一种无刷双馈电机性能的分析方法及装置制造方法及图纸

技术编号:19745611 阅读:25 留言:0更新日期:2018-12-12 04:48
本发明专利技术提供了一种无刷双馈电机性能的分析方法及装置,涉及无刷双馈电机技术领域。方法包括:获取无刷双馈电机的笼型转子导条数;建立所述笼型转子导条数对应的无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型;根据所述无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型,确定所述笼型转子导条数对应的无刷双馈电机的运行性能数据。本发明专利技术可以实现根据无刷双馈电机的转子导条数和连接方式来确定无刷双馈电机性能的分析方法。

【技术实现步骤摘要】
一种无刷双馈电机性能的分析方法及装置
本专利技术涉及无刷双馈电机
,尤其涉及一种无刷双馈电机性能的分析方法及装置。
技术介绍
当前,无刷双馈电机定子上有两套绕组与电网之间实现能量流动,分别为Pp对极功率绕组和Pc对极控制绕组。而由于笼型转子结构和制造工艺简单,因此无刷双馈电机的转子设计多采用笼型结构。笼形结构的无刷双馈电机的转子通过“齿谐波”原理,使功率绕组和控制绕组产生的不同极数的气隙场得以调制。“齿谐波”原理主要是:转子笼型导条数为Z,功率绕组Pp对极基波磁场在转子绕组中感应电流产生的一次齿谐波磁动势次数为k=±Z+Pp,令k=-Pc,两套定子绕组通过转子的磁场调制作用进行耦合,负号代表谐波磁动势旋转方向与基波磁动势相反,齿谐波幅值较大,其绕组系数与主波绕组系数相等,转子笼型导条数为:Z=Pp+Pc。由于Pp+Pc一般较小,转子漏抗较高,可通过增加转子槽数提高无刷双馈电机的性能。笼型整体结构多采用由导体和端环组成的Pp+Pc组同心式分布短路绕组的形式,组与组之间可公共端环连接或每个组独立存在,每组内部导条的具体连接方式可根据情况确定,可独立存在不与端环连接,可与公共端环连接,或两根导条自行闭合构成短路回路。现有技术通过分析笼型转子短路环分布对无刷双馈电机转子磁场调制能力的影响。然而,由于无刷双馈电机电磁特性复杂,现有技术中缺少对于笼型转子无刷双馈电机转子导条数和连接方式对转子磁场调制能力、单馈启动性能影响进行多种物理量耦合的有效分析模型和分析方法。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种无刷双馈电机性能的分析方法及装置,以实现根据无刷双馈电机的转子导条数和连接方式来确定无刷双馈电机性能的分析方法。为达到上述目的,本专利技术采用如下技术方案:一种无刷双馈电机性能的分析方法,包括:获取无刷双馈电机的笼型转子导条数;建立所述笼型转子导条数对应的无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型;根据所述无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型,确定所述笼型转子导条数对应的无刷双馈电机的运行性能数据。具体的,所述无刷双馈电机的运行性能数据包括:无刷双馈电机的单馈异步启动转速和无刷双馈电机异步稳定运行时刻气隙磁密谐波含量。具体的,所述笼型转子导条数为Z;Z=Pp+Pc,所有转子导条两端各通过一个公共端环连接在一起;Pp为功率绕组的极对数,Pc为控制绕组的极对数;所述建立所述笼型转子导条数对应的无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型,包括:根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc的无刷双馈电机结构,建立电磁场方程;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc的无刷双馈电机结构,建立定子电路方程;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc的无刷双馈电机结构,建立转子导条支路电压方程;所述转子导条支路电压方程为:其中,ik为无刷双馈电机结构中第k段端环的电流;uk为第k个导条支路两端电压;Rk为第k段端环的电阻;Lk为第k段端环的电容;n为笼型转子导条数Z=Pp+Pc;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc的无刷双馈电机结构,建立转子机械运动方程;根据所述电磁场方程联立所述定子电路方程、转子导条支路电压方程和转子机械运动方程,建立无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型。