CN111082731B - 泵用调速电机参数优化方法及泵用调速电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种泵用调速电机参数优化方法及泵用调速电机，该方法包括：确定燃油泵负载特性参数；计算电机电感、电机电阻、电机转动惯量、电机力矩系数和电机反电动势系数；判断泵用调速电机与电动泵调速系统是否匹配，若匹配，则计算系统的单位阶跃阻尼比；若不匹配，则减小电气时间常数，增大机械时间常数与电气时间常数之比直至相匹配；判断单位阶跃阻尼比是否大于设定的阈值，若大于，则完成泵用调速电机参数优化；若不大于，则减小电气时间常数，增大机械时间常数与电气时间常数之比直至完成泵用调速电机参数优化。应用本发明可以解决现有技术中泵用调速电机参数优化方法不能满足电动泵调速系统的动态特性和稳定性要求的技术问题。

Description

泵用调速电机参数优化方法及泵用调速电机

技术领域

本发明涉及航空航天飞行器技术领域，尤其涉及一种泵用调速电机参数优化方法及泵用调速电机。

背景技术

液体发动机作为航空航天飞行器的动力系统，在(高)超声速飞行器等领域有着广泛的应用。电动泵调速系统通过对电动泵转速的调节实现发动机燃油流量的控制，其调速性能对发动机整体工作性能有着重要影响。作为电动燃油泵机电能量转换的核心部件，泵用调速电机直接影响着调速系统的调速性能。现有技术中，通常在进行泵用电机参数设计时仅考虑转矩转速及体积重量的要求，而在设计时并未考虑泵后负载等因素，该泵用电机的参数设计思路无法满足电动泵调速系统的动态特性及稳定性的要求。

发明内容

本发明提供了一种泵用调速电机参数优化方法及泵用调速电机，能够解决现有技术中泵用调速电机参数优化方法不能满足电动泵调速系统的动态特性和稳定性要求的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种泵用调速电机参数优化方法，该泵用调速电机参数优化方法包括：步骤一，根据泵用调速电机的实际负载特性确定燃油泵负载特性参数；步骤二，计算泵用调速电机的电机电感、电机电阻、电机转动惯量、电机力矩系数和电机反电动势系数；步骤三，根据燃油泵负载特性参数、电机电感、电机电阻、电机转动惯量、电机力矩系数和电机反电动势系数判断泵用调速电机与电动泵调速系统是否匹配，若泵用调速电机与电动泵调速系统相匹配，则计算电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比；若泵用调速电机与电动泵调速系统不匹配，则减小电机电气时间常数，增大电机机械时间常数与电气时间常数之比，并重复步骤二至三直至泵用调速电机与电动泵调速系统相匹配；步骤四，判断电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比是否大于设定的单位阶跃阻尼比阈值，若电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比大于设定的单位阶跃阻尼比阈值，则完成泵用调速电机参数优化；若电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比小于或等于设定的单位阶跃阻尼比阈值，则减小电机电气时间常数，增大电机机械时间常数与电气时间常数之比，并重复步骤四直至完成泵用调速电机参数优化。

进一步地，在步骤三中，泵用调速电机与电动泵调速系统相匹配的条件为燃油泵负载特性参数、电机电感、电机电阻、电机转动惯量、电机力矩系数和电机反电动势系数同时满足

和

其中，L为电机q轴的电机电感，

p为电机极对数，N为每相绕组串联匝数，Λ_m为铁心磁导率；J为电机转动惯量，

D_r为转子外径，l为电机铁心长度，ρ_Fe为硅钢片密度；K_T为电机力矩系数，

k_T为力矩系数常值，B为气隙磁密有效值；K_E为电机反电动势系数，

k_E为反电势系数常值；K_Q为燃油泵负载特性参数，R为电机电阻，

ρ_e为铜的电阻率，S为单匝绕组截面积。

进一步地，泵用调速电机参数优化方法中减小电机电气时间常数，增大电机机械时间常数与电气时间常数之比具体包括：通过增大泵用调速电机的转子外径以减小电机电气时间常数T_e，增大电机机械时间常数与电机电气时间常数之比

