基于热网络法的永磁电机温度在线估计

将集总参数热网络（LPTN）模型应用于永磁电机温度在线估计能够预防电机因过温而造成的电机损坏，特别是降低永磁体的不可逆退磁风险，提高永磁电机使用的安全性。该文首先针对LPTN模型应用于温度估计过程中存在灰度模型的不确定性，对永磁电机LPTN模型进行比较，建立不同节点的低阶灰箱永磁电机LPTN模型。搭建永磁电机变工况温度实验平台，基于实验数据进行模型对比分析，得到用于永磁电机在线温度估计的最优节点数LPTN模型。同时为克服扩展卡尔曼滤波算法出现的滤波发散及热阻参数在变工况下非线性导致温度估计累积误差问题，利用加权多新息强跟踪扩展卡尔曼滤波（WMI-STEKF）算法对永磁电机LPTN模型进行在线参数辨识及温度估计，将温度估计误差降低至3℃，提高非线性系统在变工况条件下参数辨识过程的鲁棒性。最后，通过仿真和温度实验结果对比分析，证明该方法的正确性和准确性。     

基于FFRLS-UKF的锂离子电池内核温度估计方法

基于锂离子电池的集总参数模型,建立产热内阻随温度、SOC和循环次数变化的数学模型,并提出了一种基于带遗忘因子的递推最小二乘法(recursive least square with forgetting factor,FFRLS)-无迹卡尔曼滤波算法(unscented Kalman filter,UKF)的锂离子电池内核温度估计方法.在单周期的FUDS工况下进行实验验证,根据采集的电池表面温度值、环境温度和电流值在线辨识热阻容参数和内阻,并验证所辨识参数的准确性;用FFRLS-UKF算法估计内核温度的变化,实验结果表明,该方法可以很快消除未知初始值的误差,并跟随到真值附近,最大误差在1℃以内.在此基础上设计了150次FUDS循环充放电的仿真实验,仿真结果表明,在循环工况下,该方法能够较好地追踪内核温度和内阻平均值变化情况,显示了较好的稳定性和鲁棒性.     

基于网络热力学建模的潜油电机温度辨识研究

鉴于对潜油电机温度监测的迫切需求及油井长线信号传输对经典电机温度监测方法的限制,将网络热力学建模理论应用于潜油电机的温度辨识,通过建立潜油电机的网络热力学模型,给出描述潜油电机温度变化过程的热力学方程组.基于在地面获取的电机定子采样电流进行机械化数学解析分析及稳态数值迭代求解,推导出潜油电机定、转子的辨识温度.对12 kW潜油电机进行温度辨识的实验结果表明,转子辨识温度与实测结果最大误差为5.59℃,验证了所提方法的正确性与可行性.     

变频器驱动下感应电机参数的一种辨识方法

基于感应电机三相定子绕组通单相正弦电流下的电机模型,设计了一种新的感应电机在静止状态下参数辨识的方法。该方法无需做堵转和空载实验,即可得到电机无速度传感器矢量控制系统中所需要的全部参数。为了避免复杂的运算过程,文中提出了一种新的迭代算法替代直接求解非线性方程组。仿真和物理实验证明,该方法辨识精度高、计算简单、实用性强。     

交互式模型参考自适应PMSM速度辨识

提出了一种基于矢量控制的交互式模型参考自适应永磁同步电机无速度传感器控制方案.该方案利用静止α-β坐标系下的基于电压模型的反电动势估计值和基于磁链模型的反电动势估计值之差作为误差信号,交互式的构成对定子电阻辨识和转子转速辨识的自适应律,实现定子电阻和转速的估计,解决了因电机参数变化所影响速度辨识精度的问题.仿真和实验研...     

电动汽车永磁同步电机转子温度估计

针对永磁同步电机中转子温度过高导致永磁体永久失磁等问题,对永磁同步电机转子温度进行在线估计显得尤其重要.考虑到电机内部实际传热特性和实时温度估计的要求,基于集中参数模型的方法提出了五节点简化等效热模型,推导出电机温度估计状态方程;考虑到离散后的状态方程中节点温度的导数与节点温度和发热损耗的线性函数关系,提出了使用多元线性回归的办法对状态方程参数进行离线辨识,而不是传统温度估计方法中对电机参数的辨识;确定状态方程参数后,基于状态方程对电机转子温度进行在线估计.通过台架实验,在堵转、低速和高速混合工况条件下基于状态方程对电机转子温度进行了预测,将模型预测温度与实际测量温度对比,温度估计误差小于6℃.实验结果验证了所提出的热模型和温度估计算法的准确性,并且较低的模型阶数易于在汽车嵌入式系统中对转子温度进行实时估计.     

