双馈电机系统、不平衡磁拉力抑制方法和装置与流程

本申请涉及电机，特别是涉及一种双馈电机系统、不平衡磁拉力抑制方法和装置。

背景技术：

1、电机在风力发电、抽水蓄能等领域中应用广泛。上述电机的转子绕组采用电力电子变换器交流励磁，因此，转子励磁电流的幅值、相位与频率都单独可调，以实现变速恒频发电、有功功率的独立调节和无功功率的独立调节。

2、但是电机在运行工作时，会出现转子偏心故障，进而引入不平衡磁拉力，降低双馈电机运行效率。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种双馈电机系统、不平衡磁拉力抑制方法和装置。

2、一种双馈电机系统，包括：

3、定子绕组；

4、转子绕组，包括工作绕组和控制绕组；

5、应力检测装置，应力检测装置用于检测定子绕组和转子绕组之间的应力，应力用于表征转子绕组受到的不平衡磁拉力；

6、电力电子变换器，电力电子变换器的输出端分别与工作绕组的输入端和控制绕组的输入端连接；

7、控制器，控制器的输入端连接应力检测装置的输出端，控制器的输出端连接电力电子变换器的输入端，控制器用于经电力电子变换器提供第一励磁电流至工作绕组，并根据应力，生成第二励磁电流，以使第二励磁电流经电力电子变换器后注入至控制绕组，第二励磁电流用于消除不平衡磁拉力。

8、在其中一个实施例中，工作绕组的极对数与定子绕组的极对数相同，控制绕组的极对数与定子绕组的极对数相差1。

9、在其中一个实施例中，电力电子变换器包括：

10、工作绕组变换器，工作绕组变换器的输入端连接控制器的输出端，工作绕组变换器的输出端连接工作绕组的输入端，用于接收第一励磁电流；

11、控制绕组变换器，控制绕组变换器的输入端连接控制器的输出端，控制绕组变换器的输出端连接控制绕组的输入端，用于接收第二励磁电流。

12、在其中一个实施例中，第二励磁电流包括a相励磁电流ia，b相励磁电流ib，c相励磁电流ic，控制器还用于根据应力，确定电机三相电流所在矢量空间下任意两个方向上的磁场强度，并根据磁场强度，确定目标励磁电流幅值，根据目标励磁电流幅值和以下表达式，生成第二励磁电流：

13、

14、

15、

16、其中，ωr为励磁电流的电流频率，t为控制绕组通入励磁电流的时间，i为目标励磁电流幅值。

17、一种不平衡磁拉力抑制方法，应用于上述双馈电机系统，该方法包括：

18、提供第一励磁电流至电力电子变换器，以经电力电子变换器注入第一励磁电流至工作绕组；

19、获取应力检测装置测量的定子绕组和转子绕组之间的应力，应力用于表征转子绕组受到的不平衡磁拉力；

20、根据应力生成第二励磁电流，以使第二励磁电流经电力电子变换器后注入至控制绕组，第二励磁电流用于消除不平衡磁拉力。

21、在其中一个实施例中，第二励磁电流包括a相励磁电流ia，b相励磁电流ib，c相励磁电流ic，根据应力生成第二励磁电流，包括：

22、根据应力，确定电机三相电流所在矢量空间下任意两个方向上的磁场强度；

23、根据磁场强度，确定目标励磁电流幅值；

24、根据目标励磁电流幅值和以下表达式，生成第二励磁电流：

25、

26、

27、

28、其中，ωr为励磁电流的电流频率，t为控制绕组通入励磁电流的时间，i为目标励磁电流幅值。

29、在其中一个实施例中，在控制绕组的极对数与定子绕组的极对数相差1的情况下，根据应力，确定电机三相电流所在矢量空间下任意两个方向上的磁场强度，包括：

30、根据应力和以下表达式，确定电机三相电流所在矢量空间下任意两个方向上的磁场强度：

31、

32、其中，fj，j=1为电机三相电流所在矢量空间下其中一方向上的应力，fj，j=2为电机三相电流所在矢量空间下另一方向上的应力，bs为定子绕组磁场幅值，r为转子绕组的铁芯半径，l为转子绕组的铁芯长度，μ0为真空磁导率，brj为fj方向上的磁场强度，φj为fj方向上的励磁电流的初始相位；在定子绕组的极对数大于控制绕组的极对数的情况下m为1；在fj所在方向包括a相励磁电流所在方向，且定子绕组的极对数小于控制绕组的极对数的情况下m为-1。

