本發(fā)明屬于電機系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及一種變頻電機系統(tǒng)的建模方法、電子設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、逆變器牽引驅(qū)動的變頻電機在運行過程中面臨機端電壓浪涌問題，嚴重威脅著電機的絕緣性能，可能引發(fā)設(shè)備故障，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。為有效解決逆變器牽引驅(qū)動的變頻電機在運行中面臨的電壓浪涌問題，需要一種變頻電機及電機電纜的建模方法，以準確、全面地描述系統(tǒng)中各種影響因素。傳統(tǒng)的電纜通常在建模時被忽略或者被建模為簡易的電阻、電感和電容的集中參數(shù)組合模型，簡化的模型無法充分考慮電纜的非線性及高頻行為，因而難以精確預(yù)測電纜傳播過程中信號的失真與衰減程度。對于復(fù)雜的電纜系統(tǒng)，模型的參數(shù)化和驗證需要大量試驗數(shù)據(jù)，然而這些數(shù)據(jù)難以獲取，導(dǎo)致電纜模型的準確性大打折扣。傳統(tǒng)的變頻電機通常采用定子轉(zhuǎn)子回路等效電路模型來描述其電氣特性，但無法準確捕捉變頻電機的高頻特性，尤其對于高性能的應(yīng)用，需要更復(fù)雜的模型來考慮磁飽和、鐵心損耗等效應(yīng)，增加了建模的復(fù)雜性?，F(xiàn)有的研究中，對電纜、電機的高頻建模大多是割裂的，并未考慮功率器件的開關(guān)特性、電纜電機系統(tǒng)的電學(xué)參數(shù)變化以及電機負載特性的動態(tài)變化，不足以為變頻電機系統(tǒng)設(shè)計、維護、絕緣保護策略等提高可靠的技術(shù)支撐。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供了一種基于變頻電機系統(tǒng)的建模方法、電子設(shè)備及介質(zhì)，能夠用于變頻電機系統(tǒng)的建模，提高了變頻電機系統(tǒng)建模的準確性。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、一種變頻電機系統(tǒng)的建模方法，包括以下過程：

4、構(gòu)建高頻脈沖模塊；

5、根據(jù)電纜的長度、截面積、材料參數(shù)，采用有限元法計算電纜高頻線元特征參數(shù)，所述電纜高頻線元特征參數(shù)包括電纜單位長電容、電纜單位長電感、電纜單位長電阻；根據(jù)所述電纜高頻線元特征參數(shù)，構(gòu)建得到電纜特征參數(shù)等效電路模型；

6、根據(jù)實時測量的變頻電機的共模電壓和共模電流計算共模阻抗，得到共模阻抗特性曲線；根據(jù)實時測量的變頻電機的差模電壓和差模電流計算差模阻抗，得到差模阻抗特性曲線；從所述共模阻抗特性曲線和所述差模阻抗特性曲線中提取多個特征值，通過所述特征值計算得到變頻電機特性參數(shù)，所述變頻電機特性參數(shù)包括電機繞組的表面電阻rs、電機繞組匝間電感l(wèi)w、電機繞組匝間電容cw、定子繞組漏感l(wèi)s、定子高頻鐵損re、定子繞組和電機框架之間的寄生電阻rsf、定子繞組和電機框架之間的寄生電容csf、定子中性點和電機框架之間的寄生電阻rg、定子中性點和電機框架之間的寄生電容cg、機端壓擺電容ccomp；根據(jù)所述變頻電機特性參數(shù)，構(gòu)建得到變頻電機特性參數(shù)等效電路模型；

7、所述特征值包括共模阻抗特性曲線第一個極小值z1處的阻抗幅值zz1和諧振頻率fz1，共模阻抗特性曲線第一個極小值z1左側(cè)低頻段c1對應(yīng)的電容值ca，共模阻抗特性曲線第一個極小值z1右側(cè)高頻段c2對應(yīng)的電容值chf；差模阻抗特征曲線第一極大值p處的阻抗幅值zp，差模阻抗特征曲線第一個極小值z2處的阻抗幅值zz2、阻抗角θz2和諧振頻率fz2，差模阻抗特征曲線第二個極小值z3處的阻抗幅值zz3，差模阻抗特性曲線第一個極大值p與起始頻率的中點l1處的電感值ldm和諧振頻率fl1；

