CN109710999A - 一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法及装置,该方法包括获取原始相域电机模型;根据三角变换公式,获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式;将所述矩阵关系式分别代入Req的原始表达式以及eh(t)的原始表达式中进行整理,获得等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型。本发明实施例在原始相域电机模型的基础上,通过三角变换获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式,将矩阵关系式代入原始相域电机模型中,使原始相域电机模型等效电阻矩阵和历史项计算中采用的矩阵转换为稀疏矩阵,提高了模型计算效率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电力系统电磁暂态仿真技术领域,尤其涉及一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法及装置。
背景技术
精确、高效的暂态仿真是电网运行控制所需的关键支撑技术。交流电机作为电力系统中的基础元件,在电力系统中发挥着重要作用。电力系统的电能主要靠同步发电机产生,而大多数的负载由感应电动机拖动。构建高效,准确的同步电机电磁暂态模型具有重要的意义。目前,广泛应用于各类EMTP商业仿真软件中如PSCAD,Micro Tran,ATP,EMTP-RV的同步电机模型为dq0同步电机模型。但该类dq0电机模型采用间接的电机-电网接口,当电机与外部电路时,容易存在接口误差,从而使得仿真计算不准确。
为了改进电机的机网接口,目前已有文献提供了abc相坐标系下的相域同步电机模型。该类模型具有直接的机网接口,可有效的改进同步电机电磁暂态模型的稳定性与精度。然而该类模型计算量较大,仿真效率较低。
发明内容
针对传统相域电机电磁暂态仿真模型的计算量较大,仿真效率较低的缺陷。本发明实施例提供一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法。
第一方面,本发明实施例提供一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法,包括:
S1,获取原始相域电机模型;其中,所述原始相域电机模型为:vabcs(t)=Reqiabcs(t)+eh(t);
式中,Req表示等效电阻矩阵;iabcs(t)表示电机定子的电流;eh(t)表示总的历史项;
S2,根据三角变换公式,获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式;
S3,将所述矩阵关系式分别代入Req的原始表达式以及eh(t)的原始表达式中进行整理,获得等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型;
S4,根据等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型,获得相域电机的简化模型。
第二方面,本发明实施例提供一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化装置,包括:
获取模块,用于获取原始相域电机模型;其中,原始相域电机模型为:vabcs(t)=Reqiabcs(t)+eh(t);式中,Req表示等效电阻矩阵;iabcs(t)表示电机定子的电流;eh(t)表示总的历史项;
三角变换模块,用于根据三角变换公式,获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式;
整理模块,用于将所述矩阵关系式分别代入Req的原始表达式以及eh(t)的原始表达式中进行整理,获得等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型;
简化模块,用于根据等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型,获得相域电机的简化模型。
第三方面,本发明实施例提供了一种电子设备,包括:
至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线;其中,
所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信;
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令,处理器调用所述程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法。
第四方面,本发明实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质,非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,计算机指令使计算机执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法。
本发明实施例提供的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法,在原始相域电机模型的基础上,通过三角变换获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式,将矩阵关系式代入原始相域电机模型中,使原始相域电机模型等效电阻矩阵和历史项计算中采用的矩阵转换为稀疏矩阵,提高了模型计算效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例提供的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法流程示意图;
