【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁场数值计算领域，特别涉及一种交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算方法及装置。
技术介绍
1、基于有限元的电磁场数值计算是电机非线性研究的重要工具，其中不可避免地会遇到端点量迭代的问题。在已知电气量不足以直接进行磁场计算的情况下，先假定一些电气量，经过磁场计算后，利用已知电气量的计算误差来修正这些假定量，这种对假定量不断修正直至其满足精度要求的过程称为端点量迭代。
2、在传统的同步电机端点量迭代中，事先已知的往往是端电压u、功率因数角φ等电气量，根据这些量无法直接进行有限元磁场计算，因此需要事先假定一些电气量，如定子电流in、励磁电流if等电气量。而交流励磁电机相比于同步电机，最主要的区别在于其正常运行时，转子绕组外接交流电源励磁，可以通过改变励磁电压的幅值及相位对电机的励磁电流进行控制，使得其励磁电流具有大小和相位两个维度，在端点量和迭代量的选择中具有更多的可能性。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算方法。
2、第一方面，本专利技术实施例包括一种交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算方法，包括s1、获取已知电气量数据和目标需求；s2、基于所述目标需求和所述已知电气量数据，从可选端点量中选择三个电气量作为端点量，从可选迭代量中选择三个电气量作为迭代量；s3、设置交流励磁电机的转差率，并假定所述迭代量的初值，进行磁场非线性迭代计算，得到所述迭代量对应的所述端点量的计算值初值；s5
3、可选的，所述s3包括：s31、设置交流励磁电机的转差率，并假定所述迭代量的初值；s32、根据所述已知电气量数据和所述迭代量的初值，计算得到关联矩阵和刚度矩阵；s33、基于所述关联矩阵和所述刚度矩阵，通过耦合磁场方程和定/转子绕组电路方程，得到有限元模型；s34、根据所述有限元模型，确定磁场非线性迭代计算公式；s35、利用所述磁场非线性迭代计算公式进行计算，得到所述迭代量对应的所述端点量的计算值初值。
4、可选的，所述磁场非线性迭代计算公式包括有限元离散方程和节点矢量磁位的迭代公式，其中，所述s35包括：s351、利用所述有限元离散方程进行计算，得到节点矢量磁位的初值；s352、利用所述节点矢量磁位的迭代公式对所述节点矢量磁位的初值进行非线性迭代，得到迭代结果；s353、基于所述迭代结果，通过磁场计算得到所述迭代量对应的所述端点量的计算值初值。
5、可选的，所述s3后还包括：s40、判断所述端点量的计算值初值与实际值之间误差是否满足精度要求；s41、若满足要求，则所述迭代量的初值即为所述迭代量的实际值；s42、若不满足要求，则给所述迭代量增加微增量后返回s3。
6、可选的，所述磁场非线性迭代计算公式包括：
7、所述有限元离散方程为：
8、ka-csis-crir＝0
9、所述节点矢量磁位的迭代公式为：
10、a(k+1)＝a(k)+(csis+crir-k(k+1)a(k))/j(k)
11、＝a(k)+δa(k)
12、式中，is和ir为定转子电流，a表示节点矢量磁位，cs和cr表示定转子电流的关联矩阵，k为刚度矩阵，j为磁场非线性迭代雅克比矩阵，k为迭代次数。
13、第二方面，本专利技术实施例还包括一种交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算装置，包括。
14、可选的，数据获取模块，用于获取已知电气量数据和目标需求；电气量选择模块，用于基于所述目标需求和所述已知电气量数据，从可选端点量中选择三个电气量作为端点量，从可选迭代量中选择三个电气量作为迭代量；磁场计算模块，用于设置交流励磁电机的转差率，并假定所述迭代量的初值，进行磁场非线性迭代计算，得到所述迭代量对应的所述端点量的计算值初值；误差计算模块，用于基于所述端点量的计算值初值，进行误差精度计算，得到精度误差值；修正值计算模块，用于利用所述精度误差值通过牛顿拉夫逊法求解，得到所述迭代量的修正值；修正模块，用于根据所述修正值对所述迭代量进行修正，并将修正后的迭代值作为所述迭代量的初值继续迭代，直至所述端点量的计算值满足误差精度要求。
15、可选的，所述磁场计算模块包括：预设模块，用于设置交流励磁电机的转差率，并假定所述迭代量的初值；矩阵计算模块，用于根据所述已知电气量数据和所述迭代量的初值，计算得到关联矩阵和刚度矩阵；模型构建模块，用于基于所述关联矩阵和所述刚度矩阵，通过耦合磁场方程和定/转子绕组电路方程，得到有限元模型；公式确定模块，用于根据所述有限元模型，确定磁场非线性迭代计算公式；初值计算模块，用于利用所述磁场非线性迭代计算公式进行计算，得到所述迭代量对应的所述端点量的计算值初值。
