CN102207985A - 一种磁阻式旋转变压器的仿真方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种磁阻式旋转变压器的仿真方法，包括以下步骤：在电机仿真软件中，根据磁阻式旋转变压器建立极数为n且具有一次侧绕组与二次侧绕组的仿真模型；设置二次侧绕组的激励源为外挂电路，并根据每个极上线圈的匝数和绕线方向，将二次侧绕组不同极数上的正弦线圈连接形成第一外挂电路，同时将二次侧绕组不同极数上的余弦线圈连接形成第二外挂电路；设置所述一次侧绕组的激励源为正弦电压，以及设定电压值；所述二次侧绕组感应一次侧绕组的电压，输出仿真结果。该仿真方法能实现对磁阻式旋转变压器的仿真。

Description

一种磁阻式旋转变压器的仿真方法
技术领域
本发明属于电机软件仿真的技术领域，特别涉及一种旋转变压器的仿真方法。
背景技术
旋转变压器是一种主要用来检测电机转子轴的旋转角度的角度位置传感器，也是自动装置中一类精密的检测电机，因此在制造旋转变压器时，都会事先仿真出旋转变压器的模型，通过对旋转变压器的模型的测试，来检验旋转变压器的性能是否能满足要求。但是由于磁阻式旋转变压器是一种一、二次侧绕组均设置在定子上，转子上没有绕组的旋转变压器，而且其二次绕组包括正弦绕组和余弦绕组，正弦绕组和余弦绕组在定子每个极上绕线的匝数和绕线方向是各不相同的，因此在建立磁阻式旋转变压器的仿真模型时，通过现有的仿真方法无法对二次绕组绕线的匝数进行赋值，那也就无法对磁阻式旋转变压器进行仿真。
发明内容
本发明为解决现有技术中无法对磁阻式旋转变压器进行仿真的问题，提供一种能对磁阻式旋转变压器进行仿真的磁阻式旋转变压器的仿真方法。
本发明提供一种磁阻式旋转变压器的仿真方法，包括以下步骤：
在电机仿真软件中，根据磁阻式旋转变压器建立极数为n且具有一次侧绕组与二次侧绕组的仿真模型；
设置二次侧绕组的激励源为外挂电路，并根据线圈的匝数和绕线方向，将二次侧绕组不同极数上的正弦线圈连接形成第一外挂电路，同时将二次侧绕组不同极数上的余弦线圈连接形成第二外挂电路；
设置所述一次侧绕组的激励源为正弦电压，以及设定电压值；
所述二次侧绕组感应一次侧绕组的电压，输出仿真结果。
与现有技术相比，本发明提供磁阻式旋转变压器的仿真方法，设置二次侧绕组的激励源为外挂电路，也就可以根据磁阻式旋转变压器设置线圈的匝数和绕线方向，同时根据置线圈的匝数和绕线方向，二次侧绕组不同极数上的正弦线圈连接形成第一外挂电路，同时将二次侧绕组不同极数上的余弦线圈连接形成第二外挂电路，此时二次侧绕组的正弦线圈与余弦线圈也就形成两个完整回路，可以感应一次侧绕组的激励而输出相应的电压波形，也就是输出仿真结果，从而实现对磁阻式旋转变压器的仿真。
附图说明
图1为本发明中磁阻式旋转变压器仿真模型的结构图；
图2为本发明中外挂电路的电路图；
图3为本发明的仿真方法具体操作过程的流程图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种实施例的磁阻式旋转变压器的仿真方法，包括以下步骤：
在电机仿真软件中，根据磁阻式旋转变压器建立极数为n且具有一次侧绕组(图上未示出)与二次侧绕组6的仿真模型；
设置二次侧绕组6的激励源为外挂电路，并根据线圈的匝数和绕线方向，将二次侧绕组不同极数上的正弦线圈连接形成第一外挂电路，同时将二次侧绕组6不同极数上的余弦线圈连接形成第二外挂电路；
设置所述一次侧绕组的激励源为正弦电压，以及设定电压值；
所述二次侧绕组6感应一次侧绕组的电压，输出仿真结果。
设置二次侧绕组的激励源为外挂电路，也就可以根据磁阻式旋转变压器设置线圈的匝数和绕线方向，同时根据置线圈的匝数和绕线方向，二次侧绕组不同极数上的正弦线圈连接形成第一外挂电路，同时将二次侧绕组不同极数上的余弦线圈连接形成第二外挂电路，此时二次侧绕组的正弦线圈与余弦线圈也就形成两个完整回路，可以感应一次侧绕组的激励而输出感应的电压波形，也就是输出仿真结果。
