(19)国家知识产权局
(12)发明 专利申请
(10)申请公布号
(43)申请公布日
(21)申请 号 202211175897.2
(22)申请日 2022.09.26
(71)申请人 国网北京市电力公司
地址 100031 北京市西城区前门西大街 41
号
申请人 国家电网有限公司
(72)发明人 杨二乐 窦家本 姜山 王沁雪
焦杰 马依兰 丁红 胡正杰
何彦彬 李莉 余谦 李双双
(74)专利代理 机构 北京中巡通大知识产权代理
有限公司 1 1703
专利代理师 孟大帅
(51)Int.Cl.
G06F 30/20(2020.01)
G01R 31/34(2006.01)
(54)发明名称
一种交流电机高频轴电流建模方法
(57)摘要
本发明属于交流电机领域, 具体涉及一种交
流电机高频轴电流建模 方法。 针对异步电机驱动
端与非驱动端均采用绝缘轴承进行了阻抗参数
测试、 参数提取, 建立了轴电流的高频模 型。 本发
明还适用于驱动端与非驱动端一侧采用普通轴
承, 另一侧采用普通轴承以及两侧均采用普通轴
承的各类型、 各尺寸电机的高频轴电流建模。 充
分考虑了三相绕组与机壳端口阻抗特性曲线在
中频段的多次振荡, 明确了中频段共模电感、 共
模电阻、 共模电容的电路模型中分段数k的选取
依据。
权利要求书3页 说明书8页 附图5页
CN 115455724 A
2022.12.09
CN 115455724 A
1.一种交流电机高频轴电流建模方法, 其特 征在于, 包括如下步骤:
第一步: 建立电机轴电流高频等效电路;
第二步: 进行电机处于静止状态下的整机端口测试;
在全频段内测量定 子三相绕组短接点与机壳间阻抗的幅频与相频响应曲线;
在全频段测量三相绕组短接点与转轴间阻抗的幅频与相频响应曲线;
在全频段内测量 转轴与机壳间阻抗的幅频与相频响应曲线;
在全频段内测量定 子两相绕组短接点与未短接绕组间阻抗的幅频与相频响应曲线;
第三步: 进行电机拆机测试;
分别测量驱动端、 非驱动端绝 缘轴承外圈与端盖间涂层阻抗的幅频与相频响应曲线;
在电机处于 旋转状态下进行油膜参数测试获取油膜等效电容和油膜击穿电阻;
第四步: 根据第 二步和第 三步获得的结果, 进行模型参数提取, 将提取得到的参数代入
第一步中建立的电机轴电流高频等效电路。
2.如权利要求1所述的一种交流电机高频轴电流建模方法, 其特征在于, 第一步中, 建
立电机轴电流高频等效电路, 具体为:
Cwr1一端连接节点A, 另一端连接节点D;
Re一端连接节点A, 另一端连接节点B;
Cwr2一端连接节点D, 另一端连接节点B;
LCMk的一端连接节点Ak,另一端连接节点Bk, Cwwk一端连接节点Ak,另一端连接Rwwk的一
端, Rwwk的另一端连接节点Bk, 其中A1连接节点A, 节点Bn连接节点B,节点Bk连接节点Ak+1;
Cwf1的一端连接节点A, 另一端连接Rwf1, Rwf1的另一端连接节点C, Cwf0的一端连接节点B,
另一端连接Rwf0, Rwf0的另一端连接节点C;
Crf的一端连接节点D, 另一端连接节点C;
Cb,nd的一端连接节点D, 另一端连接节点E; 开关k1的一端连接节点D, 另一端连接Rnd,b,
Rnd,b的另一端连接节点E;
Ciso,nd的一端连接节点E, 另一端连接Rb,nd, Rb,nd的另一端连接节点C;
Cb,d的一端连接节点D, 另一端连接节点F; 开关k2的一端连接节点D, 另一端连接Rd,b,
Rd,b的另一端连接节点F;
Ciso,d的一端连接节点F, 另一端连接Rd,b, Rd,b的另一端连接节点C;
LCM为共模电感; LCMk为第k个反谐振点对应的共模电感, Cwwk为第k个反谐振点对应的定
子绕组匝间电容, Rwwk为第k个反谐振点对应的定 子绕组匝间电阻; Re为涡流损耗电阻;
Cwf1为高频时定子绕组与机壳间杂散电容, Cwf1与Cwf0之和为低频时定子绕组与机壳间