图2为根据本发明实施例提供的同步电机的定子a相电流波形图;
图3为根据本发明实施例提供的同步电机的转速波形图;
图4为根据本发明实施例提供的相域电机电磁暂态仿真模型的优化装置的结构框图;
图5为根据本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在本发明实施例的描述中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
由于传统相域电磁暂态仿真模型的计算中所采用的系数矩阵多数为满阵,在传统相域电磁暂态仿真模型的计算时,满阵之间的运算耗时较大,造成传统相域电磁暂态仿真模型的仿真效率较低的缺陷。
因此,本发明实施例提供了一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法,在原始相域电机模型的基础上,通过三角变换获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式,将矩阵关系式代入原始相域电机模型中,使原始相域电机模型等效电阻矩阵和历史项计算中采用的矩阵转换为稀疏矩阵。解决了传统相域电机电磁暂态仿真模型的计算量较大,仿真效率较低的缺陷,提高了模型计算效率。
图1为根据本发明实施例提供的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法的流程示意图;参照图1,相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法包括:
S1,获取原始相域电机模型;其中,所述原始相域电机模型为:vabcs(t)=Reqiabcs(t)+eh(t);式中,Req表示等效电阻矩阵;iabcs(t)表示电机定子的电流;eh(t)表示总的历史项。
需要说明的是,本实施例中,总的历史项eh(t)是指历史电压源。
S2,根据三角变换公式,获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式;
S3,将所述矩阵关系式分别代入等效电阻矩阵的原始表达式以及总的历史项的原始表达式中进行整理,获得等效电阻矩阵的简化模型和总的历史项的简化模型;
S4,根据等效电阻矩阵的简化模型和总的历史项的简化模型,获得相域电机的简化模型。
其中,步骤S1中,获取原始相域电机模型具体包括:
传统相域电机电磁暂态仿真模型的电压公式可由公式(1)来描述:
其中,传统相域电机电磁暂态仿真模型即为原始相域电机模型,为描述简洁,以下实施例中,“相域电机电磁暂态仿真模型”也简称为“相域电机模型”。
vqdr(t)=[vkq1(t) vkq2(t) vfd(t) vkd(t)] (2)
iqdr(t)=[ikq1(t) ikq2(t) ifd(t) ikd(t)] (3)
λqdr(t)=[λkq1(t) λkq2(t) λfd(t) λkd(t)] (4)
Rs=diag[rs rs rs] (5)
Rr=diag[rkq1 rkq2 rfd rkd] (6)
式中,vabcs(t)和vqdr(t)分别代表电机定子侧与转子侧的电压;λabcs(t)、λqdr(t)分别代表电机定子与转子的磁通量;Rs,Rr分别表示电机定子与转子的电阻矩阵;iabcs(t),iqdr(t)分别代表电机定子与转子的电流。下标kq1,kq2,fd,kd分别代表电机的4个不同的绕组编号。
忽略电机的磁饱和效应,磁通量可通过下述公式表示:
具体表示如下:
以上各式中,λabcs(t)、λqdr(t)分别代表电机定子与转子的磁通量;θr(t)表示转子角度;Ls(θr(t))为电机定子电感矩阵;Lr为电机转子电感矩阵;Lsr(θr(t)),Lrs(θr(t))表示定子绕组与转子绕组的互感矩阵。Lsr(θr)和Lrs(θr)分别表示电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵。rkq1,rkq2,rkq,rfd,rkd分别表示绕组kq1,kq2,kq3,fd,kd的电阻,Llkq1,Llkq2,Llfd,Llkd分别表示绕组kq1,kq2,fd,kd的电感;Lmd,Lmq表示互感。
公式(1)中的定子电压公式可通过梯形法离散化,可得:
其中:
式中,vabcs(t)代表电机定子侧的电压;λabcs(t)代表电机定子的磁通量;Rs表示电机定子的电阻矩阵;iabcs(t)代表电机定子的电流。Δt为仿真步长,esh(t)为历史电流项。
将公式(7)代入公式(13),可得:
相应的,对离散公式(1)中的转子电压方程采用梯形积分法,可得:
其中:
式中,erh(t)表示转子历史项。
将公式(16)代入公式(15),可得:
vabcs(t)=Reqiabcs(t)+eh(t) (18)
其中:
式中,vabcs(t)表示电机定子侧的电压,Rea表示等效电阻矩阵,eh(t)表示总的历史项;Rs、Rr分别表示定子与转子的电阻矩阵,Ls(θr(t))为电机定子电感矩阵;Lr为电机转子电感矩阵;Lsr(θr(t))和Lrs(θr(t))分别表示电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵,esh(t)表示历史电流项,erh(t)表示转子历史项。
式(18)即为原始相域电机模型。
需要说明的是,原始相域电机模型中的Req(t),eh(t)所需要的矩阵Lsr(θr(t)),Lrs(θr(t)),Ls(θr(t))皆为满阵。因此计算效率低。为改进模型的计算效率,本发明提供了一套优化计算方法;并基于此优化计算方法,最终构建出一种高效的相域同步电机模型。
进一步地,步骤S2中,根据三角变换公式,获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式具体包括:
根据三角变换,有如下关系式:
式中,Lsr(θr)和Lrs(θr)分别表示电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵;K(θr),K-1(θr)分别代表派克变换与派克反变换;
其中.
