电动机控制专家——访时光科技有限公司总工程师赵晶博士-论文
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第27卷㊀第10期2023年10月㊀电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报Electri c ㊀Machines ㊀and ㊀Control㊀Vol.27No.10Oct.2023㊀㊀㊀㊀㊀㊀基于定子反电势衰减暂态的感应电机转子时间常数辨识方法赵旭阳,㊀王梓旭,㊀杨广亮,㊀李朝眩,㊀康锦萍,㊀赵海森(华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206)摘㊀要:感应电机转子磁链定向控制的动态性能十分依赖转子时间常数的准确性㊂针对感应电机断电过程中的定子绕组反电势衰减暂态现象,提出一种利用曲线拟合和差分进化算法进行转子时间常数辨识的方法,通过测量定子电压和电流即可完成辨识㊂在定子反电势衰减过程分析的基础上,推导了不同负载情况㊁零序分量以及变频供电条件对辨识过程的影响,并对比分析了所提出的两种辨识方法的特点和应用场景㊂最后以一台22kW 感应电动机为实验对象,开展了定子反电动势波形测量实验,获得了不同工况下的转子时间常数辨识结果㊂通过与电机参数设计值进行比较验证了定子反电势衰减模型及辨识结果的准确性㊂研究成果可为感应电机矢量控制中的转子磁链准确定向奠定基础㊂关键词:感应电机;定子反电势暂态过程;转子磁链定向控制;转子时间常数辨识;电压波形曲线拟合;差分进化算法DOI :10.15938/j.emc.2023.10.004中图分类号:TM343文献标志码:A文章编号:1007-449X(2023)10-0034-08㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2022-10-14基金项目:国家自然科学基金(52177041)作者简介:赵旭阳(1999 ),男,硕士研究生,研究方向为感应电机控制;王梓旭(1998 ),男,硕士研究生,研究方向为感应电机设计与节能技术;杨广亮(1998 ),男,硕士研究生,研究方向为交流电机非线性模型及参数;李朝眩(1995 ),男,硕士研究生,研究方向为感应电机设计与节能技术;康锦萍(1975 ),女,博士,副教授,研究方向为交流电机非线性模型及参数及无线电能传输;赵海森(1982 ),男,教授,博士生导师,研究方向为高效低振动电机理论研究与设计㊁电机系统节能及无线电能传输㊂通信作者:赵旭阳Identification method of rotor time constant of induction motorbased on stator back-EMF decay transientZHAO Xuyang,㊀WANG Zixu,㊀YANG Guangliang,㊀LI Chaoxuan,㊀KANG Jinping,㊀ZHAO Haisen(School of Electrical and Electronic Engineering,North China Electric Power University,Beijing 102206,China)Abstract :The dynamic performance of rotor flux oriented control for induction motors heavily depends on the accuracy of the rotor time constant.Aiming at the transient experimental phenomenon of stator wind-ing back electromotive force (back-EMF)attenuation after power is disconnected,this paper proposes a rotor time constant identification method using curve fitting and differential evolution algorithm.The iden-tification can be completed by measuring stator voltage and current.Based on the analysis of the decay process of stator back-EMF,the effects of different load conditions,zero-sequence components,and vari-able frequency power supply conditions on the identification process were derived,and the characteristics and application scenarios of the two proposed identification methods were compared and analyzed.Final-ly,with a 22kW induction motor,experimental validation was also performed to verify the proposed iden-tification method.The accuracy of the stator back electromotive force attenuation model and identification results was verified by comparing with the design values of the motor parameters.The research results lay the foundation for accurate orientation of rotor flux in vector control of induction motors. Keywords:induction motor;stator back electromotive force transient process;rotor flux orientation con-trol;rotor time constant identification;voltage waveform curve fitting;differential evolution