8、所述通過特征值計算變頻電機特性參數(shù)的表達式如下所示：

9、

10、re＝3|zp|

11、rsf＝3|zz3|

12、

13、

14、rs＝|zz2|cos(θz2)

15、連接所述高頻脈沖模塊、所述電纜特征參數(shù)等效電路模型、所述變頻電機特性參數(shù)等效電路模型，構(gòu)建得到變頻電機系統(tǒng)模型；所述高頻脈沖模塊輸出端連接電纜特征參數(shù)等效電路模型的第一端，電纜特征參數(shù)等效電路模型的第二端連接變頻電機特性參數(shù)等效電路模型的輸入端。

16、本發(fā)明通過計算識別電纜高頻線元特征參數(shù)，通過共模阻抗特性曲線和差模阻抗特性曲線提取獲得變頻電機高頻特性參數(shù)，構(gòu)建變頻電機系統(tǒng)模型，能夠捕捉變頻電機系統(tǒng)的電學(xué)參數(shù)變化等因素，解決了現(xiàn)有變頻電機系統(tǒng)高頻特性參數(shù)無法實時測量、單獨器件建模不準確等問題，提高了變頻電機系統(tǒng)建模的準確性。

17、進一步地，所述電纜特征參數(shù)等效電路為：所述電纜單位長電感和所述電纜單位長電阻串聯(lián)后與所述電纜單位長電容并聯(lián)。

18、進一步地，所述通過有限元法計算電纜高頻線元特征參數(shù)的表達式如下所示：

19、

20、其中，es.c0為電纜單位長電容，es.we為總電能，es.v0為電纜終端電壓，l為預(yù)設(shè)電纜長度，mf.l0為電纜單位長電感，mf.phicoil為電纜仿真所加線圈級聯(lián)磁通量，mf.icoil為電纜仿真所加線圈電流，mf.r0為電纜單位長電阻，mf.rcoil為電纜仿真所加線圈電阻。

21、進一步地，從所述共模阻抗特性曲線和所述差模阻抗特性曲線的以下頻率范圍內(nèi)提取所述特征值：起始頻率為所述共模阻抗特性曲線和所述差模阻抗特性曲線的第一個交匯點左側(cè)，所述共模阻抗特性曲線極大值和所述差模阻抗特性曲線極小值中的頻率低值；終止頻率為所述共模阻抗特性曲線和所述差模阻抗特性曲線的第二個交匯點右側(cè)，所述共模阻抗特性曲線極小值和所述差模阻抗特性曲線極小值中的頻率高值。

22、進一步地，所述變頻電機特性參數(shù)等效電路為：所述電機繞組的表面電阻第一端分別與所述機端壓擺電容第一端、所述定子繞組漏感第一端、所述定子高頻鐵損第一端、所述定子繞組和電機框架之間的寄生電阻第一端連接，所述電機繞組的表面電阻第二端與所述電機繞組匝間電感第一端連接，所述電機繞組匝間電感第二端與所述電機繞組匝間電容第一端連接，所述定子繞組和電機框架之間的寄生電阻第二端與所述定子繞組和電機框架之間的寄生電容第一端連接，所述電機繞組匝間電容第二端分別與所述定子繞組漏感第二端、所述定子高頻鐵損第二端、所述定子中性點和電機框架之間的寄生電阻第一端連接，所述定子中性點和電機框架之間的寄生電阻第二端與所述定子中性點和電機框架之間的寄生電容第一端連接，所述機端壓擺電容第二端分別與所述電機繞組匝間電容第二端、所述定子中性點和電機框架之間的寄生電容第二端、所述定子繞組和電機框架之間的寄生電容第二端連接。

23、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種電子設(shè)備，包括：

24、一個或多個處理器；

25、存儲器，其上存儲有一個或多個程序，當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述一個或多個處理器實現(xiàn)變頻電機系統(tǒng)的建模方法的步驟。

26、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)變頻電機系統(tǒng)的建模方法的步驟。

27、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果：

28、本發(fā)明通過有限元法計算識別電纜高頻線元特征參數(shù)，通過共模阻抗特性曲線和差模阻抗特性曲線提取獲得變頻電機高頻特性參數(shù)，構(gòu)建變頻電機系統(tǒng)模型，能夠捕捉變頻電機系統(tǒng)的電學(xué)參數(shù)變化等因素，解決了現(xiàn)有變頻電機系統(tǒng)高頻特性參數(shù)無法實時測量、單獨器件建模不準確等問題，提高了變頻電機系統(tǒng)建模的準確性。