一种双Y移30°六相同步发电机VBR模拟方法技术

本发明专利技术提供的是一种双Y移30°六相同步发电机VBR模拟方法。六相同步发电机包含在空间互差30°的两套定子绕组；（1）将六相同步发电机的定子部分采用等效电路进行模拟；（2）采用单一饱和因数结合函数拟合的方法实现d-q轴交叉磁饱和现象的模拟；（3）将六相同步发电机的转子部分采用状态方程进行模拟；（4）采用测量元件和受控源实现电机定子部分和转子部分相互连接。采用本发明专利技术的模拟方法得到的双Y移30°六相同步发电机模型相比传统的模型具有更好的特征结构，具有较好的适应性，能够满足不同的仿真方法的需要，由于能够对交叉磁饱和现象进行模拟可以提高准确度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供的是一种双Y移30°六相同步发电机VBR模拟方法。六相同步发电机包含在空间互差30°的两套定子绕组；（1）将六相同步发电机的定子部分采用等效电路进行模拟；（2）采用单一饱和因数结合函数拟合的方法实现d-q轴交叉磁饱和现象的模拟；（3）将六相同步发电机的转子部分采用状态方程进行模拟；（4）采用测量元件和受控源实现电机定子部分和转子部分相互连接。采用本专利技术的模拟方法得到的双Y移30°六相同步发电机模型相比传统的模型具有更好的特征结构，具有较好的适应性，能够满足不同的仿真方法的需要，由于能够对交叉磁饱和现象进行模拟可以提高准确度。【专利说明】—种双Y移30°六相同步发电机VBR模拟方法
本专利技术涉及的是一种船舶综合电力推进系统的仿真方法，特别是一种六相同步发电机的 VBR(Voltage-behind-reactance)模拟方法。
技术介绍
在船舶综合电力推进系统的建模和仿真研究中，仿真的速度和仿真的精度是最受关注的两个因素。然而，船舶综合电力推进系统包含了原动机、同步发电机、变压器、变频器、推进电机和螺旋桨负载等部分，具有结构复杂，时间常数跨度大等特点，给建模与仿真研究工作带来了一定的困难。双Y移30°六相同步发电机的使用能够提高船舶综合电力推进系统的功率密度，同时减少谐波。对系统性能的提高具有很大的作用。六相同步发电机本身结构复杂，应用到船舶综合电力推进系统中又进一步增加了系统的复杂程度。一直以来，六相同步发电机的仿真模拟方法都是使用d-q坐标系下的数学模型进行仿真模拟，该方法具有结构简单容易执行等特点，同时也具有一定的缺陷，如在接入电路中进行仿真时，必须加入额外的阻尼电路，增加仿真系统的复杂程度，降低仿真的效率，同时，由于在六相同步电机建模过程中往往忽略电机磁路存在的交叉磁饱和，对模型的准确性会产生一定的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种仿真速度快、精度高的双Y移30°六相同步发电机VBR模拟方法。本专利技术的目的是这样实现的:六相同步发电机包含在空间互差30°的两套定子绕组，(I)将六相同步发电机的定子部分采用等效电路进行模拟；(2)采用单一饱和因数结合函数拟合的方法实现d-q轴交叉磁饱和现象的模拟；(3)将六相同步发电机的转子部分采用状态方程进行模拟；(4)采用测量元件和受控源实现电机定子部分和转子部分相互连接.本专利技术提供了 一种双Y移30°六相同步发电机的VBR模拟方法，使用该方法建立的六相同步发电机模型能够改善仿真速度，同时提高仿真精度。以双Y移30°六相同步发电机的d-q轴数学模型为基础，将双Y移30°六相同步发电机的转子部分表示成等效网络的形式，根据转子电路之间的相互连接关系，通过基尔霍夫定律，消去冗余的状态变量，从而得到以状态变量表示的转子状态方程的形式，得到的状态变量分别为d-q轴的磁化磁链和d轴阻尼绕组的磁链，由于实际发电机中存在磁饱和的现象，导致磁链和电流的关系不是线性的，因此，提出了一种单一饱和因数结合函数拟合的方法，实现了将d-q轴的交叉磁饱和耦合到转子状态方程中。