algorithm0㊀引㊀言感应电机以可靠性高㊁结构简单㊁成本较低等优点广泛应用于工业领域,随着电力电子和变频调速相关技术的发展,矢量控制广泛应用于感应电机驱动控制系统之中,其中基于转子磁链观测的间接转子磁链定向控制方案以良好的动静态性能而被大量采用,而转子磁场定向角是由转差角速度和转子角速度之和经过积分得到的,转差角速度的计算与转子时间常数有关,转子时间常数的参数误差影响励磁电流分量与转矩电流分量的解耦,进一步影响转速和转矩的瞬态特性,因此准确的转子时间常数是间接转子磁链定向控制获得良好控制性能的前提㊂转子磁链的准确观测严重依赖感应电机的转子时间常数,而转子时间常数的准确测量存在诸多困难,一方面转子侧参数受温度㊁频率等因素的影响而改变,不同工况下数值相差很大㊂另一方面由于转子在电机运行时处于高速旋转状态,获得准确的转子侧参数缺乏成熟的测量方案㊂如何直接利用电机电压电流测量数据快速准确的辨识不同工况下的感应电机的转子时间常数成为电机转子定向控制系统亟待解决的问题㊂目前转子时间常数的辨识方法主要有:常规实验方法㊁模型参考自适应㊁递推最小二乘法等㊂文献[1-3]通过施加不同种类的电流和电压信号,检测电流和电压的响应测量转子侧参数,均属于静态实验,由于实验环境与电机实际运行工况存在很大差异,所得出的转子时间常数结果准确性较差;文献[4-7]采用递推最小二乘法对感应电机参数进行了辨识,但其采用二阶或三阶滤波器对电压电流进行变换,算法较为复杂;文献[8-11]采用基于模型参考自适应控制思想搭建的转子时间常数在线辨识方法,具有易于实现㊁稳定性好等优点,但该类方法最优自适应律参数难以确定,系统调节器参数影响较大;文献[12]提出了一种基于断电过程磁通衰减实验的转子时间常数测量方法,可利用电压数据得出辨识结果,但文中忽略了负载和零序分量对测量实验的影响,同时对变频供电下的辨识过程缺乏理论分析,结果准确性有待验证㊂现有文献虽然已经实现转子时间常数的在线辨识,但自适应控制系统要求参数初始偏差在一定范围内,即需要获得转子时间常数的初始值,因此对转子时间常数的准确离线辨识是在线辨识的前提㊂而传统转子时间常数离线辨识电机处于静止状态,不能反映不同负载条件下的真实电磁环境,可应用性较差㊂针对上述问题,本文提出一种基于定子反电势(back electromotive force,back-EMF)衰减暂态的感应电机转子时间常数辨识方法,整个辨识过程无需已知额外的电机参数,只需采集定子绕组电压和电流数据即可完成辨识㊂首先分析断电后感应电机定子反电动势衰减的基本原理,然后建立考虑负载条件和零序分量定子反电动势衰减模型,并分析变频供电对定子反电动势衰减实验的影响,最后采用曲线拟合以及差分进化算法,得出转子时间常数辨识结果㊂为了验证本文所采用的转子时间常数辨识方法的有效性及正确性,针对一台22kW感应电动机进行正弦和变频供电条件下的参数辨识实验,实验结果表明,本文提出的方法可对感应电机转子时间常数进行有效辨识㊂1㊀转子磁链定向控制基本原理现有转子磁链定向控制方案可分为直接定向和间接定向两种,其中间接转子磁链定向控制由于不需要专用的磁链观测传感器,且动态性能足以满足工程需求而被大量采用㊂作为间接转子磁链定向控制的关键环节,转子磁链观测器的主要作用是利用输入的转速和定子电流信号实时准确观测转子磁链的幅值和相角,为定子电流励磁和转矩分量的解耦创造条件㊂转子磁链间接定向控制原理如图1所示㊂其中:i sd㊁i sq为定子d㊁q轴电流;ψr为转子磁链;ωe㊁ωslip㊁ωr为转子磁链电角速度㊁转差电角速度和转子电角速度;p为微分53第10期赵旭阳等:基于定子反电势衰减暂态的感应电机转子时间常数辨识方法算子㊂图1㊀间接转子磁链定向控制方案框图Fig.1㊀Block diagram of indirect rotor flux orientationcontrol scheme从图1中可以看出,转子磁链观测器对转子磁链的准确定向十分依赖电机参数,尤其是转子时间常数直接影响转子磁链电角速度的动态跟踪性能,如果转子时间常数存在偏差会导致转子磁链定向不准确,进而造成定子电流励磁和转矩分量不完全解耦,引起电机转矩波动,无法获得预期良好的动态调速性能㊂转子时间常数定义[13]为T r =L r R r =L m +L lrR r㊂(1)式中:L m 为励磁电感;L m 的影响因素主要是定子和转子的磁性材料和几何尺寸,同时也受磁饱和的影响;R r 为转子电阻,主要受转子温度和集肤效应的影响;L lr 为转子漏电感㊂实验分析和电机数学模型假设条件:1)铁心和机械损耗被忽略;2)定子电阻(R s )和转子电阻(R r )均不考虑集肤效应;3)定子电感(L ls )㊁转子电感(L lr )和励磁电感(L m )不考虑饱和效应;为方便分析,选择在旋转速度为转子磁链转速两相旋转坐标系中列写感应电机数学模型[14]为u sdu sq 00éëêêêêêùûúúúúú=R s R s R r R r éëêêêêêùûúúúúúi sd i sq i rd i rq éëêêêêêùûúúúúú+ωe -ψsq ψsd 00éëêêêêêùûúúúúú+p ψsd ψsq ψr ωslip ψr éëêêêêêùûúúúúú㊂(2)式中:u sd ㊁u sq 为定子d㊁q 轴电压;R s ㊁R r 为定转子绕组电阻;i sd ㊁i sq ㊁i rd ㊁i rq 为定子d㊁q 轴电流㊁转子d㊁q轴电流;ψsd ㊁ψsq ㊁ψr 为定子d 轴磁链㊁定子q 轴磁链和转子磁链;ωe ㊁ωslip ㊁ωr 为转子磁链电角速度㊁转差电角速度和转子电角速度;p 为微分算子㊂由于旋转两相坐标系的d 轴采用转子磁链定向,转子磁链实现转矩分量与励磁分量解耦,即ψr =ψrd ,此时的感应电机电压方程得到一定程度简化[15]㊂转子磁链定向两相旋转坐标系中的磁链方程㊁转矩方程和机械运动方程分别为:ψsd ψsq ψr 0éëêêêêêùûúúúúú=L sL m 00L s 0L m L m 0L r 00L m 0L m éëêêêêêùûúúúúúi sd i sq i rd i rq éëêêêêêùûúúúúú;(3)T e =32n p L m L rψr i sq ;(4)T e -T L =J n p d ωrd t㊂(5)式中:L s 为定子绕组电感;J 为电机转子转动惯量;n p 为极对数;T e 为电磁转矩;T L 为电机负载转矩㊂在电机断开定子三相电源后,由于定转子绕组中电感的存在,会在定转子绕组中产生反电动势,在反电动势衰减过程中,转子侧电气量信息可反映在定子电压的衰减规律中,因此可利用这一过程对转子时间常数进行辨识㊂为了更好的说明感应电机定子反电动势衰减过程,以正弦电源供电下定子绕组星接的鼠笼式感应电机为例对断电过程定子反电动势衰减实验进行分析说明㊂实验流程为:在所要求辨识的工况条件下,电机直接起动,待转速稳定后,断开定子三相电源,测量断电后定子三相电压衰减过程数据,通过所提出的转子时间常数辨识方法进行求解㊂2㊀转子时间常数辨识方法2.1㊀曲线拟合法将i