交流电机支路不对称绕组排列优化设计方法及支路不对称绕组排列方案技术

本发明专利技术公开了一种交流电机支路不对称绕组排列优化设计方法及支路不对称绕组排列方案。该方法结合传统不对称绕组研究方法，以支路绕组排列方案为最小单元，通过对支路绕组排列方案进行模糊分组处理，并在组内对各支路绕组排列方案进行搜索配合，最终得到支路幅值不对称度和最大相位差均非常小的绕组排列方案。本发明专利技术能够实现支路不对称绕组排列方案不对称程度最小化，以便于减小支路间环流、降低绕组损耗、提高电机运行的效率和稳定性；同时在优化过程中，可以自动滤除大量无用方案，大大提高了绕组设计的精度和效率，具有较强的实用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交流电机定子绕组设计领域，具体涉及一种交流电机支路不对称绕组排列优化设计方法及由该方法设计得到的交流电机支路不对称绕组排列方案。
技术介绍
支路不对称绕组是指各相绕组对称分布、各支路绕组不对称分布的绕组。大型交流电机定子绕组采用支路不对称设计可以有效减小槽内导体的工作电流，从而有效解决大容量交流电机定子绕组的损耗大、温升高及线棒所受电磁力大等突出问题，进而提高整个机组运行的效率和稳定性。现有支路不对称绕组设计往往依赖于设计人员的个人经验，此类方法操作十分困难，且没有统一的规律可循，难以达到绕组排列方案的最优化。同时得到的排列方案存在支路不对称程度大，导致支路间环流增大，绕组损耗增加，使得电机运行的效率和稳定性降低。此外，采用简单枚举的方法来选择排列方案，该方法计算量非常大，且存在大量的无用方案，导致整个绕组设计精度非常低，不能有效的选出支路幅值不对称度和最大相位差均较小的绕组排列方案。因此，亟需一种针对支路不对称绕组排列的优化设计方法，以保证支路不对称程度最小，实现此类绕组排列设计的最优化。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的一个目的是提供了一种交流电机支路不对称绕组排列的优化设计方法，进而得到支路不对称度小的绕组排列方案，以减小支路间环流，降低绕组损耗，提高电机运行效率和稳定性。本专利技术的另一个目的是提供由上述交流电机支路不对称绕组排列优化设计方法得到的交流电机支路不对称绕组排列方案。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：提供一种交流电机支路不对称绕组排列优化设计方法，包括：根据交流电机定子绕组基本参数确定绕组布局方格图、绕组相带数以及支路参数；提取所述绕组布局方格图中一个相带下的绕组布局方格图，于所述相带下的绕组布局方格图中针对一条支路选出所有支路绕组排列方案；计算所得支路绕组排列方案合成电动势的幅值和相位，并根据所述幅值和相位对所有支路绕组排列方案进行模糊分组处理，使得幅值和相位均相近的方案得到有效配合；根据一个相带下各支路绕组排列方案中同相位槽矢量个数之和为极对数的原则，在所述各组内对各支路绕组排列方案进行搜索配合，选出各组中所有满足条件的绕组排列方案；计算所述绕组排列方案的支路幅值不对称度和最大相位差，对比所述支路幅值不对称度和最大相位差，选择支路幅值不对称度和最大相位差均非常小的绕组排列方案为交流电机支路不对称绕组排列的优化设计方案。根据交流电机定子绕组基本参数确定绕组布局方格图、绕组相带数以及支路参数，具体包括：根据交流电机定子绕组的基本参数，选择总槽数、极对数、相带分布度数和支路数，确定绕组相带数、绕组布局方格图的行数和列数，并计算每条支路所包含槽矢量的总数即支路参数；所述每条支路所包含槽矢量的总数为总槽数按每相每支路平均分得的槽数。于所述相带下的绕组布局方格图中针对一条支路选出所有支路绕组排列方案，具体包括：根据每条支路所包含槽矢量的总数以及每条支路中所包含同相位槽矢量个数的选择范围，于所述相带下的绕组布局方格图中针对一条支路选出所有满足条件的槽矢量组合，即所有支路绕组排列方案；所述每条支路对应同相位槽矢量个数不能超过极对数。所述计算所得支路绕组排列方案合成电动势的幅值和相位具体步骤为：根据矢量叠加原理，分别将各支路绕组排列方案中包含同相位槽矢量的个数与对应的槽矢量进行相乘，再将各槽矢量的乘积求和，得到各支路绕组排列方案的合成电动势；所述合成电动势，根据复数分解方法，得到各支路绕组排列方案合成电动势的幅值和相位。根据所述幅值和相位对所有支路绕组排列方案进行模糊分组处理，处理具体步骤为：根据各支路绕组排列方案的幅值和相位以及支路幅值不对称度和最大相位差限定值，进行区间划分，并确定区间参数。所述区间长度确定的具体步骤为：提取支路绕组排列方案中幅值的最大值和最小值以及相位的最大值和最小值，并根据幅值的最大值以及支路幅值不对称度和最大相位差的限定值确定区间长度；其中，幅值的区间长度为幅值的最大值乘以两倍于规定的支路幅值不对称度限定值；相位的区间长度为两倍于规定的最大相位差限定值；所述区间划分的具体步骤为：根据支路绕组排列方案的幅值和相位的最大值和最小值，确定区间划分的起始点和终点：当支路绕组排列方案的幅值和相位的最小值能够整除区间长度时，区间的起始点为最小值；当不能够整除时，区间的起始点为小于最小值的最接近整数倍区间长度对应的点；当支路绕组排列方案的幅值和相位的最大值能够整除区间长度时，区间的终点为最大值；当不能够整除时，区间的终点为大于最大值的最接近整数倍区间长度对应的点；根据所述支路绕组排列方案的幅值和相位的起始点、终点和区间长度，将所有支路绕组排列方案进行模糊分组处理。在所述各组内对各支路绕组排列方案进行搜索配合的方法，具体步骤为：在组内取一条支路绕组排列方案，检测支路绕组排列方案各列在所述相带下的绕组布局方格图中所选取槽矢量的个数；根据每条支路对应同相位槽矢量的选择范围不能超过定子绕组的极对数以及各支路同相位槽矢量的个数和为极对数的原则，依次选取a条支路绕组排列方案，a为支路数；如果找到满足上述条件的支路绕组排列方案，则存储配合成功的绕组排列方案；检测组内支路绕组排列方案是否全部完成配合，如果全部完成配合，则完成组内搜索配合。计算所述绕组排列方案的支路幅值不对称度和最大相位差，具体步骤为：所述绕组排列方案中，各支路绕组排列方案合成电动势幅值的最大值与最小值之差与最大值之比即为支路幅值不对称度；所述绕组排列方案中,各支路绕组排列方案合成电动势相位的最大值与最小值之差即为最大相位差。本专利技术的有益效果为：本专利技术的方法结合传统不对称绕组研究方法，以支路绕组排列方案作为最小单元，通过对各支路绕组排列方案进行模糊分组处理，并在组内对各支路绕组排列方案进行搜索配合，最终得到支路幅值不对称度和最大相位差均非常小的绕组排列方案。本专利技术能够实现任意相带分布下的支路不对称绕组排列方案支路不对称程度最小化，以便于减小支路间环流、降低绕组损耗、提高电机运行的效率和稳定性；同时本专利技术能够自动滤除大量无用方案，大大提高了支路不对称绕组的设计精度和效率，具有较强的实用性。本专利技术通过选出一个相带下的绕组布局方格图中针对一条支路的所有支路绕组排列方案，并计算各支路绕组排列本文档来自技高网...

