CN111241659B - 面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法及装置、终端 - Google Patents
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- CN111241659B CN111241659B CN201911412649.3A CN201911412649A CN111241659B CN 111241659 B CN111241659 B CN 111241659B CN 201911412649 A CN201911412649 A CN 201911412649A CN 111241659 B CN111241659 B CN 111241659B
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Abstract
本发明公开了一种面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法及装置、终端，其中方法包括：不少于两个的仿真周期；其中，每个仿真周期包括如下步骤：根据当前仿真周期面贴式永磁同步电机中逆变器三个桥臂的电压以及面贴式永磁同步电机三相的相电流方向信息在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期面贴式永磁同步电机三相的相电压；基于当前仿真周期面贴式永磁同步电机三相的相电压获取当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值；根据面贴式永磁同步电机转子的角度在坐标转换表中查询并计算获取当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量。本发明有效减少实时仿真情况下软件延时造成的仿真失真，能够将电机模型解算结果更新速度提高至少一个数量级。
Description
技术领域
本发明涉及电机硬件在环实时仿真技术，尤其涉及一种有效提高三相面贴式永磁同步电机硬件在环仿真速度的方法及装置、终端。
背景技术
硬件在环实时仿真技术充分利用了硬件系统的特性对实际系统进行模拟仿真，比如离线数字仿真更加接近真实系统效果，而且有助于技术的研发，有效降低新技术开发成本。目前硬件在环实时仿真技术已在航空航天、军事国防和汽车电力等领域得到较广泛的应用。
其中模型仿真精度是制约实时仿真技术发展的一种关键因素。对于电机实时模型而言，提高模型精度则代表运算速度的降低，进而导致仿真的实时性变差；但如果将精度降低，实时仿真技术和实际系统相比则会有很大误差或者严重失真，仿真失去了本来的意义。
同时现有电机硬件在环实时仿真技术的模型解算速度普遍处在几微秒到几十微秒之间。这意味着电机实时仿真技术至少存在几微秒到几十微秒时间延时，对于信号级别而言这种延时不会有很大的影响；但是对于功率级别而言，模型解算延时，再加上硬件本身存在的响应延时，总延时很可能造成功率部分模拟失真或者无法模拟仿真，进而难以满足对实时要求较高的场所。面贴式永磁同步电机即为电机的一种，在进行电机硬件在环实时仿真方法中同样存在上述问题。
因此亟需一种在保证模型仿真精度前提下，加快模型解算速度的电机硬件在环实时仿真方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真过程中，至少存在几微秒到几十微秒时间延时，很可能造成功率部分模拟失真或者无法模拟仿真，进而难以满足对实时要求较高的场所。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法，包括：不少于两个的仿真周期；
其中，每个所述仿真周期包括如下步骤：
根据当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机中逆变器三个桥臂的电压以及所述面贴式永磁同步电机三相的相电流方向信息在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电压；
基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电压，根据定子相磁链迭代算法计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值；
根据当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机转子的角度在坐标变换表中查询对应的正弦值和余弦值，并根据所述正弦值和所述余弦值计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量；
基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值和所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流；
基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流获取所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩，计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度。
优选地，在第一个仿真周期中，根据当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机中逆变器三个桥臂的电压以及所述面贴式永磁同步电机三相的相电流方向信息在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电压步骤之前还包括：
根据当前所述面贴式永磁同步电机三相的相电流和当前所述面贴式永磁同步电机的转子位置计算所述面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链值。
优选地，根据当前所述面贴式永磁同步电机三相的相电流和当前所述面贴式永磁同步电机的转子位置计算所述面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链值步骤包括：
根据当前所述面贴式永磁同步电机的转子位置计算所述面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链变化量；
根据所述面贴式永磁同步电机定子每相初始磁链变化量和当前面贴式永磁同步电机三相的相电流计算所述面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链值。
