[发明专利]一种适用于分析共模干扰的三相交流电机高频模型

说明书

本发明属于电力电子技术领域，提供一种适用于分析共模干扰的三相交流电机高频模型，由U、V、W三相绕组电路并联构成；任一相绕组电路均包括：涡流损耗电阻、线圈寄生电感、匝间效应等效电阻、匝间效应等效电感、匝间效应等效电容、以及绕组前端与定子之间的杂散电容、绕组末端与定子之间的杂散电容，涡流损耗电阻与线圈寄生电感并联形成一个并联网络、一端与电机绕组端点相连、另一端与电机中性点相连，匝间效应等效电阻、匝间效应等效电感与匝间效应等效电容依次串联形成一个串联网络、一端与电机绕组端点相连、另一端接地；本发明提供三相交流电机高频模型具有较高精度，且存在物理意义，对工程和电机研究有较大的贡献。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种适用于分析共模干扰的三相交流电机高频模型。

背景技术

随着科学技术的深入发展，对电机建模的要求也越来越高，尤其随着智能制造和数控行业对三相交流电机的需求与日俱增，对三相交流电机高频建模的精度、频率范围提出了更高的要求。为满足一定频段内，工程对电机精准建模的需求，国内外许多涉及智能制造领域的公司、知名院校和科研单位纷纷对电机建模展开研究，并取得了丰硕的研究成果，得到了一系列的电机高频模型，但这些模型都有或多或少的缺陷，有待进一步地优化。

目前，对电机高频建模的方法主要有两种：一种是考虑了电机的物理结构，基于物理结构提出了一种电机高频模型，然后利用精密仪器对电机的相关参数进行测量，对测量数据进行处理得到了电机模型相关参数，用Pspice、Candence等电路仿真软件对电机高频模型进行仿真，得到的电机共模阻抗幅值与相角和实际测量得到的阻抗幅值和相角差别比较大，已经不能很好地满足工程的误差要求；另一种是不考虑电机的物理结构，直接利用精密仪器对电极的共模阻抗进行测量，然后用Matlab中的相关函数对阻抗曲线进行高阶拟合，得到一个拟合的阻抗传递函数，然后对传递函数进行纯数学的分解，得到由几个小电路网络串联而成的电机高频模型，同样用Pspice、Candence等电路仿真软件对电机模型进行仿真，得到的电机共模阻抗幅值与相角和实际测量得到的阻抗幅值和相角完全相同，但是这种方法对工程以及电机高频等效电路分析没有任何帮助，因为这种方法得到的模型没有考虑电机的物理结构，而且会出现电阻的阻值、电感的感抗、电容的容抗为负值，与实际电阻的阻值、电感的感抗、电容的容抗为正值是矛盾，对电机高频模型的分析以及工程实践没有任何指导意义。因此，在一定频段内，具有较高精度、有物理意义的基于电机物理结构的三相交流电机高频模型成为我们研究重点。

发明内容

本发明目的在于提供一种适用于分析共模干扰的三相交流电机高频模型，用以克服现有的电机高频模型精度较差、不能满足工程需要或者精度高、但对工程以及电机研究没有指导意义的问题。本发明提供三相交流电机高频模型具有较高精度，且存在物理意义，对工程和电机研究有较大的贡献。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种适用于分析共模干扰的三相交流电机高频模型，由U、V、W三相绕组电路并联构成；其特征在于，任一相绕组电路均包括：涡流损耗电阻、线圈寄生电感、匝间效应等效电阻、匝间效应等效电感、匝间效应等效电容、以及绕组前端与定子之间的杂散电容、绕组末端与定子之间的杂散电容，其中，所述涡流损耗电阻与线圈寄生电感并联形成一个并联网络、一端与电机绕组端点相连、另一端与电机中性点相连，所述匝间效应等效电阻、匝间效应等效电感与匝间效应等效电容依次串联形成一个串联网络、一端与电机绕组端点相连、另一端接地，所述绕组前端与定子之间的杂散电容接于电机绕组端点与地之间，所述绕组末端与定子之间的杂散电容接于电机中性点与地之间。

进一步的，上述三相交流电机高频模型的模型参数计算过程为：

步骤1：采用拉普拉斯变换，写出电机高频模型的s域的阻抗表达式，并对阻抗表达式进行化简，得到阻抗表达式的分子和分母的阶数；