[發明專利]一種基于數值仿真獲取電機高頻阻抗參數的方法

在審

• 申請號: 202211512120.0
• 申請日: 2022-11-29
• 公開（公告）號: CN115795863A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 于大偉;施振川;宋秀毅;寧雪梅;曾錚;解偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所;泉州裝備制造研究所;貴陽航空電機有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/10;G06F119/02
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳雪瑩

本發明公開了一種基于數值仿真獲取電機高頻阻抗參數的方法，其采用“整體原型?分段模擬?分解計算?重整計算”的方法流程，將電機整體原型分解為前端部繞組發射空間、后端部繞組發射空間、主體繞組發射空間三段模擬空間，按各段模擬空間分別模擬計算出高頻阻抗的電阻、電感和電容參數，然后采用多導體分解計算模型分別獲得各段模擬空間的單導體高頻阻抗的電阻、電感和電容參數，最后根據高頻阻抗外部繞組連接模型重整計算多匝繞組高頻阻抗的電阻、電感和電容參數。與現有技術相比，本發明方法不僅能快速、準確獲取電機高頻阻抗參數，而且能在樣機制造之前為系統電磁兼容信號綜合分析提供模型參數。

技術領域

本發明涉及一種獲取電機高頻阻抗參數的方法，尤其是基于數值仿真獲取電機高頻阻抗參數的方法。

背景技術

目前，公知的電機高頻阻抗參數獲取有兩種方法。

第一種獲取電機高頻阻抗參數的方法通過阻抗測試儀器檢測得到。這種方法，需要在獲得電機樣機的條件下，將電機繞組按所檢測的阻抗要求連接到阻抗測試儀器，阻抗測試儀器對電機繞組輸入不同頻率的電壓信號，檢測電流信號及相位偏差，并由電壓電流信號計算阻抗，以此獲取電機高頻阻抗參數。但是，這種檢測方式僅能在電機制造出樣機后進行，無法在電機設計階段提供電機高頻阻抗參數，不能在機電系統設計階段進行電磁兼容信號綜合分析。

第二種獲取電機高頻阻抗參數的方法是通過電機三維空間高頻電磁場模型仿真得到。這種方法在電機的三維模型及其周邊環境上應用高頻電磁場微分方程組與弱解方程，采用離散化網格的方法，通過巨型矩陣迭代求解的方法，模擬高頻電路與高頻電磁場的相互作用，并計算線圈的高頻阻抗。這種方法網格數量巨大，動輒上百萬網格，計算緩慢，求解收斂性差，計算精度受限，容易造成結果失真，且一般電機繞組由幾十上百根導線組成，而三維模型對此類多匝線圈的完全模擬存在難以收斂的問題，在模擬多匝線圈的阻抗特性上存在困難。

發明內容

為了克服現有的高頻電磁場數值仿真不能快速準確獲取電機高頻阻抗參數的不足，本發明的目的是提供一種基于數值仿真獲取電機高頻阻抗參數的方法，該方法不僅能快速、準確獲取電機高頻阻抗參數，而且能在樣機制造之前為系統電磁兼容信號綜合分析提供模型參數。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于數值仿真獲取電機高頻阻抗參數的方法，將電機整體原型按照電路的疊加和磁場的輻射特性分解為三段模擬空間；然后對各段模擬空間分別模擬計算出高頻阻抗的電阻、電感、電容參數；再采用多導體分解計算模型分別獲得各段模擬空間的單導體高頻阻抗的電阻、電感、電容參數；最后根據高頻阻抗外部繞組連接模型分別重整計算各段模擬空間的多匝繞組高頻阻抗的電阻、電感、電容參數；其中，各段模擬空間內的同相導線電阻值分解重整采用串聯模型，電感值分解重整采用串聯模型，電容值分解重整采用并聯模型。

進一步地，本發明的一種基于數值仿真獲取電機高頻阻抗參數的方法，通過如下步驟實現：

S1：分段模擬

將電機整體原型按照電路的疊加和磁場的輻射特性分解為三段模擬空間，分別為對應于電機前端繞組的前端繞組發射空間、對應于電機后端繞組的后端繞組發射空間、對應于電機主體繞組的主體繞組發射空間；對主體繞組發射空間采用降階的二維等效仿真模型進行仿真模擬，對前端繞組發射空間和后端繞組發射空間分別采用簡化為單一導體后的三維空間高頻電磁場仿真模型進行仿真模擬；

S2：分解計算

對各段模擬空間的仿真結果進行分解，通過如下公式(1)、公式(2)和公式(3)分別分解出各段模擬空間中各相的單導體電阻R_t、單導體電感L_t和單導體電容C_t；