进一步改进，建立第一外挂电路和第二外挂电路的具体步骤如下：
设置每个极上线圈的匝数和绕线方向，以及第一极上正弦线圈和余弦线圈的极性；
根据线圈的绕线方向，第二极到第n极上正弦线圈以及余弦线圈的极性自动生成；
将第一个极上正弦线圈的负极与第二极上正弦线圈的正极连接，第二个极上正弦线圈的负极与第三个极上正弦线圈的正极连接，……，直到第n个极上正弦线圈的负极与第一个极上正弦线圈的正极连接形成回路作为第一外挂电路；
同时将第一个极上余弦线圈的负极与第二极上余弦线圈的正极连接，第二个极上余弦线圈的负极与第三个极上余弦线圈的正极连接，……，直到第n个极上余弦线圈的负极与第一个极上余弦线圈的正极连接形成回路作为第二外挂电路。当外挂电路不是按照线圈的正极与负极连接的方式形成的回路，二次侧绕组也可以感应一次侧绕组的激励，输出相应的电压波形，但是会影响仿真结果的准确性，无法得到所要的仿真结果。
进一步改进，极数n的取值范围为2-30，n为偶数。每个电机每相含有的磁极个数就是极数，由于磁极是成对出现的，所以极数为偶数。在本实施例中，变压器的极数n为10，每个极上线圈都有绕进端和绕出端，比如，第一极上的线圈是正向环绕在该第一极上的，当第一个极上线圈的绕进端为正极，第一个极上线圈的绕出端为负极，如果第二极上的线圈也是正向环绕在该第二极上的，那么第二个极上线圈的绕进端也为正极，第二个极上线圈的绕出端也为负极，而如果第二极上的线圈也是反向环绕在该第二极上的，那么第二个极上线圈的绕出端为正极，第二个极上线圈的绕进端为负极，但是在电机仿真软件中，只要定义了其中一个极上线圈的极性，根据线圈的绕线方向，剩余线圈的极性也就自动生成了。
如图2所示，从图上看，从上到下的线圈依次为第一到第十个极的线圈，每个线圈的左端为绕进端，每个线圈的右端为绕出端，第一个极上线圈、第二个极上线圈、第五个极上线圈、第六个极上线圈以及第七个极上线圈的绕进端为正极，第一个极上线圈、第二个极上线圈、第五个极上线圈、第六个极上线圈以及第七个极上线圈的绕出端为负极，第三个极上线圈、第四个极上线圈、第八个极上线圈、第九个极上线圈以及第十个极上线圈的绕出端为正极，第三个极上线圈、第四个极上线圈、第八个极上线圈、第九个极上线圈以及第十个极上线圈的绕进端为负极，第一个极上线圈的绕出端与第二个极上线圈的绕进端连接，第二个极上线圈的绕出端与第三个极上线圈的绕出端连接，第三个极上线圈的绕进端与第四个极上线圈的绕出端连接，第四个极上线圈的绕进端与第五个极上线圈的绕进端连接，第五个极上线圈的绕出端与第六个极上线圈的绕进端连接，第六个极上线圈的绕出端与第七个极上线圈的绕进端，第七个极上线圈的绕出端与第八个极上线圈的绕出端连接，第八个极上线圈的绕进端与第九个极上线圈的绕出端连接，第九个极上线圈的绕进端与第十个极上线圈的绕出端连接，第十个极上线圈的绕进端通过串联一个电阻R以及一个电压表5与第一个极上线圈的绕进端连接，串联该电阻R以防止输出的电压过大。通过该电压表5就可以观察正弦或余弦电压的输出波形了，图2中的电路可以是正弦线圈连接成的外挂电路，也可以是余弦线圈连接成的外挂电路。无论是正弦线圈还是余弦线圈连接成外挂电路的方法都是一样的。
进一步改进，所述电机仿真软件为ansoft软件，当然也可以选用其他电机仿真软件，其基本的设计思路是一样的。
进一步改进，磁阻式旋转变压器的仿真方法还包括以下步骤：在第一外挂电路的回路以及第二外挂电路的回路中分别串联有用于观察仿真结果的电压表。在本发明的仿真过程，想要得到的仿真结果为二次侧绕组感应一次侧绕组上的电压激励源，输出正弦波形和余弦波形，但是由于在采用ansoft软件为仿真软件时，而如果二次侧绕组的激励源为外挂电路，则无法直接通过软件得到可观察的输出波形，因此要在外挂电路上设置所述电压表5，用于观察二次侧绕组输出的仿真结果，所述仿真结果也就是二次侧绕组感应一次侧绕组的激励电压，输出正弦波形和余弦波形，当输出的正弦波形或余弦波形的幅值大小不一致时，则说明该仿真结果不准确。
