[发明专利]无刷双馈电机谐波抑制方法

说明书

本发明公开了无刷双馈电机谐波抑制方法，属于无刷双馈电机技术领域，包括以下步骤：S1：采用三套极对数分别为P1、P2和P3的绕组构成电机定子绕组，每套绕组之间采用复合式跨距排布；S2：选定磁链、电流和电压的正方向；S3：转子绕组经过匝数比变换到定子侧，定子和转子的绕组匝数相等，且各绕组间互感磁通均通过气隙；S4：分析气隙磁场特征，得到气隙磁场波形；S5：使用四象限变频器对三套定子绕组进行调速获得谐波磁动势波动幅度；采用三组跨距可调的绕组构成定子绕组，在一定范围内逐渐缩短功率绕组、控制绕组和调距绕组之间的跨距以及各个绕组线圈之间的跨距使得谐波磁场相互交叠，增加短距效应，降低谐波磁动势强度。

技术领域

本发明涉及无刷双馈电机技术领域，特别涉及无刷双馈电机谐波抑制方法。

背景技术

双馈电机也称交流励磁电机，它包括电机本身和交流励磁自动控制系统。电机本身是绕线转子感应电机或专门设计的无刷电机。双馈电机是电机与电力电子技术和数控技术相结合的产物，是机电一体化的高新技术产品。

交流无刷双馈电机两套定子绕组能同时接工频电网和变频电源，同时具有同步电机和异步电机的运行特点，所需变频器容量小，运行可靠，特别是在较高电压等级的场合，可由变频电源的低压控制高压，节能效果显著，相比于有刷双馈电机的优点有：结构上更加简单、无电刷使得可靠性变强、控制端可以调节功率因数等。在相应的控制端供电方式下，对应的运行模式包括了:异步运行模式、同步运行模式、亚同步模式和超同步模式。其中亚同步和超同步统称为双馈运行模式。控制端能够控制电机的运行模式，同时其功率只占电机总功率的一部分，既能够吸取电网的能量，同时也可以将能量返回给电网，这样可以有效的降低调速系统的容量。使得无刷双馈电机在调速系统中具有很大的应用前景。在其他领域同样有着优良的潜力，包括风力、水利发电和变速恒频发电等领域。

但是在高压无刷双馈电机的研究过程中仍然受到一些技术性问题的限制，在高压无刷双馈电机的研究中，谐波含量高，导体利用率低是影响电机效率的一个关键因素，现有的抑制谐波的方法是通过磁阻与短路笼条相结合的方法以及建立BDFM在旋转坐标系下的数学模型，得到在此模型下的电磁转矩方程。通过采集三相功率电流，设计功率谐波转矩电流检测电路，功率谐波转矩电流跟踪电路，功率谐波转矩电流补偿电路，抑制了BDFM运行时存在的转矩脉动的方法，上述方法抑制谐波难度大，且并非直接抑制。

发明内容

本发明的目的在于提供无刷双馈电机谐波抑制方法，采用三组跨距可调的绕组构成定子绕组，在一定范围内逐渐缩短功率绕组、控制绕组和调距绕组之间的跨距以及各个绕组线圈之间的跨距使得谐波磁场相互交叠，增加了一个由于相对位置改变引起的短距效应，降低谐波磁动势强度，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：无刷双馈电机谐波抑制方法，包括以下步骤：

S1：采用三套极对数分别为P1、P2和P3的绕组构成电机定子绕组，其中极对数为P1对应功率绕组，极对数为P2对应控制绕组，极对数为P3对应调距绕组，每套绕组之间采用复合式跨距排布；

S2：选定磁链、电流和电压的正方向，定子电压、电流正方向按照发电机惯例标示，正值电流产生正值磁链，定子三相绕组轴线在空间上的位置固定的，转子电压、电流正方向按照发电机惯例标示，正值电流产生正值磁链，转子轴线随转子旋转进行偏移；

S3：转子绕组经过匝数比变换到定子侧，定子和转子的绕组匝数相等，且各绕组间互感磁通均通过气隙；

S4：分析无刷双馈电机在异步运行模式下的气隙磁场特征，利用有限元计算软件进行仿真得到气隙磁场波形；

S5：极对数为P1的功率绕组直接连接低压电网，控制绕组连接四象限变频器，四象限变频器通过工频电源连接定子绕组、功率绕组和调距绕组，根据S3中气隙磁场波形，使用四象限变频器对三套定子绕组进行调速；