一種磁阻式旋轉變壓器的仿真方法
2023-07-28 13:20:41 1
專利名稱：一種磁阻式旋轉變壓器的仿真方法
技術領域：
本發明屬於電機軟體仿真的技術領域，特別涉及一種旋轉變壓器的仿真方法。
背景技術：
旋轉變壓器是一種主要用來檢測電機轉子軸的旋轉角度的角度位置傳感器，也是自動裝置中一類精密的檢測電機，因此在製造旋轉變壓器時，都會事先仿真出旋轉變壓器的模型，通過對旋轉變壓器的模型的測試，來檢驗旋轉變壓器的性能是否能滿足要求。但是由於磁阻式旋轉變壓器是一種一、二次側繞組均設置在定子上，轉子上沒有繞組的旋轉變壓器，而且其二次繞組包括正弦繞組和餘弦繞組，正弦繞組和餘弦繞組在定子每個極上繞線的匝數和繞線方向是各不相同的，因此在建立磁阻式旋轉變壓器的仿真模型時，通過現有的仿真方法無法對二次繞組繞線的匝數進行賦值，那也就無法對磁阻式旋轉變壓器進行仿真。
發明內容
本發明為解決現有技術中無法對磁阻式旋轉變壓器進行仿真的問題，提供一種能對磁阻式旋轉變壓器進行仿真的磁阻式旋轉變壓器的仿真方法。本發明提供一種磁阻式旋轉變壓器的仿真方法，包括以下步驟在電機仿真軟體中，根據磁阻式旋轉變壓器建立極數為η且具有一次側繞組與二次側繞組的仿真模型；設置二次側繞組的激勵源為外掛電路，並根據線圈的匝數和繞線方向，將二次側繞組不同極數上的正弦線圈連接形成第一外掛電路，同時將二次側繞組不同極數上的餘弦線圈連接形成第二外掛電路；設置所述一次側繞組的激勵源為正弦電壓，以及設定電壓值；所述二次側繞組感應一次側繞組的電壓，輸出仿真結果。與現有技術相比，本發明提供磁阻式旋轉變壓器的仿真方法，設置二次側繞組的激勵源為外掛電路，也就可以根據磁阻式旋轉變壓器設置線圈的匝數和繞線方向，同時根據置線圈的匝數和繞線方向，二次側繞組不同極數上的正弦線圈連接形成第一外掛電路， 同時將二次側繞組不同極數上的餘弦線圈連接形成第二外掛電路，此時二次側繞組的正弦線圈與餘弦線圈也就形成兩個完整迴路，可以感應一次側繞組的激勵而輸出相應的電壓波形，也就是輸出仿真結果，從而實現對磁阻式旋轉變壓器的仿真。
圖1為本發明中磁阻式旋轉變壓器仿真模型的結構圖；圖2為本發明中外掛電路的電路圖；圖3為本發明的仿真方法具體操作過程的流程圖。
具體實施例方式為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。本發明提供一種實施例的磁阻式旋轉變壓器的仿真方法，包括以下步驟在電機仿真軟體中，根據磁阻式旋轉變壓器建立極數為η且具有一次側繞組(圖上未示出)與二次側繞組6的仿真模型；設置二次側繞組6的激勵源為外掛電路，並根據線圈的匝數和繞線方向，將二次側繞組不同極數上的正弦線圈連接形成第一外掛電路，同時將二次側繞組6不同極數上的餘弦線圈連接形成第二外掛電路；設置所述一次側繞組的激勵源為正弦電壓，以及設定電壓值；所述二次側繞組6感應一次側繞組的電壓，輸出仿真結果。設置二次側繞組的激勵源為外掛電路，也就可以根據磁阻式旋轉變壓器設置線圈的匝數和繞線方向，同時根據置線圈的匝數和繞線方向，二次側繞組不同極數上的正弦線圈連接形成第一外掛電路，同時將二次側繞組不同極數上的餘弦線圈連接形成第二外掛電路，此時二次側繞組的正弦線圈與餘弦線圈也就形成兩個完整迴路，可以感應一次側繞組的激勵而輸出感應的電壓波形，也就是輸出仿真結果。進一步改進，建立第一外掛電路和第二外掛電路的具體步驟如下設置每個極上線圈的匝數和繞線方向，以及第一極上正弦線圈和餘弦線圈的極性；根據線圈的繞線方向，第二極到第η極上正弦線圈以及餘弦線圈的極性自動生成；將第一個極上正弦線圈的負極與第二極上正弦線圈的正極連接，第二個極上正弦線圈的負極與第三個極上正弦線圈的正極連接，……，直到第η個極上正弦線圈的負極與第一個極上正弦線圈的正極連接形成迴路作為第一外掛電路；同時將第一個極上餘弦線圈的負極與第二極上餘弦線圈的正極連接，第二個極上餘弦線圈的負極與第三個極上餘弦線圈的正極連接，……，直到第η個極上餘弦線圈的負極與第一個極上餘弦線圈的正極連接形成迴路作為第二外掛電路。