其中，T_e为电机电气时间常数，

T_m为电机机械时间常数，

进一步地，泵用调速电机参数优化方法根据

计算电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比，其中，ζ为电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比。

进一步地，步骤四中设定的单位阶跃阻尼比阈值为0.707。

根据本发明的另一方面，提供了一种泵用调速电机，该泵用调速电机采用如上所述的泵用调速电机参数优化方法进行参数优化。

应用本发明的技术方案，提供了一种泵用调速电机参数优化方法及泵用调速电机，该泵用调速电机参数优化方法根据燃油泵负载特性参数、电机电感、电机电阻、电机转动惯量、电机力矩系数和电机反电动势系数依次判断泵用调速电机与电动泵调速系统是否匹配以及电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比是否大于设定的单位阶跃阻尼比阈值，以此来判断泵用调速电机参数是否满足电动泵调速系统的动态特性和稳定性要求，并根据判断结果分别进行迭代优化，最终使得泵用调速电机的参数满足电动泵调速系统的动态特性和稳定性的要求。该泵用调速电机参数优化方法综合考虑了泵用调速电机的自身机电特性和燃油泵负载特性进行参数优化，能够满足电动泵调速系统的动态特性和稳定性要求。与现有技术相比，本申请的技术方案能够解决现有技术中泵用调速电机参数优化方法不能满足电动泵调速系统的动态特性和稳定性要求的技术问题。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。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示出了根据本发明的具体实施例提供的泵用调速电机参数优化方法的流程示意图；

图2示出了电动泵调速系统中被控对象的变量关系示意图；

图3示出了根据本发明的一个具体实施例提供的优化前电机的速度响应传递函数波特图；

图4示出了根据本发明的一个具体实施例提供的优化前电机速度响应曲线；

图5示出了根据本发明的一个具体实施例提供的优化后电机的速度响应传递函数波特图；

图6示出了根据本发明的一个具体实施例提供的优化后电机速度响应曲线；

图7示出了根据本发明的一个具体实施例提供的优化前控制系统的速度响应曲线；

图8示出了根据本发明的一个具体实施例提供的优化后控制系统的速度响应曲线；

图9示出了根据本发明的一个具体实施例提供的优化前控制系统的负载扰动响应曲线；

图10示出了根据本发明的一个具体实施例提供的优化后控制系统的负载扰动响应曲线。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种泵用调速电机参数优化方法，该泵用调速电机参数优化方法包括：步骤一，根据泵用调速电机的实际负载特性确定燃油泵负载特性参数；步骤二，计算泵用调速电机的电机电感、电机电阻、电机转动惯量、电机力矩系数和电机反电动势系数；步骤三，根据燃油泵负载特性参数、电机电感、电机电阻、电机转动惯量、电机力矩系数和电机反电动势系数判断泵用调速电机与电动泵调速系统是否匹配，若泵用调速电机与电动泵调速系统相匹配，则计算电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比；若泵用调速电机与电动泵调速系统不匹配，则减小电机电气时间常数，增大电机机械时间常数与电气时间常数之比，并重复步骤二至三直至泵用调速电机与电动泵调速系统相匹配；步骤四，判断电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比是否大于设定的单位阶跃阻尼比阈值，若电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比大于设定的单位阶跃阻尼比阈值，则完成泵用调速电机参数优化；若电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比小于或等于设定的单位阶跃阻尼比阈值，则减小电机电气时间常数，增大电机机械时间常数与电气时间常数之比，并重复步骤四直至完成泵用调速电机参数优化。

