(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 2 CN 115455724 A 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 3 CN 115455724 A 3