基于稳态电量幅值采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法技术

本发明专利技术属于电机控制技术领域，提供了一种基于稳态电量幅值采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法，该方法基于无刷双馈电机的通用降阶dq数学模型实现，仅需利用空载和带纯阻性负载工况下的简单开环控制，即可获得所需数据实现参数辨识，通用于独立运行、并网运行等不同场合，适用于不同结构设计工艺的无刷双馈电机，具有良好的通用性；基于简单计算直接辨识降阶模型中全部参数r

【技术实现步骤摘要】
基于稳态电量幅值采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法


[0001]本专利技术涉及电机控制技术，具体涉及一种基于稳态电量幅值采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法。

技术介绍

[0002]在我国实现“双碳”目标的大背景下，风力发电技术呈现出高速发展趋势。在风力发电中，当前主流机型为有刷双馈电机，其发电系统所需变频器容量较小，并且能做到有功功率、无功功率可控。然而，由于该类电机含有易受损的电刷滑环，因此其发电系统的故障率与维护成本均较高，尤其是在海上风电、偏远山区等环境较为恶劣的应用场合，系统维护难度进一步加大。无刷双馈电机经特殊结构设计，可兼具传统双馈电机的优点与取消电刷滑环结构带来的高可靠性，可降低发电系统的维护难度与成本，提高发电系统的可靠性，具有理想应用前景。
[0003]对于无刷双馈电机的经典控制方法主要包括标量控制、矢量控制、直接转矩控制；新型控制策略主要是把非线性控制理论运用到无刷双馈电机中，包括智能控制、模糊控制、无源性控制、自抗扰控制等。这些控制都依赖于高精确度的无刷双馈电机参数，所以能够做到对参数的准确辨识有利于控制策略的实施。
[0004]目前，基于实验测量数据辨识电机参数是获取无刷双馈电机参数的常用方法。例如，名为《Equivalent Circuit for the Brushless Doubly Fed Machine(BDFM)Including Parameter Estimation and Experimental Verification》作者P.C.Roberts，出处IEE Proceedings
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Electric Power Applications 152(4),2005:933
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942的文献提出了一种基于无刷双馈电机dq等效电路，在不同电机模式下利用转子堵转、定子绕组空载或开路等工况的实验数据进行转矩
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转速特性拟合，进而辨识电机参数的方法；名为《Full
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Parameter Identification Model Based on Back Propagation Algorithm for Brushless Doubly Fed Induction Generator》，作者Jingyuan Su，出处IEEE Transactions on Power Electronics 35(10),2020:9953
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9958的文献提出了基于无刷双馈独立发电系统反向传播神经网络，利用电压电流dq实验数据训练网络、实现参数辨识的方法；名为“无刷双馈电机的控制系统、前馈控制方法及参数辨识方法”，公开号CN108322117B，公开日2019年8月13日的中国专利申请，提出了基于空载工况宽松dq闭环控制的无刷双馈电机前馈参数辨识方法，根据闭环跟踪性能在线调节dq控制系统中的前馈参数，获取使闭环性能最优的前馈参数。以上方法均基于实验测量数据实现，简单直观，但是需要电压电流dq分量，为此需要转子位置角信息，在缺少码盘或码盘功能不全、只能辨识速度的场合不便使用；或虽然无需转子位置角信息，但只能准确辨识部分参数，其余参数为近似计算所得，准确性有待提高。
[0005]此外，针对与无刷双馈电机结构、特性相近的双馈电机(即异步电机)，目前亦有许多基于实验测量的参数获取方法。例如，名为“一种异步电机参数辨识的方法”，公开号CN103281033B，公开日2015年6月24日的中国专利申请，提出了基于转速、转子磁链、定子电
流实验数据的异步电机参数辨识方法，通过向定子绕组通入不同频率的正弦电流信号，基于T型等效电路计算等效总漏感和互感，通过向定子电阻施加梯形电流信号计算其定转子漏感和转子电阻；名为“一种双馈电机参数在线辨识方法”，公开号CN102611380B，公开日2014年8月13日的中国专利申请，提出了一种双馈电机参数在线识别方法，建立双馈电机dq坐标系下的最小二乘法标准形式，通过实验采样定转子电压电流和转速数据，经反复迭代拟合得到双馈电机参数。以上方法计算过程简单、响应迅速，工程实用性好，但无刷双馈电机结构更复杂、电机参数更多且相互耦合特性更复杂，难以沿用以上参数辨识方法满足无刷双馈电机建模和控制的参数需求。
