[发明专利]五相定子双绕组异步发电机及其参数优化方法

摘要

本发明公开了五相定子双绕组异步发电机及其参数优化方法，属于定子双绕组异步发电机的技术领域。本发明提出了一种五相定子双绕组异步电机，定子双绕组为一套星形整距集中结构的五相功率绕组和一套星形整距集中结构的五相控制绕组，功率绕组和控制绕组均为单层绕组且具有相同的极对数，紧耦合的功率绕组和控制绕组分上下两层同槽安放在定子槽中；采用谐波注入的非正弦供电技术，以电机体积和质量最小为目标，对电机参数进行迭代优化，改善了电机气隙磁密的波形使其为准方波，充分利用了铁芯，改善电机的饱和，并且提高了电机转矩密度和功率密度。

主权项

五相定子双绕组异步发电机的参数优化方法，其特征在于，以非正弦供电时发电机体积V和质量M最小为目标，对定子内径、定子外径、铁芯长度、气隙、转子外径、转子内径的取值进行迭代优化，具体包括如下步骤：A、初始化发电机体积V、定子槽数Z1、转子槽数Z2、转子内径Di2，选定定转子槽型；B、计算定子内经Di1、定子外径D1、铁芯长度lef、气隙δ、转子外径D2，保持转子内径Di2不变并在保证槽满率的前提下调整定转子槽型，开始第k次迭代优化，k为正整数；C、在发电机控制绕组侧注入五相基波电压和五相三次谐波电压，调节五相基波电压的幅值和初始相位以及五相三次谐波电压的幅值和初始相位，使得基波气隙磁场与三次谐波磁场的合成磁场波形为“准方波”且合成磁场幅值满足气隙磁密度幅值给定的约束；D、由第k次迭代中的气隙磁密幅值计算第k次迭代的发电机齿部磁密Btk和轭部磁密Bck；E、在步骤D所述第k次迭代的齿部磁密Bt和轭部磁密Bc满足过饱和临界给定值约束时确定发电机体积和质量，进入步骤F，否则，k取值加1，返回步骤B；F、当前后两次迭代优化的体积和质量满足优化目标时，结束迭代优化过程，第k次迭代优化计算的定子内径、定子外径、铁芯长度、气隙、转子外径、转子内径即为最优解，当前后两次迭代优化的体积和质量未满足优化目标时，k取值加1，返回步骤B继续迭代直至得到满足优化目标的定子内径、定子外径、铁芯长度、气隙、转子外径、转子内径。