sd =0㊁i sq =0代入至转子磁链定向两相旋转坐标系感应电机模型中,可得断电过程电机电压㊁电流㊁磁链关系[16]为:u sdu sq 00éëêêêêêùûúúúúú=R s R s R r R r éëêêêêêùûúúúúú00i rd i rq éëêêêêêùûúúúúú+ωe -ψsq ψsd 00éëêêêêêùûúúúúú+p ψsd ψsq ψr ωslip ψr éëêêêêêùûúúúúú;(6)63电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀ψsd ψsq ψr 0éëêêêêêùûúúúúú=L sL m 00L s 0L m L m 0L r 00L m 0L m éëêêêêêùûúúúúú00i rd i rq éëêêêêêùûúúúúú㊂(7)由磁链方程可得:i rq =0;i rd=ψr /L r ;ψsd =L m ψr /L r ;ψsq=0㊂üþýïïïïï(8)结合电压关系可得0=R r ψr /L r +p ψr =ψr /T r +p ψr ㊂(9)由上式可得转子磁链衰减规律为ψr (t )=ψr0e -t /T r ㊂(10)式中ψr0为定子电动势衰减开始时转子磁链初值,即断开定子电源前瞬间转子磁链值,由于定子绕组星接时定子三相相电流可认为瞬时变为0,则电压方程变为:u sd =p ψsd ;u sq =ωe ψsd ;0=R r i rd +p ψr ;0=R r i rq +ωslip ψr ㊂üþýïïïïï(11)由电压方程中关于转差角频率的等式可得ωslip =0,即在断开定子电源后,转子磁链转速与转子电角速度相等㊂在定子反电动势衰减过程中,定子相电压与定子dq 轴电压的关系为e 2s =u 2sd +u 2sq ㊂(12)对于定子绕组星接的情况可忽略零序分量的影响,将式(9)㊁式(10)和式(11)代入式(12)中,可得衰减过程中的定子电压表达式为e 2s =k21T 2r+ω2r()e -2tT r ㊂(13)式中k =(ψr0L m /L r ),考虑到对于单次辨识过程,认为L m ㊁L r ㊁ψr0为常数,k 并不是衰减时间的函数,并不会影响转子时间常数辨识结果㊂在断开定子电源后,定子反电势E s 的衰减波形如图2所示,通过对测量得到的定子电压波形的幅值绘制包络线可以看出,断电后的定子电压幅值按照类指数形式衰减,从式(13)不难看出,电压幅值衰减的速度可以反映转子时间常数的信息㊂基于转子齿谐波信号频率分析的转速辨识方法,无需借助转速传感器,只需测量定子电流即可完成对转速的辨识[17]㊂对应电机稳态运行时转子机械角速度为ωrm0=2πZ r (f shʃf 1)㊂(14)式中:f sh ㊁f 1分别为转子齿谐波频率和基波频率,均可从定子电流频谱分析结果中获得;Z r 为转子槽数㊂图2㊀定子反电动势衰减过程波形Fig.2㊀Waveform of stator back-EMF decay process对于定子绕组星接的感应电机,在断开定子电源后,定子相电流可认为瞬时变为0,在定子反电动势衰减过程中,转速也处于衰减状态,衰减快慢与电机负载情况有关,转子电角速度可表示为ωr =n p ωrm0-T LJt ()㊂(15)式中:ωrm0为定子反电动势衰减过程转子机械角速度初值;T L 为负载转矩,对于恒转矩负载情况其值为常数㊂将式(15)代入式(13)中可得定子反电动势衰减表达式为e s =kn2pωrm0-TL Jt ()2+(1/T r )2e -t /T r ㊂(16)式中:ωrm0通过稳态转速辨识或转速传感器获得,T L 为负载转矩,转动惯量J 为电机本身机械参数,仅有k 与T r 未知,当电机处于不同负载条件下时,k 与T r也会有所差异㊂因此可通过该表达式对所测量的定子电压衰减过程包络线进行拟合,从而确定电机的转子时间常数㊂2.2㊀改进差分进化算法差分进化算法(differential evolution algorithm,DE)是基于群体智能的全局优化算法,算法中的每个个体代表一个解向量,通过种群的变异㊁杂交㊁竞争等操作,使目标函数值接近预设值㊂在传统的差分进化算法中,变异率常设置为定值,变异算子太大,难以获得全局最优解,变异率小,群体多样性下73第10期赵旭阳等:基于定子反电势衰减暂态的感应电机转子时间常数辨识方法降,易出现过早收敛的现象㊂改进变异算子设置为随迭代次数增加的变量[18-19],即F =2λF 0㊂(17)式中λ=e1-Gm /(Gm -G +1),G 为迭代次数㊂在进化开始时,变异算子为2F 0,可保持初期进化的种群多样性,防止算法的过早收敛,进化后期变异算子变为F 0,有利于获得最优解㊂改进差分进化算法流程如图3所示㊂图3㊀差分进化算法流程图Fig.3㊀Differential evolution algorithm flowchart对于定子绕组角接的感应电机,在断开定子电源后,线电流可认为瞬时变为0,角接绕组内部会产生等幅值㊁同相位的零序环流,而定转子的零序分量并不存在耦合关系,因此如果按照前节所介绍的方法,在定子绕组角接的实验前提下,i sd =0㊁i sq =0的简化条件仍然成立,但由于定子侧存在不可忽略的零序分量,式(12)需修正为考虑零序电压分量的形式㊂并代入式(16)等值左,侧即可求解为u 2sd +u 2sq =e 2s -u 2s0㊂(18)本节通过测量定子电压和电流采用差分进化算法的转子时间常数辨识方法对定子绕组角接的感应电机进行转子时间常数进行辨识,差分进化参数如表1所示,其中:N 为种群数量;G max 为最大迭代数;E 为目标误差函数;CR 为交叉算子;F 0为初始变异因子㊂表1㊀差分进化算法参数设置Table 1㊀Differential evolution algorithm parametersettings参数数值N 60G max 250E e -4CR 0.1F 00.5辨识参数种群设置为[R s ,L ls ,R r ,L lr ,L m ],目标函数定义为SSE =ðnj =1[(i ∗s α-i s α)2+(i ∗s β-i s β)2+(i ∗s0-i s0)2]㊂(19)所设置的差分进化参数会影响辨识结果能否收敛至正确值附近,因此需要根据目标函数的收敛情况进行调整㊂对于定子绕组角接的情况,由于零序分量的存在,需要选择考虑零序分量的电机状态方程来进行最优参数的求解[20]为X ㊃=AX +BU ㊂(20)式中:X =[i s αi s βi s0ψr αψr βψr0]T ;A =-R s σL s -R r L 2m σL s L 2r 00R r L mσL s L 2rωrL m σL s L r00-R s σL s -R r L 2m σL s L 2r 0-ωr L m σL s L r R r L mσL s L 2r 000-R s L ls 000R r L m L r00-R r L r-ωr 00R r L mL r0ωr -Rr L r000000-R r L lr éëêêêêêêêêêêêêêêêêêùûúúúúúúúúúúúúúúúúú;B =1σL s 000001σL s 000001L ls00éëêêêêêêêùûúúúúúúúT;U =U s αU s βU s0[]T ㊂表2为差分进化算法辨识参数变异范围设置㊂83电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀表2㊀差分进化算法辨识参数变异范围设置Table 2㊀Improved differential evolution algorithm parame-ter identification results㊀参数真实值变异范围R s /Ω0.3690.01~1.5R r /Ω0.2660.01~1L ls /mH 3.302㊀㊀1~5.5L lr /mH 2.36㊀㊀1~5L m /mH71.69㊀10~1003㊀变频供电对辨识过程的影响为研究变频供电对定子反电动势衰减过程的影响,针对电源所含的k 次谐波进行分析,在常规转子磁链定向的电机数学模型基础上,令旋转dq 坐标系转速为k 次谐波供电下转子磁链的转速,电压㊁电流和磁链也写为k 次谐波供电下的形式㊂将u k sd /q ㊁i k sd /q ㊁i k rd /q ㊁ψk d /q ㊁ψk r ㊁ωke 代入旋转dq 坐标系下电机数学模型中,按照第一节的分析思路,不难得出0=(ωk e -ωr )ψkr ㊂(21)考虑到转子磁链不能突变,因此可得ωk e =ωr ,该等式的物理意义为:变频供电导致的电源谐波并不会影响断电后转子磁链的转速,任意阶次的电源谐波所产生的转子磁链转速在断电瞬间变为转子电角速度㊂相应地,式(16)修正为e k s =L m L r ψk r (0)1T 2r+ω2r e -t /T r㊂(22)由上式可以看出,定子反电动势衰减过程受变频供电的影响主要反映在转子磁链初值以及定子电压初值上,对于不同阶次的电源谐波而言,断电过程定子电压均是以幅值逐渐减小的正弦波形形式衰减,只有转子磁链初值不同,反电动势的衰减速度相同,因此转子时间常数辨识方法相同㊂4㊀实验验证以一台8极㊁22kW㊁定子绕组为角接的感应电机作为实验对象,利用曲线拟合和差分进化算法对转子时间常数进行辨识㊂在正弦供电条件下定子反电动势衰减曲线如图5所示㊂利用考虑零序分量的拟合公式和改进差分进化算法对数可得转子时间常数辨识结果㊂采用差分进化算法对转子时间常数进行辨识的目标误差函数收敛过程如图6所示,图中曲线纵坐标为改进差分进化算法的误差值,横坐标为迭代次数㊂图4㊀实验平台Fig.4㊀Test bench图5㊀定子电压衰减过程拟合包络线(正弦供电)Fig.5㊀Fittingenvelope of stator voltage decay processwith sinusoidal supply voltage图6㊀差分进化算法目标误差函数收敛过程(正弦供电)Fig.6㊀Convergence process of the objective error func-tion of the DE algorithm with sinusoidal supply为了验证变频供电对定子反电动势衰减过程的影响,在相同额定负载条件下,采用SPWM 变频电源,设置变频器载波频率为5kHz,定子反电动势衰减过程如图7所示㊂从图中可知,变频供电下定子电压衰减初值为430V,与正弦供电下的定子电压93第10期赵旭阳等:基于定子反电势衰减暂态的感应电机转子时间常数辨识方法初值435V 接近,由之前的分析可知,变频供电对定子反电动势衰减过程的影响主要反映在转子磁链初值上,对辨识过程本身没有影响,因此变频供电下的辨识方法与正弦供电条件下的曲线拟合和差分进化算法相同,正弦和变频供电条件下的转子时间常数辨识结果如表3所示㊂图7㊀定子电压衰减过程拟合包络线(变频供电)Fig.7㊀Fitting envelope of stator voltage decay processwith SPWM supply表3㊀22kW 感应电机转子时间常数辨识结果Table 3㊀Identified rotor time constant of 22kWinduction motor参数设计值曲线拟合(正弦)曲线拟合(变频)差分进化(正弦)差分进化(变频)T r /s0.2780.2710.2660.2680.265R r /Ω0.266 0.2970.311L r /mH74.0579.8982.29实验结果表明,在相同额定负载条件下,变频供电与正弦电源供电利用定子反电动势衰减过程进行转子时间常数辨识的结果差异较小㊂曲线拟合法和差分进化算法均可获得转子磁链观测所需的转子时间常数参数,曲线拟合的方法适合快速辨识转子时间常数,辨识精度主要受采集电压数据精度影响,且无法获得转子侧电阻和电感的具体参数,应用局限于转子磁链定向控制;差分进化算法则是通过辨识转子侧参数得出转子时间常数的辨识结果,优点在于可获得转子侧具体参数,可进一步应用于研究转子侧参数随负载条件的变化特性,但运算量较大,同时受采集定子电压和电流精度的影响,对数据采集精度要求更高㊂5㊀结㊀论1)本文针对感应电机断电后定子反电动势衰减暂态过程,分析了描述定子反电动势衰减规律的感应电机数学模型,并通过推导证明了定子电压的暂态变化规律中包含转子侧参数信息㊂同时考虑负载和零序分量对转子时间常数辨识的影响,进一步提出了在正弦以及变频供电下采用曲线拟合法和改进差分进化算法进行转子时间常数辨识的方法㊂2)利用所提出的转子时间常数辨识方法对一台22kW 的感应电动机进行了实验验证㊂实验结果表明基于定子反电动势衰减过程的转子时间常数辨识结果与设计值接近,最后对比分析了2种辨识方法的优缺点㊂本文所提出基于定子反电势衰减暂态的感应电机转子时间常数辨识方法为转子磁链定向控制方案中转子磁链的准确定向奠定了基础㊂参考文献:[1]㊀蔡美东,赵云,王晓光.感应电动机转子时间常数的离线测量方法[J].