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_3

文档序号:9923261阅读:来源:国知局
件,选出所有满 足要求的支路绕组配合方案;
[0083] 根据本申请的一个实施例,参见图4,图4为组内支路绕组排列方案捜索配合方法 的流程图,具体包括步骤S41至S48:
[0084] 在步骤S41中,在组内取一条支路绕组排列方案,检测该支路绕组排列方案在一个 相带下的绕组布局方格图中所选取各列槽矢量的个数;
[0085] 在步骤S42中,根据每条支路对应同相位槽矢量的选择范围不能超过极对数W及 各支路同相位槽矢量的个数和为极对数的原则,再根据第一条支路绕组排列方案各列槽矢 量的个数选取第二条支路绕组排列方案;
[0086] 在步骤S43中,判断是否找到满足条件的支路绕组排列方案;
[0087] 在步骤S44中,如果找到满足条件的支路绕组排列方案,则检测该支路绕组排列方 案各列槽矢量个数,并将上述第一条支路绕组排列方案和第二条支路绕组排列方案各列槽 矢量个数相加;
[0088] 在步骤S45中,根据前两条支路对应列槽矢量之和,并根据每条支路对应同相位槽 矢量的选择范围不能超过极对数W及各支路同相位槽矢量的个数和为极对数的原则,选择 第=条支路绕组排列方案;
[0089] 在步骤S46中,判断是否找到满足条件的支路绕组排列方案;
[0090] 在步骤S47中,如果满足,则按照上述方式及原则,选取a-1条支路绕组排列方案;
[0091] 在步骤S48中,根据上述a-1条支路绕组排列方案各列槽矢量之和W及各支路同相 位槽矢量的个数和为极对数的原则,选择第a条支路绕组排列方案,存储配合成功的绕组排 列方案;
[0092] 检测支路绕组排列方案是否全部完成配合,如果全部完成配合,则完成组内捜索 配合;
[0093] 该捜索配合方法可W滤除大量不满足要求的绕组排列方案,从而避免了重复配 合,提高了设计效率。
[0094] 在步骤S5中,计算各绕组排列方案的支路幅值不对称度和最大相位差,对比不对 称度和最大相位差,根据比较结果,选择不对称度和相位差均非常小的方案即为定子绕组 的排列方案,完成对支路不对称绕组排列的优化设计,具体为:
[0095] 将各组内选出的绕组排列方案计算支路幅值不对称度和最大相位差;
[0096] 按照公式(8)计算支路幅值不对称度,按照公式(9)计算最大相位差,最后通过比 较不对称度和相位差,选出支路幅值不对称度小和相位差均非常小的支路绕组排列方案。
(8)
[0098] 式中:Emax为支路绕组排列方案幅值的最大值;Emin为支路绕组排列方案的幅值的 最小值;
[0099] 《二瑶 ax-料团 C9)
[0100] 式中:巧为支路绕组排列方案的最大相位,为支路绕组排列方案的最小相 位。
[0101] 下面W-台6支路10极360槽60°相带分布的=相交流电机为例,结合附图进一步 对本发明的【具体实施方式】进行详细说明,具体实施步骤如下:
[0102]交流电机定子绕组的总槽数Z为360、极对数P为5、支路数a为6,根据公式(10)计算 得到每极每相槽数q;
(10)
[0104]根据公式(11)计算得到每条支路所包含槽矢量的总数n;
(11)
[0106]根据公式(12)计算得到绕组相带数V;
(12)
[0108] 如图5所示,图5为360槽=相交流电机定子绕组连接的结构示意图,该电机的定子 绕组为=相,每相包含2个相带,每个相带包含=条支路,每个支路包含20个槽矢量;
[0109] 将上述360槽水轮发电机定子绕组表示成方格图的形式,如图6所示,图6为360槽 =相交流电机绕组布局方格图;根据绕组相带数将该360槽绕组布局方格图分成A、Z、B、X、 C、Y共6个相带部分,每个相带下的方格图为平均分配;其中,方格图的列数为每极每相槽 数,每一列代表同相位的槽矢量;行数为极对数,每一行代表一对极下所有不同相位的槽矢 量;因此,可W确定360槽方格图的行数为5行,列数为12列;一行一共72个槽矢量,槽距电角 度为360°/72 = 5° ;
[0110] 从上述绕组布局方格图中选取A相带下的绕组布局方格图,如图7所示,图7为图6 中A相带下的绕组布局方格图;按照每条支路包含同一相位槽矢量个数不能超过5, W及每 条支路包含槽矢量的总数为20的原则,从上述相带下的绕组布局方格图的每列中分别选出 满足上述条件的槽矢量组合,运些槽矢量组合即是各支路绕组排列的所有方案;
[0111] 分别计算上述各支路绕组排列方案的合成电动势,按照公式(3)进行计算,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进行相乘,再 将得到的乘积求和,得到各支路绕组排列方案的合成电动势;
[0112] 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;
[0113] 例如,选择了前4列方格为一条支路,那么该支路的合成电动势为:
[0114] 2e = 5Xej〇+5Xe*WXeji〇WXeji5 (13)
[0115] 根据欧拉公式6'^8 = (3〇30 + ^'3;[]10,展开并相加,计算结果如式(14)所示,将其表示成 向量形式,即Ae^形式,得到合成电动势的幅值和相位。 5 X (H-J X {)) + 5 X (0.9996-fj x 0.0278)
[0116] +5 X (0.9984+j X 0.0555) + 5 X (0.9965+j X 0.0832) = 19.973十j X 0.833 CM) = 19.99ei'2W7
[0117] 对上述得到的幅值和相位进行模糊分组处理,首先划分区间,计算每个区间的区 间长度;根据设计要求,支路幅值不对称度限定值为0.5%,最大相位差限定值为0.5%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排列方案都能得到配合; 模糊分组示例如图8所示,如在Al组与A3组中的方案没有交集,运使得处在Al组后部的方案 和处在A3组前部的方案失去了配合的机会,而它们中有可能包含满足条件的绕组排列方 案;若把运部分方案再划分成一组进行配合,则可W避免漏掉可能配合成功的方案,如在Al 组与A3组之间再分一个A2组,则A2组包含了 Al组后部的方案和在A3组前部的方案,即可解决 此类问题;
[0118] 再按照公式(3)和公式(4)的计算方法,得到幅值区间长度和相位区间长度;再根 据公式(5)和公式(6)计算得到起始点和终点;根据起始点和终点W及区间长度,对上述所 有支路绕组排列方案进行模糊分组处理,其全部幅值和相位区间分组示例如图9所示。
[0119] 将所有支路绕组方案分完组之后,W组为单位,在各组内捜索配合各支路绕组排 列方案,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为判别条件,选出所有满足要求的 支路绕组配合方案。
[0120] 在本实施例中,并联支路数为3,极对数为5,由于3条支路同相位槽矢量的个数和 必须等于5,若每条支路槽矢量的个数限制在1~3之间,所W3条支路槽矢量个数的配合组 合只可能为 1
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