应用此种配置方式，提供了一种泵用调速电机参数优化方法，该泵用调速电机参数优化方法根据燃油泵负载特性参数、电机电感、电机电阻、电机转动惯量、电机力矩系数和电机反电动势系数依次判断泵用调速电机与电动泵调速系统是否匹配以及电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比是否大于设定的单位阶跃阻尼比阈值，以此来判断泵用调速电机参数是否满足电动泵调速系统的动态特性和稳定性要求，并根据判断结果分别进行迭代优化，最终使得泵用调速电机的参数满足电动泵调速系统的动态特性和稳定性的要求。该泵用调速电机参数优化方法综合考虑了泵用调速电机的自身机电特性和燃油泵负载特性进行参数优化，能够满足电动泵调速系统的动态特性和稳定性要求。与现有技术相比，本申请的技术方案能够解决现有技术中泵用调速电机参数优化方法不能满足电动泵调速系统的动态特性和稳定性要求的技术问题进一步地，在本发明中，为了实现泵用调速电机参数优化，首先根据泵用调速电机的实际负载特性确定燃油泵负载特性参数。对于电动泵用永磁同步电机，通常燃油泵负载特性参数K_Q由电动泵后负载决定，是电机设计的一个输入量，该值确定后，在进行电机设计时可认为该值不变。

在现有技术中，永磁同步电机具有转速精度高，谐波损耗小等特点，常被用于电动泵调速系统。永磁同步电机通常采用转速环、电流环双闭环的控制方式，为提高系统效率，实现解耦控制，通常选用隐极式转子结构，其d轴和q轴电感相等，可实现d轴电流为0的矢量控制。解耦后电机的转速及力矩只与q轴电压相关。本申请通过分析电机转速及电流与q轴电压的内在关系及电机参数对转速及电流特性的影响，指导泵用永磁电机优化设计。在进行电动泵调速系统仿真分析时，电机与泵后负载共同组成被控对象，对泵负载进行等效处理，可认为负载力矩与电机转速呈比例关系，比例系数为K_Q，即燃油泵负载特性参数。

此外，在本发明中，在获取燃油泵负载特性参数之后，计算泵用调速电机的电机电感、电机电阻、电机转动惯量、电机力矩系数和电机反电动势系数。

进一步地，在本发明中，在获取泵用调速电机的电机电感、电机电阻、电机转动惯量、电机力矩系数和电机反电动势系数之后，根据燃油泵负载特性参数、电机电感、电机电阻、电机转动惯量、电机力矩系数和电机反电动势系数判断泵用调速电机与电动泵调速系统是否匹配。

根据本发明的一个具体实施例，如图2所示，在电动泵调速系统中被控对象的变量关系中，被控对象为电机及泵负载，其输入值为q轴电机电压，状态量为q轴电机电流及转速。图2中U_q为电机q轴的电机电压，L为电机q轴的电机电感，可由静态或动态电感测试仪测得，s为微分算子，R为电机电阻，K_T为电机力矩系数，J为电机转动惯量，K_E为电机反电势系数(通常为反电势与电机转速n的比例关系)。