电气应用,2021,40(1):28.CAI Meidong,ZHAO Yun,WANG Xiaoguang.Off-line measure-ment method of rotor time constant for induction motor [J].Elec-trotechnical Application,2021,40(1):28.[2]㊀贺艳晖,王跃,王兆安.异步电机参数离线辨识改进算法[J].电工技术学报,2011,26(6):73.HE Yanhui,WANG Yue,WANG Zhaoan.An improved off-line parameter identification algorithm for induction motors [J].Trans-actions of China Electrotechnical Society,2011,26(6):73.[3]㊀王明渝,冼成瑜,惠娅倩.感应电动机矢量控制参数离线辨识技术[J].电工技术学报,2006,21(8):90.WANG Mingyu,XIAN Chengyu,HUI Yaqian.An off-line param-eter estimation technique for vector controlled induction machine drive [J].Transactions of China Electrotechnical Society,2006,21(8):90.[4]㊀REDDY S R P,LOGANATHAN U.Offline recursive identifica-tion of electrical parameters of VSI-fed induction motor drives[J].IEEE Transactions on Power 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recursive least square method and model reference adaptive system[J].Proceedings of the CSEE,2014,34(30):5386.[9]㊀CAO P,ZHANG X,YANG S.Unified-model-based analysis ofMRAS for online rotor time constant estimation in an induction mo-tor drive[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2017, 64(6):4361.[10]㊀CAO P,ZHANG X,YANG S,et al.Reactive-power-basedMRAS for online rotor time constant estimation in induction motordrives[J].IEEE Transactions on Power Electron,2018,13(12):10835.[11]㊀SMITH A N,GADOUE S M,FINCH J W.Improved rotor fluxestimation at low speeds for torque MRAS-based sensorless induc-tion motor drives[J].IEEE Transactions on Energy Conversion,2017,31(1):270.[12]㊀ARMANDO E,BOGLIETTI A,MUSUMECI S,et al.Flux-de-cay test:a viable solution to evaluate the induction motor rotortime-constant[J].IEEE Transactions on Industry Applications,2021,57(4):3619.[13]㊀张兴,张雨薇,曹朋朋.基于定子电流和转子磁链点乘的异步电机转子时间常数在线辨识算法稳定性分析[J].中国电机工程学报,2018,38(16):4863.ZHANG Xing,ZHANG Yuwei,CAO Pengpeng.Stability analy-sis of a dot product of stator currents and rotor flux based onlinerotor time constant updating algorithm in induction motor drives[J].Proceedings of the CSEE,2018,38(16):4863. [14]㊀BHOWMICK D,MANNA M,CHOWDHURY S K.Estimation ofequivalent circuit parameters of transformer and induction motorfrom load data[J].IEEE Transactions on Industry Applications,2018,54(3):2784.[15]㊀吕刚,杨琛.直线感应电机离线参数辨识及关键辨识参量研究[J].电机与控制学报,2020,24(2):55.LÜGang,YANG Chen.Off-line parameter estimation of a linearinduction motor and the study for key parameters[J].ElectricMachines and Control,2020,24(2):55.[16]㊀YANG S,DING D,LI X,et al.A novel online parameter estima-tion method for indirect field oriented induction motor drives[J].IEEE Transactions on Energy Conversion,2017,32(4):1562.[17]㊀FERRAH A,BRADLEY K J.A speed identifier for inductionmotor drives using real-time adaptive digital filtering[J].IEEETransactions on Industry Applications,1998,34(1):156. [18]㊀GUEDES J J,CASTOLDI M F,GOEDTEL A,et al.Parametersestimation of three-phase induction motors using differential evo-lution[J].Electric Power Systems Research,2018,154:204.