基于蜉蝣优化算法的电励磁同步电动机分步参数辨识方法技术

本发明专利技术公开了一种基于蜉蝣优化算法的电励磁同步电动机分步参数辨识方法，包括建立电励磁同步电动机的理论模型；根据电励磁同步电动机理论模型分别得到稳态过程参数辨识模型与基于蜉蝣优化算法的动态过程参数辨识模型目标函数；采集阶跃信号注入前后两个不同稳态工况下的电机电压和电流，利用稳态过程参数辨识模型辨识电机参数；将辨识出的参数代入到动态过程参数辨识模型，随机初始化蜉蝣种群，利用蜉蝣种群的活动对种群的位置进行更新以辨识其余电机参数。本发明专利技术实现了参数的非侵入式智能辨识，可以对电励磁同步电动机的11个电压、电流及阻抗未知参数进行辨识，能精准、快速、稳定的辨识出相关参数。稳定的辨识出相关参数。稳定的辨识出相关参数。

【技术实现步骤摘要】
基于蜉蝣优化算法的电励磁同步电动机分步参数辨识方法


[0001]本专利技术涉及电动机参数辨识
，具体来说，涉及一种基于蜉蝣优化算法的电励磁同步电动机分步参数辨识方法。

技术介绍

[0002]电励磁同步电机具有运行效率高，稳定性好，过载能力强等优点。相比于永磁同步电机，不使用稀土永磁材料，且功率因数可调；当前，正从传统的发电机应用领域逐步扩展到电动机应用领域，现已广泛应用于航空航天、高炉鼓风等领域。
[0003]在对拖动轴流风机的大型同步电动机进行监控或维护进程中，需要对电网故障工况下的电动机的动态性能进行研究，例如电网发生短路导致电动机母线电压骤降的工况，由于设备造价昂贵且工业生产过程无法中断，不能使用实验实测的方法研究其特定的工况。通过建立准确的数学模型进行动态过程分析是行之有效的，但是建立电机模型需要精准的获取定转子绕组电阻、电抗和阻尼绕组电阻、电抗等参数，而电机参数设计值无从得知。因此，准确地获取电机参数对于建立仿真模型进行动态分析尤为重要，而由于电励磁同步电动机固有的非线性，以非侵入式的方法识别电机参数是比较困难的。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蜉蝣优化算法的电励磁同步电动机分步参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：建立电励磁同步电动机的理论模型；步骤S2：根据理论模型得到稳态过程参数辨识模型；步骤S3：根据理论模型得到基于蜉蝣优化算法的动态过程参数辨识模型及目标函数；步骤S4：给电励磁同步电动机励磁绕组注入阶跃信号，采集信号注入前后两个不同稳态工况下的电机直轴电压U
d
和电流i
d
，交轴电压U
q
和电流i
q
，励磁电压U
f
和电流i
f
，利用稳态过程参数辨识模型辨识出定子绕组电阻R
a
、励磁绕组电阻R
f
、直轴同步电抗X
d
、交轴同步电抗X
q
、直轴电枢反应电抗X
ad
、交轴电枢反应电抗X
aq
参数；步骤S5：采集电机动态过程的U
d
、U
q
、U
f
、i
d
、i
q
、i
f
和电角速度ω
r
并计算i'
d
、i'
q
、i'
f
数据,将数据代入到基于蜉蝣优化算法的动态过程参数辨识模型中，计算辨识系统输出与目标函数；步骤S6：初始化蜉蝣种群，通过蜉蝣种群的移动、跳舞、交配、变异等活动调整辨识的参数值，利用目标函数对种群的最优位置进行更新，达到最大迭代次数时停止计算，实现包括励磁绕组自感电抗X
f
、直轴阻尼绕组自感电抗X
D
、交轴阻尼绕组自感电抗X
Q
、直轴阻尼绕组电阻R
D
、交轴阻尼绕组电阻R
Q
在内剩余参数的辨识。2.根据权利要求1所述的基于蜉蝣优化算法的电励磁同步电动机分步参数辨识方法，其特征在于步骤S1具体包括：步骤S11：忽略磁滞和涡流损耗、忽略磁场的高次谐波的情况下，建立派克变换后的电励磁同步电动机电压方程：式中U
D
、U
Q
分别代表直轴和交轴阻尼绕组电压；i
D
、i
Q
分别代表直轴和交轴阻尼绕组电流。步骤S12：建立派克变换后的电励磁同步电动机的机械方程如下：Te＝ψ
d
*i
q
‑
ψ
q
*i
d
；式中Te为电磁转矩、ψ
d
,ψ
q
分别为直、交轴磁链；T
L
为负载转矩，H为惯性常数。步骤S13：结合步骤S11和步骤S12建立电励磁同步电动机的理论模型。3.根据权利要求1所述的基于蜉蝣优化算法的电励磁同步电动机分步参数辨识方法，其特征在于步骤S2具体包括：步骤S21：稳态运行工况下，阻尼绕组视为不存在，定转子磁场的电压{U
d
,U
q
,U
f
}、电流{i
d
,i
q
,i
f
}、磁链{ψ
d
,ψ
q
,ψ
f
}，电机转速ω
r
均保持为常值不变化，将稳态运行的电励磁同步电动机的电压方程表示为：
步骤S22：通过在励磁绕组注入阶跃信号，改变电机的稳态运行状态，使电机在注入阶跃信号前后分别构建两个稳态工作点，此时稳态过程参数辨识模型表示为：其中，U
d1
、U
q1
、U
f1
、i
d1
、i
q1
、i
f1
和U
d2
、U
q2
、U
f2
、i
d2
、i
q2
、i
f2
分别为电励磁同步电动机励磁绕组注入阶跃扰动信号前后，两个稳态工作点的电压和电流。4.根据权利要求1所述的基于蜉蝣优化算法的电励磁同步电动机分步参数辨识方法，其特征在于，步骤S3中待辨识参数的目标函数如下：X
f
、X
D
、R
D
、R
Q
、X
Q
为动态过程辨识中待辨识的参数向量，N为采样点个数，i为第i个采样点，i
d
和分别代表电励磁同步电动机的d轴定子电流实际值和基于蜉蝣优化算法的参数辨识系统输出的电流值。5.根据权利要求1所述的基于蜉蝣优化算法的电励磁同步电动机分步参数辨识方法，其特征在于，步骤S4具体包括：S41：采集电励磁同步电动机...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琼，唐孟然，黄联波，邓继红，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：