一种交流电机高频轴电流建模方法技术

本发明专利技术属于交流电机领域，具体涉及一种交流电机高频轴电流建模方法。针对异步电机驱动端与非驱动端均采用绝缘轴承进行了阻抗参数测试、参数提取，建立了轴电流的高频模型。本发明专利技术还适用于驱动端与非驱动端一侧采用普通轴承，另一侧采用普通轴承以及两侧均采用普通轴承的各类型、各尺寸电机的高频轴电流建模。充分考虑了三相绕组与机壳端口阻抗特性曲线在中频段的多次振荡，明确了中频段共模电感、共模电阻、共模电容的电路模型中分段数k的选取依据。依据。依据。

【技术实现步骤摘要】
一种交流电机高频轴电流建模方法


[0001]本专利技术属于交流电机领域，具体涉及一种交流电机高频轴电流建模方法。

技术介绍

[0002]变频驱动技术因具有良好的调速性能、效率高等优势，被广泛应用到各个业务领域的驱动系统中。变频驱动系统给厂家带来经济利益的同时，也带来了一定的负面问题，如电磁干扰和轴承电腐蚀问题。
[0003]PWM变频器内部采用IGBT等高性能的功率半导体器件，其快速开端的固有特性，使得变频器输出端产生高电压变化率(dv/dt)的共模电压，作用于电机绕组，产生频率范围在几十千赫兹到几百千赫兹的共模电流。高频时，电机内部的定子绕组对定子铁芯电容、定子绕组对转子铁芯电容、转子铁芯到定子铁芯电容为共模电流的流通提供了通路，进而在轴承两端感应出轴电压，产生电磁干扰和轴承电腐蚀问题。变频驱动技术引发的负面效应引发了人们的广泛关注。为克服变频驱动技术带来的负面效应，需要借助电路模型对共模电流和轴电流进行准确的预测，并采取相应的抑制措施。因此，交流电机模型的准确性对共模电流和轴电流的预测起到了至关重要的作用。
[0004]考虑到电机的材料属性与频率密切有关，许多学者通常根据电机端口的阻抗特性曲线来建立交流电机的高频模型，但是，这些高频模型均忽略了共模端口，即三相绕组与机壳端口在中频段的多次振荡。因此，现有的高频模型不能充分的反应电机内部阻抗随频率的变化。同时，由于应用领域的不同，交流电机的尺寸及生产厂家制造工艺不同，因此，建立一个通用的并能更好地反应电机内部阻抗随频率变化的交流电机高频模型对共模电流和轴电流的预测十分有重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种交流电机高频轴电流建模方法，以解决现有技术中缺少一个通用并能更好地反应电机内部阻抗随频率变化的交流电机高频模型的问题。
[0006]为达上述目的，本专利技术提出技术方案如下：
[0007]一种交流电机高频轴电流建模方法，包括如下步骤：
[0008]第一步：建立电机轴电流高频等效电路；
[0009]第二步：进行电机处于静止状态下的整机端口测试；
[0010]在全频段内测量定子三相绕组短接点与机壳间阻抗的幅频与相频响应曲线；
[0011]在全频段测量三相绕组短接点与转轴间阻抗的幅频与相频响应曲线；
[0012]在全频段内测量转轴与机壳间阻抗的幅频与相频响应曲线；
[0013]在全频段内测量定子两相绕组短接点与未短接绕组间阻抗的幅频与相频响应曲线；
[0014]第三步：进行电机拆机测试；
[0015]分别测量驱动端、非驱动端绝缘轴承外圈与端盖间涂层阻抗的幅频与相频响应曲
线；
[0016]在电机处于旋转状态下进行油膜参数测试获取油膜等效电容和油膜击穿电阻；
[0017]第四步：根据第二步和第三步获得的结果，进行模型参数提取，将提取得到的参数代入第一步中建立的电机轴电流高频等效电路。
[0018]优选的，第一步中，建立电机轴电流高频等效电路，具体为：
[0019]C
wr1
一端连接节点A，另一端连接节点D；
[0020]R
e
一端连接节点A，另一端连接节点B；
[0021]C
wr2
一端连接节点D，另一端连接节点B；
[0022]L
CMk
的一端连接节点Ak,另一端连接节点Bk，C
wwk
一端连接节点Ak,另一端连接R
wwk
的一端， R
wwk
的另一端连接节点Bk，其中A1连接节点A，节点Bn连接节点B,节点Bk连接节点Ak+1；
[0023]C
wf1
的一端连接节点A，另一端连接R
wf1
，R
wf1
的另一端连接节点C，C
wf0
的一端连接节点B，另一端连接R
wf0
，R
wf0
的另一端连接节点C；
[0024]C
rf
的一端连接节点D，另一端连接节点C；
[0025]C
b,nd
的一端连接节点D，另一端连接节点E；开关k1的一端连接节点D，另一端连接R
nd,b
， R
nd,b
的另一端连接节点E；
[0026]C
iso,nd
的一端连接节点E，另一端连接R
b,nd
，R
b,nd
的另一端连接节点C；
[0027]C
b,d
的一端连接节点D，另一端连接节点F；开关k2的一端连接节点D，另一端连接R
d,b
， R
d,b
的另一端连接节点F；
[0028]C
iso,d
的一端连接节点F，另一端连接R
d,b
，R
d,b
的另一端连接节点C；
[0029]L
CM
为共模电感；L
CMk
为第k个反谐振点对应的共模电感，C
wwk
为第k个反谐振点对应的定子绕组匝间电容，R
wwk
为第k个反谐振点对应的定子绕组匝间电阻；R
e
为涡流损耗电阻；
[0030]C
wf1
为高频时定子绕组与机壳间杂散电容，C
wf1
与C
wf0
之和为低频时定子绕组与机壳间杂散电容；