【技术保护点】
交流电机支路不对称绕组排列优化设计方法，其特征是，包括：根据交流电机定子绕组基本参数确定绕组布局方格图、绕组相带数以及支路参数；提取所述绕组布局方格图中一个相带下的绕组布局方格图，于所述相带下的绕组布局方格图中针对一条支路选出所有支路绕组排列方案；计算所得支路绕组排列方案合成电动势的幅值和相位，并根据所述幅值和相位对所有支路绕组排列方案进行模糊分组处理，使得幅值和相位均相近的方案得到有效配合；根据一个相带下各支路绕组排列方案中同相位槽矢量个数之和为极对数的原则，在所述各组内对各支路绕组排列方案进行搜索配合，选出各组中所有满足条件的绕组排列方案；计算所述绕组排列方案的支路幅值不对称度和最大相位差，对比所述支路幅值不对称度和最大相位差，选择支路幅值不对称度和最大相位差均非常小的绕组排列方案为交流电机支路不对称绕组排列的优化设计方案。

【技术特征摘要】
1.交流电机支路不对称绕组排列优化设计方法，其特征是，包括：
根据交流电机定子绕组基本参数确定绕组布局方格图、绕组相带数以及支
路参数；
提取所述绕组布局方格图中一个相带下的绕组布局方格图，于所述相带下
的绕组布局方格图中针对一条支路选出所有支路绕组排列方案；
计算所得支路绕组排列方案合成电动势的幅值和相位，并根据所述幅值和
相位对所有支路绕组排列方案进行模糊分组处理，使得幅值和相位均相近的方
案得到有效配合；
根据一个相带下各支路绕组排列方案中同相位槽矢量个数之和为极对数的
原则，在所述各组内对各支路绕组排列方案进行搜索配合，选出各组中所有满
足条件的绕组排列方案；
计算所述绕组排列方案的支路幅值不对称度和最大相位差，对比所述支路
幅值不对称度和最大相位差，选择支路幅值不对称度和最大相位差均非常小的
绕组排列方案为交流电机支路不对称绕组排列的优化设计方案。
2.根据权利要求1所述的交流电机支路不对称绕组排列优化设计方法，其
特征是，根据交流电机定子绕组基本参数确定绕组布局方格图、绕组相带数以
及支路参数，具体包括：
根据交流电机定子绕组的基本参数，选择总槽数、极对数、相带分布度数
和支路数，确定绕组相带数、绕组布局方格图的行数和列数，并计算每条支路
所包含槽矢量的总数即支路参数；所述每条支路所包含槽矢量的总数为总槽数
按每相每支路平均分得的槽数。
3.根据权利要求1所述的交流电机支路不对称绕组排列优化设计方法，其
特征是，于所述相带下的绕组布局方格图中针对一条支路选出所有支路绕组排

\t列方案，具体包括：
根据每条支路所包含槽矢量的总数以及每条支路中所包含同相位槽矢量个
数的选择范围，于所述相带下的绕组布局方格图中针对一条支路选出所有满足
条件的槽矢量组合，即所有支路绕组排列方案；
所述每条支路对应同相位槽矢量个数不能超过极对数。
4.根据权利要求1所述的交流电机支路不对称绕组排列优化设计方法，其
特征是，所述计算所得支路绕组排列方案合成电动势的幅值和相位具体步骤为：
根据矢量叠加原理，分别将各支路绕组排列方案中包含同相位槽矢量的个
数与对应的槽矢量进行相乘，再将各槽矢量的乘积求和，得到各支路绕组排列
方案的合成电动势；
所述合成电动势，根据复数分解方法，得到各支路绕组排列方案合成电动
势的幅值和相位。
5.根据权利要求1所述的交流电机支路不对称绕组排列优化设计方法，其
特征是，根据所述幅值和相位对所有支路绕组排列方案进行模糊分组处理，处
理具体步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁艳萍，国中琦，吴磊，边旭，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23