一种基于改进绕组函数法的笼型转子感应电动机建模方法与流程

技术特征：
1.一种基于改进绕组函数法的笼型转子感应电动机建模方法，其特征在于：所述方法基于改进绕组函数法和转子多回路法，本方法适用于笼型转子感应电动机，所述方法的具体实现过程为：步骤一：建立笼型转子多回路模型：首先利用感应电动机的笼型转子的对称性，按照电机的极数2p将转子划分为p对极，每对极占据360
°
电角度，其中相差180
°
电角度的两根导条为一匝线圈的两个线圈边，每两对极下的相差360
°
电角度的线圈互相串联，将拥有q2根导条的笼型绕组划分为q2/2p相，每相有p个线圈的绕组；步骤二：根据电机的几何尺寸，建立考虑定转子开槽影响的气隙函数：首先选择参考坐标系，将电机气隙划分为定子气隙g
s
、转子气隙g
r
和均匀气隙长度g0，假设电机的定子槽口高为h
11
，槽口宽为b
11
，转子槽口高为h
21
，槽口宽为b
21
；在定子槽口对应的区域，设定子气隙长度g
s
＝h
11
，在转子槽口对应的区域，设转子气隙长度g
r
＝h
21
，其他区域，g
s
和g
r
均为0，最终考虑定转子开槽影响的总气隙长度为：g＝g
s
g
r
g0步骤三：根据电机的绕组参数，建立定转子绕组的匝数函数：定子绕组可以分为m相，对于单层绕组，每相绕组可以分为q1/m个线圈，双层绕组每相绕组可以分为2q1/m个线圈，每个线圈由n1匝构成；转子绕组由q2/2p相绕组构成，每相绕组由p个线圈构成，每个线圈由两根导条构成，其匝数为一匝；首先选定参考方向，假设线圈中电流的流动方向，每个线圈边中的电流与参考方向相同则匝数为正，与参考方向相反匝数为负，每个线圈边的匝数函数为阶跃函数，其幅值为该线圈边的匝数，将每相各个线圈边的匝数函数进行线性叠加即为该相的匝数函数，依次求出定转子绕组各相的匝数函数n；步骤四：根据电机绕组的各相匝数函数和气隙函数，建立改进绕组函数模型：电机的改进绕组函数与气隙函数和匝数函数有关，能够充分考虑到气隙的不均匀，改进绕组函数为m(φ,θ)＝n(φ,θ)
‑
<m(φ,θ)>其中：m(φ,θ)为改进绕组函数；n(φ,θ)为匝数函数；<g
‑1(φ,θ)>为气隙逆函数的平均值；步骤五：根据电机绕组的绕组函数，求取电机各相绕组的自感与互感：电感由绕组函数、匝数函数和气隙函数计算得到，其计算公式为：其中μ0为真空磁导率，r为转子外径，l为电机轴向长度，依次求取定转子各相绕组自感和各相绕组之间的互感；步骤六：
根据电机的电感参数，建立感应电动机的电压和转矩方程：首先根据步骤五求出来的电感参数，建立电感矩阵，根据电感矩阵和电阻矩阵，建立感应电动机的电压平衡和转矩方程；感应电动机的电压和转矩方程为：其中u为电压矩阵，i为电流矩阵，r为电阻矩阵，l为电感矩阵，ψ为磁链矩阵，t
e
为电磁转矩，t
l
为负载转矩，r
ω
为旋转阻力系数，、j为转动惯量，ω为机械角速度，θ为转子角位移；步骤七：根据电压和转矩方程，建立以磁链为状态变量的感应电动机状态方程：步骤八：用四阶龙格—库塔方法求解状态方程，得到感应电动机的电磁转矩t
e
，定子电流i和转子转速ω。

技术总结
本专利提出了一种基于改进绕组函数法的笼型转子感应电动机建模方法，它涉及电机动态分析领域，其特征在于适用于笼型转子感应电动机，基于改进绕组函数法和转子多回路法，所使用的转子多回路法做了改进，通过对称性进行简化减少了计算量。首先，建立适用于绕组函数法笼型转子绕组转子多回路模型，并充分考虑电机定转子开槽造成的影响，利用改进绕组函数法求取电机的定子绕组和转子绕组的电感参数，并将求得的电感参数带入感应电动机状态方程中进行求解。本发明的优势是仅需要知道电机的几何尺寸和绕组参数即可对电机进行动态分析，适用于电机设计初期及需要做大量参数调整时的分析，同时编程简单，计算速度快。计算速度快。计算速度快。


技术研发人员：王延波 夏云彦 徐永明 艾萌萌
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2021.09.29
技术公布日：2022/1/3