【《基于信号注入法温度估计系统仿真平台的搭建分析案例》1700字】

基于信号注入法温度估计系统仿真平台的搭建分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u13148基于信号注入法温度估计系统仿真平台的搭建分析案例 129710一、定子温度在线估计系统建模 12184二、仿真分析与结果 3一、定子温度在线估计系统建模在Matlab/Simulink仿真环境中，建立基于信号注入法温度估计系统的仿真模型，仿真模型包括三部分：注入直流电压信号的子模块、计算定子电阻的子模块、在线估计定子温度的子模块。基于上文对永磁同步电机的原理与直流电压信号注入策略的研究，本文采用Matlab/Simulink进行定子温度估计系统的仿真。本模型基于永磁同步电机转速电流双闭环控制，采用=0的控制方法搭建基础电机运行模型。之后，在此基础上再加入搭建的直流电压信号注入子模块、定子电阻计算子模块与定子温度估计子模块，由此完成整个永磁同步电机定子温度在线估计系统的搭建。图4.1永磁同步电机定子温度在线估计系统仿真模型本文设定模型参数为参考转速3000rad/min，给定转矩=10N*m，=0，初始温度=20℃，定子初始温度下电阻值=1Ω，逆变器额定直流电压560V，开关频率8kHz,模型求解仿真步长设为1e-6s。直流电压注入子模块将注入直流电压信号与信号通过加法器运算得以注入到电机内，再通过开关信号与阶跃信号的结合来实现直流电压信号注入时刻的控制。合理控制两个开关信号的切换也可控制直流电压信号的注入时长。图4.2直流电压信号注入子模块定子电阻计算子模块是现将A相定子电流进行低通滤波处理，由此提取出A相定子电流中的直流分量。然后再将注入电机的直流电压信号与提取到的定子电流经过除法器处理，由欧姆定律可得电压与电流之比即为所估计到的定子电阻。图4.3定子电阻计算子模块经过定子电阻计算子模块的处理得到的定子电阻估计值，结合上述理论分析可将这个电阻值代入式2.23可求得定子温度在线估计值，也由此关系进行设计定子温度估计子模块。图4.4定子温度估计子模块二、仿真分析与结果为了验证信号注入策略的正确性与仿真系统的可靠性，在Matlab/Simulink环境下，进行仿真验证与分析。在给定转速3000rad/min，给定负载=10N*m的参数下运行，得到三相定子电流的峰值为15A。根据第三章提到的信号大小优化策略得到的结论，提取的定子电流直流分量值占三相定子电流的峰值5%时注入效果最佳。所以调整注入直流电压值以达到最好效果，结果可得注入直流电压值=4V时提取的定子电流直流分量值=0.7A，比值为4.6%满足信号大小优化结论。如图4.5所示为A相定子电流经过低通滤波器所提取到的定子电流直流分量，0.5s时注入直流电压信号，可以看出稳态电流值为0.7A。图4.5A相电流直流分量根据第三章对信号注入后对磁饱和、转矩脉动与电机损耗的理论分析，当直流信号注入电机后势必会影响电机的运行性能。所以应当对表达电机性能波形进行观测，以下将对电机在直流信号注入后转速、电磁转矩与三相定子电流的波形进行观测与分析。如图4.6所示，系统给定转速为3000rad/min，在0.5s直流电压信号注入后转速的波动变大，符合第三章的理论分析。又如图4.7所示，实际转速与给定转速的误差小于3rad/min，也验证了信号优化策略的有效性。图4.6电机运行转速波形图4.7信号注入后电机实际转速波形如图4.8与图4.9所示为电机运行电磁转矩的波形图，给定转矩为10N*m，在0.5s直流电压信号注入后转矩变大，转矩波动值在1N*m以内，也符合上述分析。图4.8电机运行电磁转矩波形图4.9信号注入后电机实际电磁转矩波形如图4.10与图4.11所示，定子三相电流的峰值为15A，在0.5s直流电压信号注入后A相与B相电流均有所变化，而C相并无明显变化。信号注入后，由图4.12与图4.13所知A相电流向上抬升，峰值增加了0.75A；而B相则为反向增长。通过图像分析验证上述的理论分析，直流电压信号也正确的注入到电机中，验证了信号注入子模块的可靠性。图4.10电机运行定子电流波形图4.11信号注入后电机实际定子电流波形图4.12电机运行A相电流波形图4.13信号注入后电机实际A相电流波形在上述工作中验证了第三章直流信号注入对电机性能的影响，但是我们也了解到了通过优化注入信号的大小与时间间隔是可以做到把直流信号带来的影响做到可控的状态。在以上前提下便可以通过定子电阻估计子模块得到较为精确的定子电阻值，将提取的定子电流直流分量值引入定子电阻估计中可得到图4.14。图4.1