如图1所示，变压器的仿真模型是根据所述变压器的结构，材质以及气隙来建立的。具体的参数如下，所述变压器的定子1和转子2均为硅钢合金，所述变压器的绕组3为铜金属，所述变压器的转轴4为钢金属，所述气隙中的气体为空气。当然在仿真过程中，变压器的材质可以不是以上参数，但是变压器在设置为其他参数的材质时，会影响输出的仿真结果的准确性，无法得到所要的仿真结果。而所述气隙中的气体为空气，是为了使该变压器的仿真模型能在较真实的仿真环境中工作，这样才能测试出来变压器的具体性能是否能符合要求，提高仿真结果的准确性。
图3为本发明仿真方法具体操作过程的流程图。本发明仿真方法具体操作过程如下：
步骤S01，在软件中建立初步的仿真模型，初步的仿真模型包括变压器定子、转子、转轴以及绕组的结构；
步骤S02，在初步的仿真模型中定义变压器定子、转子、转轴以及绕组的具体材质；
步骤S03，定义变压器的气隙中的气体为空气，形成真正的仿真模型；
步骤S04，设置二次侧绕组的激励源为外挂电路，生成相应的外挂电路；
步骤S05，设置一次侧绕组的激励源为正弦电压，并设置电压值；
步骤S06，二次侧绕组感应一次侧绕组的电压，输出仿真结果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种磁阻式旋转变压器的仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：
在电机仿真软件中，根据磁阻式旋转变压器建立极数为n且具有一次侧绕组与二次侧绕组的仿真模型；
设置二次侧绕组的激励源为外挂电路，并根据每个极上线圈的匝数和绕线方向，将二次侧绕组不同极数上的正弦线圈连接形成第一外挂电路，同时将二次侧绕组不同极数上的余弦线圈连接形成第二外挂电路；
设置所述一次侧绕组的激励源为正弦电压，以及设定电压值；
所述二次侧绕组感应一次侧绕组的电压，输出仿真结果。
2.如权利要求1所述的磁阻式旋转变压器的仿真方法，其特征在于，建立第一外挂电路和第二外挂电路的具体步骤如下：
设置每个极上线圈的匝数和绕线方向，以及第一极上正弦线圈和余弦线圈的极性；
根据线圈的绕线方向，第二极到第n极上正弦线圈以及余弦线圈的极性自动生成；
将第一个极上正弦线圈的负极与第二极上正弦线圈的正极连接，第二个极上正弦线圈的负极与第三个极上正弦线圈的正极连接，……，直到第n个极上正弦线圈的负极与第一个极上正弦线圈的正极连接形成回路作为第一外挂电路；
同时将第一个极上余弦线圈的负极与第二极上余弦线圈的正极连接，第二个极上余弦线圈的负极与第三个极上余弦线圈的正极连接，……，直到第n个极上余弦线圈的负极与第一个极上余弦线圈的正极连接形成回路作为第二外挂电路。
3.如权利要求2所述的磁阻式旋转变压器的仿真方法，其特征在于：还包括以下步骤，在第一外挂电路的回路以及第二外挂电路的回路中分别串联有一用于观察仿真结果的电压表。
4.如权利要求1所述的磁阻式旋转变压器的仿真方法，其特征在于：还包括以下步骤：
根据所述变压器的结构，材质以及气隙建立仿真模型。
5.如权利要求4所述的磁阻式旋转变压器的仿真方法，其特征在于：所述变压器的定子和转子均为硅钢合金，所述变压器的绕组为铜金属，所述变压器的转轴为钢金属。
6.如权利要求5所述的磁阻式旋转变压器的仿真方法，其特征在于：还包括以下步骤：所述气隙中的气体为空气。
7.如权利要求1所述的磁阻式旋转变压器的仿真方法，其特征在于：所述电机仿真软件为ansoft软件。
8.如权利要求1所述的磁阻式旋转变压器的仿真方法，其特征在于：极数n的取值范围为2-30，n为偶数。
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