一種適用于分析共模干擾的三相交流電機(jī)高頻模型制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，提供一種適用于分析共模干擾的三相交流電機(jī)高頻模型，由U、V、W三相繞組電路并聯(lián)構(gòu)成；任一相繞組電路均包括：渦流損耗電阻、線圈寄生電感、匝間效應(yīng)等效電阻、匝間效應(yīng)等效電感、匝間效應(yīng)等效電容、以及繞組前端與定子之間的雜散電容、繞組末端與定子之間的雜散電容，渦流損耗電阻與線圈寄生電感并聯(lián)形成一個(gè)并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、一端與電機(jī)繞組端點(diǎn)相連、另一端與電機(jī)中性點(diǎn)相連，匝間效應(yīng)等效電阻、匝間效應(yīng)等效電感與匝間效應(yīng)等效電容依次串聯(lián)形成一個(gè)串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、一端與電機(jī)繞組端點(diǎn)相連、另一端接地；本發(fā)明專利技術(shù)提供三相交流電機(jī)高頻模型具有較高精度，且存在物理意義，對(duì)工程和電機(jī)研究有較大的貢獻(xiàn)。

A high frequency model of three-phase AC motor for analyzing common mode interference

The invention belongs to the technical field of power electronics, provides a suitable for the analysis of common mode interference in high frequency AC motor model, composed of U, V, W three-phase windings in parallel circuit; any phase winding circuit includes: eddy current loss resistance, coil turn effect parasitic inductance, equivalent resistance, interturn effect of equivalent inductance, winding the effect of equivalent capacitance, and between the front end and the stator winding, stator end winding and the stray capacitance between the stray capacitance, resistance and inductance coil eddy current loss in parallel to form a parallel network, end with the winding end point is connected, the other end is connected with the motor neutral point connected, turn the effect between the equivalent resistance and equivalent inductance effect between turns with the interturn equivalent capacitor are sequentially connected in series to form a series of network, connected with the winding end, the other end is grounded; the invention provides three The high frequency model of intersecting flow motor has high precision, and has physical meaning. It has great contribution to the research of engineering and motor.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種適用于分析共模干擾的三相交流電機(jī)高頻模型
本專利技術(shù)屬于電力電子
，具體涉及一種適用于分析共模干擾的三相交流電機(jī)高頻模型。
技術(shù)介紹
隨著科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展，對(duì)電機(jī)建模的要求也越來越高，尤其隨著智能制造和數(shù)控行業(yè)對(duì)三相交流電機(jī)的需求與日俱增，對(duì)三相交流電機(jī)高頻建模的精度、頻率范圍提出了更高的要求。為滿足一定頻段內(nèi)，工程對(duì)電機(jī)精準(zhǔn)建模的需求，國(guó)內(nèi)外許多涉及智能制造領(lǐng)域的公司、知名院校和科研單位紛紛對(duì)電機(jī)建模展開研究，并取得了豐碩的研究成果，得到了一系列的電機(jī)高頻模型，但這些模型都有或多或少的缺陷，有待進(jìn)一步地優(yōu)化。目前，對(duì)電機(jī)高頻建模的方法主要有兩種：一種是考慮了電機(jī)的物理結(jié)構(gòu)，基于物理結(jié)構(gòu)提出了一種電機(jī)高頻模型，然后利用精密儀器對(duì)電機(jī)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到了電機(jī)模型相關(guān)參數(shù)，用Pspice、Candence等電路仿真軟件對(duì)電機(jī)高頻模型進(jìn)行仿真，得到的電機(jī)共模阻抗幅值與相角和實(shí)際測(cè)量得到的阻抗幅值和相角差別比較大，已經(jīng)不能很好地滿足工程的誤差要求；另一種是不考慮電機(jī)的物理結(jié)構(gòu)，直接利用精密儀器對(duì)電極的共模阻抗進(jìn)行測(cè)量，然后用Matlab中的相關(guān)函數(shù)對(duì)阻抗曲線進(jìn)行高階擬合，得到一個(gè)擬合的阻抗傳遞函數(shù)，然后對(duì)傳遞函數(shù)進(jìn)行純數(shù)學(xué)的分解，得到由幾個(gè)小電路網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)而成的電機(jī)高頻模型，同樣用Pspice、Candence等電路仿真軟件對(duì)電機(jī)模型進(jìn)行仿真，得到的電機(jī)共模阻抗幅值與相角和實(shí)際測(cè)量得到的阻抗幅值和相角完全相同，但是這種方法對(duì)工程以及電機(jī)高頻等效電路分析沒有任何幫助，因?yàn)檫@種方法得到的模型沒有考慮電機(jī)的物理結(jié)構(gòu)，而且會(huì)出現(xiàn)電阻的阻值、電感的感抗、電容的容抗為負(fù)值，與實(shí)際電阻的阻值、電感的感抗、電容的容抗為正值是矛盾，對(duì)電機(jī)高頻模型的分析以及工程實(shí)踐沒有任何指導(dǎo)意義。