[19]㊀张虎,张永昌,夏波.基于空间矢量调制的感应电机无速度传感器模型预测磁链控制[J].电工技术学报,2017,32(3):97.ZHANG Hu,ZHANG Yongchang,XIA Bo.Speed sensorlessmodel predictive flux control of induction motor drives based onspace vector modulation[J].Transactions of China Electrotech-nical Society,2017,32(3):97.[20]㊀李平,王振宏.异步交流电机动态数学模型分析与研究[J].长春理工大学学报,2017,39(1):52.LI Ping,WANG Zhenhong.Analysis and research of asyn-chronous AC motor dynamic mathematic model[J].Journal ofChangchun University of Science and Technology,2017,39(1):52.(编辑:刘琳琳)14第10期赵旭阳等:基于定子反电势衰减暂态的感应电机转子时间常数辨识方法。
电气传动2023年第53卷第5期ELECTRIC DRIVE 2023Vol.53No.5摘要:孤岛交流微电网中可再生能源的渗透率较高,其系统惯性较低,运行时一次调频主要依靠柴油机和储能等设备。
利用储能和静止无功发生器(SVG )的快速调节特性,提出了一种基于电压调节的孤岛微电网调频控制策略。
当孤岛微电网频率发生波动时,通过储能与SVG 的协调控制改变负荷节点电压,利用负荷电压静态特性快速调节系统频率。
在该控制策略中,储能和SVG 均采用下垂控制,不需要远程通信,只需检测负荷节点电压和频率信号。
该控制可减少微电网储能容量的配置,提高系统稳定性。
通过DIgSILENT/PowerFactory 仿真研究,对控制策略进行了验证。
关键词:微电网;下垂控制;SVG 控制;一次调频中图分类号:TM76文献标识码:ADOI :10.19457/j.1001-2095.dqcd23067Voltage -frequency Coordinated Control Strategy of Energy Storage and SVG in Island MicrogridZHAO Jingjing ,CHEN Linghan(School of Electrical Engineering ,Shanghai University of Electric Power ,Shanghai 200090,China )Abstract:The penetration rate of renewable energy in the island AC microgrid was relatively high ,and its system inertia was relatively low.The primary frequency regulation during island operation mainly relies on equipment such as diesel engines and energy ing the fast adjustment characteristics of energy storage and static var generator (SVG ),a frequency coordinated control strategy for island microgrid based on voltage adjustment was proposed.When the frequency of the island microgrid fluctuates ,the load node voltage was changed through the coordinated control of energy storage and SVG ,and the static characteristics of the load voltage was used to quickly adjust the system frequency.In this control strategy ,both energy storage and SVG adopt droop control ,no remote communication was required ,and only load node voltage and frequency signals need to be detected.This control can reduce the configuration of the energy storage capacity of the microgrid and improve system stability.Through DIgSILENT/PowerFactory simulation research ,the control strategy was verified.Key words:microgrid ;droop control ;SVG control ;primary frequency regulation作者简介:赵晶晶(1980—),女,博士,副教授,Email :*****************孤岛微电网下储能与SVG 的电压频率协调控制策略赵晶晶,陈凌汉(上海电力大学电气工程学院,上海200090)当今世界能源的需求量不断增加,传统化石能源的过度消耗,使可再生能源的发展变得更为重要[1]。
文献综述范文文献综述——基于音乐喷泉的计算机辅助设计0 前言为了使设计更具有合理性、前沿性、实践性,我参考了音乐喷泉系统控制、音乐喷泉历史形态以及其相关的部件等一大批相关资料。
在此基础上对音乐喷泉相关的系统控制有了一定意义上的了解,从中去糟取精,从而对我所查阅的文献资料作出了如下的概述与总结。
1 主题假山、楼阁、喷泉自古以来就是园林景观中的经典,喷泉跟音乐的结合,也就是音乐喷泉,它的出现更是园林学上的一大进步,声、光、水、色的完美结合,从形、色、韵、感等多方面展示了它的独特魅力,刺激了人们的感光,丰富了人们的美感,特别是彩色音乐喷泉。