33、在其中一个实施例中，根据磁场强度，确定目标励磁电流幅值，包括：

34、根据磁场强度和以下表达式，确定磁场强度所在方向上的励磁电流：

35、

36、根据磁场强度所在方向上的励磁电流，确定目标励磁电流幅值；

37、其中，iri，i=1为电机三相电流所在矢量空间下其中一方向上的电流幅值，iri，i=2为电机三相电流所在矢量空间下另一方向上的电流幅值，bri为iri方向上的磁场强度，p为定子绕组的极对数，nr为控制绕组各相上的串联匝数，knr为控制绕组各相上的串联匝数对应的绕组系数，λ0为电机不偏心时气隙磁导的恒定分量。

38、一种不平衡磁拉力抑制装置，应用于上述双馈电机系统，该装置包括：

39、第一励磁电流提供模块，用于提供第一励磁电流至电力电子变换器，以经电力电子变换器注入第一励磁电流至工作绕组；

40、应力获取模块，用于获取应力检测装置测量的定子绕组和转子绕组之间的应力，应力用于表征转子绕组受到的不平衡磁拉力；

41、第二励磁电流提供模块，用于根据应力生成第二励磁电流，以使第二励磁电流经电力电子变换器后注入至控制绕组，第二励磁电流用于消除不平衡磁拉力。

42、一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述不平衡磁拉力抑制方法中的步骤。

43、上述双馈电机系统的控制器经电力电子变换器提供第一励磁电流至工作绕组，并根据应力检测装置检测的应力，生成第二励磁电流，以使第二励磁电流经电力电子变换器后注入至转子绕组中的控制绕组，以消除由于电机偏心产生的不平衡磁拉力，保证电机运行在正常工作状态中，提高双馈电机系统的稳定性和可靠性。

技术特征：

1.一种双馈电机系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的双馈电机系统，其特征在于，所述工作绕组的极对数与所述定子绕组的极对数相同，所述控制绕组的极对数与所述定子绕组的极对数相差1。

3.根据权利要求1所述的双馈电机系统，其特征在于，所述电力电子变换器包括：

4.根据权利要求1所述的双馈电机系统，其特征在于，所述第二励磁电流包括a相励磁电流ia，b相励磁电流ib，c相励磁电流ic，所述控制器还用于根据所述应力，确定电机三相电流所在矢量空间下任意两个方向上的磁场强度，并根据所述磁场强度，确定目标励磁电流幅值，根据所述目标励磁电流幅值和以下表达式，生成所述第二励磁电流：

5.一种不平衡磁拉力抑制方法，其特征在于，应用于权利要求1-4中任一项所述的双馈电机系统，所述方法包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二励磁电流包括a相励磁电流ia，b相励磁电流ib，c相励磁电流ic，所述根据所述应力生成第二励磁电流，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述控制绕组的极对数与所述定子绕组的极对数相差1的情况下，所述根据所述应力，确定电机三相电流所在矢量空间下任意两个方向上的磁场强度，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述磁场强度，确定目标励磁电流幅值，包括：

9.一种不平衡磁拉力抑制装置，其特征在于，应用于权利要求1-4任一项所述的双馈电机系统，所述装置包括：

10.一种控制器，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求5至8中任一项所述的方法的步骤。

技术总结本申请涉及一种双馈电机系统、不平衡磁拉力抑制方法和装置。该系统包括：定子绕组，转子绕组，应力检测装置，电力电子变换器和控制器。双馈电机系统的控制器经电力电子变换器提供第一励磁电流至工作绕组，并根据应力检测装置检测的应力，生成第二励磁电流，以使第二励磁电流经电力电子变换器后注入至转子绕组中的控制绕组，以消除由于电机偏心产生的不平衡磁拉力，保证电机运行在正常工作状态中，提高双馈电机系统的稳定性和可靠性。技术研发人员：马一鸣,康浩宇,孙鲁,李贻凯,彭煜民,贺儒飞,王晋,李勇琦受保护的技术使用者：南方电网调峰调频发电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29