因此，在一定頻段內(nèi)，具有較高精度、有物理意義的基于電機(jī)物理結(jié)構(gòu)的三相交流電機(jī)高頻模型成為我們研究重點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的在于提供一種適用于分析共模干擾的三相交流電機(jī)高頻模型，用以克服現(xiàn)有的電機(jī)高頻模型精度較差、不能滿足工程需要或者精度高、但對(duì)工程以及電機(jī)研究沒有指導(dǎo)意義的問題。本專利技術(shù)提供三相交流電機(jī)高頻模型具有較高精度，且存在物理意義，對(duì)工程和電機(jī)研究有較大的貢獻(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：一種適用于分析共模干擾的三相交流電機(jī)高頻模型，由U、V、W三相繞組電路并聯(lián)構(gòu)成；其特征在于，任一相繞組電路均包括：渦流損耗電阻、線圈寄生電感、匝間效應(yīng)等效電阻、匝間效應(yīng)等效電感、匝間效應(yīng)等效電容、以及繞組前端與定子之間的雜散電容、繞組末端與定子之間的雜散電容，其中，所述渦流損耗電阻與線圈寄生電感并聯(lián)形成一個(gè)并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、一端與電機(jī)繞組端點(diǎn)相連、另一端與電機(jī)中性點(diǎn)相連，所述匝間效應(yīng)等效電阻、匝間效應(yīng)等效電感與匝間效應(yīng)等效電容依次串聯(lián)形成一個(gè)串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、一端與電機(jī)繞組端點(diǎn)相連、另一端接地，所述繞組前端與定子之間的雜散電容接于電機(jī)繞組端點(diǎn)與地之間，所述繞組末端與定子之間的雜散電容接于電機(jī)中性點(diǎn)與地之間。進(jìn)一步的，上述三相交流電機(jī)高頻模型的模型參數(shù)計(jì)算過程為：步驟1：采用拉普拉斯變換，寫出電機(jī)高頻模型的s域的阻抗表達(dá)式，并對(duì)阻抗表達(dá)式進(jìn)行化簡(jiǎn)，得到阻抗表達(dá)式的分子和分母的階數(shù)；步驟2：根據(jù)實(shí)際測(cè)試阻抗曲線，在Matlab中進(jìn)行曲線擬合得到擬合函數(shù)表達(dá)式，設(shè)置擬合函數(shù)表達(dá)式的分子和分母階數(shù)與阻抗表達(dá)式的分子與分母的階數(shù)相同；步驟3：利用參數(shù)匹配法，根據(jù)阻抗表達(dá)式的分子、分母對(duì)應(yīng)階系數(shù)和擬合函數(shù)表達(dá)式的分子、分母對(duì)應(yīng)階系數(shù)，得到數(shù)學(xué)方程組；求解方程組即得到電機(jī)高頻模型的模型參數(shù)。本專利技術(shù)的有益效果在于：本專利技術(shù)提供的適用于分析共模干擾的三相交流電機(jī)高頻模型，充分考慮電機(jī)的物理結(jié)構(gòu)以及在電機(jī)運(yùn)行過程中，電機(jī)繞組之間匝間效應(yīng)、轉(zhuǎn)子鐵芯的渦流損耗、轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間的寄生電容、定子繞組自身的電感、電容等因素，使模型具有物理意義，在與電機(jī)相關(guān)的理論分析中，能夠代表實(shí)際的電機(jī)；在確定三相交流電機(jī)高頻模型參數(shù)時(shí)候，采用數(shù)學(xué)方法，減小模型參數(shù)確定的難度，有效提高電機(jī)高頻模型的精確度，對(duì)交流電機(jī)建模地研究有重大地貢獻(xiàn)，對(duì)與電機(jī)相關(guān)工程的理論分析和仿真有指導(dǎo)意義。本專利技術(shù)提供的高頻電機(jī)模型已經(jīng)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到了驗(yàn)證，利用此方法建模得到的三相交流電機(jī)高頻模型的共模阻抗的幅度、相角與實(shí)際測(cè)量的電機(jī)的共模阻抗的幅度、相角之間最大地相對(duì)誤差分別為2％、5％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有電機(jī)高頻模型，采用本專利技術(shù)提供的高頻電機(jī)模型對(duì)電機(jī)的共模干擾分析效果較好，有很強(qiáng)的實(shí)用性。附圖說明圖1為本專利技術(shù)一種適用于分析共模干擾的三相交流電機(jī)高頻模型圖。圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例中電機(jī)高頻模型簡(jiǎn)化電路圖。圖3為通過Matlab擬合傳遞函數(shù)得到的阻抗的幅值、相角曲線與實(shí)際測(cè)量阻抗的幅值、相角曲線對(duì)比圖；其中，虛線表示通過傳遞函數(shù)得到的阻抗的幅值、相角曲線，實(shí)線表示測(cè)量得到的阻抗的幅值、相角曲線。圖4為Pspice仿真得到的共模阻抗的相角曲線圖。圖5為Pspice仿真得到的共模阻抗的幅值曲線圖。圖6為Pspice仿真的共模阻抗幅值、相角曲線與實(shí)際測(cè)量的共模阻抗幅值、相角曲線對(duì)比圖；其中，虛線表示Pspice仿真的共模阻抗幅值、相角曲線，實(shí)線表示實(shí)際測(cè)量的共模阻抗幅值、相角曲線。