进一步的,步骤S3中,将上述矩阵关系式分别代入Req的原始表达式以及eh(t)的原始表达式中进行整理,获得等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型。
具体地,将公式(21)、(22)、(23)代入公式(19),整理可得:
Req(t)=-Rs+K-1(θr)RabK(θr) (29)
其中:
矩阵Rab可进一步整理为两部分矩阵之和,如下:
Rab=Ra+Rb (31)
Ra=diag[Ra1 Ra1 Ra2] (32)
Rb=diag[0 Rb 0] (33)
其中:
将公式(31)代入公式(29),可得:
Req(t)=-Rs+K-1(θr)RaK(θr)+K-1(θr)RbK(θr) (43)
将公式(27),(28)代入公式(43)中等式右边的第二项,可得
由公式(44)可以看出,K-1(θr)RaK(θr)为恒定项。此时,Req(t)可整理为:
Req(t)=Req,const+ΔReq(t) (45)
其中:
Req,const=-Rs+K-1(θr)RaK(θr) (46)
ΔReq(t)=K-1(θr)RbK(θr) (47)
式中,Req(t)表示等效电阻矩阵,Req,const为恒定矩阵,ΔReq(t)为变化矩阵。在电机仿真中,Req,const仅需计算一次。此外,由于矩阵Rb仅包含一个元素,计算ΔReq(t)并不会产生过多的计算耗时。与原始相域电机模型所使用的Req(t)(19)相比,本发明所提供的模型所使用的Req的简化模型(45)可以有效减少运算量,从而提高模型的仿真效率。
与电阻矩阵Req相似,原始相域电机模型所使用的历史项eh(t)也可以进行简化。具体步骤如下。
将公式(22)代入公式(20),可得:
将公式(23)代入erh(t)(17),并将相域信号iabcs(t-Δt)转换为qd坐标系下的信号iqd0s(t-Δt),提供:
将公式(49)代入公式(48),并整理,可得:
式中,矩阵Ma,Rf可通过下述公式描述:
其中
Rf1=e(Ma1+Ma2) (60)
Rf2=f(Ma3+Ma4) (61)
以上各式中,esh(t)表示历史电流项,K-1(θr)表示派克反变换,iqd0s(t-Δt)为相域电机在qd坐标系下的相域信号,Δt为仿真步长,Ma,Rf均为稀疏矩阵;为恒定矩阵,Lr为电机转子电感矩阵,Rs表示电机定子的电阻矩阵;Rr表示电机转子的电阻矩阵,vqdr(t)表示电机转子电压,iqdr(t-Δt)表示电机转子电流的相域信号,vqdr(t-Δt)表示电机转子电压的相域信号。
本发明所提供的eh(t)的简化模型如公式(50)所示。公式(50)所使用的矩阵Ma,Rf均为稀疏矩阵。与原始相域电机模型所使用的eh(t)(20)相比,本发明提供的eh(t)的简化模型可以有效减少运算量,从而进一步提高模型的仿真效率。
综上,相域电机的简化模型为:
vabcs(t)=Reqiabcs(t)+eh(t)
其中:Req(t)=Req,const+ΔReq(t)
式中,Req(t)表示等效电阻矩阵,Req,const为恒定矩阵,ΔReq(t)为变化矩阵。esh(t)表示历史电流项,K-1(θr)表示派克反变换,iqd0s(t-Δt)为相域电机在qd坐标系下的相域信号,Δt为仿真步长,Ma,Rf均为稀疏矩阵; 为恒定矩阵,Lr为电机转子电感矩阵,iqdr(t-Δt)表示电机转子电流的相域信号。
本发明实施例提供的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法,在原始相域电机模型的基础上,通过三角变换获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式,将矩阵关系式代入原始相域电机模型中,使原始相域电机模型等效电阻矩阵和历史项计算中采用的矩阵转换为稀疏矩阵,提高了模型计算效率。
在上述实施例的基础上,相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法还包括:
对原始相域电机模型和相域电机的简化模型分别进行仿真,对比仿真结果,对模型偏差进行评估。
具体地,在获得相域电机的简化模型之后,本实施例测试相域电机简化模型的准确性。为了对比分析,对相域电机的简化模型和原始相域电机模型分别进行仿真,并对模型偏差进行评估。两种模型均采用500μs的仿真步长。
其中,测试电机为一台835MVA的同步电机。电机的定子侧连接到理想电压源。初始阶段,电机处于稳定状态。其中机械转矩为1.887×106N·m,励磁电压为30.3V。在t=0.2s时,电机的定子侧发生三相接地故障。故障在t=0.5s时被切除。图2为根据本发明实施例提供的同步电机的定子a相电流波形图。需要说明的是,图2中,(a)图是同步电机835MVA的定子a相电流波形图,(b)图是定子a相电流波形图的局部放大图。
