基于快速参数辨识的感应电机转子温度在线评估方法

工程实际中,如何快速准确监测感应电机转子温度对电气设备状态评估、故障预测和安全生产具有重要意义。但受运行条件限制,转子温度很难直接测得且通过间接评估方法也存在较大难度。针对这一问题,提出一种快速参数辨识的转子温度评估方法,利用转子槽谐波辨识得到转子转速,进而利用可模拟电机堵转运行的起动初始阶段的实测电参数求解得出转子电阻。将上述求解得到的转速与转子电阻,当作实时辨识转子电阻的扩展卡尔曼滤波法(EKF)所需初值,避免了初值求解迭代时间过长的问题,实现了快速在线辨识转子电阻。进而基于金属材料电阻值与温度之间的关系,求出转子实时变化温度数据。以1台22 kW感应电机为例,辨识了负载条件下的转子温度情况,验证了所提出方法的有效性与可行性。     

一种异步电动机效率的二次辨识检测方法

针对工业现场异步电动机输出功率难以测量、运行效率不易直接求解的问题,提出一种基于二次辨识的异步电动机效率现场检测算法。首先对获取的电信号进行快速傅里叶变换完成初步辨识;根据所测输入功率得到电机转速估计值,对其进行二次辨识,从而计算出转速准确值;最后得出电动机效率值。并在基于嵌入式传感网络的电机效率检测系统上实现算法,提高了电动机效率测量的便捷性。试验结果表明,在高负载阶段所求效率值与实际值误差在约2%;而在低负载阶段误差在约4%,为工程实际中电机能效检测提供了一定参考。     

大型潜水电机混合偏心时转子副临界振动的研究

大型潜水电机转子在运行过程中,由于不平衡电磁拉力和特殊环境的影响,气隙激振力频率接近转子固有频率,且转子副临界转速临近额定转速,引发转子副临界振动,危及电机安全运行,甚至引发工程事故。本文引用工程电磁场理论,建立了混合偏心转子的计算模型,推导出大型潜水电机定转子间气隙电磁力,并在此基础上,结合傅里叶谐波分解理论,得出电磁激振力频率与转子固有频率的关系。最后采用解析—有限元的混合方法,分别建立三维定转子应力模型,得出定转子形变。建立二维有限元电磁场分析模型,探讨转子副临界转速与额定转速、偏心度、潜水深度、时间的关系。研究结果为电机的更可靠投入运行提供一定理论基础,且为大型潜水电机的故障诊断提供了一定的参考依据。     

小型五相感应电机设计及槽数选取分析

针对某小型五相感应电机基于磁路法开展初步设计,利用Ansoft软件对电机槽型进行了优化设计,并介绍了通过绕组函数法计算其电感参数的方法;针对小型五相感应电机中定转子槽数进行了筛选,针对定子20槽、30槽、40槽、转子26槽的电机分别进行了仿真分析,验证了设计的合理性,从起动转速、定子电流、径向气隙磁密的仿真对比分析,得出定子40槽可以作为转子26槽的小型五相电机优选的结论。     

基于扩展卡尔曼滤波器的异步电机矢量控制系统的转子电阻辨识

异步电机的转子电阻是电机控制系统中变化最为明显的参数之一,因此准确、快速地辨识转子电阻是提高矢量控制系统鲁棒性的研究重点.提出一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)实现异步电机转子电阻估计的方法,该方法采用异步电机的双闭环矢量控制策略,通过测量电机定子电压、电流及电机转速,在线辨识电机转子电阻.在MATLAB/Simulink中建立系统仿真模型,并分析了转子电阻变化对转速的影响,结果验证了该算法的有效性和准确性     

基于扩展卡尔曼滤波器的异步电机矢量控制系统的转子电阻辨识

异步电机的转子电阻是电机控制系统中变化最为明显的参数之一,因此准确、快速地辨识转子电阻是提高矢量控制系统鲁棒性的研究重点。提出一种基于扩展卡尔曼滤波（EKF）实现异步电机转子电阻估计的方法,该方法采用异步电机的双闭环矢量控制策略,通过测量电机定子电压、电流及电机转速,在线辨识电机转子电阻。在MATLAB/Simulink中建立系统仿真模型,并分析了转子电阻变化对转速的影响,结果验证了该算法的有效性和准确性。     

基于转子槽谐波分析的潜油电机温度辨识

鉴于油井独特的高温高压环境对常规测温方法的限制及潜油电机对温度监测的迫切需求,提出了一种基于转子槽谐波的潜油电机无传感器温度辨识方法。核心在于通过在地面易测得的潜油电机定子电压和电流进行无传感器电机温度辨识,实现对工作于井下2～3km深处潜油电机温度的实时监测。根据所推导出的潜油电机转子温度解析表达式,可对潜油电机转速、感抗及转子电阻进行在线计算并监测其状态变化。实验结果表明,目前基于转子槽谐波分析得到的局部时段转速最大误差为3r/min,温度辨识精度误差小于10℃,从而验证了所提算法的正确性与可行性。     