當外掛電路不是按照線圈的正極與負極連接的方式形成的迴路，二次側繞組也可以感應一次側繞組的激勵，輸出相應的電壓波形，但是會影響仿真結果的準確性，無法得到所要的仿真結果。進一步改進，極數η的取值範圍為2_30，n為偶數。每個電機每相含有的磁極個數就是極數，由於磁極是成對出現的，所以極數為偶數。在本實施例中，變壓器的極數η為10， 每個極上線圈都有繞進端和繞出端，比如，第一極上的線圈是正向環繞在該第一極上的，當第一個極上線圈的繞進端為正極，第一個極上線圈的繞出端為負極，如果第二極上的線圈也是正向環繞在該第二極上的，那麼第二個極上線圈的繞進端也為正極，第二個極上線圈的繞出端也為負極，而如果第二極上的線圈也是反向環繞在該第二極上的，那麼第二個極上線圈的繞出端為正極，第二個極上線圈的繞進端為負極，但是在電機仿真軟體中，只要定義了其中一個極上線圈的極性，根據線圈的繞線方向，剩餘線圈的極性也就自動生成了。如圖2所示，從圖上看，從上到下的線圈依次為第一到第十個極的線圈，每個線圈的左端為繞進端，每個線圈的右端為繞出端，第一個極上線圈、第二個極上線圈、第五個極上線圈、第六個極上線圈以及第七個極上線圈的繞進端為正極，第一個極上線圈、第二個極上線圈、第五個極上線圈、第六個極上線圈以及第七個極上線圈的繞出端為負極，第三個極上線圈、第四個極上線圈、第八個極上線圈、第九個極上線圈以及第十個極上線圈的繞出端為正極，第三個極上線圈、第四個極上線圈、第八個極上線圈、第九個極上線圈以及第十個極上線圈的繞進端為負極，第一個極上線圈的繞出端與第二個極上線圈的繞進端連接，第二個極上線圈的繞出端與第三個極上線圈的繞出端連接，第三個極上線圈的繞進端與第四個極上線圈的繞出端連接，第四個極上線圈的繞進端與第五個極上線圈的繞進端連接，第五個極上線圈的繞出端與第六個極上線圈的繞進端連接，第六個極上線圈的繞出端與第七個極上線圈的繞進端，第七個極上線圈的繞出端與第八個極上線圈的繞出端連接，第八個極上線圈的繞進端與第九個極上線圈的繞出端連接，第九個極上線圈的繞進端與第十個極上線圈的繞出端連接，第十個極上線圈的繞進端通過串聯一個電阻R以及一個電壓表5與第一個極上線圈的繞進端連接，串聯該電阻R以防止輸出的電壓過大。通過該電壓表5就可以觀察正弦或餘弦電壓的輸出波形了，圖2中的電路可以是正弦線圈連接成的外掛電路， 也可以是餘弦線圈連接成的外掛電路。無論是正弦線圈還是餘弦線圈連接成外掛電路的方法都是一樣的。進一步改進，所述電機仿真軟體為ansoft軟體，當然也可以選用其他電機仿真軟體，其基本的設計思路是一樣的。進一步改進，磁阻式旋轉變壓器的仿真方法還包括以下步驟在第一外掛電路的迴路以及第二外掛電路的迴路中分別串聯有用於觀察仿真結果的電壓表。在本發明的仿真過程，想要得到的仿真結果為二次側繞組感應一次側繞組上的電壓激勵源，輸出正弦波形和餘弦波形，但是由於在採用ansoft軟體為仿真軟體時，而如果二次側繞組的激勵源為外掛電路，則無法直接通過軟體得到可觀察的輸出波形，因此要在外掛電路上設置所述電壓表5，用於觀察二次側繞組輸出的仿真結果，所述仿真結果也就是二次側繞組感應一次側繞組的激勵電壓，輸出正弦波形和餘弦波形，當輸出的正弦波形或餘弦波形的幅值大小不一致時，則說明該仿真結果不準確。如圖1所示，變壓器的仿真模型是根據所述變壓器的結構，材質以及氣隙來建立的。具體的參數如下，所述變壓器的定子1和轉子2均為矽鋼合金，所述變壓器的繞組3為銅金屬，所述變壓器的轉軸4為鋼金屬，所述氣隙中的氣體為空氣。當然在仿真過程中，變壓器的材質可以不是以上參數，但是變壓器在設置為其他參數的材質時，會影響輸出的仿真結果的準確性，無法得到所要的仿真結果。而所述氣隙中的氣體為空氣，是為了使該變壓器的仿真模型能在較真實的仿真環境中工作，這樣才能測試出來變壓器的具體性能是否能符合要求，提高仿真結果的準確性。圖3為本發明仿真方法具體操作過程的流程圖。本發明仿真方法具體操作過程如下步驟S01，在軟體中建立初步的仿真模型，初步的仿真模型包括變壓器定子、轉子、 轉軸以及繞組的結構；步驟S02，在初步的仿真模型中定義變壓器定子、轉子、轉軸以及繞組的具體材質；