优选地，基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电压，根据定子相磁链迭代算法计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值步骤包括：
根据如下定子相磁链迭代算法计算所述面贴式永磁同步电机的定子每相的磁链值：
ψA(n)＝ψA(n-1)+T[uA(n)-RsiA(n-1)]
ψB(n)＝ψB(n-1)+T[uB(n)-RsiB(n-1)]
ψC(n)＝ψC(n-1)+T[uC(n)-RsiC(n-1)]
其中，ψA(n)、ψB(n)和ψC(n)分别表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机逆变器定子三相的磁链值，ψA(n-1)、ψB(n-1)和ψC(n-1)分别表示上一仿真周期所述面贴式永磁同步电机逆变器定子三相的磁链值，uA(n)、uB(n)和uC(n)分别表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机逆变器三相的相电压，T表示采样周期，Rs表示所述面贴式永磁同步电机定子的电阻，iA(n-1)、iB(n-1)和iC(n-1)表示上一仿真周期所述面贴式永磁同步电机逆变器三相的相电流。
优选地，基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值和所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流；
根据如下式子计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流；
其中，iA(n)、iB(n)和iC(n)表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流，Lsσ表示所述面贴式永磁同步电机的线圈漏感，Lm表示所述面贴式永磁同步电机的励磁电感，ψA(n)、ψB(n)和ψC(n)分别表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机逆变器定子每相的磁链值，ψfA(n)、ψfB(n)和ψfC(n)分别表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化值。
优选地，基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流获取所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩，计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度步骤包括：
基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流和当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩；
根据上一仿真周期所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度。
优选地，基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流和当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩步骤包括：
根据如下式子计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩：
Te(n)＝pn(ψfA(n)iA(n)+ψfB(n)iB(n)+ψfC(n)iC(n))
其中，Te(n)表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩，iA(n)、iB(n)和iC(n)表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流，ψfA(n)、ψfB(n)和ψfC(n)分别表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化值，pn表示所述面贴式永磁同步电机的极对数。
优选地，根据当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩计算下一仿真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度步骤包括：
根据如下式子计算当前真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度：
其中，ωr(n)表示当前真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度，ωr(n-1)表示上一仿真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度，pn表示所述面贴式永磁同步电机的极对数，T表示采样周期，Te(n-1)表示上一仿真周期所述面贴式永磁同步电机的转矩，TL(n-1)表示上一仿真周期所述面贴式永磁同步电机的负载转矩，J表示面贴式永磁同步电机转子的总转动惯量。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真装置，包括依次连接的桥臂状态信息获取模块、定子每相磁链值获取模块、定子每相磁链变化量获取模块、相电流获取模块和其它仿真量获取模块；
所述桥臂状态信息获取模块，用于根据当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机中逆变器三个桥臂的电压以及所述面贴式永磁同步电机三相的相电流方向信息在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电压；
所述定子每相磁链值获取模块，用于基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电压，根据定子相磁链迭代算法计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值；
所述定子每相磁链变化量获取模块，用于根据当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机转子的角度在坐标变换表中查询对应的正弦值和余弦值，并根据所述正弦值和所述余弦值计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量；