具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體實(shí)施例與附圖，對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本實(shí)施例提供一種適用于分析共模干擾的三相交流電機(jī)高頻模型，如圖1所示，由U、V、W三相繞組電路并聯(lián)而成；其中，U相繞組電路：C1、C2是U相繞組的繞組前端與定子之間的雜散電容、繞組末端與定子之間的雜散電容，R1、L1、R2、L2、C3分別是U相繞組的渦流損耗電阻、線圈寄生電感、匝間效應(yīng)等效電阻、匝間效應(yīng)等效電感、匝間效應(yīng)等效電容；R1與L1并聯(lián)，形成一個(gè)并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一端與電機(jī)U相繞組端點(diǎn)U相連，另一端與電機(jī)中性點(diǎn)N相連；R2、L2、C3依次串聯(lián)形成一個(gè)串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一端與電機(jī)U相繞組端點(diǎn)U相連，串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的另一端與地(GND)相連；C1接于電機(jī)U相繞組端點(diǎn)U與地(GND)之間，C2接于電機(jī)中性點(diǎn)N與地(GND)之間；V相繞組電路：C4、C5是V相繞組的繞組前端與定子之間的雜散電容、繞組末端與定子之間的雜散電容，R3、L3、R4、L4、C6分別是V相繞組的渦流損耗電阻、線圈寄生電感、匝間效應(yīng)等效電阻、匝間效應(yīng)等效電感、匝間效應(yīng)等效電容；R3與L3并聯(lián)，形成一個(gè)并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一端與電機(jī)V相繞組端點(diǎn)V相連相連，另一端與電機(jī)中性點(diǎn)N相連；R3、L3、C6依次串聯(lián)形成一個(gè)串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一端與電機(jī)V相繞組端點(diǎn)V相連，串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的另一端與地(GND)相連；C4接于電機(jī)V相繞組端點(diǎn)V與地(GND)之間，C5接于電機(jī)中性點(diǎn)N與地(GND)之間；W相繞組電路：C7、C8是W相繞組的繞組前端與定子之間的雜散電容、繞組末端與定子之間的雜散電容，R5、L5、R6、L6、C9分別是W相繞組的渦流損耗電阻、線圈寄生電感、匝間效應(yīng)等效電阻、匝間效應(yīng)等效電感、匝間效應(yīng)等效電容；R5與L5并聯(lián)，形成一個(gè)并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一端與電機(jī)W相繞組端點(diǎn)W相連，另一端與電機(jī)中性點(diǎn)N相連；R6、L6、C9依次串聯(lián)形成一個(gè)串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一端與電機(jī)W相繞組端點(diǎn)W相連，串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的另一本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種適用于分析共模干擾的三相交流電機(jī)高頻模型，由U、V、W三相繞組電路并聯(lián)構(gòu)成；其特征在于，任一相繞組電路均包括：渦流損耗電阻、線圈寄生電感、匝間效應(yīng)等效電阻、匝間效應(yīng)等效電感、匝間效應(yīng)等效電容、以及繞組前端與定子之間的雜散電容、繞組末端與定子之間的雜散電容，其中，所述渦流損耗電阻與線圈寄生電感并聯(lián)形成一個(gè)并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、一端與電機(jī)繞組端點(diǎn)相連、另一端與電機(jī)中性點(diǎn)相連，所述匝間效應(yīng)等效電阻、匝間效應(yīng)等效電感與匝間效應(yīng)等效電容依次串聯(lián)形成一個(gè)串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、一端與電機(jī)繞組端點(diǎn)相連、另一端接地，所述繞組前端與定子之間的雜散電容接于電機(jī)繞組端點(diǎn)與地之間，所述繞組末端與定子之間的雜散電容接于電機(jī)中性點(diǎn)與地之間。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種適用于分析共模干擾的三相交流電機(jī)高頻模型，由U、V、W三相繞組電路并聯(lián)構(gòu)成；其特征在于，任一相繞組電路均包括：渦流損耗電阻、線圈寄生電感、匝間效應(yīng)等效電阻、匝間效應(yīng)等效電感、匝間效應(yīng)等效電容、以及繞組前端與定子之間的雜散電容、繞組末端與定子之間的雜散電容，其中，所述渦流損耗電阻與線圈寄生電感并聯(lián)形成一個(gè)并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、一端與電機(jī)繞組端點(diǎn)相連、另一端與電機(jī)中性點(diǎn)相連，所述匝間效應(yīng)等效電阻、匝間效應(yīng)等效電感與匝間效應(yīng)等效電容依次串聯(lián)形成一個(gè)串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、一端與電機(jī)繞組端點(diǎn)相連、另一端接地，所述繞組前端與定子之間的雜散電容接于電機(jī)繞組端點(diǎn)與地之間，所述繞組末端與定子之間的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：畢闖，李輝，金頂鑫，董亮，李川，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川,51