[发明专利]五相定子双绕组异步发电机及其参数优化方法

权利要求书

1.五相定子双绕组异步发电机的参数优化方法，其特征在于，以非正弦供电时发电机体积V和质量M最小为目标，对定子内径、定子外径、铁芯长度、气隙、转子外径、转子内径的取值进行迭代优化，具体包括如下步骤：

A、初始化发电机体积V、定子槽数Z₁、转子槽数Z₂、转子内径D_i2，选定定转子槽型；

B、计算定子内经D_i1、定子外径D₁、铁芯长度l_ef、气隙δ、转子外径D₂，保持转子内径D_i2不变并在保证槽满率的前提下调整定转子槽型，开始第k次迭代优化，k为正整数；

C、在发电机控制绕组侧注入五相基波电压和五相三次谐波电压，调节五相基波电压的幅值和初始相位以及五相三次谐波电压的幅值和初始相位，使得基波气隙磁场与三次谐波磁场的合成磁场波形为“准方波”且合成磁场幅值满足气隙磁密度幅值给定的约束；

D、由第k次迭代中的气隙磁密幅值计算第k次迭代的发电机齿部磁密B_tk和轭部磁密B_ck；

E、在步骤D所述第k次迭代的齿部磁密B_t和轭部磁密B_c满足过饱和临界给定值约束时确定发电机体积和质量，进入步骤F，

否则，k取值加1，返回步骤B；

F、当前后两次迭代优化的体积和质量满足优化目标时，结束迭代优化过程，第k次迭代优化计算的定子内径、定子外径、铁芯长度、气隙、转子外径、转子内径即为最优解，

当前后两次迭代优化的体积和质量未满足优化目标时，k取值加1，返回步骤B继续迭代直至得到满足优化目标的定子内径、定子外径、铁芯长度、气隙、转子外径、转子内径。

2.根据权利要求1所述五相定子双绕组异步发电机的参数优化方法，其特征在于，步骤A按如下表达式初始化发电机体积V、定子槽数Z₁、转子槽数Z₂：

Z₁＝2mp，Z₂＝Z₁+σ，

且转子内径D_i2根据转轴强度和刚度确定，

其中，C_A为发电机常数，P为发电机功率，n为转速，m为相数，p为极对数，σ为2至10之间的整数。

3.根据权利要求2所述五相定子双绕组异步发电机的参数优化方法，其特征在于，步骤B按照如下表达式计算定子内经D_i1、定子外径D₁、铁芯长度l_ef、气隙δ、转子外径D₂：

D₂＝D_i1-2δ，其中，λ为发电机主要尺寸比，气隙δ的单位为米。

4.根据权利要求2所述五相定子双绕组异步发电机的参数优化方法，其特征在于，步骤C中所述使得基波气隙磁场与三次谐波磁场的合成磁场波形为“准方波”且合成磁场幅值满足气隙磁密度幅值给定的约束，具体为：

θ₃＝3θ₁，B_δ1sin(θ₁)+B_δ3sin(θ₃)≤B_δ^*，

其中，B_δ1和θ₁分别为基波气隙磁场的幅值和相位，B_δ3和θ₃分别为三次谐波磁场的幅值和相位，B_δ^*为气隙磁密度幅值给定。