以q轴电流i_q、电机转速ω为状态量，q轴电压U_q为输入量，令x₁＝i_q，x₂＝ω，U＝u_q，燃油泵负载特性参数K_Q，则被控对象的空间状态方程为

即

首先，根据以上空间状态方程可知，以q轴电压U_q作为输入量，q轴电流i_q作为输出量，电流响应传递函数为

其闭环传递函数的零点为

s＝0时电流响应传递函数的增益为

以U_q作为输入量，i_q作为输出量，其传递函数的一阶偏导为

令一阶偏导为0，求出倒数为零时的解为

1)由于s大于0，当

时，电流响应传递函数

幅值存在极大值，即s＝x₂时，传递函数幅值存在极大值，该极值为

从上式可知，当

即

时，电流响应的极大值随着

的增大而减小，当

时，极大值取得最小值

2)当

即

时，电流响应传递函数

幅值在s大于0区间无极值，最大值出现在s＝0时，电流响应幅值随着s的增大而单调递减。

在进行控制系统设计时，通常希望被控对象的电流响应曲线随着频率增加而单调递减，以方便控制器的设计，即在系统参数选择时，应使得被控对象各参数满足

的条件。

其次，进一步，以q轴电压U_q作为输入量，电机转速ω作为输出量，其转速响应传递函数为

分析可知转速响应传递函数的两个极点为

和

为保证系统的稳定性及动态特性，应使得系统极点位于复数域，对于该传递函数即

应小于0，可推出

此外，由上文分析可知，

应同时满足

则可得

即

可推出

其中电机的机械时间常数为

电气时间常数为

即

通过上述分析，在进行泵用电机设计时，其机械时间常数应大于电气时间常数的9倍以上。

与

为同一数量级。

通过上述推导可知，为了满足电动泵调速系统的稳定性要求，燃油泵负载特性参数、电机电感、电机电阻、电机转动惯量、电机力矩系数和电机反电动势系数应同时满足

和

才能使得泵用调速电机与电动泵调速系统相匹配，进而获得稳定的电动泵调速系统。其中，L为电机电感，

p为电机极对数，N为每相绕组串联匝数，Λ_m为铁心磁导率；J为电机转动惯量，

D_r为转子外径，l为电机铁心长度，ρ_Fe为硅钢片密度；K_T为电机力矩系数，

k_T为力矩系数常值，B为气隙磁密有效值；K_E为电机反电动势系数，

k_E为反电势系数常值；K_Q为燃油泵负载特性参数，R为电机电阻，

ρ_e为铜的电阻率，S为单匝绕组截面积。

此外，在本发明中，若泵用调速电机与电动泵调速系统不匹配，则减小电机电气时间常数，增大电机机械时间常数与电气时间常数之比，并重复步骤二至三直至泵用调速电机与电动泵调速系统相匹配。

作为本发明的一个具体实施例，上文中机械时间常数与电气时间常数比值为

令常数项

则

求得

式中S与N的乘积代表电机定子槽中的导体总面积，当电机机壳尺寸固定时，绕组导体总面积与转子外径成反比，增加转子外径D_r，可降低定子绕组总面积，从而减小电机电气时间常数，并提高机械时间常数与电气时间常数之比。电机的转矩公式为

q_s为电机定子绕组电流密度。由公式可知，在电机定子电流密度不变时，转子外径D_r的变化对转矩输出基本无影响，因此当泵用调速电机与电动泵调速系统不匹配，即无法保证系统自身的稳定性时，可通过增加转子外径D_r以减小电机电气时间常数，增大电机机械时间常数，在保证输出转矩不变的前提下提高系统的稳定性。

进一步地，在本发明中，若泵用调速电机与电动泵调速系统相匹配，则计算电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比。

在本发明中，除却电动泵调速系统对稳定性具有一定要求之外，电动泵调速系统通常对电动泵的快速性有较高的要求，此时需对泵用调速系统的转速响应特性进行分析，并根据分析结果进行电机参数迭代优化，以满足系统动态性能要求。作为本发明的一个具体实施例，经步骤三中的参数优化之后，电机的转速响应的极点可以表示为

和

该系统的单位阶跃响应的阻尼比为

其中，ζ为电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比。

此外，在本发明中，计算获得电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比之后，判断电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比是否大于设定的单位阶跃阻尼比阈值，若电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比大于设定的单位阶跃阻尼比阈值，则完成泵用调速电机参数优化；若电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比小于或等于设定的单位阶跃阻尼比阈值，则减小电机电气时间常数，增大电机机械时间常数与电气时间常数之比，并重复步骤四直至完成泵用调速电机参数优化。

作为本发明的一个具体实施例，设定的单位阶跃阻尼比阈值为0.707。若步骤三中计算获取的电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比小于0.707，此时系统转速相应的动态特性不能够满足要求，通过增加转子外径D_r以减小电机电气时间常数，增大电机机械时间常数，可增大系统单位阶跃响应阻尼比，进而改善系统转速响应的动态性能，提高系统稳定性，同时保证电机的输出力矩。

在进行电机控制系统电流环参数选择时，较小的电气时间常数可减小电流环控制参数，在保证系统响应频带的前提下，有效抑制系统中的高频干扰，改善系统性能。但系统的单位阶跃阻尼比不宜过大，否则会影响电机转速响应的快速性，因此应根据调速系统动态性能要求，综合考虑系统的快速性及稳定性，对电机参数进行适当迭代优化。当机电时间常数比较大时，也可适当减少电机转子外径，提高系统转速及转矩响应速度。

