非正弦供电多相感应电机稳态性能分析方法

摘要

非正弦供电感应电机稳态性能分析属于电机分析设计技术领域，目的是为了解决非正弦供电多相感应电机在磁势为非正弦时的性能分析计算问题，在电机磁路不对称情况下避开了电磁场有限元法繁杂的处理过程，实现了供电电压中基波与谐波共同作用时的组合计算。所发明的非正弦供电多相感应电机稳态性能分析计算涉及三层迭代，内层迭代得到气隙中心线上各节点磁密并以此进行傅立叶分解求出基波感应电势与谐波感应电势，中层迭代得到基波激磁电流与谐波激磁电流，外层迭代为转差率迭代，在此基础上最终计算出给定负载下感应电机各项性能指标。本发明通过测量不同负载下的稳态运行性能数据并与计算数据进行了比较，结果吻合说明了本发明的有效性和准确性。

主权项

一种非正弦供电多相感应电机的稳态性能分析方法，其具体步骤是：步骤一：对非正弦供电电压进行傅立叶分解，得到基波电压与谐波电压，取基波电压与低次谐波电压作为后续性能计算的外加电压；采用等值电路法，将感应电机绕组感应电势表示为受激磁电流控制的流控电压源，分别计算基波和低次谐波相应等值电路中的电阻、漏感；步骤二：进行内层迭代，内层迭代为各节点气隙磁密迭代，在电机气隙中选取沿周向均匀分布的N个位置，每个位置视为一个节点，N大于或等于2倍低次谐波次数；根据已知的基波激磁电流与低次谐波激磁电流，采用拓展分布磁路法计算一个极下沿电机气隙中心线各节点气隙磁通密度，其收敛判断条件为各节点所在回路磁势计算值与给定值相等，而磁势给定值由基波激磁电流与谐波电流计算得到，若相等则对节点气隙磁密进行傅立叶分解，根据基波与低次谐波磁密计算出基波电势、低次谐波电势，以及等值电路3次谐波激磁电流与感应电势之间的相位差；若不相等则调整气隙各节点磁密重新进行内层迭代；步骤三：进行中层迭代，中层迭代为激磁电流迭代，收敛判断条件是电压计算值等于电压给定值、计算所得基波电压与低次谐波电压间相位差等于给定的基波电压与低次谐波电压间相位差；若相等则得到某一转差率下基波感应电势、基波定子电流、基波转子电流、低次谐波感应电势、低次谐波定子电流、低次谐波转子电流以及相应情况下铁心各部分磁密；若不相等则调整基波与低次谐波激磁电流重新进行中层迭代；步骤四：进行外层迭代，外层迭代为转差率迭代，收敛判断条件是电机输出功率计算值与输出功率给定值相等，如果相等，分析计算结果对应的额定运行工况，得到电流基波与低次谐波幅值与相位，电压基波与低次谐波相位，转速，电磁转矩，效率，铜损与铁损，机械损耗性能指标参数；如果不相等，调整转差率，转步骤二；步骤五：以步骤二至步骤四的计算结果为基础，调整多相感应电机的定转子内外径、气隙、或者槽形参数，形成不同的组合方案，针对每个方案重复步骤二至步骤四，直至稳态性能指标符合规定要求。