在此基础上，将转子部分的状态变量代入到d-q模型的定子电压方程中，通过对电压方程进行反变换将定子电压方程变换到静止坐标系，通过包含电流项、包含电流微分项和不包含的情况实现对电阻、电感和受控源的分组，从而将定子部分表示成电路的形式，如此，转子状态方程中包含的定子电压和电流可以通过定子电路中的电压和电流测量元件测量之后得到并作为转子状态方程的输入，定子部分在经过反变换后包含的转子部分的变量可以通过在定子电路中接入受转子影响的受控源实现，从而实现了定子部分和转子部分的相互连接。将以上过程在仿真软件中执行，则能够实现双Y移30°六相同步发电机的快速准确模拟。本专利技术的优点在于:(I)该模拟方法将六相同步发电机模型的两套定子绕组电路和转子动态分离开来，因此能够改善模拟的特征结构，在进行模拟时，能够改善系统的速度。(2)该模拟方法建立的模型两套定子绕组使用电阻电感支路的形式表示，能够直接连接到电路中，在应用到系统模拟中时，不需要加入额外的阻尼电路，能够降低模拟时系统的复杂程度。(3)首次实现了将d-q轴的交叉磁饱和耦合到六相同步发电机的模拟中，能够显著提高模拟的准确度。(4)该模拟方法具有良好的适应性，便于对双Y移30°六相同步发电机进行相应的物理仿真、或使用计算机进行数字仿真，或进行半物理仿真。【专利附图】【附图说明】图1为双Y移30°六相同步发电机绕组结构示意图。图2为双Y移30°六相同步发电机的VBR模拟方法转子部分计算和处理流程图。图3双Y移30°六相同步发电机的VBR模拟方法中d_q轴交叉磁饱和的模拟方法。图4为双Y移30°六相同步发电机的VBR模拟方法定子部分计算和处理流程图。图5为双Y移30°六相同步发电机的VBR模拟方法总体结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述:如图1所示，为本专利技术的对象双Y移30°六相同步发电机的定子和转子的绕组结构示意图，其定子部分包含了在空间互差1=30°的两套对称三相定子绕组alblcl和a2b2c2，两套三相绕组之间相互耦合，转子部分包含了 d轴的阻尼绕组kd和励磁绕组fd以及q轴的阻尼绕组kd，定子和转子之间通过磁链实现相互之间的联系。如图2所示，为双Y移30°六相同步发电机的VBR模拟方法的转子部分计算和处理流程。首先，明确转子状态方程的状态变量、输入和输出，输入量包括从励磁电路采集励磁电压，从定子电路采集六相的定子电压和定子电流，和磁饱和部分的相关参数。采集到的定子电压和定子电流经过双坐标变换，分别将两套三相的定子电压和电流变换到两套d-q坐标系中，双三相的坐标变换可以表示为Ks(0r)=diag其中，Ks(9r)表示6X6维的变换矩阵，δ = π/6，代表两套三相绕组之间的夹角， 表示转子位置角，Κ(θ J表示三相坐标变换，具有下面的形式:【权利要求】1.一种双Y移30°六相同步发电机VBR模拟方法，六相同步发电机包含在空间互差30°的两套定子绕组，其特征是: (1)将六相同步发电机的定子部分采用等效电路进行模拟； (2)采用单一饱和因数结合函数拟合的方法实现d-q轴交叉磁饱和现象的模拟； (3)将六相同步发电机的转子部分采用状态方程进行模拟； (4)采用测量元件和受控源实现电机定子部分和转子部分相互连接。2.根据权利要求1所述的双Y移30°六相同步发电机VBR模拟方法，其特征是所述将六相同步发电机的转子部分采用状态方程进行模拟的具体方法为: 从励磁电路采集励磁电压、从定子电路采集六相的定子电压和定子电流、采集磁饱和部分的相关参数，将采集到的定子电压和定子电流经过双坐标变换，分别将两套三相的定子电压和电流变换到两套d-q坐标系中，双三相的坐标变换表示为 Ks(0r)=diag 其中，Ks(0 J表示6X6维的变换矩阵，δ = π/6，代表两套三相绕组之间的夹角，表示转子位置角，Κ( Θ r)表示三相坐标变换，具有下面的形式: 3.根据权利要求1所述的双Y移30°六相同步发电机VBR模拟方法，其特征是所述采用单一饱和因数结合函数拟合的方法实现d-q轴交叉磁饱和现象的模拟的具体方法是:本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜，程垠钟，李冰，张兰勇，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：