基於電壓源的三相異步電動機等效電路模型的製作方法
2023-05-15 11:06:36
專利名稱：基於電壓源的三相異步電動機等效電路模型的製作方法
技術領域：
本發明涉及電動機等效電路模型，尤其是一種基於電壓源的三相異步電動機等效電路模型。
背景技術：
三相異步電動機以其高魯棒性和低維修率，成為世界上應用最廣泛的機電能量轉換裝置，它直接將電能轉換為機械能，為機械負載提供能量，反映負載的變化情況。電動機一方面將電能轉化為機械能驅動負載，是執行機構；另一方面它又將負載機械能的變化反饋到電量，反映對象的動態信息，是檢測機構。但是，由於三相異步電動機具有非線性、時變性、多變量、強耦合等特點，使得對其控制和參數識別存在一定的難度，又由於電機轉子 的機械扭矩和轉速實時數據的獲得成本較高，因此三相異步電動機的模型仿真研究以及通過電壓電流的變化來實現三相異步電動機的精確參數辨識，繼而對電機轉子扭矩和轉速瞬態值進行無傳感器觀測，是電力電子和交流傳動領域多年來研究的熱門。對電機運行狀態的監控離不開轉矩、轉速數據的測量，直接安裝轉矩、轉速傳感器的方法工程上存在許多問題，因此目前無傳感器電機轉矩、轉速估計方法的研究較為普遍。無傳感器電機轉矩、轉速估計方法離不開電機模型，大多數動態轉矩、轉速估計方法都是基於電機狀態空間模型，如基於狀態觀測器的模型參考自適應法、神經網絡法、小波網絡法、卡爾曼濾波法等，然而電機狀態空間模型用到了磁鏈的導數，工程中對數據的幹擾敏感性大，且多數智能方法尋優求解過程較為複雜，計算量大，因此工程應用仍存在不少問題。電機的等效電路模型形象直觀，無論在研究異步電機性能還是在研究交流調速控制策略方面都佔有十分重要的地位，等效電路主要有T型等效電路、π型等效電路和Γ型等效電路，基本原理不變，可以互相轉換，其中，T型等效電路應用較為普遍。但是傳統等效電路對機械負載的作用機理概念模糊，致使大部分應用中將機械負載特性用可變電阻替代，計算結果同實際情況差異較大，只能局部適用。因此，模型不準確是困擾三相異步感應電動機測量機理研究的一大障礙。
發明內容
本發明的目的就是提供一種通過對三相異步感應電動機結構特性的研究，深入剖析電磁能和機械能相互轉換的機理，提供一種克服傳統電動機等效電路模型的缺陷和不足，基於電壓源思想的電動機等效電路模型，在大範圍內同電動機實際特性相吻合，解決困擾電動機理論研究領域多年的模型不準的難題的基於電壓源的三相異步電動機等效電路模型。三相異步感應電動機轉子機械負載的有源特性是通過導體在磁場中的運動產生感應電勢體現出來，在電路上必定表現為電壓源特性，因此用一個電壓源來表徵轉子機械負載是合理的。把轉子機械負載等效成一個電壓源，其數值同勵磁電流和轉子轉速有關，建立等效電路模型，用一個電壓源代替原始T型等效電路的負載等效電阻。機械功就等於這個電壓源的做功。技術方案是基於電壓源的三相異步電動機等效電路模型包括隊負載等效電壓源；κ 電壓源係數；s:轉差率；uin 電源輸入-I:勵磁電流；ξ:定子電流Jr:轉子電流；RFe:等效鐵耗電阻；RS:定子電阻；XS:定子感抗；R,:轉子電阻；X,:轉子感抗；Xa:勵磁感抗，所述的負載等效電壓源是用一個電壓源來表徵轉子機械負載，通過建立的負載等效電壓源
計算得到三相異步電動機輸入同輸出之間的關係，電壓源通過計算得出。
採用復矢量形式求解，建立方程Js = ia + irIL-I [R、+ JXs) = I [Rfe + JXa ) = l{Rr + jXr) + OL_6] U,,^K(\-s)leJ~2U,η = UsejP，β = 2 ft，f■為電源電壓頻率聯立解方程得
I = U、ejP I (A+風入 +) + (i v + jX、)|
I + ■/[{,-尺(1_5)] Rl-e+ j\_Xa~J
.Rr+ JXr
_o]_#_$)]κ ι+-vr + jXr"i一~π 機械功Pn =Re(t/i-i；)孓*為ζ的共軛，電磁扭矩Te =Alm(7；-ir)，λ 扭矩係數鐵損銅損
_9]^=|ζ·Γ|·^.+|νΓ|·^運動方程Te=TL^J^ + Ra^- + Keem式中 γ :機械負載轉矩J :轉動慣量；Ι Ω :旋轉阻力係數；Ke :扭轉彈性常數；θ m=θ/p:轉子轉動的機械角度。採用上述技術方案的模型在大範圍內同電動機實際特性相吻合，解決了困擾電動機理論研究領域多年的模型不準的難題，計算量小、模型簡單、計算精度聞。
附圖是本發明的電路圖。
具體實施方式
參照附圖基於電壓源的三相異步電動機等效電路模型包括隊負載等效電壓源；K :電壓源係數；s :轉差率；Uin電源輸入勵磁電流J'澱子電流Jr:轉子電流;RFe :等效鐵耗電阻；RS:定子電阻；XS:定子感抗；R,:轉子電阻；X,:轉子感抗；Xa:勵磁感抗，所述的負載等效電壓源是用一個電壓源來表徵轉子機械負載，通過建立的負載等效電壓源計算得到
三相異步電動機輸入同輸出之間的關係，電壓源通過
權利要求
1.一種基於電壓源的三相異步電動機等效電路模型，其特徵在於包括隊負載等效電壓源；K :電壓源係數；s :轉差率；Uin :電源輸入；:勵磁電流:定子電流Jr:轉子電流；Rpe :等效鐵耗電阻；RS :定子電阻；XS :定子感抗；R,:轉子電阻；X,:轉子感抗；Xa:勵磁感抗，所述的負載等效電壓源是用一個電壓源來表徵轉子機械負載，通過建立的負載等效電壓源計算得到三相異步電動機輸入同輸出之間的關係，電壓源通過G,.=尤十算得出。
2.根據權利要求I所述的基於電壓源的三相異步電動機等效電路模型，其特徵在於採用復矢量形式求解，建立方程
全文摘要
本發明涉及電動機等效電路模型，尤其是一種基於電壓源的三相異步電動機等效電路模型。提供一種在大範圍內同電動機實際特性相吻合，解決模型不準難題的電路模型。其中的負載等效電壓源是用一個電壓源來表徵轉子機械負載，通過建立的負載等效電壓源計算得到三相異步電動機輸入同輸出之間的關係，電壓源通過計算得出。採用上述技術方案的模型在大範圍內同電動機實際特性相吻合，解決了困擾電動機理論研究領域多年的模型不準的難題，計算量小、模型簡單、計算精度高。
文檔編號G06F17/50GK102708255SQ20121015643
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月16日 優先權日2012年5月16日
發明者孫振華, 藺愛國 申請人:孫振華