题目：电机热边界的半物理仿真方法研究

 

电机在工农生产、日常生活以及国防领域都有着广泛的应用。随着电机设计功率不断提高和结构更加紧凑，电机的功率密度不断提高。但这可能引起的电机过热现象并导致电机的机械性能下降和寿命缩短，严重时则可能导致电机烧坏。先进的电机热分析技术能够帮助系统设计者更好的优化系统的热设计，从而避免电机过热现象的发生。半物理仿真通过将被仿真对象系统的一部分以实物方式引入仿真回路，避免了系统中复杂组件的数学模型的精确建模和实时解算，具有较高的仿真逼真度和实时性。本论文主要采用半物理仿真方法对电机系统的进行热分析研究，实现对电机热边界的快速、灵活和准确的模拟。

本文提出了一种电机热边界半物理仿真方法，充分结合了物理仿真与数学仿真两者的优点，能够灵活、准确地预测各种热边界条件下电机的热行为。本文详细介绍了电机热边界半物理仿真的基本方法，并结合具体的工程应用，详细的介绍了半物理仿真平台的设计和实现方法。

深入分析了半物理仿真系统的热边界模拟功能，提出了电机热边界模拟的基本方法。首先，通过物理实物采集温度代入下游热网络模型,计算指定边界条件下的边界热流。之后，设计了一种基于热电制冷器和流体回路的热边界模拟器。最后，建立了热边界模拟器对参考边界热流的追踪控制策略。

提出了一种以直流焦耳热模拟电机热源的模拟方法。首先，设计和实施了一组电机发热功率的测量实验。之后，对电机的发热机理进行了理论分析，并通过对实验结果的拟合得出电机的热源模型。最后，设计了一种模拟热源发热功率的闭环控制策略。

最后，本研究中搭建了实际的半物理仿真平台，并开展了一系列实验研究，对本文所提出的半物理仿真方法的可行性与准确性进行了详细的测试和分析。实验结果表明，本文所设计的半物理仿真平台能够有效的模拟物理实物的热边界条件，本文所提出的半物理仿真方法能够有效的预测出电机在各种系统环境下的热行为。