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一种感应电机稳态调控方法技术

技术编号:19066628 阅读:2 留言:0更新日期:2018-09-29 14:29
本发明专利技术提供一种感应电机稳态调控方法,基于感应电机数学模型和感应电机互感参数,建立感应电机饱和条件下的三相不平衡稳态模型,获取所述感应电机计及饱和特性的阻抗;其中,基于所述感应电机定子绕组中通过的电流与定子绕组产生的磁通量之间的拟合关系函数,获取所述感应电机互感参数;基于所述阻抗和感应电机定子电压的关系,以所述感应电机定子电压为初值,调控注入所述感应电机定子的电流。本发明专利技术的感应电机稳态调控方法,调控过程简单、能够有效提高感应电机电磁暂态仿真的收敛速度。

【技术实现步骤摘要】
一种感应电机稳态调控方法
本专利技术涉及电机控制
,更具体地,涉及一种感应电机稳态调控方法。
技术介绍
感应电机是定子和转子之间依靠电磁感应作用,在转子绕组中产生感应电流,转子在感应电流和励磁磁场的作用下转动,实现机电能量转化的设备。定子通常主要包括定子铁芯、定子绕组和基座三部分;转子通常主要包括转子铁芯、转子绕组和转轴。正常情况下,转子的转速略低或略高于定子所产生的旋转磁场的转速。感应电机的负载发生变化时,转子的转速和转差率将随之变化,使转子中的电动势、电流和电磁转矩发生相应的变化,以适应负载的需要。按照转差率的正负和大小,感应电机有电动机、发电机和电磁制动三种运行状态。感应电动机的需求越来越广泛,但是由于感应电机自身具有复杂的暂态特性和计算模型,常常导致配电系统的电磁暂态仿真速度变慢。在仿真环境下,为了提高感应电机的电磁暂态仿真速度,一般常用的处理方法是直接改进和提出更高效的仿真算法,但其感应电机电磁暂态仿真速度有待进一步提高。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提供了一种感应电机稳态调控方法,以解决现有技术中感应电机电磁暂态仿真速度不高的技术问题。(二)技术方案为解决上述技术问题,根据本专利技术的一个方面,提供一种感应电机稳态调控方法,基于感应电机数学模型和感应电机互感参数,建立感应电机饱和条件下的三相不平衡稳态模型,获取所述感应电机计及饱和特性的阻抗;其中,基于所述感应电机定子绕组中通过的电流与定子绕组产生的磁通量之间的拟合关系函数,获取所述感应电机互感参数;基于所述阻抗和感应电机定子电压的关系,以所述感应电机定子电压为初值,迭代计算以调控注入所述感应电机定子的电流,直至到达稳态条件。进一步地,在建立感应电机饱和条件下的三相不平衡稳态模型之前,将所述感应电机数学模型有微分方程的形式转换为代数方程的形式。进一步地,采用拉普拉斯变换将所述感应电机数学模型有微分方程的形式转换为代数方程的形式。进一步地,所述感应电机互感参数为:式中,Lm表示感应电机互感参数,ZB表示感应电机阻抗基准值,fploy,fit(I*)表示定子绕组产生的磁通量与定子绕组中通过的电流之间的拟合关系函数,I*表示感应电机定子绕组中通过的电流标幺值。进一步地,所述阻抗包括正序阻抗和负序阻抗。进一步地,所述三相不平衡稳态模型为:式中,Zim,p,sat表示正序阻抗,Zim,n,sat表示负序阻抗,r′r为转子折算到定子侧的电阻,L′lr为转子绕组折算到定子侧的漏感,ωr为转子角速度;rs为定子绕组电阻,Lls为定子绕组漏感,s为拉普拉斯算子,ZB表示感应电机阻抗基准值,fploy,fit(I*)表示定子产生的磁通量与定子绕组中通过的电流之间的拟合关系函数,I*表示感应电机定子绕组中通过的电流标幺值。进一步地,将所述感应电机定子电压的各相电压分别分解为正序电压和负序电压;由所述正序阻抗和所述正序电压获取注入所述感应电机定子的正序电流;由所述负序阻抗和所述正序电压获取注入所述感应电机定子的负序电流。(三)有益效果本申请提出的一种感应电机稳态调控方法,其有益效果主要如下:基于感应电机d-q数学模型,结合感应电机的磁通量与定子绕组中通过的电流之间的拟合关系,以及感应电机阻抗与感应电机电压之间的关系,以感应电机定子电压为初值,能够有效提高感应电机的电磁暂态仿真的收敛速度,以提高感应电机稳态的调控效率。附图说明图1为现有技术中感应电机电磁暂态仿真示意图;图2为根据本专利技术实施例的一种感应电机稳态调控方法的感应电机电磁暂态仿真示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例,对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术,但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。