所述相电流获取模块，用于基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值和所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流；
所述其它仿真量获取模块，用于基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流获取所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩，计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种终端，包括：处理器以及存储器，所述存储器与所述处理器之间通信连接；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
应用本发明实施例提供的面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法，通过在硬件在环实时仿真方法中将复杂的计算过程用查表方式进行代替，有效减少实时仿真情况下软件延时造成的仿真失真，能够将电机模型解算结果更新速度提高至少一个数量级。且通过查表法进行模型解算可以有效避免由于计算过程发生失误导致的模型奔溃，有效提高了了硬件仿真模型的鲁棒性。同时查表法对硬件性能的要求较低，可以使用较低成本的高速信号处理单与达到较高的模型仿真性能；因此可以在达到指定电机硬件在环仿真性能的前提下，有效降低电机硬件在环仿真系统的成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1示出了本发明实施例一面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法的步骤示意图；
图2示出了本发明实施例二面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真装置结构示意图；
图3示出了本发明实施例三终端。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
现有电机硬件在环实时仿真技术的模型解算速度普遍处在几微秒到几十微秒之间。这意味着电机实时仿真技术至少存在几微秒到几十微秒时间延时，对于信号级别而言这种延时不会有很大的影响；但是对于功率级别而言，模型解算延时，再加上硬件本身存在的响应延时，总延时很可能造成功率部分模拟失真或者无法模拟仿真，进而难以满足对实时要求较高的场所。面贴式永磁同步电机即为电机的一种，在进行电机硬件在环实时仿真方法中同样存在上述问题。
实施例一
为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例提供了一种面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法。
图1示出了本发明实施例一面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法的步骤示意图；参考图1所示，本发明实施例面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法包括多个仿真周期，每个仿真周期具体均包括如下步骤。
步骤S101，根据当前仿真周期面贴式永磁同步电机中逆变器三个桥臂的电压以及面贴式永磁同步电机三相的相电流方向信息在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期面贴式永磁同步电机三相的相电压。
具体地，在面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真过程的每个周期开始时，均需要获取当前面贴式永磁同步电机中逆变器三个桥臂的电压以及面贴式永磁同步电机三相的相电流方向信息。进一步地，逆变器三个桥臂的电压分别包括每条桥臂的上桥臂电压和下桥臂电压；面贴式永磁同步电机三相的相电流方向信息则包括流入电流和流出电流。同时需要说明的是，该步骤中的获取过程可以由设置的程序直接获取。
具体桥臂状态信息表包括逆变器单条桥臂的上桥臂电压、下桥臂电压和面贴式永磁同步电机相电流方向的所有情况组合分别所对应的面贴式永磁同步电机三相的相电压；需要说明的是桥臂状态信息表还包括逆变器单条桥臂的上桥臂电压、下桥臂电压和面贴式永磁同步电机相电流方向的所有情况组合分别所对应的故障信息。如下表格1为桥臂状态信息表。
表1桥臂状态信息表
| S1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| S2 | 1 | O | 1 | O | 1 | O | 1 | O |
| cur | 1 | 1 | 1 | 1 | -1 | -1 | -1 | -1 |
| 相电压 | X | 1 | O | O | X | 1 | O | 1 |
| 故障 | 1 | O | O | O | 1 | O | O | O |
参考表1所示，表中桥臂状态信息表中的S1表示上桥臂电压，S2表示下桥臂电压，S1和S2对应的1表示电压为母线电压(相对于母线负极，且不考虑IGBT和二极管的导通压降)，S1和S2对应的0表示无电压；cur表示面贴式永磁同步电机的母线电流，其中1表示有流入电流，-1表示有流出电流；相电压是相对于母线负极的电压，其中相电压对应的1表示有电压，0表示无电压，X代表短路；故障信息对应的1代表有故障，0代表无故障。基于获取的当前面贴式永磁同步电机中逆变器三个桥臂的电压以及面贴式永磁同步电机三相的相电流方向信息分别在桥臂状态信息表中查询面贴式永磁同步电机三相的相电压和故障信息。面贴式永磁同步电机三相的相电压和故障信息通过查表的形式获取，因为查表所用时间小于计算所用时间，因此该步骤在每个面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法的周期内大大减少了获取面贴式永磁同步电机三相的相电压所用时间。
步骤S102，基于当前仿真周期面贴式永磁同步电机三相的相电压，根据定子相磁链迭代算法计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值。
具体地，获取当前仿真周期面贴式永磁同步电机三相的相电压后，可结合上个仿真周期获取的面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值以及上个仿真周期获取的面贴式永磁同步电机三相的相电流计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值。进一步地，可根据如下定子相磁链迭代算法(1)计算面贴式永磁同步电机的定子每相的磁链值：