具体的,所述笼型转子导条数为Z;Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=1,即在Z=Pp+Pc的基础上,每两个相邻导体中间新增加1个导条,新增加的num×(Pp+Pc)|num=1导条独立存在,与端环无连接;所述建立所述笼型转子导条数对应的无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型,包括:根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=1的无刷双馈电机结构和笼型转子导条涡流数据,建立电磁场方程;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=1的无刷双馈电机结构,建立定子电路方程;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=1的无刷双馈电机结构,建立连接了无刷双馈电机结构中的公共端环的转子导条支路电压方程;所述转子导条支路电压方程为:其中,ik为无刷双馈电机结构中第k段端环的电流;uk为第k个导条支路两端电压;Rk为第k段端环的电阻;Lk为第k段端环的电容;n为笼型转子导条数Z=Pp+Pc;无需对所添加的独立存在的num×(Pp+Pc)|num=1导条列转子电压方程;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=1的无刷双馈电机结构,建立转子机械运动方程;根据所述电磁场方程联立所述定子电路方程、转子导条支路电压方程和转子机械运动方程,建立无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型。具体的,所述笼型转子导条数为Z;Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=2,即在Z=Pp+Pc的基础上,每两个相邻导体中间增加2个导条,增加的这2个导条通过各端一个独立的端环短路连接在一起构成独立的回路,新增加的num×(Pp+Pc)|num=2个导条构成Pp+Pc个独立回路;所述建立所述笼型转子导条数对应的无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型,包括:根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=2的无刷双馈电机结构,建立电磁场方程;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=2的无刷双馈电机结构,建立定子电路方程;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=2的无刷双馈电机结构,建立连接了无刷双馈电机结构中的公共端环的转子导条支路电压方程;所述转子导条支路电压方程为:其中,ik为无刷双馈电机结构中第k段端环的电流;uk为第k个导条支路两端电压;Rk为第k段端环的电阻;Lk为第k段端环的电容;n为笼型转子导条数Z=Pp+Pc;建立未连接无刷双馈电机结构中的公共端环的转子回路的电压电流方程;所述转子回路的电压电流方程为:其中,ib1和ib2分别为单个转子回路中的两个导条的电流;ub1和ub2分别为单个转子回路中的两个导条两端的电压;ib为单个转子回路中的端环电流;Rb1为单个转子回路中的端环电阻;Lb1为单个转子回路中的端环电感;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=2的无刷双馈电机结构,建立转子机械运动方程;根据所述电磁场方程联立所述定子电路方程、转子导条支路电压方程、各转子回路的电压电流方程和转子机械运动方程,建立无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型。具体的,所述笼型转子导条数为Z;Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=3,即在Z=Pp+Pc的基础上,每两个相邻导体中间增加3个导条,增加的左右2个导条通过各端一个独立的端环短路连接在一起构成独立的回路,剩下的中间的1个导条独立存在,与端环无连接;所述建立所述笼型转子导条数对应的无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型,包括:根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=3的无刷双馈电机结构和笼型转子导条涡流数据,建立电磁场方程;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=3的无刷双馈电机结构,建立定子电路方程;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=3的无刷双馈电机结构,建立连接了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无刷双馈电机性能的分析方法,其特征在于,包括:获取无刷双馈电机的笼型转子导条数;建立所述笼型转子导条数对应的无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型;根据所述无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型,确定所述笼型转子导条数对应的无刷双馈电机的运行性能数据。