图3为根据本发明实施例提供的同步电机的转速波形图。图3中,(a)(a)图是同步电机835MVA的转速波形图;(b)图是(a)图的局部放大图。从图2和图3中可以看出所本发明所提供的电机模型的仿真结果与原始相域电机模型的仿真结果完全一致。其原因是本发明提供的模型是从原始相域电机模型推导提供。因此与原始相域电机模型完全等价,不存在任何精度损失。需要说明的是,图2和图3中,“传统模型”是指原始相域电机模型,“提出的模型”是指本发明实施例提出的相域电机的简化模型。
在上述各实施例的基础上,在获得相域电机的简化模型之后,该方法进一步包括:
将相域电机的简化模型单个步长所需的CPU时间与原始相域电机模型单个步长所需的CPU时间进行比较,评估两种模型的仿真效率。
具体地,将本发明实施例提供的相域电机简化模型单个步长所需的CPU时间与原始相域电机模型单个步长所需的CPU时间进行比较。两种模型均采用标准的C语言程序构建,相关程序在参数为Intel Core i7-7700HQ,2.80-GHz processor,8GB RAM的个人电脑中执行。两种模型单个步长所需的CPU时间如表1所示。表1中的数值为相对时间,其单位为标幺值,基准值为传统相域电机模型的单步CPU耗时。如表1所示,本发明所提出的模型计算时间是传统模型计算时间的(1p.u.)/(0.6435p.u.)≈1.554倍。
综上,与原始相域电机模型相比,本发明实施例提供的相域电机简化模型没有任何精度损失,效率可提高1.554倍。
表1模型计算时间比较
图4为根据本发明实施例提供的相域电机电磁暂态仿真模型的优化装置的结构框图,参照图4,该装置包括获取模块401,三角变换模块402,整理模块403,简化模块404,其中:
获取模块401用于获取原始相域电机模型;其中,原始相域电机模型为:vabcs(t)=Reqiabcs(t)+eh(t);式中,Req表示等效电阻矩阵;iabcs(t)表示电机定子的电流;eh(t)表示总的历史项。三角变换模块402用于根据三角变换公式,获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式。整理模块403用于将所述矩阵关系式分别代入Req的原始表达式以及eh(t)的原始表达式中进行整理,获得等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型。简化模块404用于根据等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型,获得相域电机的简化模型。
本发明装置实施例的具体说明与上述方法实施例的具体说明相同,在此不再赘述。
本发明实施例提供的相域电机电磁暂态仿真模型的优化装置,在原始相域电机模型的基础上,通过三角变换获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式,将矩阵关系式代入原始相域电机模型中,使原始相域电机模型等效电阻矩阵和历史项计算中采用的矩阵转换为稀疏矩阵,提高了模型计算效率。
在上述实施例的基础上,该装置还包括对比评估模块,对比评估模块用于对原始相域电机模型和相域电机的简化模型分别进行仿真,对比仿真结果,对模型偏差进行评估。
具体地,在获得相域电机的简化模型之后,本实施例测试相域电机简化模型的准确性。为了对比分析,对相域电机的简化模型和原始相域电机模型分别进行仿真,并对模型偏差进行评估。两种模型均采用500μs的仿真步长。
其中,测试电机为一台835MVA的同步电机。电机的定子侧连接到理想电压源。初始阶段,电机处于稳定状态。其中机械转矩为1.887×106N·m,励磁电压为30.3V。在t=0.2s时,电机的定子侧发生三相接地故障。故障在t=0.5s时被切除。图2为根据本发明实施例提供的同步电机的定子a相电流波形图。图3为根据本发明实施例提供的同步电机的转速波形图。从图2和图3中可以看出所本发明所提供的电机模型的仿真结果与原始相域电机模型的仿真结果完全一致。其原因是本发明提供的模型是从原始相域电机模型推导提供。因此与原始相域电机模型完全等价,不存在任何精度损失。需要说明的是,图2和图3中,“传统模型”是指原始相域电机模型,“提出的模型”是指本发明实施例提出的相域电机的简化模型。
在上述各实施例的基础上,该装置还包括效率评估模块,用于将相域电机的简化模型单个步长所需的CPU时间与原始相域电机模型单个步长所需的CPU时间进行比较,评估两种模型的仿真效率。