杂散电容;
Rwf1、 Rwf0分别为定 子绕组与机壳间高频和低频时寄生电阻;
Cwr1为高频时定子绕组与转轴间杂散电容, Cwr1与Cwr2之和为低频时定子绕组与转子间
杂散电容;
Crf为转轴与机壳间杂散电容;
Ciso,nd、 Ciso,d分别为非驱动端与驱动端轴承绝 缘涂层电容;
Cb,nd、 Cb,d分别为非驱动端与驱动端轴承绝 缘油膜电容;
Rnd,b、 Rd,b分别为非驱动端与驱动端轴承绝 缘油膜击穿电阻;权 利 要 求 书 1/3 页
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2开关k1、 k2用于模拟油膜击穿过程, 当驱动端与非驱动端油膜击穿时, 开关k1、 k2闭合;
当驱动端与非驱动端油膜未击穿时, 开关k1、 k2断开;
Rb,nd、 Rb,d分别为非驱动端与驱动端轴承电阻;
参数k为三相绕组与机壳端口间在中频 段反谐振点的个数, k =1, 2,……, n;
n为三相绕组与机壳端口阻抗特性曲线中反谐振点的个数。
3.如权利要求2所述的一种交流电机高频轴电流建模方法, 其特征在于, 当电机静止
时, 等效电路为:
Cwr1一端连接节点A, 另一端连接节点D;
Re一端连接节点A, 另一端连接节点B;
Cwr2一端连接节点D, 另一端连接节点B;
LCMk的一端连接节点Ak,另一端连接节点B k, Cwwk的一端连接Rwwk的一端, Rwwk的另一端连
接节点Bk, 节点Ak,另一端连接其中A1连接节点A, 节点Bn连接节点B,节点Bk连接节点Ak+1;
Cwf1的一端连接节点A, 另一端连接Rwf1, Rwf1的另一端连接节点C, Cwf0的一端连接节点B,
另一端连接Rwf0, Rwf0的另一端连接节点C;
Crf的一端连接节点D, 另一端连接节点C;
Ciso,nd的一端连接节点D, 另一端连接Rb,nd, Rb,nd的另一端连接节点C;
Ciso,d的一端连接节点D, 另一端连接Rd,b, Rd,b的另一端连接节点C 。
4.如权利要求3所述的一种交流电机 高频轴电流建模方法, 其特征在于, 各个反谐振情
况下对应LCMk的之和为低频时的共模电感, 各个反谐振情况下对应的LCMk为低频时的共模电
感的平均值, 公式表示 为:
5.如权利要求1所述的一种交流电机高频轴电流建模方法, 其特征在于, 第二步中, 在
电机处于静止状态下, 进行整机阻抗测试之前, 对电机底部进行绝 缘隔离。
6.如权利要求1所述的一种交流电机高频轴电流建模方法, 其特征在于, 第三步中, 在
全频段内分别测量驱动端、 非驱动端绝缘轴承外圈与端盖间涂层阻抗的幅频与相频响应曲
线之前, 利用工装将转子从电机 机壳中取出, 并拆卸转轴两端的端盖 。
7.如权利要求1所述的一种交流电机高频轴电流建模方法, 其特征在于, 第三步中, 在
进行油膜参数测试前, 利用工装将转子装入电机机壳空腔 内并套上端盖, 并使电机处于运
行状态。
8.如权利要求1所述的一种交流电机高频轴电流建模方法, 其特征在于, 第二步中, 使
用阻抗分析仪进行整机端口测试。
9.如权利要求1所述的一种交流电机高频轴电流建模方法, 其特征在于, 第二步中, 使
用阻抗分析仪进行拆机测试。
10.如权利要求1所述的一种交流电机 高频轴电流建模方法, 其特征在于, 第四步中, 模
型参数提取 具体步骤为:
低频时, 记三相绕组短接点与机壳间的端口等效电容为Cwf,low; 三相绕组短接点与机壳
间的端口等效电容Cwf,low与共模电感LCM引起低频时的串联谐振, 记此时的谐振电阻为Rwf0;权 利 要 求 书 2/3 页
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专利 一种交流电机高频轴电流建模方法
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