音乐喷泉主要用于建造公园、广场等休闲场所以营造气氛为目的,广泛适用于大型商场、星级宾馆、音乐厅等室内外,它不仅可以增加周围空气湿度,减少空气中尘埃,降低空气温度,更为人们生活增添了不少情趣,同时喷泉的细小水珠同空气分子撞击,能产生大量的负氧离子,有益于改善城市面貌和增进居民身心健康。
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,人们越来越注重居住环境的改善和美化,在城市建设与规划中,人们对休闲场所的建设提出更高的要求,各种休闲广场、公园的建设也越来越美化,其中音乐喷泉是城市景观建设的重要组成部分,国内大中城市已争相建设音乐喷泉、并向中小城市发展。
目前很多广场和公园等也采用音乐喷泉美观设计,各类花样的喷泉、色彩的灯光和优美的音乐形成了一幅宜人的夜景而吸引着人们,使得音乐喷泉系统日渐被推广应用。
音乐喷泉是现代科技与艺术的综合,利用喷泉来表现音乐的美,令人赏心悦目,早期的音乐喷泉其音乐和喷泉并无密切关系,目前发展趋势是喷泉随着音乐变化改变其形态,每支乐曲所表达的情感不同。
喷泉的花型变化也应不同。
近年来,随着我国科技、经济、社会的快速发展,音乐喷泉以其独特的魅力和特殊的功能,愈来愈成为城市休闲娱乐产业中一项重要产品。
喷泉控制系统的性能很大程度上一个音乐喷泉的表演效果。
目前,国内的喷泉项目逐渐向智能化、分散化、综合化方向发展,从而也对喷泉控制系统提出了更高的要求。
2018年20期科技创新与应用Technology Innovation and Application技术创新一种基于飞机结构强度试验的控制线缆检测技术赵蛘、张旭洲2(1.中国飞机强度研究所,陕西西安710065;.中航工业西安航空计算技术研究所,陕西西安710119)摘要:在全尺寸飞机结构强度试验中,协调加栽控制系统对试验件施加栽荷并实施闭环控制,保证加栽精度的同时实现加栽的可控性。
连接各环节的控制线缆的好坏直接影响试验的安全性,为了解决控制线缆的故障检测问题,提出了 一种检测方法,对其输出信号进行有效检测,能够在控制线缆接入控制系统闭环回路之前实现线缆完好性检查,提高设备可靠性,保障试验件安全。
关键词:结构强度试验;闭环控制;控制线缆;检测方法中图分类号:V216文献标志码:A文章编号= 2095-2945(2018)20-0147-02Abstract : Inthe full -scale structural strength test of aircraft, the coordinated loading control system exerts load on the test piece and carries out closed-loop control, which ensures the loading accuracy and realizes the controllability of loading at the same time. The quality of the control cable connected to each link directly affects the safety of the test. In order to solve the problem of the fault detection of the control cable, a detection method is proposed, which can effectively detect the output signal of the control cable, realize the cable integrity check before the control cable is connected to the closed-loop of the control system, and improve the reliability of the equipment in order to ensure the safety of the test piece.Keywords : structural strength test; closed loop control; control cable; detection method1概述在全尺寸飞机结构静力/疲劳试验中,整个控制回路的 试验加载控制系统、试验执行元件、测量元件、试验件由各 种线缆连接,试验需求的线缆数量规模大,数量多。
电动机控制专家——访时光科技有限公司总工程师赵晶博士赵宇龙;张淼
【期刊名称】《金属加工:冷加工》
【年(卷),期】2014(000)017
【摘要】在金属加工领域,先进制造业的加工精度是由驱动控制决定的,而最直接的表现形式是对电动机的控制。
在电动机控制领域,国产驱动技术发展迅速,时光科技的表现尤为不俗。
时光科技有限公司是由中国运载火箭技术研究院北京航天发射技术研究所控股、与北京科技大学共同出资注册的高新技术企业,高科技的出身意味着高精尖的产品和技术。
为了让读者更多地了解时光科技,《金属加工》记者特意采访了时光科技的总工程师赵晶博士。
全系列。
【总页数】3页(P1-3)
【作者】赵宇龙;张淼
【作者单位】
【正文语种】中文
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1.自主技术的伺服系统,客户身边的伺服专家——访时光科技有限公司剐总工程师胡建中
2.品质架构网络服务基于真诚——访北京算通科技发展有限公司董事长/总工程师高鹏飞博士
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4.梦“最后一公里”——访中国建筑设计研究院有限公司副总经理、总工程师标准科技创新奖领军人才赵锂
5.科技为先,做最好的技术方案供应商——访上海碧晶农业科技有限公司总经理赵今巍