ψA(n)＝ψA(n-1)+T[uA(n)-RsiA(n-1)]
ψB(n)＝ψB(n-1)+T[uB(n)-RsiB(n-1)]
ψC(n)＝ψC(n-1)+T[uC(n)-RsiC(n-1)] (1)
其中，ψA(n)、ψB(n)和ψC(n)分别表示当前仿真周期面贴式永磁同步电机逆变器定子三相的磁链值，ψA(n-1)、ψB(n-1)和ψC(n-1)分别表示上一仿真周期面贴式永磁同步电机逆变器定子三相的磁链值，uA(n)、uB(n)和uC(n)分别表示当前仿真周期面贴式永磁同步电机逆变器三相的相电压，T表示采样周期，Rs表示面贴式永磁同步电机定子的电阻，iA(n-1)、iB(n-1)和iC(n-1)表示上一仿真周期面贴式永磁同步电机逆变器三相的相电流。
步骤S103，根据当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机转子的角度在坐标变换表中查询对应的正弦值和余弦值，并根据正弦值和所述余弦值计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量。
在实施本实施例面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真周期之前，事先需构建成坐标变换表。具体坐标变换表的构建过程包括：将[02π]内的转子角度进行离散获取多个离散点，并基于每个离散点计算对应的正弦值和余弦值，并将所有离散点以及相对应的正弦值和余弦值构建成正余弦变化表。由于正余弦变化表数据太多，在此不对该表格进行显示。
在当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量的获取过程中，首先需先根据上一仿真周期面贴式永磁同步电机转子的电角速度获取当前仿真周期面贴式永磁同步电机转子的角度，当前仿真周期面贴式永磁同步电机转子的角度可通过角度迭代式子(2)计算得到：
θe(n)＝θe(n-1)+Tωe(n-1) (2)
其中，θe(n)表示当前仿真周期面贴式永磁同步电机转子的角度，θe(n-1)表示上一仿真周期面贴式永磁同步电机转子的角度，T表示采样周期，ωe(n-1)表示上一个仿真周期面贴式永磁同步电机转子的电角速度。
再根据计算得到的当前仿真周期面贴式永磁同步电机转子的角度在坐标变换表中查询对应的正弦值和余弦值，并根据查询到的正弦值和余弦值计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量，更进一步，当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量可通过式子(3)磁链变化量式子进行计算得到：
其中，ψfA(n)、ψfB(n)和ψfC(n)分别表示当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化值，ψf表示面贴式永磁同步电机转子的磁链值，sinθe(n)、sin(θe(n)-2π/3)和sin(θe(n)+2π/3)分别表示当前仿真周期面贴式永磁同步电机转子的角度对应的三相正弦值。
步骤S104，基于当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值和面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机三相的相电流。
具体地，根据前述步骤获取当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值和当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量后，即可根据获取的面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值和面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量，以及面贴式永磁同步电机自身的线圈漏感和面贴式永磁同步电机自身的励磁电感计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机三相的相电流。进一步可根据如下式子(4)计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机三相的相电流；
其中，iA(n)、iB(n)和iC(n)表示当前仿真周期面贴式永磁同步电机三相的相电流，Lsσ表示面贴式永磁同步电机的线圈漏感，Lm表示面贴式永磁同步电机的励磁电感，ψA(n)、ψB(n)和ψC(n)分别表示当前仿真周期面贴式永磁同步电机逆变器定子每相的磁链值，ψfA(n)、ψfB(n)和ψfC(n)分别表示当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化值。
步骤S105，基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流获取所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩，并计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度。
具体地，在获取当前仿真周期面贴式永磁同步电机三相的相电流后，可基于当前仿真周期面贴式永磁同步电机三相的相电流和当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机的电磁转矩。更进一步地，当前仿真周期面贴式永磁同步电机的电磁转矩的获取过程包括：根据如下式子(5)计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机的电磁转矩：
Te(n)＝pn(ψfA(n)iA(n)+ψfB(n)iB(n)+ψfC(n)iC(n)) (5)
其中，Te(n)表示当前仿真周期面贴式永磁同步电机的电磁转矩，iA(n)、iB(n)和iC(n)表示当前仿真周期面贴式永磁同步电机三相的相电流，ψfA(n)、ψfB(n)和ψfC(n)分别表示当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化值，pn表示面贴式永磁同步电机的极对数。
同时还可根据上一仿真周期面贴式永磁同步电机的电磁转矩计算当前真周期面贴式永磁同步电机转子的电角速度，进一步地，当前真周期面贴式永磁同步电机转子的电角速度的获取过程包括：根据如下式子(6)计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机转子的电角速度：
