一种基于动态磁网络法的大容量感应电动机建模方法、电子设备及存储介质技术

一种基于动态磁网络法的大容量感应电动机建模方法、电子设备及存储介质，涉及电磁场计算领域，是针对计算磁路饱和对电机的影响、计算电机的动态启动过程和电机起动时转子导条上的集肤效应的问题所提出。包括根据感应电机的具体结构参数，利用二维有限元仿真软件得出感应电机的磁力线分布情况，将磁力线流经路径等效成相应磁通管；建立感应电机的定子磁网络模型、转子磁网络模型和气隙磁网络模型等步骤，最终设定迭代收敛条件，当迭代误差满足精度要求时，本次计算结束，求得该条件下的电机内部各个磁通管的磁通密度。本发明专利技术考虑了启动时转子导条当中的集肤效应，提高了模型的计算精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态磁网络法的大容量感应电动机建模方法、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术属于电磁场计算领域，特别是涉及一种基于动态磁网络法的大容量感应电动机建模方法、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]大容量鼠笼感应电动机在起动、电源电压变化或者负载力矩加大运行的工况下，由于电磁暂态引起的起动冲击电流和瞬时转矩幅值的突变，将使电机本身受损而且异步驱动装置不能提供有用的输出功率和可靠的性能，由于起动时电流为正常值的4
‑
6倍，使得启动时饱和效应与集肤效应明显，导致电机的阻抗会随着电机铁心的饱和情况而变化，使电机起动过程的计算更为复杂，使得准确计算电机的动态启动过程变得至关重要。
[0003]目前的建模软件，电机结构参数设置复杂，自动化程度低，建模的时间长，对于有特定槽型或者材料的电机包括系列电机应用效果不佳。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了一种基于动态磁网络法的大容量感应电动机建模方法、电子设备及存储介质，解决计算磁路饱和对电机的影响、计算电机的动态启本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态磁网络法的大容量感应电动机建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，根据感应电动机的具体结构参数，利用二维有限元仿真软件得出感应电动机的磁力线分布情况，将磁力线流经路径等效成相应磁导；步骤S2，建立感应电动机的定子磁网络模型；步骤S3，建立感应电动机的转子磁网络模型；步骤S4，建立感应电动机的气隙磁网络模型；步骤S5，依据所述步骤S2、步骤S3和步骤S4所联立的磁网络模型构建完整的动态磁网络模型，根据定子磁网络、转子磁网络和气隙磁网络的顺序对节点与磁导支路进行编号，列写初始磁导率矩阵μ
b
；步骤S6，根据所述步骤S5中所求得的磁导率矩阵μ
b
求解各个支路磁导，以此列写节点磁导矩阵G与支路磁导矩阵D，根据定、转子的电流与绕组匝数求得动态磁网络中的磁势源矩阵U
s
，依据所述节点磁导矩阵G求得节点磁通矩阵Φ，通过求解节点磁势方程得出动态磁网络的节点磁势矩阵U
n
；根据节点磁势矩阵U
n
求出节点i与节点j之间的磁动势F(i，j)，求得节点i与节点j之间的磁导的磁通密度B(i，j)；依据所述磁通密度B(i，j)以及感应电动机实际结构参数中的具体铁心材料，求得B
‑
H曲线，对B
‑
H曲线进行分段线性插值，求得各个固有非线性磁导的修正后的磁导率矩阵μ
new
；步骤S7，设定迭代收敛条件其中为迭代精度取值10
‑6，当迭代误差满足精度要求时，本次计算结束，求得该条件下的电机内部各个磁导的磁通密度；若不满足要求，则令μ
b
＝μ
new
，返回所述步骤S6，重新计算节点磁导矩阵G与节点磁通矩阵Φ，直到满足设定的收敛条件为止。2.根据权利要求1所述的一种基于动态磁网络法的大容量感应电动机建模方法，其特征在于，所述步骤S1具体方法如下：根据感应电动机的具体结构参数，利用二维有限元仿真软件得出感应电动机的磁力线分布情况，将磁力线流经路径等效成相应磁导；矩形磁导单元G1，其计算公式如下：式(3)中，G1为矩形磁导单元，μ为磁导单元的磁导率，l为电机的轴向长度，h为磁导单元的高度，w为方形磁导单元的宽度；梯形磁导单元G2，其计算公式如下：式(4)中，G2为梯形磁导单元w1为梯形磁性磁导单元的上边，w2为梯形磁性磁导单元的下边；圆弧形磁导单元G3，其计算公式如下：
式(5)中，G3为圆弧形磁导单元，R1为扇形磁导单元的内径，R2为扇形磁导单元的外径，θ为扇形磁导单元的圆心角，所述G1、G2和G3为磁力线流经路径等效成的相应的磁导。3.根据权利要求2所述的一种基于动态磁网络法的大容量感应电动机建模方法，其特征在于，所述步骤S2，建立感应电动机的定子磁网络模型的具体方法如下：根据定子的结构，对定子进行区域划分，分为定子轭部区域、定子齿部区域、定子齿顶区域、定子槽口区域和定子槽身区域，根据各个区域的具体结构、材料以及磁力线的具体分布情况进行磁导的建立，求解磁导；定子轭部区域，设置为圆弧形磁导且为固有非线性磁导；定子齿部区域，划分为矩形磁导且为固有非线性磁导；定子齿顶区域，等效成若干十字型连接的矩形磁导且为固有非线性磁导；定子槽口区域，等效成矩形磁导；定子槽身区域中，采用若干个磁导连接成工字形对定子槽身区域进行等效，公式如下：式(6)中，G
r
为径向磁导，G
t
为切向磁导，h
t
为定子的槽高，b
t
为定子的槽宽，μ0为空气磁导率。4.根据权利要求3所述的一种基于动态磁网络法的大容量感应电动机建模方法，其特征在于，所述步骤S3，建立感应电动机的转子磁网络模型的具体方法如下：基于所述步骤S2的方法，对转子的动态磁网络进行建模，分为转子轭部区域、转子齿部区域、转子齿顶区域、转子槽身区域和转子槽口区域；转子轭部区域，设置为圆弧形磁导且为固有非线性磁导；转子齿顶区域，等效成若干十字型连接的矩形磁导且为固有非线性磁导；转子槽口区域，等效成矩形磁导；转子齿部区域与转子槽身区域，采用梯形磁导对其进行等效，公式如下：式(7)中，μ为梯形磁导单元的磁导率，h为梯形磁导单元的高度，w1为梯形磁性磁导单元的上边，w2为梯形磁性磁导单元的下边；计算电动机的起动性能，将分层法与动态磁网络相结合，根据转子槽型的具体结构将转子导条分成n层彼此之间相互绝缘的n根导条，通过各层电流的计算公式求得每一层的电流值，公式如下：式(8)中，I
t
为导条总电流，I
i
为第i层的电流、I
i+1
为第i+1层的电流，I
k
也为第i层电流，R
i
为第i层的直流电阻、R
i+1
为第i+1层的直流电阻，X
i
为第i层的漏电抗，其中X
i
＝ωμ
d
h
i
/b
i
，h
i
为第i层导条的高度，b
i
为第i层的导条的宽度，μ
d
为导条的磁导率。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏云彦，邵远亮，陈志成，连如博，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：