[0031]R
wf1
、R
wf0
分别为定子绕组与机壳间高频和低频时寄生电阻；
[0032]C
wr1
为高频时定子绕组与转轴间杂散电容，C
wr1
与C
wr2
之和为低频时定子绕组与转子间杂散电容；
[0033]C
rf
为转轴与机壳间杂散电容；
[0034]C
iso,nd
、C
iso,d
分别为非驱动端与驱动端轴承绝缘涂层电容；
[0035]C
b,nd
、C
b,d
分别为非驱动端与驱动端轴承绝缘油膜电容；
[0036]R
nd,b
、R
d,b
分别为非驱动端与驱动端轴承绝缘油膜击穿电阻；
[0037]开关k1、k2用于模拟油膜击穿过程，当驱动端与非驱动端油膜击穿时，开关k1、k2闭合；当驱动端与非驱动端油膜未击穿时，开关k1、k2断开；
[0038]R
b,nd
、R
b,d
分别为非驱动端与驱动端轴承电阻；
[0039]参数k为三相绕组与机壳端口间在中频段反谐振点的个数，k＝1，2，
……
，n；
[0040]n为三相绕组与机壳端口阻抗特性曲线中反谐振点的个数。
[0041]优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交流电机高频轴电流建模方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步：建立电机轴电流高频等效电路；第二步：进行电机处于静止状态下的整机端口测试；在全频段内测量定子三相绕组短接点与机壳间阻抗的幅频与相频响应曲线；在全频段测量三相绕组短接点与转轴间阻抗的幅频与相频响应曲线；在全频段内测量转轴与机壳间阻抗的幅频与相频响应曲线；在全频段内测量定子两相绕组短接点与未短接绕组间阻抗的幅频与相频响应曲线；第三步：进行电机拆机测试；分别测量驱动端、非驱动端绝缘轴承外圈与端盖间涂层阻抗的幅频与相频响应曲线；在电机处于旋转状态下进行油膜参数测试获取油膜等效电容和油膜击穿电阻；第四步：根据第二步和第三步获得的结果，进行模型参数提取，将提取得到的参数代入第一步中建立的电机轴电流高频等效电路。2.如权利要求1所述的一种交流电机高频轴电流建模方法，其特征在于，第一步中，建立电机轴电流高频等效电路，具体为：C
wr1
一端连接节点A，另一端连接节点D；R
e
一端连接节点A，另一端连接节点B；C
wr2
一端连接节点D，另一端连接节点B；L
CMk
的一端连接节点Ak,另一端连接节点Bk，C
wwk
一端连接节点Ak,另一端连接R
wwk
的一端，R
wwk
的另一端连接节点Bk，其中A1连接节点A，节点Bn连接节点B,节点Bk连接节点Ak+1；C
wf1
的一端连接节点A，另一端连接R
wf1
，R
wf1
的另一端连接节点C，C
wf0
的一端连接节点B，另一端连接R
wf0
，R
wf0
的另一端连接节点C；C
rf
的一端连接节点D，另一端连接节点C；C
b,nd
的一端连接节点D，另一端连接节点E；开关k1的一端连接节点D，另一端连接R
nd,b
，R
nd,b
的另一端连接节点E；C
iso,nd
的一端连接节点E，另一端连接R
b,nd
，R
b,nd
的另一端连接节点C；C
b,d
的一端连接节点D，另一端连接节点F；开关k2的一端连接节点D，另一端连接R
d,b
，R
d,b
的另一端连接节点F；C
iso,d
的一端连接节点F，另一端连接R
d,b
，R
d,b
的另一端连接节点C；L
CM
为共模电感；L
CMk
为第k个反谐振点对应的共模电感，C
wwk
为第k个反谐振点对应的定子绕组匝间电容，R
wwk
为第k个反谐振点对应的定子绕组匝间电阻；R
e
为涡流损耗电阻；C
wf1
为高频时定子绕组与机壳间杂散电容，C
wf1
与C
wf0
之和为低频时定子绕组与机壳间杂散电容；R
wf1
、R
wf0
分别为定子绕组与机壳间高频和低频时寄生电阻；C
wr1
为高频时定子绕组与转轴间杂散电容，C
wr1
与C
wr2
之和为低频时定子绕组与转子间杂散电容；C
rf
为转轴与机壳间杂散电容；C
iso,nd
、C
iso,d
分别为非驱动端与驱动端轴承绝缘涂层电容；C
b,nd
、C
b,d
分别为非驱动端与驱动端轴承绝缘油膜电容；R
nd,b
、R
d,b
分别为非驱动端与驱动端轴承绝缘油膜击穿电阻；
开关k1、k2用于模拟油膜击穿过程，当驱动端与非驱动端油膜击穿时，开关k1、k2闭合；当驱动端与非驱动端油膜未击穿时，开关k1、k2断开；R
b,nd
、R
b,d
分别为非驱动端与驱动端轴承电阻；参数k为三相绕组与机壳端口间在中频段反谐振点的个数，k＝1，2，
……
，n；n为三相绕组与机壳端口阻抗特性曲线中反谐振点的个数。3.如权利要求2所述的一种交流电机高频轴电流建模方法，其特征在于，当电机静止时，等效电路为：C
wr1
一端连接节点A，另一端连接节点D；R
e
一端连接节点A，另一端连接节点B；C
wr2
一端连接节点D，另一端连接节点B；L
CMk
的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨二乐，窦家本，姜山，王沁雪，焦杰，马依兰，丁红，胡正杰，何彦彬，李莉，余谦，李双双，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：