[發(fā)明專利]一種鼠籠式感應(yīng)電機有限元仿真高效的工作點設(shè)置方法

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• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113420470A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸飛;迪特·格林;辛康
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫市同威科技有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 杭州創(chuàng)信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33383
• 代理人: 吳清珠

本發(fā)明公開了一種鼠籠式感應(yīng)電機有限元仿真高效的工作點設(shè)置方法，包括步驟一：通過有限元仿真，測量鼠籠式感應(yīng)電機的定子電感磁化曲線；步驟二：依據(jù)測量的定子電感磁化曲線，計算轉(zhuǎn)子電感磁化曲線與定轉(zhuǎn)子互感磁化曲線；步驟三：設(shè)定磁化電流幅值的起始值；步驟四：依據(jù)磁化曲線，計算相應(yīng)磁化電流幅值所對應(yīng)的定子電感、轉(zhuǎn)子電感、與定轉(zhuǎn)子間互感；步驟五：計算轉(zhuǎn)子滑差頻率；步驟六：計算轉(zhuǎn)子電流。本發(fā)明，可精確計算感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)子電阻與轉(zhuǎn)子電感，從而得到有限元分析所需的準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子滑差頻率，只需一次有限元仿真即可得到感應(yīng)電機在期望工作點的的性能，無需迭代。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及感應(yīng)電機有限元仿真技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鼠籠式感應(yīng)電機有限元仿真高效的工作點設(shè)置方法。

背景技術(shù)

鼠籠式感應(yīng)電機因可靠性高、價格低廉等優(yōu)點，在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。然而，因轉(zhuǎn)子鼠籠的存在，運行過程中轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流產(chǎn)生銅損，導(dǎo)致其效率相較于同步電機較低，特別是在高速電機領(lǐng)域。目前，許多科研機構(gòu)與公司致力于通過有限元分析，設(shè)計更高效、性能更優(yōu)良的感應(yīng)電機，以應(yīng)對未來出行的交通電氣化所帶來的需求，如電動汽車、游艇、飛機等。效率圖是評價一款電機設(shè)計其電磁性能好壞的關(guān)鍵圖表。要得到電機的效率圖，需要檢驗電機在每一個可能的工作點的電磁效率，因此需要運行大量的有限元仿真才可制作完整的效率圖。相較于同步電機，感應(yīng)電機效率圖的制作更加費時。因轉(zhuǎn)子鼠籠的存在，在有限元仿真中涉及到轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓與轉(zhuǎn)子電流，極大地增加了單個工作點的有限元電磁仿真時間。更為重要的是，需要設(shè)置正確的轉(zhuǎn)子滑差頻率，才能將轉(zhuǎn)子磁鏈準(zhǔn)確定向于d軸。

然而，轉(zhuǎn)子滑差頻率由轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電感以及定子電流指令值決定，目前用于計算轉(zhuǎn)子電感的方法其精度較差，進而得到的轉(zhuǎn)子滑差頻率精度不能滿足轉(zhuǎn)子磁鏈準(zhǔn)確定向的要求。當(dāng)前廣泛使用的方法，需要多次進行有限元的迭代仿真，一步步修正轉(zhuǎn)子滑差頻率，進而一步步地使感應(yīng)電機的有限元模型能夠運行在指定的工作點。這又進一步增加了制作效率圖的時間，在不損失精度的前提下縮短制作效率圖的時間，傳統(tǒng)的通過有限元迭代仿真使感應(yīng)電機有限元模型運行至指定工作點的方法急需被摒棄，以適應(yīng)日益增長的對于感應(yīng)電機在電動交通領(lǐng)域的電磁設(shè)計需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種鼠籠式感應(yīng)電機有限元仿真高效的工作點設(shè)置方法，以提高有限元分析的效率，縮短電機在指定工作點的有限元分析時間，避免了對有限元仿真進行迭代。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鼠籠式感應(yīng)電機有限元仿真高效的工作點設(shè)置方法，步驟如下：

步驟一、通過有限元仿真，測量鼠籠式感應(yīng)電機的定子電感磁化曲線；

其中，對于特定的定子電流幅值，運行有限元仿真得到定子磁鏈的幅值(仿真中轉(zhuǎn)子開路)，從而通過計算，得到對應(yīng)這一磁化電流幅值的定子電感值。改變定子電流幅值，并多次運行有限元仿真，從而得到定子電感的磁化曲線。

步驟二、依據(jù)測量的定子電感磁化曲線，計算轉(zhuǎn)子電感磁化曲線與定轉(zhuǎn)子互感磁化曲線；

其中，在計算過程中，需要用到“受磁飽和影響的氣隙長度”這一中間量；轉(zhuǎn)子電感磁化曲線，定轉(zhuǎn)子互感曲線如。

步驟三、設(shè)定磁化電流幅值的起始值；

步驟四、依據(jù)磁化曲線，計算相應(yīng)磁化電流幅值所對應(yīng)的定子電感、轉(zhuǎn)子電感、與定轉(zhuǎn)子間互感；

步驟五、計算轉(zhuǎn)子滑差頻率；

步驟六、計算轉(zhuǎn)子電流；

步驟七、結(jié)合定子電流的給定值，計算磁化電流，并更新其幅值；

步驟八、重復(fù)步驟四至步驟七，直到磁化電流幅值更新后，相較于前一次迭代的變化率小于要求；

步驟九、利用所得到的磁化電流幅值，再次執(zhí)行步驟四與步驟五；