[0006]可以看出，现有技术的缺陷是：现有无刷双馈电机参数获取方法多需要电压电流dq分量数据，在转子位置角信息未知时无法应用，且对台架存在堵转、短路等较多改动，不便在空间狭小的应用场合实施，此外由于电机结构更复杂、参数数目更多且耦合更紧密，难以沿用异步电机或传统双馈电机的方法获取无刷双馈电机参数。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提出了一种基于稳态电量幅值采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法，基于无刷双馈电机的基本特性和降阶数学模型，通过在不同转速、负载的稳态工况下采样电机定子电压、电流幅值数据，结合降阶模型数学关系反解得所需电阻和集成参数，不依赖于转子位置角信息，仅需要稳态工况下发电系统电压电流幅值数据，可以适用于不同结构的无刷双馈电机和应用场合的集成电机参数辨识方法。
[0008]为达到上述目的，本专利技术所采用的具体技术方案如下：
[0009]一种基于稳态电量幅值采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法，其关键在于，将控制绕组电阻r
c
、功率绕组集成电感参数L
pe
、集成互感参数M
e
以及控制绕组集成电感参数L
ce
作为辨识参数，辨识过程按以下步骤进行：
[0010]S1：在无刷双馈电机开环控制系统中，按第一控制绕组频率ω
c1
和第一励磁电压使得系统运行于空载工况1，得到空载工况1下的控制绕组电压幅值U
c1
，并在运行稳定后，检测功率绕组三相线电压和控制绕组三相相电流，得到空载工况1下的功率绕组电压幅值U
p1
、功率绕组频率ω
p1
和控制绕组电流幅值I
c1
；
[0011]S2：按第二控制绕组频率ω
c2
和第二励磁电压使得系统运行于空载工况2，得到空载工况2下的控制绕组电压幅值U
c2
，并在运行稳定后，检测功率绕组三相线电压和控制绕组三相相电流，得到空载工况2下功率绕组电压幅值U
p2
、功率绕组频率ω
p2
、控制绕组电流幅值I
c2
；
[0012]S3：接入纯阻性负载，按第三控制绕组频率ω
c3
和第三励磁电压使得系统运行于带纯阻性负载工况3，得到带纯阻性负载工况3下的控制绕组电压幅值U
c3
，并在运行稳定后，检测功率绕组三相线电压和控制绕组三相相电流，得到带纯阻性负载工况3下功率绕组电压幅值U
p3
、功率绕组频率ω
p3
、控制绕组电流幅值I
c3
；
[0013]S4：利用步骤S1所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于稳态电量幅值采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法，其特征在于，将控制绕组电阻r
c
、功率绕组集成电感参数L
pe
、集成互感参数M
e
以及控制绕组集成电感参数L
ce
作为辨识参数，辨识过程按以下步骤进行：S1：在无刷双馈电机开环控制系统中，按第一控制绕组频率ω
c1
和第一励磁电压使得系统运行于空载工况1，得到空载工况1下的控制绕组电压幅值U
c1
，并在运行稳定后，检测功率绕组三相线电压和控制绕组三相相电流，得到空载工况1下的功率绕组电压幅值U
p1
、功率绕组频率ω
p1
和控制绕组电流幅值I
c1
；S2：按第二控制绕组频率ω
c2
和第二励磁电压使得系统运行于空载工况2，得到空载工况2下的控制绕组电压幅值U
c2
，并在运行稳定后，检测功率绕组三相线电压和控制绕组三相相电流，得到空载工况2下功率绕组电压幅值U
p2
、功率绕组频率ω
p2
、控制绕组电流幅值I
c2
；S3：接入纯阻性负载，按第三控制绕组频率ω
c3
和第三励磁电压使得系统运行于带纯阻性负载工况3，得到带纯阻性负载工况3下的控制绕组电压幅值U
c3
，并在运行稳定后，检测功率绕组三相线电压和控制绕组三相相电流，得到带纯阻性负载工况3下功率绕组电压幅值U
p3
、功率绕组频率ω
p3
、控制绕组电流幅值I
c3
；S4：利用步骤S1所得空载工况1下的数据和步骤S2所得的空载工况2下的数据，按照方程1：求解集成互感参数M
e
、控制绕组电阻r
c
以及控制绕组集成电感参数L
ce
；S5:利用步骤S3所得带纯阻性负载工况3下的数据以及步骤S4所得的参数，按照方程2：求解功率绕组集成电感参数L
pe
；方程1和方程2中，U
p
对应为功率绕组电压幅值，U
c
对应为控制绕组电压幅值，ω
p
对应为功率绕组频率，ω
c
对应为控制绕组频率，I
c
对应为控制绕组电流幅值，R
o
为接入的纯阻性负载阻值。2.根据权利要求1所述的基于稳态电量幅值采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法，其特征在于，步骤S1或步骤S2中获取控制绕组电压幅值、功率绕组电压幅值以及功率绕组频率的步骤为：S101：让无刷双馈电机按照随机的转速值空载运行；S102：设置控制绕组频率，并输入积分环节，得到控制绕组电流变换到dq坐标系所需角度；S103：根据经验数据设置控制绕组电压d轴参考值和控制绕组电压q轴参考值，利用步骤S12中所确定的角度，经Park反变换得控制绕组电压的三相参考值；S104：将控...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏婧媛，陈梓锐，杜雄，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：