具体地,将本发明实施例提供的相域电机简化模型单个步长所需的CPU时间与原始相域电机模型单个步长所需的CPU时间进行比较。两种模型均采用标准的C语言程序构建,相关程序在参数为Intel Core i7-7700HQ,2.80-GHz processor,8GB RAM的个人电脑中执行。两种模型单个步长所需的CPU时间如表1所示。表1中的数值为相对时间,其单位为标幺值,基准值为传统相域电机模型的单步CPU耗时。如表1所示,本发明所提出的模型计算时间是传统模型计算时间的(1p.u.)/(0.6435p.u.)≈1.554倍。
综上,与原始相域电机模型相比,本发明实施例提供的相域电机简化模型没有任何精度损失,效率可提高1.554倍。
本发明实施例提供了一种电子设备,图5为根据本发明实施例提供的电子设备的结构示意图,如图5所示,该电子设备包括:
至少一个处理器(processor)501、通信接口(Communications Interface)504、至少一个存储器(memory)502和通信总线503,其中,至少一个处理器501,通信接口504,至少一个存储器502通过通信总线503完成相互间的通信。至少一个处理器501可以调用至少一个存储器502中的逻辑指令,以执行如下相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法,例如包括:获取原始相域电机模型;根据三角变换公式,获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式;将所述矩阵关系式分别代入Req的原始表达式以及eh(t)的原始表达式中进行整理,获得等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型;根据等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型,获得相域电机的简化模型。
本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质,非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,该计算机指令使计算机执行对应实施例所提供的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法,例如包括:获取原始相域电机模型;根据三角变换公式,获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式;将所述矩阵关系式分别代入Req的原始表达式以及eh(t)的原始表达式中进行整理,获得等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型;根据等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型,获得相域电机的简化模型。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成,前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法,其特征在于,包括:
S1,获取原始相域电机模型;其中,所述原始相域电机模型为:vabcs(t)=Reqiabcs(t)+eh(t);
式中,Req表示等效电阻矩阵;iabcs(t)表示电机定子的电流;eh(t)表示总的历史项;
S2,根据三角变换公式,获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式;
S3,将所述矩阵关系式分别代入等效电阻矩阵Req的原始表达式以及总的历史项eh(t)的原始表达式中进行整理,获得等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型;
S4,根据等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型,获得相域电机的简化模型。
2.根据权利要求1所述的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法,所述方法还包括:
对原始相域电机模型和相域电机的简化模型分别进行仿真,对比仿真结果,对模型偏差进行评估。
3.根据权利要求1所述的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法,其特征在于,在获得相域电机的简化模型之后,所述方法进一步包括:
将相域电机的简化模型单个步长所需的CPU时间与原始相域电机模型单个步长所需的CPU时间进行比较,评估两种模型的仿真效率。
4.根据权利要求1所述的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法,其特征在于,所述原始相域电机模型具体包括:
