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本帖最后由 leege 于 2021-6-15 22:33 编辑
在ANSYS EM软件中实现瞬态场计算电机的DQ电感、电流、磁链 我总结了一些心得，并提出几个问题，求大神们解答我的疑惑~
以下截图、及相关问题 来自 2020 R2版本 分析的电机类型为 2D 径向永磁同步电机，身边同学也有在使用 2020 R1、 2019 R1等版本的 也发现了相似问题~
首先软件对瞬态场计算DQ电感提供了两种方式 RM生成的公式计算、以及 目前高版本软件自带的Transient D-Q 脚本计算（两种方式其实都采用的是公式代入，即在后处理中提取三相电感、电流、磁链后代入固定的转换公式）
① 所谓RM生成的公式计算法 是 最近几年的软件在RM建模 生成 Maxwell模型后，会在Output Variales中帮你设置好DQ变换的公式，如下图：
RM自动生成公式
如果你完全是利用RM自动建模的电机，那么上图就是软件已经帮你写好的公式，且软件已经自动设置好了转子初始位置角度！（A相绕组磁场的负方向 与 永磁体磁场的正方向 对齐重合，此时在空载0时刻的A相磁链为负方向最大值，A相空载反电势为0；不知我这样的表述是否正确） 如果是CAD导入的电机模型，或是利用Maxwell中的UDP建模，理论上软件的后处理中并没有帮你写上述公式，需要你自行导入。 导入后，不代表这些公式可以直接使用，认真读一下这几个公式，很快会发现玄机： 所有的sin 和 cos 的三角函数中的变量 都是读取的一个叫做pos的参数，而关于这个pos的定义，软件写好的公式也明确给出：
pos定义
Pos=(Moving1.Position-18.75*PI/180)*2+PI 其中 18.75 就是你的转子初始位置角 乘的2是电机的极对数 这里我所理解的Moving1.Position已经是一个由机械角度(deg)转换好的弧度值(rad)，切忌画蛇添足对Moving1.Position进行角度到弧度的变换！！！ 那么关于DQ电流和电感的 RM公式计算法，暂时就总结为：如果你是RM自己生成的电机模型，你就什么都不用动，如果涉及到CAD图转子导入、UDP建模等，需要注意修改pos的定义，角度与转子初始位置角保持一直！避免错误。 ② Transient D-Q 脚本 ANSYS EM 在不断的版本升级中 陆续也融入了一些脚本 （类似于Tooklkit 以前这类脚本都是手动导入到PersonalLib中）这个脚本基于Python语言编写，用于帮助用户快速计算DQ电感 电流等 具体脚本的位置如下图：
脚本位置
脚本中需要对电机进行设置：极数 A相与DQ轴的一个角度 绕组方向 脚本中的代码盗用别的帖子的图
Python脚本定义
好像大家都默认使用逆时针方向，即CounterClockwise，那么你应当设置的角度为： （- 转子初始位置角 ）* （极对数） 以转子初始位置角18.75度为例， 设置角度为 -37.5 度 脚本中的thet定义应该就是之前公式中的pos定义，然后去计算DQ相关值 提出问题！！！为何Q轴电流得不到相同结果（可能你也会像我一样遇到此问题） 按理来说 两种方法的后处理结果应该一致， 但是却意外发现 两种方式计算的DQ电感值相同，D轴的磁链和电流相同；但是Q轴的磁链和电流 两种方式的求解结果互为相反数！即正负号相反 最开始以为是我自己电机瞬态场是不是哪里设置有问题，秉着相信脚本及RM公式的原则，我选择打开一个ANSYS自带的算例Ipm_3, 仅仅修改设置中将外电路激励改为电流源激励后，发现后处理结果依然存在Q轴电流、磁链 两种方式所得的结果正负号相反。 自带算例的Ipm_3为例 4极电机 RM生成Maxwell2D模型后 软件自动给出转子初始位置角度7.5度 也自动给出pos的定义(Moving1.Position -7.5 * PI/180) * 2 +PI 我自己在Transient D-Q 脚本中手动把 角度设置为 -7.5 * 2 = - 15deg 外电路 改为 电流源激励设置： Ia=Imax*sin(2*PI*fs*time-0*pi/3+tht*PI/180) Ib=Imax*sin(2*PI*fs*time-2*pi/3+tht*PI/180) Ic=Imax*sin(2*PI*fs*time+2*pi/3+tht*PI/180) 1.RM自动生成公式计算DQ磁链 后处理结果中 用Flux_d 和 Flux_q表示
RM公式计算
2.基于transient D-Q脚本计算 后处理结果中用Fluxlinkage(d - axis) 和 Fluxlinkage(q - axis) 表示
Transient DQ脚本计算
很明显的一正一负，因为不会翻看脚本，只好先回看RM公式是怎么计算的
RM给出的DQ电流公式
这里冒出很多疑问， 首先DQ电流计算 公式需要提取三相电流，Current(PhaseA)，而电流源后处理中 Current(PhaseA) 是一个恒为0的值，只能提取到InputCurrent(PhaseA)，所以是不是应该对上述的电流表达作出修改？ 其次 D轴的变换系数 是 2/3 而Q轴的变换系数 是不是 应该是 - 2/3 ？ 公式如下
d电流
q电流
那么会不会是ANSYS EM 2020 R2 软件中的BUG呢？ 于是换了其它同学的版本，对ipm3这一工程文件建模，结果神奇的发现： 2020 R1版本 RM创建的公式 与 R2版本没有任何区别， 也就是Q轴电感 与 Q轴电流所乘系数 依然是 2/3 2019 R1版本 RM自动创建的公式，甚至连2/3的系数都没乘！！！！！
2019R1 给出的公式
查阅相关资料，SIMO上原有一篇神贴 关于DQ脚本的讨论 很多大神针对DQ脚本给出了很多相关解释 但基于本人基础实在有限，有许多没看懂的地方，但该贴最后可以总结为软件自带的Transient DQ脚本是没有任何问题的 那么就一定是RM公式法存在问题~ 我把这一问题给出这样的结论： 软件所给的 Q轴公式本身错误 系数差一个负号 ？ 因为电感公式是乘了两次矩阵，所以即便有错，也正负抵消？ 还是说 因为 我只是小小的一名电机学生，用的是D版软件，所以会有一些软件小BUG ？ Z版软件并没有这一错误？ 希望各位大神解答迷津！！！！
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IP卡
发表于 2021-6-15 22:20
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楼主
发表于 2021-6-17 15:29