其中，ωr(n)表示当前真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度，ωr(n-1)表示上一仿真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度，pn表示所述面贴式永磁同步电机的极对数，T表示采样周期，Te(n-1)表示上一仿真周期所述面贴式永磁同步电机的转矩，TL(n-1)表示上一仿真周期所述面贴式永磁同步电机的负载转矩，J表示面贴式永磁同步电机转子的总转动惯量。
在上述步骤中，在获取当前仿真周期时，需要上一仿真周期面贴式永磁同步电机逆变器定子三相的磁链值和上一仿真周期面贴式永磁同步电机逆变器三相的相电流，但在面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法的第一仿真周期中是没有上一周期的定子三相的磁链值和三相的相电流值，因此在面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法的第一仿真周期实施上述步骤之前还包括如下步骤：
步骤S100，根据当前面贴式永磁同步电机三相的相电流和当前面贴式永磁同步电机的转子位置计算面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链值。
具体地，通过预设方式获取当前面贴式永磁同步电机三相的相电流和当前面贴式永磁同步电机的转子位置，而后根据当前面贴式永磁同步电机的转子位置计算面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链变化量。而后根据面贴式永磁同步电机定子每相初始磁链变化量和当前面贴式永磁同步电机三相的相电流计算面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链值。需要说明的是，预设方式可由设置的程序直接获取。
进一步地，当前面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量的获取过程包括：根据如下式子(7)计算面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链变化量：
其中，ψfA(0)、ψfB(0)和ψfC(0)分别表示面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链变化值，ψf表示面贴式永磁同步电机转子的磁链值。
而后面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链值的获取过程包括：根据如下式子(8)计算面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链值：
其中，ψA(0)、ψB(0)和ψC(0)分别表示面贴式永磁同步电机逆变器定子三相的初始磁链值，iA(0)、iB(0)和iC(0)表示当前面贴式永磁同步电机三相的相电流，ψfA(0)、ψfB(0)和ψfC(0)分别表示面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链变化值，ψfA(0)、ψfB(0)和ψfC(0)分别表示面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链变化值，Lsσ表示面贴式永磁同步电机的线圈漏感，Lm表示面贴式永磁同步电机的励磁电感。
本发明实施例提供的面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法，通过在硬件在环实时仿真方法中将复杂的计算过程用查表方式进行代替，有效减少实时仿真情况下软件延时造成的仿真失真，能够将电机模型解算结果更新速度提高至少一个数量级。且通过查表法进行模型解算可以有效避免由于计算过程发生失误导致的模型奔溃，有效提高了了硬件仿真模型的鲁棒性。同时查表法对硬件性能的要求较低，可以使用较低成本的高速信号处理单与达到较高的模型仿真性能；因此可以在达到指定电机硬件在环仿真性能的前提下，有效降低电机硬件在环仿真系统的成本。
实施例二
为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例提供了一种面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真装置。
图2示出了本发明实施例二面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真装置结构示意图；参考图2所示，本发明实施例面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真装置包括依次连接的桥臂状态信息获取模块、定子每相磁链值获取模块、定子每相磁链变化量获取模块、相电流获取模块和其它仿真量获取模块；
桥臂状态信息获取模块，用于根据当前仿真周期面贴式永磁同步电机中逆变器三个桥臂的电压以及面贴式永磁同步电机三相的相电流方向信息在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期面贴式永磁同步电机三相的相电压；
定子每相磁链值获取模块，用于基于当前仿真周期面贴式永磁同步电机三相的相电压，根据定子相磁链迭代算法计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值；
定子每相磁链变化量获取模块，用于根据当前仿真周期面贴式永磁同步电机转子的角度在坐标变换表中查询对应的正弦值和余弦值，并根据正弦值和余弦值计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量；
相电流获取模块，用于基于当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值和面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机三相的相电流；
其它仿真量获取模块，用于基于当前仿真周期面贴式永磁同步电机三相的相电流获取面贴式永磁同步电机的电磁转矩，计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机转子的电角速度。