vabcs(t)=Reqiabcs(t)+eh(t)
其中:
式中,vabcs(t)表示电机定子侧的电压,Req表示等效电阻矩阵,eh(t)表示总的历史项;Rs、Rr分别表示定子与转子的电阻矩阵,Ls(θr(t))为电机定子电感矩阵;Lr为电机转子电感矩阵;Lsr(θr(t))和Lrs(θr(t))分别表示电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵,esh(t)表示历史电流项,erh(t)表示转子历史项。
5.根据权利要求4所述的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法,其特征在于,步骤S2中,所述根据三角变换公式,获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式具体包括:
根据三角变换公式,获得如下关系式:
式中,Lsr(θr)和Lrs(θr)分别表示电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵;K(θr),K-1(θr)分别代表派克变换与派克反变换;
其中,为恒定矩阵,具体如下:
6.根据权利要求5所述的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法,其特征在于,所述S3具体包括:
S31,将所述矩阵关系式代入等效电阻矩阵Req的原始表达式以及进行整理,获得等效电阻矩阵Req的简化模型为:
Req(t)=Req,const+ΔReq(t)
其中,Req,const=-Rs+K-1(θr)RaK(θr)
ΔReq(t)=K-1(θr)RbK(θr)
式中,Req表示等效电阻矩阵,Req,const为恒定矩阵,ΔReq(t)为变化矩阵;
S32,将所述矩阵关系式代入总的历史项eh(t)的原始表达式中进行整理,获得eh(t)的简化模型为:
其中,
式中,esh(t)表示历史电流项,K-1(θr)表示派克反变换,iqd0s(t-Δt)为相域电机在qd坐标系下的相域信号,Δt为仿真步长,Ma,Rf均为稀疏矩阵;为恒定矩阵,Lr为电机转子电感矩阵,Rr表示电机转子的电阻矩阵,vqdr(t)表示电机转子电压,iqdr(t-Δt)表示电机转子电流的相域信号,vqdr(t-Δt)表示电机转子电压的相域信号。
7.一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取原始相域电机模型;其中,原始相域电机模型为:vabcs(t)=Reqiabcs(t)+eh(t);式中,Req表示等效电阻矩阵;iabcs(t)表示电机定子的电流;eh(t)表示总的历史项;
三角变换模块,用于根据三角变换公式,获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式;
整理模块,用于将所述矩阵关系式分别代入Req的原始表达式以及eh(t)的原始表达式中进行整理,获得等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型;
简化模块,用于根据等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型,获得相域电机的简化模型。
8.根据权利要求7所述的相域电机电磁暂态仿真模型的优化装置,其特征在于,所述装置还包括:
效率评估模块,用于将相域电机的简化模型单个步长所需的CPU时间与原始相域电机模型单个步长所需的CPU时间进行比较,评估两种模型的仿真效率。
9.一种电子设备,其特征在于,包括:
至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线;其中,
所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信;
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令,所述处理器调用所述程序指令,以执行如权利要求1至6任一项所述的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质,其特征在于,所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至6中任一项所述的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法。
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