步驟S03，定義變壓器的氣隙中的氣體為空氣，形成真正的仿真模型；步驟S04，設置二次側繞組的激勵源為外掛電路，生成相應的外掛電路；步驟S05，設置一次側繞組的激勵源為正弦電壓，並設置電壓值；步驟S06，二次側繞組感應一次側繞組的電壓，輸出仿真結果。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種磁阻式旋轉變壓器的仿真方法，其特徵在於包括以下步驟在電機仿真軟體中，根據磁阻式旋轉變壓器建立極數為η且具有一次側繞組與二次側繞組的仿真模型；設置二次側繞組的激勵源為外掛電路，並根據每個極上線圈的匝數和繞線方向，將二次側繞組不同極數上的正弦線圈連接形成第一外掛電路，同時將二次側繞組不同極數上的餘弦線圈連接形成第二外掛電路；設置所述一次側繞組的激勵源為正弦電壓，以及設定電壓值；所述二次側繞組感應一次側繞組的電壓，輸出仿真結果。
2.如權利要求1所述的磁阻式旋轉變壓器的仿真方法，其特徵在於，建立第一外掛電路和第二外掛電路的具體步驟如下設置每個極上線圈的匝數和繞線方向，以及第一極上正弦線圈和餘弦線圈的極性；根據線圈的繞線方向，第二極到第η極上正弦線圈以及餘弦線圈的極性自動生成；將第一個極上正弦線圈的負極與第二極上正弦線圈的正極連接，第二個極上正弦線圈的負極與第三個極上正弦線圈的正極連接，……，直到第η個極上正弦線圈的負極與第一個極上正弦線圈的正極連接形成迴路作為第一外掛電路；同時將第一個極上餘弦線圈的負極與第二極上餘弦線圈的正極連接，第二個極上餘弦線圈的負極與第三個極上餘弦線圈的正極連接，……，直到第η個極上餘弦線圈的負極與第一個極上餘弦線圈的正極連接形成迴路作為第二外掛電路。
3.如權利要求2所述的磁阻式旋轉變壓器的仿真方法，其特徵在於還包括以下步驟， 在第一外掛電路的迴路以及第二外掛電路的迴路中分別串聯有一用於觀察仿真結果的電壓表。
4.如權利要求1所述的磁阻式旋轉變壓器的仿真方法，其特徵在於還包括以下步驟根據所述變壓器的結構，材質以及氣隙建立仿真模型。
5.如權利要求4所述的磁阻式旋轉變壓器的仿真方法，其特徵在於所述變壓器的定子和轉子均為矽鋼合金，所述變壓器的繞組為銅金屬，所述變壓器的轉軸為鋼金屬。
6.如權利要求5所述的磁阻式旋轉變壓器的仿真方法，其特徵在於還包括以下步驟 所述氣隙中的氣體為空氣。
7.如權利要求1所述的磁阻式旋轉變壓器的仿真方法，其特徵在於所述電機仿真軟體為ansoft軟體。
8.如權利要求1所述的磁阻式旋轉變壓器的仿真方法，其特徵在於極數η的取值範圍為2-30，η為偶數。
全文摘要
本發明提供了一種磁阻式旋轉變壓器的仿真方法，包括以下步驟在電機仿真軟體中，根據磁阻式旋轉變壓器建立極數為n且具有一次側繞組與二次側繞組的仿真模型；設置二次側繞組的激勵源為外掛電路，並根據每個極上線圈的匝數和繞線方向，將二次側繞組不同極數上的正弦線圈連接形成第一外掛電路，同時將二次側繞組不同極數上的餘弦線圈連接形成第二外掛電路；設置所述一次側繞組的激勵源為正弦電壓，以及設定電壓值；所述二次側繞組感應一次側繞組的電壓，輸出仿真結果。該仿真方法能實現對磁阻式旋轉變壓器的仿真。
文檔編號G06F17/50GK102207985SQ20101014131
公開日2011年10月5日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者李周清, 覃雲萍 申請人:比亞迪股份有限公司