本发明实施例提供的面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真装置，通过在硬件在环实时仿真方法中将复杂的计算过程用查表方式进行代替，有效减少实时仿真情况下软件延时造成的仿真失真，能够将电机模型解算结果更新速度提高至少一个数量级。且通过查表法进行模型解算可以有效避免由于计算过程发生失误导致的模型奔溃，有效提高了了硬件仿真模型的鲁棒性。同时查表法对硬件性能的要求较低，可以使用较低成本的高速信号处理单与达到较高的模型仿真性能；因此可以在达到指定电机硬件在环仿真性能的前提下，有效降低电机硬件在环仿真系统的成本。
实施例三
为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例还提供了一种终端。
图3示出了本发明实施例三终端的结构示意图，参照图3，本实施例终端包括相互连接的处理器及存储器；存储器用于存储计算机程序，处理器用于执行存储器存储的计算机程序，以使终端执行时可实现实施例一面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法中的所有步骤。
面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法的具体步骤以及应用本发明实施例提供的终端获取的有益效果均与实施例一相同，在此不在对其进行赘述。
需要说明的是，存储器可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。同理处理器也可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法，包括：不少于两个的仿真周期；
其中，每个所述仿真周期包括如下步骤：
根据当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机中逆变器三个桥臂的电压以及所述面贴式永磁同步电机三相的相电流方向信息在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电压；
基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电压，结合上个仿真周期获取的面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值以及上个仿真周期获取的面贴式永磁同步电机三相的相电流计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值；
根据上一仿真周期面贴式永磁同步电机的转子角度和电角速度，获取当前仿真周期面贴式永磁同步电机转子的角度；
根据当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机转子的角度在坐标变换表中查询对应的正弦值和余弦值，并根据所述正弦值和所述余弦值计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量；
基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值和当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流；
基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流和当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩；
根据上一仿真周期所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩计算当前真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度；
所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩的计算方式，包括：
Te(n)＝pn(ψfA(n)iA(n)+ψfB(n)iB(n)+ψfC(n)iC(n))
其中，Te(n)表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩，iA(n)、iB(n)和iC(n)表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流，ψfA(n)、ψfB(n)和ψfC(n)分别表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化值，pn表示所述面贴式永磁同步电机的极对数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一个仿真周期中，根据当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机中逆变器三个桥臂的电压以及所述面贴式永磁同步电机三相的相电流方向信息在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电压步骤之前还包括：
根据当前所述面贴式永磁同步电机三相的相电流和当前所述面贴式永磁同步电机的转子位置计算所述面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据当前所述面贴式永磁同步电机三相的相电流和当前所述面贴式永磁同步电机的转子位置计算所述面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链值步骤包括：
根据当前所述面贴式永磁同步电机的转子位置计算所述面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链变化量；
根据所述面贴式永磁同步电机定子每相初始磁链变化量和当前面贴式永磁同步电机三相的相电流计算所述面贴式永磁同步电机定子每相的初始磁链值。
4.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电压，结合上个仿真周期获取的面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值以及上个仿真周期获取的面贴式永磁同步电机三相的相电流计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值步骤包括：
根据如下定子相磁链迭代算法计算所述面贴式永磁同步电机的定子每相的磁链值：
ψA(n)＝ψA(n-1)+T[uA(n)-RsiA(n-1)]
ψB(n)＝ψB(n-1)+T[uB(n)-RsiB(n-1)]
ψC(n)＝ψC(n-1)+T[uC(n)-RsiC(n-1)]