【技术特征摘要】
1.一种无刷双馈电机性能的分析方法,其特征在于,包括:获取无刷双馈电机的笼型转子导条数;建立所述笼型转子导条数对应的无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型;根据所述无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型,确定所述笼型转子导条数对应的无刷双馈电机的运行性能数据。2.根据权利要求1所述的无刷双馈电机性能的分析方法,其特征在于,所述无刷双馈电机的运行性能数据包括:无刷双馈电机的单馈异步启动转速和无刷双馈电机异步稳定运行时刻气隙磁密谐波含量。3.根据权利要求2所述的无刷双馈电机性能的分析方法,其特征在于,所述笼型转子导条数为Z;Z=Pp+Pc,所有转子导条两端各通过一个公共端环连接在一起;Pp为功率绕组的极对数,Pc为控制绕组的极对数;所述建立所述笼型转子导条数对应的无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型,包括:根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc的无刷双馈电机结构,建立电磁场方程;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc的无刷双馈电机结构,建立定子电路方程;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc的无刷双馈电机结构,建立转子导条支路电压方程;所述转子导条支路电压方程为:其中,ik为无刷双馈电机结构中第k段端环的电流;uk为第k个导条支路两端电压;Rk为第k段端环的电阻;Lk为第k段端环的电容;n为笼型转子导条数Z=Pp+Pc;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc的无刷双馈电机结构,建立转子机械运动方程;根据所述电磁场方程联立所述定子电路方程、转子导条支路电压方程和转子机械运动方程,建立无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型。4.根据权利要求2所述的无刷双馈电机性能的分析方法,其特征在于,所述笼型转子导条数为Z;Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=1,即在Z=Pp+Pc的基础上,每两个相邻导体中间新增加1个导条,新增加的num×(Pp+Pc)|num=1导条独立存在,与端环无连接;所述建立所述笼型转子导条数对应的无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型,包括:根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=1的无刷双馈电机结构和笼型转子导条涡流数据,建立电磁场方程;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=1的无刷双馈电机结构,建立定子电路方程;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=1的无刷双馈电机结构,建立连接了无刷双馈电机结构中的公共端环的转子导条支路电压方程;所述转子导条支路电压方程为:其中,ik为无刷双馈电机结构中第k段端环的电流;uk为第k个导条支路两端电压;Rk为第k段端环的电阻;Lk为第k段端环的电容;n为笼型转子导条数Z=Pp+Pc;无需对所添加的独立存在的num×(Pp+Pc)|num=1导条列转子电压方程;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=1的无刷双馈电机结构,建立转子机械运动方程;根据所述电磁场方程联立所述定子电路方程、转子导条支路电压方程和转子机械运动方程,建立无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型。5.根据权利要求2所述的无刷双馈电机性能的分析方法,其特征在于,所述笼型转子导条数为Z;Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=2,即在Z=Pp+Pc的基础上,每两个相邻导体中间增加2个导条,增加的这2个导条通过各端一个独立的端环短路连接在一起构成独立的回路,新增加的num×(Pp+Pc)|num=2个导条构成Pp+Pc个独立回路;所述建立所述笼型转子导条数对应的无刷双馈电机场路运动耦合时步有限元模型,包括:根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=2的无刷双馈电机结构,建立电磁场方程;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=2的无刷双馈电机结构,建立定子电路方程;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=2的无刷双馈电机结构,建立连接了无刷双馈电机结构中的公共端环的转子导条支路电压方程;所述转子导条支路电压方程为:其中,ik为无刷双馈电机结构中第k段端环的电流;uk为第k个导条支路两端电压;Rk为第k段端环的电阻;Lk为第k段端环的电容;n为笼型转子导条数Z=Pp+Pc;建立未连接无刷双馈电机结构中的公共端环的转子回路的电压电流方程;所述转子回路的电压电流方程为:其中,ib1和ib2分别为单个转子回路中的两个导条的电流;ub1和ub2分别为单个转子回路中的两个导条两端的电压;ib为单个转子回路中的端环电流;Rb1为单个转子回路中的端环电阻;Lb1为单个转子回路中的端环电感;根据笼型转子导条数为Z=Pp+Pc+num×(Pp+Pc)|num=2的无刷双馈电机结构,建立转子机械运动方程;根据所述电磁场方程联立所述定子电路方程、转子导条支路电压方程、各转子回路的电压电流方程和转子...

【专利技术属性】
技术研发人员:卢伟甫王勇桂中华孙晓霞郑雪琴孙慧芳于姗杜雅楠李佳霖魏夏兰柏陈瑞潘凌胡玉梅董阳伟
申请(专利权)人:国家电网有限公司国网新源控股有限公司国网新源控股有限公司技术中心
类型:发明
国别省市:北京,11

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