出所述永磁同步电机的基速；

根据所述相电压有效值的计算公式，以极限相电压有效值为约束条件，确定出每个超过所述基速的所述转速所对应的电流控制角；

根据每个超过所述基速的所述转速所对应的电流控制角以及所述对应关系得到所述永磁同步电机的最高转速，以便用户根据所述最高转速与所述基速的比值确定所述永磁同步电机的弱磁扩速能力；

所述以所述最佳电流控制角为约束条件，根据相电压有效值的计算公式，确定出所述永磁同步电机的基速具体为：

以所述最佳电流控制角为约束条件，根据相电压有效值的计算公式绘制出以所述转速为横坐标，以所述相电压有效值为纵坐标绘制出两者的第二关系曲线；

从所述第二关系曲线中确定出极限相电压有效值所对应的转速值并将其作为所述永磁同步电机的基速。

2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述瞬态场仿真模型具体为：

ω＝2πf；

f＝np60；

其中，i_a、i_b以及i_c分别为绕组的a、b以及c三相的相电流瞬时值，I₁为相电流有效值，β为电流控制角，n为转速，ω为角速度，f为频率，p为极对数。

3.根据权利要求2所述的计算方法，其特征在于，所述对所述瞬态场仿真模型中的三相激励电流源进行设定具体为：

令相电流有效值I₁＝I_lim，分别设置所述电流控制角以及所述转速的取值范围和仿真步长，将转子d轴与a相轴线对齐，其中，I_lim为极限电流有效值。

4.根据权利要求3所述的计算方法，其特征在于，所述电磁转矩与所述电流控制角的对应关系具体为：

以所述电流控制角为横坐标，以所述电磁转矩为纵坐标绘制出两者的第一关系曲线。

5.根据权利要求4所述的计算方法，其特征在于，所述电磁转矩的计算公式为：

θ＝pωt；

其中，T_em为电磁转矩，i_d、i_q分别为绕组的d、q轴电流瞬时值，

分别为d、q轴磁链瞬时值，

分别为a、b、c相磁链瞬时值，θ为转子d轴与定子绕组a相轴线的电角度夹角。

6.根据权利要求3所述的计算方法，其特征在于，所述相电压有效值的计算公式为：

其中，u_d、u_q分别为d、q轴电压瞬时值，U₁为所述相电压有效值，R₁为定子电枢绕组的相电阻，i_d、i_q分别为绕组的d、q轴电流瞬时值，

分别为d、q轴磁链瞬时值。

7.根据权利要求3所述的计算方法，其特征在于，所述根据所述相电压有效值的计算公式，以所述极限相电压有效值为约束条件，确定出每个超过所述基速的所述转速所对应的电流控制角具体为：

对于每个超过所述基速的所述转速，以所述电流控制角为横坐标，以所述相电压有效值为纵坐标绘制出两者的第三关系曲线；

从每个所述第三关系曲线中确定出所述极限相电压有效值所对应的电流控制角，并将其作为每个超过所述基速的所述转速对应的所述电流控制角。

8.根据权利要求1至7任一项所述的计算方法，其特征在于，所述根据每个超过所述基速的所述转速所对应的电流控制角以及所述对应关系得到所述永磁同步电机的最高转速之后，该计算方法还包括：

计算出所述最高转速与所述基速的比值并控制提示器提示所述比值。

9.一种永磁同步电机的弱磁扩速能力的计算设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述弱磁扩速能力的计算方法的步骤。

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