交流电机支路不对称绕组排列优化设计方法及支路不对称绕组排列方案的制作方法_2

文档序号:9923261阅读:来源:国知局
时本发明 能够自动滤除大量无用方案,大大提高了支路不对称绕组的设计精度和效率,具有较强的 实用性。
[0042] 本发明通过选出一个相带下的绕组布局方格图中针对一条支路的所有支路绕组 排列方案,并计算各支路绕组排列方案的合成电动势的幅值和相位;该方法大大缩减了计 算量;本发明将各支路绕组排列方案根据合成电动势的幅值和相位进行模糊分组处理,有 效地将支路幅值不对称度和最大相位差不满足设计要求的大量无用方案自动滤除,提高设 计精度;在组内进行支路绕组排列方案的捜索配合,该捜索配合方法可W滤除大量不满足 配合条件的支路绕组排列方案,避免了重复配合,提高设计效率;根据捜索配合的结果计算 绕组排列方案中支路幅值不对称度和最大相位差,进而选出不对称程度非常小的绕组排列 方案,从而最大限度的减小支路间环流,降低绕组损耗,大大提高电机运行的效率和稳定 性,延长电机的使用寿命。
【附图说明】
[0043] 图1为交流电机支路不对称绕组排列优化设计方法的流程图。
[0044] 图2为一个60°相带分布的绕组布局方格图。
[0045] 图3为图2中一个相带下的绕组布局方格图。
[0046] 图4为组内支路绕组排列方案捜索配合方法的流程图。
[0047] 图5为360槽=相交流电机定子绕组连接的结构示意图。
[004引图6为360槽=相交流电机绕组布局方格图。
[0049] 图7为图6中A相带下的绕组布局方格图。
[0050] 图8为支路绕组排列方案模糊分组方法示意图。
[0051 ]图9为支路绕组排列方案的幅值和相位区间分组示意图。
【具体实施方式】
[0052] 下面对本发明的【具体实施方式】进行描述,W便于本技术领域的技术人员理解本发 明,但应该清楚,本发明不限于【具体实施方式】的范围,对本技术领域的普通技术人员来讲, 只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,运些变化是显而易 见的,一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
[0053] 根据本申请的一个实施例,参见图1,图1为本发明交流电机支路不对称绕组排列 优化设计方法的流程图;该方法包括步骤Sl至S5,具体为:
[0054] 在步骤Sl中,根据交流电机定子绕组基本参数确定绕组布局方格图、绕组相带数 W及支路参数;
[0055] 根据本申请的一个实施例,根据交流电机的定子绕组的基本参数,选择定子绕组 的总槽数Z、极对数P、并联支路数a和相带分布度数U;利用公式(1)计算出每条支路所包含 槽矢量的总数n即为支路参数;利用公式(2)计算出绕组相带数V;
(1)
[0057]式中,Z为总槽数,m为相数,a为并联支路数;
[005引再将整个定子绕组布局方格图按相带数划分相带,相带划分如图2所示,根据相带 分布度数,利用公式(2)计算出整个定子绕组的相带数;
(2)
[0060] 式中,U为相带分布度数,V为绕组相带数。
[0061] 如图2所示,图2为一个60°相带分布的绕组布局方格图;其中,总列数为vXq,q为 每极每相槽数,每一列代表同相位的槽矢量;行数为极对数P,每一行代表一对极下所有不 同相位的槽矢量。
[0062] 每条支路所包含槽矢量的总数应为总槽数按每相每支路平均分得的槽数,即各支 路在方格图中所占方格的总数;因为方格图的行数为极对数P,所W每条支路对应同相位槽 矢量的个数不能超过极对数,表现在方格图中每条支路所占一列方格数量的范围为0~P。
[0063] 在步骤S2中:提取上述绕组布局方格图中一个相带下的绕组布局方格图,于上述 相带下的绕组布局方格图中针对一条支路选出所有支路绕组排列方案,具体为:
[0064] 根据本申请的一个实施例,如图3所示,图3为图2中一个相带下的定子绕组布局方 格图;根据每条支路包含同一相位槽矢量个数的范围,W及每条支路包含槽矢量的总数,从 上述一个相带下的绕组布局方格图中选出满足条件的槽矢量组合,运些槽矢量组合即是各 支路绕组所有的排列方案;
[0065] 在步骤S3中:计算所得支路绕组排列方案合成电动势的幅值和相位,并根据上述 幅值和相位对所有支路绕组排列方案进行模糊分组处理;具体为:
[0066] 根据矢量叠加原理,将上述选出的所有支路绕组排列方案,按公式(3)计算出各支 路合成电动势的幅值和相位;具体为:分别将各支路绕组排列方案中包含同相位槽矢量的 个数与对应的槽矢量相乘,再将各槽矢量的乘积求和,得到各支路绕组排列方案的合成电 动势;根据复数分解方法,得到各支路绕组排列方案合成电动势的幅值和相位; (3)
[006引式中,N功槽矢量个数,:为槽矢量对应的电动势。
[0069] 根据上述幅值和相位对支路绕组排列方案进行模糊分组处理,具体为:
[0070] 首先划分区间,计算每个区间的区间长度,具体方法为:
[0071] 提取上述所有支路绕组排列方案中合成电动势幅值的最大值Mmax和最小值MminW 及相位的最大值Fmax和最小值Fmin;根据设计要求的幅值支路不对称度和最大相位差的限定 值,利用公式(4)计算幅值的区间长度,公式(5 )计算相位的区间长度;
[0072] Ip = MmaxX (2 X Ae) (4)
[0073] 1m=2X Aph (5)
[0074] 式中,If为幅值区间长度,Ae为支路幅值不对称度限定值,1m为相位区间长度,Aph 为最大相位差限定值。
[0075] 上述区间划分的具体步骤为:
[0076] 根据支路绕组排列方案的幅值和相位的最大值和最小值,确定区间划分的起始点 和终点;起始点按照公式(6)计算得到,其中,当支路绕组排列方案的幅值和相位的最小值 能够整除区间长度时,区间的起始点为最小值;当不能够整除时,区间的起始点为小于最小 值的最接近整数倍区间长度对应的点;
[0077] 终点按照公式(7)计算得到,其中,当方案最大值能够整除区间长度时,区间的起 始点为最大值,当方案最大值不能够整除区间长度时,区间的起始点为大于最大值的最接 近的整数倍区间长度对应的点。
C6) (7)
[0080] 式中,CU为区间起始点,de为区间终点,Hmin为方案最小值,Hmax为方案最大值,1为对 应区间长度。
[0081] 所有幅值和相位的分组区间确定好W后,将所有支路绕组排列方案按幅值和相位 进行模糊分组处理,将幅值和相位区间模糊分组可W保证所有幅值和相位相近的支路绕组 方案都能得到有效配合;将各支路绕组排列方案进行分组处理可W有效地将大量支路幅值 不对称度和最大相位差不满足设计要求的无用方案自动滤除,大大提高了设计精度。
[0082] 在步骤S4中,根据一个相带下各支路绕组在方格图中同相位槽矢量个数之和为极 对数的原则,在上述各组内对各支路绕组排列方案进行捜索配合,选出各组中所有满足条 件的绕组排列方案;即将所有支路绕组排列方案分组之后,W组为单位,在组内进行支路绕 组排列方案的配合,W选出满足条件的绕组排列方案;在组内方案中依次取a条支路绕组方 案进行判断,Wa条支路在方格图中同一列方格的总和为极对数P为判别条
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