[发明专利]基于d-q坐标系的补偿脉冲发电机绕组电流的计算方法

权利要求书

1.基于d-q坐标系的补偿脉冲发电机绕组电流的计算方法，其特征在于，在补偿脉冲发电机的定子外壁和补偿元件之间设有正交摆放的A相电枢绕组和B相电枢绕组以及正交摆放的C相电枢绕组和D相电枢绕组，所述A相电枢绕组和B相电枢绕组与所述C相电枢绕组和D相电枢绕组的电流流向相反，将所述补偿元件等效为正交摆放的两对补偿筒；

所述计算方法包括：

在自然坐标系下建立补偿脉冲发电机的回路电压矩阵方程和磁链矩阵方程；

式(1)为所述回路电压矩阵方程，其中，u_ab表示自然坐标系下的定子A相绕组与B相绕组之间的电压，u_cd表示自然坐标系下的定子C相绕组与D相绕组之间的电压，u_s表示自然坐标系下的补偿元件的电压，u_f表示励磁场的电压；R_ab表示定子A相绕组与B相绕组之间的电阻，R_cd表示定子C相绕组与D相绕组之间的电阻，R_s表示补偿元件的电阻，r_f表示励磁场的电阻；i_ab表示自然坐标系下的定子A相绕组与B相绕组之间的电流，i_cd表示自然坐标系下的定子C相绕组与D相绕组之间的电流，i_s表示自然坐标系下的补偿元件的电流，i_f表示励磁场的电流；表示自然坐标系下的定子A相绕组与B相绕组之间的磁链微分，表示自然坐标系下的定子C相绕组与D相绕组之间的磁链微分，表示自然坐标系下的补偿元件的磁链微分，表示励磁场的磁链微分；

式(2)为所述磁链矩阵方程，其中，L_ab表示定子A相绕组与B相绕组之间的电感，L_cd表示定子C相绕组与D相绕组之间的电感，L_s表示补偿元件的电感，L_f表示励磁场的电感，L_s-f表示补偿元件与励磁场之间的电感；M_ab-cd表示定子A相绕组和B相绕组与定子C相绕组和D相绕组之间的互感，M_ab-s表示定子A相绕组和B相绕组与补偿元件之间的互感，M_ab-f表示定子A相绕组和B相绕组与励磁场之间的互感，M_cd-s表示定子C相绕组和D相绕组与补偿元件之间的互感，M_cd-f表示定子C相绕组和D相绕组与励磁场之间的互感，上标T表示转置；

将自然坐标系下的回路电压矩阵方程和磁链矩阵方程分别乘以旋转参考矩阵进行坐标转换得到d-q坐标系下的回路电压矩阵方程和磁链矩阵方程；

式(3)为所述旋转参考矩阵，其中，θ表示转子转过的角度；

U_dq0＝PU_abc (4)

ψ_dq0＝Pψ_abc (5)

式(4)中，U_abc为自然坐标系下的回路电压矩阵方程的简写，U_dq0为d-q坐标系下的回路电压矩阵方程的简写；式(5)中，ψ_abc为自然坐标系下的磁链矩阵方程的简写，ψ_dq0为d-q坐标系下的磁链矩阵方程的简写；

将在d-q坐标系下的回路电压矩阵方程左乘旋转参考矩阵的转置矩阵后，再左乘所述旋转参考矩阵，并根据第一化简原则进行化简得到d-q坐标系下的回路电压矩阵的常微分方程组；

式(7)为所述第一化简原则的公式，指代对角矩阵形式，P^T为所述旋转参考矩阵的转置矩阵；

式(8)为所述d-q坐标系下的回路电压矩阵的常微分方程组，其中，u_IDQ表示d-q坐标系下的定子A相绕组与B相绕组之间的电压，u_ODQ表示d-q坐标系下的定子C相绕组与D相绕组之间的电压，u_SDQ表示d-q坐标系下的补偿元件的电压；i_IDQ表示d-q坐标系下的定子A相绕组与B相绕组之间的电流，i_ODQ表示d-q坐标系下的定子C相绕组与D相绕组之间的电流，i_SDQ表示d-q坐标系下的补偿元件的电流；ψ_IDQ表示d-q坐标系下的定子A相绕组与B相绕组之间的磁链，ψ_ODQ表示d-q坐标系下的定子C相绕组与D相绕组之间的磁链，ψ_SDQ表示d-q坐标系下的补偿元件的磁链；

将在d-q坐标系下的磁链矩阵方程左乘旋转参考矩阵的转置矩阵后，再左乘所述旋转参考矩阵，并根据第二化简原则进行化简得到d-q坐标系下的磁链矩阵的常微分方程组，包括：

所述将在d-q坐标系下的磁链矩阵方程左乘旋转参考矩阵的转置矩阵的公式如下：

由于

则将所述旋转参考矩阵左乘式(9)得到：

最后根据所述第二化简原则进行化简得到d-q坐标系下的磁链矩阵的常微分方程组；

式(10)为所述第二化简原则的公式，其中x指代电感或互感的对角矩阵形式；

式(11)为所述d-q坐标系下的磁链矩阵的常微分方程组，其中，M_inner-field表示d-q坐标系下的定子A相绕组和B相绕组与励磁场之间的互感，-M_outer-field表示d-q坐标系下的定子C相绕组和D相绕组与励磁场之间的互感，-表示方向，M_shield-field表示d-q坐标系下的补偿元件与励磁场之间的互感；

将所述d-q坐标系下的磁链矩阵的常微分方程组代入所述d-q坐标系下的回路电压矩阵的常微分方程组得到所述补偿脉冲发电机的各相电枢绕组电流和补偿电流的常微分方程组，并进行求解得到d-q坐标系下的补偿脉冲发电机的各相电枢绕组电流；

式(12)为所述各相电枢绕组电流和补偿电流的常微分方程组。