根据本发明的另一方面，提供了一种泵用调速电机，该泵用调速电机采用如上所述的泵用调速电机参数优化方法进行参数优化。

应用此种配置方式，提供了一种泵用调速电机，该泵用调速电机采用如上所述的泵用调速电机参数优化方法进行参数优化，由于本发明的泵用调速电机参数优化方法能够解决现有技术中泵用调速电机参数优化方法不能满足电动泵调速系统的动态特性和稳定性要求的技术问题。因此，通过将泵用调速电机参数优化方法应用到泵用调速电机中，能够极大地提高泵用调速电机的工作性能。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1和图2对本发明的泵用调速电机参数优化方法进行详细说明。

如图1和图2所示，根据本发明的具体实施例提供了一种泵用调速电机参数优化方法，该泵用调速电机参数优化方法具体包括以下步骤。

步骤一，根据泵用调速电机的实际负载特性确定燃油泵负载特性参数K_Q。

步骤二，计算泵用调速电机的电机电感L、电机电阻R、电机转动惯量J、电机力矩系数K_T和电机反电动势系数K_E。

步骤三，根据燃油泵负载特性参数、电机电感、电机电阻、电机转动惯量、电机力矩系数和电机反电动势系数判断泵用调速电机与电动泵调速系统是否匹配，若燃油泵负载特性参数、电机电感、电机电阻、电机转动惯量、电机力矩系数和电机反电动势系数同时满足

和

即泵用调速电机与电动泵调速系统相匹配，则根据

计算电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比；若泵用调速电机与电动泵调速系统不匹配，则增大泵用调速电机的转子外径以减小电机电气时间常数，增大电机机械时间常数与电气时间常数之比，并重复步骤二至三直至泵用调速电机与电动泵调速系统相匹配。

步骤四，判断电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比是否大于设定的单位阶跃阻尼比阈值0.707，若电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比大于设定的单位阶跃阻尼比阈值0.707，则完成泵用调速电机参数优化；若电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比小于或等于设定的单位阶跃阻尼比阈值，则增大泵用调速电机的转子外径以减小电机电气时间常数，增大电机机械时间常数与电气时间常数之比，并重复步骤四直至完成泵用调速电机参数优化。

作为本发明的一个具体实施例，如表1所示，在进行参数优化之前，电机转子外径较小，定子绕组有效面积较大，表征为电机转动惯量较小，电感较大，电阻较小。通过采用本申请的泵用调速电机参数优化方法对泵用调速电机参数进行优化之后，电机的电感降低，电阻增加，转子转动惯量增加，由本文分析可知，其电气时间常数减小，机械时间常数增大。

表1电机参数优化前后对比

图3至图图6分别示出了优化前电机的速度响应传递函数波特图和电机速度响应曲线，以及优化后电机的速度响应传递函数波特图和电机速度响应曲线，从图3至图6可以看出，优化后电机的转速响应阻尼增加，系统的阶跃响应超调量得到有效抑制，调节时间明显减小。结合表2优化前后电机转速对电压响应特性对比同样可以得到上述结论。

表2优化前后电机转速对电压响应特性

从表3优化前后电机控制器参数对比可以看出，优化后电机的电流环参数较优化前减小，更利于抑制控制系统高频干扰，实现稳定控制。

表3优化前后电机控制器参数

图7和图8分别表示优化前、后控制系统的速度响应曲线，从图7和图8的对比可以看出，优化后控制系统的转速响应特性明显改善，超调量减小，调节时间变短。

图9和图10分别表示优化前、后控制系统的负载扰动响应曲线，从图9和图10的对比可以看出，优化后，控制系统的抗负载扰动能力有所改善，负载扰动时的转矩超调减小，调节时间变短。

通过上述试验数据可以看出，采用本申请的泵用调速电机参数优化方法对实际泵用调速电机进行优化设计，优化后电动泵调速系统的转速响应特性及抗扰动能力明显改善，能够达到预期优化效果。