其中，ψA(n)、ψB(n)和ψC(n)分别表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机逆变器定子三相的磁链值，ψA(n-1)、ψB(n-1)和ψC(n-1)分别表示上一仿真周期所述面贴式永磁同步电机逆变器定子三相的磁链值，uA(n)、uB(n)和uC(n)分别表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机逆变器三相的相电压，T表示采样周期，Rs表示所述面贴式永磁同步电机定子的电阻，iA(n-1)、iB(n-1)和iC(n-1)表示上一仿真周期所述面贴式永磁同步电机逆变器三相的相电流。
5.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值和所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流；
根据如下式子计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流；
其中，iA(n)、iB(n)和iC(n)表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流，Lsσ表示所述面贴式永磁同步电机的线圈漏感，Lm表示所述面贴式永磁同步电机的励磁电感，ψA(n)、ψB(n)和ψC(n)分别表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机逆变器定子每相的磁链值，ψfA(n)、ψfB(n)和ψfC(n)分别表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化值。
6.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，根据当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩计算当前真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度步骤包括：
根据如下式子计算当前真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度：
其中，ωr(n)表示当前真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度，ωr(n-1)表示上一仿真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度，pn表示所述面贴式永磁同步电机的极对数，T表示采样周期，Te(n-1)表示上一仿真周期所述面贴式永磁同步电机的转矩，TL(n-1)表示上一仿真周期所述面贴式永磁同步电机的负载转矩，J表示面贴式永磁同步电机转子的总转动惯量。
7.一种面贴式永磁同步电机硬件在环仿真装置，其特征在于，包括依次连接的桥臂状态信息获取模块、定子每相磁链值获取模块、定子每相磁链变化量获取模块、相电流获取模块和其它仿真量获取模块；
所述桥臂状态信息获取模块，用于根据当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机中逆变器三个桥臂的电压以及所述面贴式永磁同步电机三相的相电流方向信息在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电压；
所述定子每相磁链值获取模块，用于基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电压，结合上个仿真周期获取的面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值以及上个仿真周期获取的面贴式永磁同步电机三相的相电流计算当前仿真周期面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值；
所述定子每相磁链变化量获取模块，用于根据上一仿真周期面贴式永磁同步电机的转子角度和电角速度，获取当前仿真周期面贴式永磁同步电机转子的角度；根据当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机转子的角度在坐标变换表中查询对应的正弦值和余弦值，并根据所述正弦值和所述余弦值计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量；
所述相电流获取模块，用于基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链值和当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流；
所述其它仿真量获取模块，用于基于当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流和当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化量计算当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩；以及，根据上一仿真周期所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩计算当前真周期所述面贴式永磁同步电机转子的电角速度；
所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩的计算方式，包括：
Te(n)＝pn(ψfA(n)iA(n)+ψfB(n)iB(n)+ψfC(n)iC(n))
其中，Te(n)表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机的电磁转矩，iA(n)、iB(n)和iC(n)表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机三相的相电流，ψfA(n)、ψfB(n)和ψfC(n)分别表示当前仿真周期所述面贴式永磁同步电机定子每相的磁链变化值，pn表示所述面贴式永磁同步电机的极对数。
8.一种终端，其特征在于，包括：处理器以及存储器，所述存储器与所述处理器之间通信连接；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行如权利要求1至6中任一项面贴式永磁同步电机硬件在环实时仿真方法。
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