定转子电阻在线辨识的感应电机转速估计方法

针对感应电机参数变化导致转速估计不准的问题,提出了一种基于定、转子电阻在线辨识的模型参考自适应转速估计方法.该方法只需检测定子侧的电压和电流,在估计电机转速的同时,在线辨识定转子电阻,实时更新转速估计系统中受电机温升影响而变化的定子电阻和转子电阻,以保证转速估计的精确度;同时,辨识的转子电阻应用于矢量控制系统,确保系统获得良好的稳态和动态性能.仿真及实验结果表明,与未进行电阻在线辨识的转速估计方法相比,该方法具有较高的转速估计精确度,对参数变化的鲁棒性强,并适用于无速度传感器矢量控制系统.     

基于自适应线性元件神经网络的表面式永磁同步电机参数在线辨识

提出一种基于自适应线性元件(Adaline)神经网络辨识表面式永磁同步电机定子绕组电阻、电感和转子磁链的方法。所提出的辨识方法不需要知道电机的任何设计参数信息,只需在线采样定子电流、电压和转速值即可。该方法首先在电机静止状态时估算出定子绕组电阻值,并利用该电阻值在电机启动时辨识出转子磁链和定子电感值,而所辨识出来的转子磁链值将被进一步用来在线估算定子绕组电阻的变化。实验显示该方法能够有效辨识定子电阻、电感和转子磁链。此外,当电机带负载运行时,该方法依然能够有效地在线跟踪电机定子绕组电阻变化。     

便携式电机能效测试系统研发

利用单片机开发了电流、电压同步高速采集设备。在不采用转速转矩传感器的情况下,提出了一种基于频谱分析的电机转速识别算法和基于气隙转矩法的电机转矩识别算法。开发了便携式电机能效测试设备,可在现场不拆卸电机的情况下完成电机能效测试,方便快捷。使用该设备进行电机能效测试,并与电机综合性能测试系统测试结果进行对比,吻合度较高。该便携式电机能效测试设备可满足工程测试实际需求。     

不同槽极数配合的永磁电机噪声特性分析

首先,利用麦克斯韦张量法推导了电磁力的解析模型,基于解析模型分析了8极48槽、8极36槽、6极36槽3种槽极数配合的新能源汽车用永磁电机电磁力的空间阶次和频率特征;其次,利用有限元法对定子铁心的模态进行了分析;同时,在半消声室内分别对上述3种槽极数配合的永磁电机在额定外特性匀加速工况下进行了噪声测试,并利用快速傅里叶变换得出了3种电机噪声的频谱图;最后,综合电磁力空间阶次、频率特征以及定子铁心的模态对测试结果进行了分析。分析结果揭示了3种槽极数配合对永磁电机噪声水平的影响以及不同槽极数配合电机电磁噪声的抑制方法。     

一种基于线电感变化特征的永磁同步电机转子初始位置检测新方法

具有转子凸极结构的永磁同步电机中受转子凸极效应的影响,绕组的自感和互感随转子位置呈现近似正弦的周期变化,以此为基础,提出了一种基于线电感变化特征的永磁同步电机转子初始位置检测。首先,通过注入高频低压脉冲来进行线电感辨识,并深入分析了绕组电流对线电感辨识的影响,同时利用傅里叶级数分解得到线电感变化曲线;随后建立了角度-线电感关系的数学模型,并采用旋转坐标变换计算转子初始位置角,但是该方法无法判断转子磁极的极性,因此在初步辨识出转子位置角的基础上,向电机施加等宽电压脉冲,利用磁场饱和引起的响应电流幅值的变化来估计出转子的磁极极性;最后实验结果表明,该方法能够准确、有效地估计转子初始位置。     

基于自适应观测器的感应电机转速估计方法研究

介绍了一种能在线补偿定转子电阻的基于自适应观测器的感应电机转速估计方法.该转速估计方法只需检测定子电压电流作为输入,利用观测器观测出转子磁链和定子电流,并利用定子电流误差和转子磁链观测值辨识出转速、定子电阻和转子电阻,并反馈于观测器,确保电机转速估计对参数变化的鲁棒性.仿真及实验结果表明,此方法估计的速度能应用于无速度传感器矢量控制系统,并具有较好的辨识精度和鲁棒性.     

