异步电机暂态过程的等效磁路网络法仿真

摘要

该文从电机磁路与电路的相似性出发，根据等效磁路法的原理，将三相异步电机中的每一个齿、轭、槽以及气隙都视为一个磁导体元件，从而建立了类似于电阻网络的整个电机磁路的网络图—三相异步电机的等效磁路网络模型。将网络图中磁导体元件的磁通或者节点的标量磁位作为基本变量，仿照电路网络的理论，对等效磁路网络模型列写方程，就得到异步电机的标量磁位方程组。这是一组非线性的代数方程，是三相异步电机暂态过程分析的基本方程。为了便于计算机完成电机线圈的自动分相工作，该文对交流电机绕组的构成进行了详细的分析，引入了激磁磁动势传输矩阵和磁链传输矩阵。激磁磁动势传输矩阵确定了电机绕组电流与齿部激磁磁动势的联系，即齿磁通方程。在对电机相绕组的相互连接方式进行了全面的阐述后，利用磁链传输矩阵得到了电机的电压方程。对于鼠笼式转子，该文还提出了新的转子电压方程。电压方程中的变量均为各相电流的实际值，不需要经过任何折算。如果转子是笼型转子，则转子电流变量就是转子各导条的实际电流。该文根据能量守恒定律推导出了在等效磁路网络模型下的电磁转矩方程式，并建立了等效磁路网络模型下的机械运动方程。该文最后还利用等效磁路网络模型对一个实例电机的各种情况下的暂态过程进行了仿真分析，并给出了计算结果。

目录

文摘

英文文摘

第一章概述

1.1研究异步电机暂态过程的意义

1.2异步电机暂态过程仿真计算的研究现状

1.3本论文的主要贡献

第二章异步电机的等效磁路网络模型

2.1磁路与电路的相似性

2.2等效磁路模型的原理

2.3异步电机的等效磁路网络模型

2.4电机中的磁导

一、常数磁导

二、材料非线性磁导

三、气隙磁导

第三章绕组传输矩阵

3.1绕组拓扑矩阵Mwt

3.2每线圈匝数矩阵Mtc

3.3线圈电流矩阵Mcc

3.4槽安匝矩阵Msat

3.5齿激磁磁动势矩阵Miw

3.6激磁磁动势传输矩阵Mtmmf

3.7线圈磁通矩阵Mcf

3.8扩展相磁链矩阵Mpl

3.9扩展磁链传输矩阵Mψ

3.10鼠笼绕组的传输矩阵

第四章补充方程

4.1齿激磁磁动势方程

4.2绕组电压方程

4.3机械运动方程

第五章等效磁路网络方程的数值求解

5.1等效磁路网络模型的完整方程

5.2状态方程的离散化

5.3 Jacobi矩阵的计算

5.4稀疏矩阵算法的应用

第六章计算实例

6.1实例电机参数

6.2空载运行时的动态特性

6.3转动惯量对电机动态过程的影响

6.4鼠笼转子导条断裂时电机的动态过程

6.5鼠笼转子端环断裂时的动态过程

6.6定子绕组线圈匝间短路时的动态过程

6.7转子堵转时的动态过程

附录一：参考文献

附录二：作者攻读博士学位期间发表的学术论文

附录三：致谢