[发明专利]一种双馈式感应电机有限元电磁仿真的快速设置转子电流的方法

说明书

本发明公开了一种双馈式感应电机有限元电磁仿真的快速设置转子电流的方法，步骤一、在有限元电磁模型的输入参数设置：在有限元电磁仿真模型中，输入定子电压参数，转子电流设置为非零值，其角度需与定子电压不同；步骤二、运行第一次有限元电磁仿真得到仿真结果：得到定子磁链、转子磁链、定子电流与转子电流的仿真结果；步骤三：对所得仿真结果进行dq变换；步骤四：绕组折算：利用等效电路进行计算，将双馈式感应电机的转子侧绕组折算至定子侧；步骤五：计算电机电感值：计算定子电感L_s、转子电感L_r与定转子互感L_m。本发明，无需进行转子电流迭代即可得到电机在某一特定运行点的转子电流，进而缩短双馈式感应电机的有限元电磁仿真的时长。

技术领域

本发明涉及感应电机有限元电磁仿真技术领域，尤其涉及一种双 馈式感应电机有限元电磁仿真的快速设置转子电流的方法。

背景技术

双馈式感应电机广泛应用于风力发电领域，其定子与电网直接相 连，转子通过变换器与电网相连。对接入电网的双馈式风力发电机， 普遍要求运行寿命能够在10年以上。因此，一款优秀的双馈式感应 发电机需要具有良好的电磁性能以保障其运行可靠性，如高效率、低 转矩波动、分布均匀的铜损等等。要设计一款性能良好的电机，不仅 需要对设计进行有限元电磁仿真以检验其电磁性能，更需要对设计进 行优化使其性能达到最优，如应用遗传算法、粒子群算法等等。电机 的有限元电磁仿真对运算量要求较高，特别是对感应电机的电磁仿 真。更重要的是：由于双馈式感应电机复杂的结构，并且受到磁饱和 的影响，要检验电机在某一特定运行点的性能时，目前所采用的方法 需要对转子电流值进行迭代，以使双馈式感应电机的有限元电磁模型 能够运行到特定的工作点，这又进一步增加了仿真时长，使得应用优 化算法对感应电机的电磁设计进行优化在时间上不可接受，目前鲜见 针对感应电机的依据有限元仿真的电磁优化的文献。

因此，为了解决上述问题，本发明提出一种双馈式感应电机的有 限元电磁仿真的快速设置转子电流的方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中“需要进行转子电流迭代才 能得到电机在某一特定运行点的转子电流，大大的延长了双馈式感应 电机的有限元电磁仿真时长”的缺陷，从而提出一种双馈式感应电机 有限元电磁仿真的快速设置转子电流的方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种双馈式感应电机有限元电磁仿真的快速设置转子电流的方 法，步骤如下：

步骤一、有限元电磁模型的输入参数设置：双馈式感应电机的有 限元电磁模型中，定子接电压源，转子接电流源，定子电压幅值U_s可 为电网额定电压，也可为其它非额定值，定子电压角度可设置为 任意值，转子电流幅值I_r取非零值，转子电流角度需要与定子电 压角度不同。

步骤二、运行第一次有限元电磁仿真，并得到如下仿真结果：定 子磁链ψ_{s_FEA}、转子磁链ψ_{r_FEA}、定子电流i_{s_FEA}、与转子电流i_{r_FEA}。

步骤三、对电磁仿真结果进行恒幅值dq变换，得到定子磁链 ψ_{sdq_FEA}，转子磁链ψ_{rdq_FEA}，定子电流i_{sdq_FEA}，转子电流i_{rdq_FEA}。

步骤四、对转子电流与转子磁链进行绕组折算，得到i_rdq和ψ_rdq；

步骤五、计算双馈式感应电机在特定定子电压下的电感值，定子 电感L_s，转子电感L_r，与定转子间互感L_m

步骤六、依据步骤5所得到的电感值，计算特定工作点所对应的 转子电流值