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电动汽车无刷直流电机能量回馈制动系统设计赵景波;王代超;李卉;师琦【摘要】就电动汽车能量回馈制动效率较低的问题提出了一种恒转矩模糊控制策略.首先分析了无刷直流电机能量回馈制动的基本原理,对不同的回馈控制策略进行了对比分析,设计了一个三维模糊控制器,再以该控制器为核心,在MATLAB/Simulink环境中搭建了无刷直流电机能量回馈制动系统的仿真模型,并进行仿真.仿真结果显示提出的控制策略对电机制动转矩以及能量回收达到了很好的控制效果.%Put forward a constant torque fuzzy control strategy to solve the problem of low efficiency in electric vehicles energy feedback braking.At first,made the analysis of the basic principles of energy regenerative braking of BLDCM.At the same time,a three-dimensional fuzzy controller through the comparative analysis of the different feedback control strategy was designed,and a BLDCM regenerative braking system simulation model in the MATLAB/ Simulink environment was established.Results showed that the control strategy reached good control effects to motor braking torque and energy recuperation.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2017(044)007【总页数】7页(P129-135)【关键词】汽刷直流电机;能量回馈;恒转矩;三维模糊控制器;电动汽车【作者】赵景波;王代超;李卉;师琦【作者单位】青岛理工大学自动化工程学院,山东青岛266520;青岛理工大学自动化工程学院,山东青岛266520;青岛理工大学自动化工程学院,山东青岛266520;青岛理工大学自动化工程学院,山东青岛266520【正文语种】中文【中图分类】TM301.2目前,世界各国政府都制定了利于本国电动汽车中长期发展的战略规划。
PI 调节逆变式IGBT 感应加热电源频率自动跟踪技术赵 晶,齐铂金,张 伟,吴红杰(北京航空航天大学,北京 100083) 摘要:针对感应加热过程中谐振频率不断变化的问题,采用以SG 3525A 为核心的感应加热电源,检测电源输出电压与输出电流之间的相位差大小,并以此信号作为PI 调节的输入,通过该调节器控制感应加热电源的工作频率,实现了系统谐振频率的自动跟踪。
该方法具有跟随速度快、频率跟踪准确、电路设计简单、工作可靠等优点。
对上述方法的原理、电路设计以及实验结果等做了详细的分析和介绍。
关键词:感应加热;调节/频率跟踪中图分类号:TN86;TM924.5 文献标识码:A 文章编号:1000-100X (2003)02-0012-03R esonance Frequency Auto 2tracing T echnology B ased on PI Control for IGBT Induction H eating Pow er SourceZHAO Jing ,Q I Bo 2jin ,ZHAN G Wei ,WU Hong 2jie(Beijing U niversity of Aeronautics and Ast ronautics ,Beijing 100083,China )Abstract :In order to solve the problem about the variety of resonance frequency ,an induction heating power source is designed based on SG 3525A PWM control circuit ,which detects the phasic difference of output voltage and current.A PI control circuit which adjusts the power operation frequency based on the phasic difference is designed ,and it can trace the resonance frequency autometicly.The operating principle ,circuit design and experiment results are introduced.K eyw ords :induction heating ;adjustment ;frequency Tracing1 引 言感应加热技术具有升温快、功率高、易于控制、工艺质量可靠、氧化脱碳少,环境和作业条件良好等优点,因此其应用已涉及黑色或有色金属的熔炼、加热、淬火及回火等多种处理,钎焊、直缝管材高速焊接、电真空器件排气加热等领域。
基于可控电抗器的电动机节能装置设计作者:周维郑诗琦蒋妍田睿智朱轲来源:《科技创新导报》2019年第13期摘; ;要:装置针对抽油机电动机能耗大的问题进行研究,并设计新型抽油机节能装置,针对抽油机电动机起动电流巨大,运行时功率因数低且数值变化大的运行特性,设计一种基于PLC控制的自动装置,采用ADE7753电力计量芯片进行数据采样,利用磁阀式可控电抗器改变晶闸管导通角来限制抽油机的起动电流,降压起动;利用电抗器的连续可调性,通过与电容器并联进行动态的无功功率补偿,从而达到节约原油开采成本,提高油企经济效益的目的。
通过MATLAB仿真实验和相关的理论计算研究,在对可控电抗器进行调节的过程中,可以实现降低起动电流和功率因数的提高,从而减少电能的损耗。
关键词:抽油机电动机; 节能; 可控电抗器; 起动电流; 无功补偿; PLC中图分类号:TM76; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文献标识码:A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文章编号:1674-098X(2019)05(a)-0121-051; 磁控电抗器的结构及工作原理1.1 磁控电抗器的结构设计采用可控电抗器中的磁控电抗器作为软启动和无功功率补偿装置的主要组成部分,它由控制部分和饱和电抗器两部分组成。
该电抗器主铁心部分分为两个铁芯柱,每个柱的上下两个绕组由截面积较小的磁阀相连,各绕组分别绕有匝数为N/2的线圈及一个抽头。
两个铁芯柱上下两抽头并联极性相反的晶闸管K1和K2,不同铁芯柱上下两个绕组相互连接后并联于电网中,同时接一续流二极管串联在两连接点上[1]。
1.2 磁控电抗器工作原理在磁控电抗器主铁芯柱上外加一电源,在一个周期内,电源触发晶闸管轮流导通,与续流二极管一起形成一个全波整流电路,并在其形成的回路中产生直流偏磁电流。
磁控电抗器是利用铁磁材料的磁化曲线的非线性关系,根据直流激磁现象,控制直流电流变化进而改变铁芯的磁饱和程度。