一種基于多回路法的場(chǎng)路瞬態(tài)-瞬態(tài)耦合仿真方法
【專利摘要】一種基于多回路法的場(chǎng)路瞬態(tài)-瞬態(tài)耦合仿真方法，包括以下步驟：1）依照電機(jī)的有限元模型，根據(jù)多回路理論，建立電機(jī)的多回路模型，如下（1）～（6）：2）通過調(diào)用有限元模型，在每一個(gè)系統(tǒng)仿真步長中，利用電機(jī)電磁場(chǎng)有限元模型求解每一個(gè)繞組、包括阻尼回路的自感、互感參數(shù)，然后將該參數(shù)返回到電機(jī)多回路模型中，對(duì)電機(jī)及外電路模型進(jìn)行迭代求解，實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)仿真中耦合有限元多回路模型的聯(lián)合仿真。本發(fā)明提供了一種有效適用于多個(gè)有限元模型場(chǎng)合、提升收斂性能的基于多回路法的場(chǎng)路瞬態(tài)-瞬態(tài)耦合仿真方法。
【專利說明】一種基于多回路法的場(chǎng)路瞬態(tài)-瞬態(tài)耦合仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機(jī)的場(chǎng)路耦合方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代功率電力電子系統(tǒng)中，電機(jī)是主要的發(fā)電與用電設(shè)備之一。為了在設(shè)計(jì)、分析、優(yōu)化等各個(gè)階段，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行精確模擬，必須在系統(tǒng)仿真過程中建立詳細(xì)可靠的電機(jī)模型。由于電機(jī)的結(jié)構(gòu)、材料會(huì)對(duì)系統(tǒng)的諧波、負(fù)載、瞬變等特性產(chǎn)生影響，因此需要建立電機(jī)的電磁場(chǎng)模型耦合到系統(tǒng)仿真器中進(jìn)行聯(lián)合仿真。
[0003]目前通用的場(chǎng)路耦合算法有兩種，一種是直接耦合算法，這種算法將電路模型耦合到電機(jī)有限元方程中進(jìn)行求解，因此只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)電機(jī)有限元模型與系統(tǒng)電路的耦合仿真。另一種是間接耦合，通過將有限元模型集成到系統(tǒng)電路中實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)-瞬態(tài)聯(lián)合仿真。目前這種方法通用的算法是采用戴維南法和諾頓法。戴維南法將電機(jī)的每個(gè)繞組等效成一個(gè)恒壓源與阻抗模型，通過時(shí)步算法實(shí)時(shí)調(diào)用電壓與阻抗參數(shù)實(shí)現(xiàn)聯(lián)合仿真。諾頓法則將電機(jī)等效成恒流源與電導(dǎo)參數(shù)模型，并進(jìn)行實(shí)時(shí)迭代計(jì)算。
[0004]諾頓法與戴維南法其物理原理非常`簡(jiǎn)單，也是電路分析中最常見的等效技術(shù)，因此在聯(lián)合仿真中得到廣泛應(yīng)用。但是由于引進(jìn)了激勵(lì)源(電壓源/電流源)，當(dāng)系統(tǒng)中包含多個(gè)有限元模型時(shí)，系統(tǒng)電路求解時(shí)容易造成由于該激勵(lì)源變化引起的數(shù)值計(jì)算不收斂問題，尤其是當(dāng)有限元模型端子之間存在相互連接的情況時(shí)，這中情況尤為明顯。而這樣的應(yīng)用場(chǎng)合又是目前系統(tǒng)中普遍存在的情況，例如在三級(jí)無刷交流發(fā)電系統(tǒng)中，勵(lì)磁機(jī)的輸出電壓直接供給給主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組。因此目前現(xiàn)有技術(shù)的瞬態(tài)-瞬態(tài)聯(lián)合仿真主要局限于單個(gè)電機(jī)有限元模型與系統(tǒng)電路的聯(lián)合仿真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服已有的電機(jī)場(chǎng)路耦合方法的不能適用于多個(gè)有限元模型場(chǎng)合、收斂性能較差的不足，本發(fā)明提供了一種有效適用于多個(gè)有限元模型場(chǎng)合、提升收斂性能的基于多回路法的場(chǎng)路瞬態(tài)-瞬態(tài)耦合仿真方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種基于多回路法的場(chǎng)路瞬態(tài)-瞬態(tài)耦合仿真方法，包括以下步驟:
[0008]I)、依照電機(jī)的有限元模型，根據(jù)多回路理論，建立電機(jī)的多回路模型，如下(I)~
(6):
【權(quán)利要求】
1.一種基于多回路法的場(chǎng)路瞬態(tài)-瞬態(tài)耦合仿真方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)、依照電機(jī)的有限元模型，根據(jù)多回路理論，建立電機(jī)的多回路模型，如下(I)~(6):
2.如權(quán)利要求1所述的基于多回路法的場(chǎng)路瞬態(tài)-瞬態(tài)耦合仿真方法，其特征在于:所述步驟2)中，采用有限元模型進(jìn)行電感參數(shù)的求解如下: .2.1)首先根據(jù)上一時(shí)刻各繞組激勵(lì)，求解電機(jī)內(nèi)地電磁場(chǎng)分布和電磁轉(zhuǎn)矩，求解完成后，保持定轉(zhuǎn)子鐵芯各三角單元中的相對(duì)磁導(dǎo)率值不變； . 2.2)然后依次在各繞組、導(dǎo)條中分別通入單位電流，同時(shí)保持其余繞組、導(dǎo)條為零激勵(lì)，此時(shí)各回路中的磁鏈即為各回路的互感參數(shù)，將該電感矩陣參數(shù)和電磁轉(zhuǎn)矩提取后返回到系統(tǒng)仿真器中建立多回路電機(jī)模型，并將該模型與外部電路、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程耦合進(jìn)行求解。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103500245SQ201310412187
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】梁文毅, 陸天雄, 方衛(wèi)中 申請(qǐng)人:杭州易泰達(dá)科技有限公司