本發(fā)明涉及永磁型無刷直流技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種永磁無刷直流電機(jī)電樞繞組電阻阻值的估算方法。
背景技術(shù)：
永磁型無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，轉(zhuǎn)子中的損耗不可控，電機(jī)內(nèi)部損耗主要產(chǎn)生在定子繞組內(nèi)，要想降低電機(jī)整體損耗，要提高電機(jī)的工作效率，主要方法是減少定子繞組內(nèi)的銅耗。永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了精確地估算出電樞繞組的損耗，對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和工作效率的提升具有很實(shí)際的意義。
定子繞組的銅耗主要是由電阻發(fā)熱表現(xiàn)出來。在通入穩(wěn)定直流電流情況下，繞組阻值主要是與繞組導(dǎo)線的電阻率、線徑以及長(zhǎng)度相關(guān)。繞組的材料確定了電阻率，因此，只要準(zhǔn)確地獲得繞組線徑以及長(zhǎng)度參數(shù)，就可以準(zhǔn)確地估算定子繞組在直流電流下的阻值，準(zhǔn)確地求得電機(jī)損耗。
考慮到繞組在永磁體的作用下會(huì)有交變電流的存在。尤其當(dāng)電機(jī)高速運(yùn)行下，交流損耗將會(huì)占繞組損耗比較大的比重。在這種情況下，繞組損耗不能只考慮直流電流的損耗，還應(yīng)將交流損耗等效為電阻計(jì)算在內(nèi)。
《定子電阻在線辨識(shí)方法及裝置》(授權(quán)公告日2015.09.16、專利號(hào)CN 102611383 B)中提出了一種穩(wěn)態(tài)下根據(jù)在線檢測(cè)到的電流、電壓信號(hào)，經(jīng)過坐標(biāo)變換和求解定子電阻，該方法檢測(cè)變量多，計(jì)算量大，并且調(diào)試過程復(fù)雜。
相較于繞組在直流下測(cè)算出的電阻阻值，考慮交流損耗即電阻阻值計(jì)算中加入交流分量會(huì)使結(jié)果更加貼近實(shí)際效果，也能更好地反映出定子繞組在電機(jī)運(yùn)行下的銅耗。定子繞組實(shí)際的電阻阻值不但應(yīng)該考慮直流下電阻阻值，還應(yīng)考慮到繞組線徑、繞組電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速等因素對(duì)其交流阻值的影響。換句話說，運(yùn)行下電機(jī)的銅耗不僅包括電樞電流在電阻上發(fā)熱，還應(yīng)考慮轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)對(duì)定子側(cè)繞組產(chǎn)生交流作用的效果。經(jīng)過這種方法可以更加準(zhǔn)確地求解出定子側(cè)電樞繞組的損耗值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種磁無刷直流電機(jī)電樞繞組電阻阻值的估算方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。所述磁無刷直流電機(jī)電樞繞組電阻阻值的估算方法具有準(zhǔn)確地還原電樞繞組的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，比較精準(zhǔn)的計(jì)算出繞組阻值，進(jìn)而可以準(zhǔn)確估算出定子的銅耗，對(duì)于進(jìn)行電機(jī)設(shè)計(jì)和測(cè)設(shè)都有很重要的價(jià)值。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種永磁無刷直流電機(jī)電樞繞組電阻阻值的估算方法，包括以下步驟：
S1.控制器依據(jù)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息確定電樞繞組電磁狀態(tài)，經(jīng)過查表獲得電樞當(dāng)前狀態(tài)下直流電阻阻值以及包含交流電阻作用等效后的電阻值，控制可控電阻輸出該估算阻值；
S2.對(duì)不同運(yùn)行條件下的電機(jī)進(jìn)行有限元仿真；
S3.處理仿真數(shù)據(jù)獲得直流電阻以及等效交流電阻阻值；
S4.控制器檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)并判斷當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，據(jù)此查詢交流電阻與之對(duì)應(yīng)的阻值，向可控電阻發(fā)出阻值控制指令；
S5.可控電阻根據(jù)阻值控制指令調(diào)節(jié)輸出電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)阻值的計(jì)算輸出。