综上所述，本发明应用此种配置方式，提供了一种泵用调速电机参数优化方法及泵用调速电机，该泵用调速电机参数优化方法根据燃油泵负载特性参数、电机电感、电机电阻、电机转动惯量、电机力矩系数和电机反电动势系数依次判断泵用调速电机与电动泵调速系统是否匹配以及电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比是否大于设定的单位阶跃阻尼比阈值，以此来判断泵用调速电机参数是否满足电动泵调速系统的动态特性和稳定性要求，并根据判断结果分别进行迭代优化，最终使得泵用调速电机的参数满足电动泵调速系统的动态特性和稳定性的要求。该泵用调速电机参数优化方法综合考虑了泵用调速电机的自身机电特性和燃油泵负载特性进行参数优化，能够满足电动泵调速系统的动态特性和稳定性要求。与现有技术相比，本申请的技术方案能够解决现有技术中泵用调速电机参数优化方法不能满足电动泵调速系统的动态特性和稳定性要求的技术问题进一步地，在本发明中，为了实现泵用调速电机参数优化，首先根据泵用调速电机的实际负载特性确定燃油泵负载特性参数。对于电动泵用永磁同步电机，通常燃油泵负载特性参数K_Q由电动泵后负载决定，是电机设计的一个输入量，该值确定后，在进行电机设计时可认为该值不变。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种泵用调速电机参数优化方法，其特征在于，所述泵用调速电机参数优化方法包括：

步骤一，根据泵用调速电机的实际负载特性确定燃油泵负载特性参数；

步骤二，计算所述泵用调速电机的电机电感、电机电阻、电机转动惯量、电机力矩系数和电机反电动势系数；

步骤三，根据所述燃油泵负载特性参数、所述电机电感、所述电机电阻、所述电机转动惯量、所述电机力矩系数和所述电机反电动势系数判断所述泵用调速电机与电动泵调速系统是否匹配，若所述泵用调速电机与所述电动泵调速系统相匹配，则计算所述电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比；若所述泵用调速电机与所述电动泵调速系统不匹配，则减小电机电气时间常数，增大电机机械时间常数与电气时间常数之比，并重复步骤二至三直至所述泵用调速电机与所述电动泵调速系统相匹配；

步骤四，判断所述电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比是否大于设定的单位阶跃阻尼比阈值，若所述电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比大于设定的单位阶跃阻尼比阈值，则完成泵用调速电机参数优化；若所述电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比小于或等于设定的单位阶跃阻尼比阈值，则减小电机电气时间常数，增大电机机械时间常数与电气时间常数之比，并重复步骤四直至完成泵用调速电机参数优化。

2.根据权利要求1所述的泵用调速电机参数优化方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述泵用调速电机与所述电动泵调速系统相匹配的条件为所述燃油泵负载特性参数、所述电机电感、所述电机电阻、所述电机转动惯量、所述电机力矩系数和所述电机反电动势系数同时满足

和

其中，L为电机q轴的电机电感，

p为电机极对数，N为每相绕组串联匝数，Λ_m为铁心磁导率；J为所述电机转动惯量，

D_r为转子外径，l为电机铁心长度，ρ_Fe为硅钢片密度；K_T为所述电机力矩系数，

k_T为力矩系数常值，B为气隙磁密有效值；K_E为所述电机反电动势系数，

k_E为反电势系数常值；K_Q为所述燃油泵负载特性参数，R为所述电机电阻，

ρ_e为铜的电阻率，S为单匝绕组截面积。

3.根据权利要求2所述的泵用调速电机参数优化方法，其特征在于，所述泵用调速电机参数优化方法中减小电机电气时间常数，增大电机机械时间常数与电气时间常数之比具体包括：通过增大所述泵用调速电机的转子外径以减小电机电气时间常数T_e，增大电机机械时间常数与电机电气时间常数之比

其中，T_e为电机电气时间常数，

T_m为电机机械时间常数，

4.根据权利要求2所述的泵用调速电机参数优化方法，其特征在于，所述泵用调速电机参数优化方法根据

计算所述电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比，其中，ζ为所述电动泵调速系统的单位阶跃阻尼比。

5.根据权利要求3所述的泵用调速电机参数优化方法，其特征在于，所述步骤四中设定的单位阶跃阻尼比阈值为0.707。

6.一种泵用调速电机，其特征在于，所述泵用调速电机采用如权利要求1至5中任一项所述的泵用调速电机参数优化方法进行参数优化。

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