参见图1所示,一种感应电机稳态计算方法,基于感应电机数学模型和感应电机互感参数,建立感应电机饱和条件下的三相不平衡稳态模型,获取所述感应电机计及饱和特性的阻抗;其中,基于所述感应电机定子绕组中通过的电流与定子绕组产生的磁通量之间的拟合关系函数,获取所述感应电机互感参数;基于所述阻抗和所述感应电机定子绕组上通过的电压,对所述感应电机进行仿真初始化。具体地,感应电机可以是电动机,也可以是发电机。以下以电动机的具体计算或仿真方法为例进行说明。当感应电机的定子绕组中通过电流,其产生旋转磁场,以带动转子转动。在此过程中,该磁场的磁通量随电流的变化而变化。将二者的对应关系数据进行拟合,得到感应电机定子绕组中通过的电流与定子绕组产生的磁通量之间的拟合关系函数。由该拟合关系函数可得到感应电机互感参数,使感应电机互感参数与定子绕组中通过的电流相关联。具体地,感应电机模型可采用感应电机d-q数学模型。该数学模型具体可表述如下:定子侧方程:λqs=Llsiqs+Lm(iqs+i′qr);(3)λds=Llsids+Lm(ids+i′dr);(4)式中,vqs,vds分别为定子绕组q轴电压、d轴电压,iqs,ids分别为定子绕组q轴电流、d轴电流,λqs,λds分别为定子绕组q轴磁链、d轴磁链,rs为定子绕组电阻,Lls为定子绕组漏感,Lm为感应电机互感,ω为同步旋转角速度,i′qr,i′dr分别为转子绕组折算到定子侧的q轴电流、d轴电流。转子侧方程:λ′qr=L′lri′qr+Lm(i′qr+iqs);(7)λ′dr=L′lri′dr+Lm(i′dr+ids);(8)式中,v′qr,v′dr分别为转子绕组折算到定子侧的q轴电压、d轴电压,iqs,ids分别为定绕组q轴电流、d轴电流,λ′qr,λ′dr分别为转子绕组折算到定子侧的q轴磁链、d轴磁链,r′r为转子折算到定子侧的电阻,L′lr为转子绕组折算到定子侧的漏感,Lm为感应电机互感,ωr为转子角速度,ω为同步旋转角速度,i′qr,i′dr分别为转子绕组折算到定子侧的q轴电流、d轴电流。将所得的感应电机互感参数与感应电机d-q数学模型相结合,即将感应电机互感参数代入到感应电机d-q数学模型中,能够得到感应电机饱和条件下的三相不平衡稳态模型,得到感应电机阻抗与定子绕组中通过的电流之间的关系函数。在此基础上,基于阻抗与定子电压的关系,利用定子电压和定子绕组中通过的电流作为初值,获取注入感应电机的定子电流。以注入到定子绕组中的定子电流以及由该定子电流为定子绕组中通过的电流,以该定子电流形成的定子电压为初值,重复上述计算过程,直至达到稳态条件。采用这种方式,能够有效提高感应电机的电磁暂态仿真的收敛速度,提高感应电机稳态的调控效率。进一步地,在建立感应电机饱和条件下的三相不平衡稳态模型之前,将所述感应电机数学模型有微分方程的形式转换为代数方程的形式。具体地,先对感应电机d-q数学模型进行代数化,能够简化运算过程,提高运算效率。在代数化过程中,可采用拉普拉斯变换对感应电机d-q数学模型进行代数变化。经变换后,感应电机d-q数学模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种感应电机稳态调控方法,其特征在于,基于感应电机数学模型和感应电机互感参数,建立感应电机饱和条件下的三相不平衡稳态模型,获取所述感应电机计及饱和特性的阻抗;其中,基于所述感应电机定子绕组中通过的电流与定子绕组产生的磁通量之间的拟合关系函数,获取所述感应电机互感参数;基于所述阻抗和感应电机定子电压的关系,以所述感应电机定子电压为初值,迭代计算以调控注入所述感应电机定子的电流,直至到达稳态条件。

【技术特征摘要】
1.一种感应电机稳态调控方法,其特征在于,基于感应电机数学模型和感应电机互感参数,建立感应电机饱和条件下的三相不平衡稳态模型,获取所述感应电机计及饱和特性的阻抗;其中,基于所述感应电机定子绕组中通过的电流与定子绕组产生的磁通量之间的拟合关系函数,获取所述感应电机互感参数;基于所述阻抗和感应电机定子电压的关系,以所述感应电机定子电压为初值,迭代计算以调控注入所述感应电机定子的电流,直至到达稳态条件。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在建立感应电机饱和条件下的三相不平衡稳态模型之前,将所述感应电机数学模型有微分方程的形式转换为代数方程的形式。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,采用拉普拉斯变换将所述感应电机数学模型有微分方程的形式转换为代数方程的形式。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述感应电机互感参数为:式中,Lm表示感应电机互感参数,ZB表示感应电机阻抗基准值,fploy,fit(I*)表示定子绕组产生的磁...

【专利技术属性】
技术研发人员:李建军李淼张永华酉育红梁丽秀
申请(专利权)人:塔里木大学大连理工大学
类型:发明
国别省市:新疆,65

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