感应电机模型参考模糊自适应矢量控制系统研究

针对基于转子磁链模型参考自适应法的感应电机矢量控制系统性能受转子参数影响较大的问题,分析磁链观测器对转子参数的敏感性,提出了一种基于转子参数辨识和模糊控制的感应电机无速度传感器控制方法。该方法通过基于定子电流模型的模型参考模糊自适应系统来估计电机转速和转子参数,其中转速自适应率采用参数自调整模糊控制方法进行设计,并在线辨识转子参数,以提高转速和磁链的观测精度、减小参数摄动影响。仿真结果表明该系统具有较强的鲁棒性和自适应性。     

基于希尔伯特—黄变换的次同步振荡检测研究

针对目前电力系统次同步振荡的辨识局限于线性化方法,提出了一种非线性、非平稳信号的处理方法:希尔伯特—黄变换。首先对振荡信号进行滤噪和时延补偿预处理,然后用黄变换辨识出模态参数,最后与改进的PRONY算法及快速傅里叶变换的辨识结果对比分析。仿真结果表明,经验模态分解可以滤除信号中的噪声干扰,为模态参数的准确分析奠定了基础;并且黄变换方法能有效分解出频率不接近的振荡模态,进而准确的辨识出模态参数,得到振荡模态的时频特性。鉴于此方法会出现频率模态漏分解的情况,在实际工程中可同时使用改进PRONY法、快速傅里叶变换和黄变换以提高次同步振荡辨识的准确度。     

基于ESO的感应电机磁链观测与转子时间常数辨识

为进一步提高感应电机矢量控制系统磁场定向和速度跟踪的精度,需要准确的转子时间常数在线辨识。本文在传统模型参考自适应的基础上进行优化,用扩展状态观测器(ESO)作为参考模型替代电压型磁链观测器,解决了电压型磁链观测器的积分饱和及直流偏置问题,并将带有转子时间常数变量的电流模型作为可调模型,用Popov超稳定理论选取合适的自适应律对转子时间常数进行估算。仿真和实验结果表明,基于ESO的感应电机磁链观测与转子时间常数辨识方法可行,转子时间常数辨识准确,且对电机负载扰动鲁棒性强,电机转速跟踪精度高。     

基于Hebb与BP神经网络组合的故障电弧辨识方法

针对低压交流故障电弧发生时造成的波形畸变,提出一种基于Hebb与BP神经网络结合且适用于多负载的故障电弧辨识方法。提取电流波形的傅里叶变换特征值,通过Hebb神经网络进行计算以实现负载分类,从而确定该负载所用的BP神经网络的权参数,再提取电流波形小波变换特征值,通过BP神经网络计算得出故障与否的辨识结果。仿真结果表明,算法解决了负载类型过多造成BP神经网络识别度下降的问题,使得故障电弧辨识方法的准确率和通用性得到了大幅度提升。     

潜油电机的RMNN建模分析与无传感器转速辨识

针对大庆油田某试验井潜油电机使用情况,给出了在工频和变频条件下应用多层反馈神经网络RMNN(recurrent multilayer neural network)实现电机转速辨识的方案,以便对潜油电机动态运行进行实时监测.鉴于潜油电机独特的高温工作环境,给出了无速度传感器条件下辨识潜油电机动态转速的RMNN模型.通过在井上对潜油电机定子电流、电压等参数的采集,着重研究潜油电机启动、稳定运行以及电源频率变化、负载变化对辨识效果的影响.研究结果表明,基于RMNN模型的潜油电机动态运行的速度辨识误差精度为0.4%,可满足试验井潜油电机转速辨识的需要.     

基于小波包能量分析和信号融合的异步电机转子故障诊断

为提高异步电机转子故障诊断的可靠性,文中介绍了一种基于小波包能量分析和信号融合的异步电机转子故障诊断方法。采用定子电流信号和振动信号的频谱特征融合作为转子断条以及气隙偏心故障的诊断依据,首先对信号进行小波包分解,获得不同小波包频带节点下对应的能量分布,并与正常电机信号进行比较,进而对能量异常的信号频段进行小波包节点重构,最后通过快速傅里叶变换识别故障特征频率,诊断电机故障是否发生。通过仿真分析,验证了该方法的有效性和实用性,对于电机运行状态的准确监测具有重要意义。     

利用辅助槽削弱齿槽力的方法研究

针对圆筒型永磁直线电机存在齿槽力的问题,先得出了气隙磁场强度的解析公式,再依据气隙磁场强度的解析公式采用能量法推导出了齿槽力解析公式。对齿槽力解析公式进行傅里叶分解,得到了开辅助槽对齿槽力的影响规律。研究表明,为了削弱齿槽力,当N p(齿槽力周期数)=1时,开任意辅助槽数必须选择与之相对应的极弧系数;当N p≠1时,开辅助槽数应使得对齿槽力有影响的傅里叶分解系数变为零。通过样机实验研究,验证了选择合理的辅助槽数能够削弱齿槽力。