16、可选的，所述磁场非线性迭代计算公式包括有限元离散方程和节点矢量磁位的迭代公式，其中，所述初值计算模块包括：磁位初值计算模块，用于利用所述有限元离散方程进行计算，得到节点矢量磁位的初值；非线性迭代模块，用于利用所述节点矢量磁位的迭代公式对所述节点矢量磁位的初值进行非线性迭代，得到迭代结果；端点量初值计算模块，用于基于所述迭代结果，通过磁场计算得到所述迭代量对应的所述端点量的计算值初值。
17、可选的，还包括：判断模块，用于判断所述端点量的计算值初值与实际值之间误差是否满足精度要求；其中，若判断满足要求，则所述迭代量的初值即为所述迭代量的实际值；若判断不满足要求，则给所述迭代量增加微增量后返回s3。
18、可选的，所述磁场非线性迭代计算公式包括：
19、所述有限元离散方程为：
20、ka-csis-crir＝0
21、所述节点矢量磁位的迭代公式为：
22、a(k+1)＝a(k)+(csis+crir-k(k+1)a(k))/j(k)
23、＝a(k)+δa(k)
24、式中，is和ir为定转子电流，a表示节点矢量磁位，cs和cr表示定转子电流的关联矩阵，k为刚度矩阵，j为磁场非线性迭代雅克比矩阵，k为迭代次数。
25、本专利技术实施例包括以下优点：
26、本专利技术所述的三维端点量迭代方法不仅可以控制定子电流的大小和相位两个维度，而且还能控制励磁电流的大小和相位两个维度，在端点量和迭代量的选择中具有更多的可能性，在基于时步有限元的交流励磁电机电磁场数值计算领域具有一定的价值与实际意义。
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1.一种交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算方法，其特征在于，所述S3包括：
3.根据权利要求2所述的交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算方法，其特征在于，所述磁场非线性迭代计算公式包括有限元离散方程和节点矢量磁位的迭代公式，其中，所述S35包括：
4.根据权利要求1所述的交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算方法，其特征在于，所述S3后还包括：
5.根据权利要求3所述的交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算方法，其特征在于，
6.一种交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算装置，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算装置，其特征在于，所述磁场计算模块包括：
8.根据权利要求7所述的交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算装置，其特征在于，所述磁场非线性迭代计算公式包括有限元离散方程和节点矢量磁位的迭代公式，其中，所述初值计算模块包括：
9.根据权利要求6
10.根据权利要求8所述的交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算装置，其特征在于，所述磁场非线性迭代计算公式包括：
...【技术特征摘要】
1.一种交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算方法，其特征在于，所述s3包括：
3.根据权利要求2所述的交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算方法，其特征在于，所述磁场非线性迭代计算公式包括有限元离散方程和节点矢量磁位的迭代公式，其中，所述s35包括：
4.根据权利要求1所述的交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算方法，其特征在于，所述s3后还包括：
5.根据权利要求3所述的交流励磁电机电磁场的三维端点量迭代计算方法，其特征在于，
6.一种交流...
【专利技术属性】
技术研发人员：许国瑞，贾伊杭，郭宏进，周晓菲，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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