優(yōu)選的，所述電阻阻值為當(dāng)前狀態(tài)下直流電阻阻值和當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)下交流損耗等效處理后的電阻阻值之和。
優(yōu)選的，所述步驟S2中的有限元仿真計(jì)算出交流損耗，獲得電樞電流和電機(jī)電頻率對(duì)交流損耗的影響效果。
優(yōu)選的，所述步驟S4中的電機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括：電機(jī)轉(zhuǎn)速和電樞電流幅值。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明定子繞組內(nèi)存在的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，使得繞組電阻的阻值與精致測(cè)算的阻值不一致的情況，給定阻值時(shí)將電機(jī)轉(zhuǎn)速和電樞電流等因素考慮在內(nèi)，盡可能準(zhǔn)確地還原電樞繞組的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，比較精準(zhǔn)的計(jì)算出繞組阻值，進(jìn)而可以準(zhǔn)確估算出定子的銅耗，對(duì)于進(jìn)行電機(jī)設(shè)計(jì)和測(cè)設(shè)都有很重要的價(jià)值。
附圖說明
圖1為本發(fā)明電阻求解計(jì)算基本框圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種永磁無刷直流電機(jī)電樞繞組電阻阻值的估算方法，包括以下步驟：
S1.控制器依據(jù)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息確定電樞繞組電磁狀態(tài)，經(jīng)過查表獲得電樞當(dāng)前狀態(tài)下直流電阻阻值以及包含交流電阻作用等效后的電阻值，控制可控電阻輸出該估算阻值；
S2.對(duì)不同運(yùn)行條件下的電機(jī)進(jìn)行有限元仿真；
S3.處理仿真數(shù)據(jù)獲得直流電阻以及等效交流電阻阻值；
S4.控制器檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)并判斷當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，據(jù)此查詢交流電阻與之對(duì)應(yīng)的阻值，向可控電阻發(fā)出阻值控制指令；
S5.可控電阻根據(jù)阻值控制指令調(diào)節(jié)輸出電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)阻值的計(jì)算輸出。
在定子繞組的導(dǎo)線長(zhǎng)度、線徑、電阻率已知基礎(chǔ)上，可以套入電阻公式估算出繞組的直流電阻值，同時(shí)可以通過有限元分析，測(cè)算出電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速、不同電樞電流運(yùn)行狀態(tài)下與繞組交流損耗對(duì)應(yīng)的交流電阻阻值，進(jìn)一步處理可求得交流電阻與直流電阻的比值，將該比值與電機(jī)轉(zhuǎn)速、電樞電流對(duì)應(yīng)制便于研究。
通過控制器可獲得電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速和電樞電流信息，經(jīng)過查表得到運(yùn)行狀態(tài)下直流電阻阻值Ra和交流電阻與直流電阻的比值Ka，并將指令發(fā)送給可控電阻，可控電阻根據(jù)獲得指令，調(diào)節(jié)輸出電阻，控制其為直流電阻與交流電阻疊加后的阻值，即R＝(1+Ka)Ra，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電樞繞組電阻的近似模擬。
考慮到電機(jī)運(yùn)行下，定子繞組內(nèi)存在的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，使得繞組電阻的阻值與精致測(cè)算的阻值不一致的情況，給定阻值時(shí)將電機(jī)轉(zhuǎn)速和電樞電流等因素考慮在內(nèi)，盡可能準(zhǔn)確地還原電樞繞組的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，比較精準(zhǔn)的計(jì)算出繞組阻值，進(jìn)而可以準(zhǔn)確估算出定子的銅耗，對(duì)于進(jìn)行電機(jī)設(shè)計(jì)和測(cè)設(shè)都有很重要的價(jià)值。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。