基于PMU实测数据的同步发电机参数在线辨识方法

由于试验条件与发电机运行的实际工况有较大差异,常规的电机试验难以得到与饱和、涡流等密切相关的发电机动态参数的准确值,满足不了离线和在线安全分析及控制的要求。将PMU上传的定子电压和励磁电压量测作为输入信号、定子电流和励磁电流作为输出信号,基于PMU实测数据和同步发电机派克模型,考虑定子绕组暂态过程,实现了同步发电机原始参数的辨识。电力系统实际算例表明,与设计参数相比,基于该参数辨识结果的仿真曲线与实测发电机动态曲线的拟合程度明显要高,所提方法能够有效提高同步发电机的参数辨识精度。     

基于绕组温度约束的永磁同步电机裂比优化方法

裂比是一个影响永磁同步电机转矩和效率的重要参数。该文提出一种基于绕组温度约束的永磁同步电机裂比优化方法。裂比优化中典型的热约束条件是电机所允许的最大铜耗或电流密度,然而,定子的齿、轭和绕组尺寸会随着裂比的改变而改变,导致电机的导热能力发生变化,因此典型的热约束条件难以限制绕组温度在同一水平。为此,该文通过搭建热阻网络,将绕组温升限制直接作为裂比优化的热约束条件。为提高热网络计算精度,提出基于热源位置的热阻分类方法。通过有限元分析和5 kW样机温升实验,验证了提出的裂比优化模型的有效性。     

计及铁心饱和直线感应电动机模型及参数研究

在整体尺寸受限的大载荷运输场合,为提高直线感应电动机的功率密度和推力密度,电机需要运行在大电流（10kA以上）工况,此时电机铁心处于饱和状态。对铁心饱和直线感应电动机的模型进行了理论分析,并利用试验摸索了铁心饱和规律,得到了铁心饱和程度随电流增大而增加,随转差频率增大而减弱的结论。在铁心饱和规律的基础上,利用最小二乘法分别基于实测电磁推力频率曲线和端口电压实测曲线对不同饱和工况下的激磁电感和定子漏感进行辨识。上述规律的正确性、参数辨识方法的可行性及精度通过峰值功率为100MW、最大出力为400kN的大功率直线感应电动机实验系统进行了验证,为铁心饱和直线感应电动机的模型和参数的精确获取提供了参考。     

永磁同步电机定子绕组温度估计的信号注入策略优化

针对永磁同步电机定子绕组在线温度估计策略与信号注入的优化展开研究,分析电机的电气、机械与热特性等参数以及负载在信号注入下对温度估计精度和输出转矩脉动的影响,提出直流电压注入法3要素(信号注入大小、持续注入时长、注入时间间隔)的优化设定策略,以及提出由频率自适应陷波器和低通滤波器组成的实时信号处理模型以提高估计精度,实现准确温度观测的同时降低信号注入对电机运行性能的影响。在不同工况下的研究结果验证了理论分析的正确性与优化策略的有效性,为基于信号注入法的永磁同步电机定子温度在线观测在工程上的应用提供了指导。     

电池变温度模型似然函数参数辨识及SOC估计

锂离子电池模型参数随温度和荷电状态(SOC)的变化而变化,特别是低温时模型参数变化较大,单值模型不准确。为了解决温度变化对SOC估计的影响,提高模型的准确度,引入温度修正因子,建立了变温度二阶RC等效电路模型。在模型参数辨识过程中,提出了最大似然函数法(MLE)获取模型参数。MLE算法简单,可以解决最小二乘算法因数据增多出现的数据饱和问题,收敛性质随着样本数目增加变好。通过混合动力汽车Loadcycle工况实验验证了提出的参数辨识方法的正确性和准确性。在温度变化下的条件下,基于变温度等效模型,采用自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)算法估计电池的SOC,并与单值模型下采用AEKF算法和无迹卡尔曼滤波(UKF)算法得到的SOC估计值进行对比。通过对比可以看出变温度模型下的AEKF算法得到的SOC估计精度较高,误差在2.2%以内。     

车用感应电机多模型参数在线辨识算法的研究

针对感应电机模型参数变化对电机控制性能影响的问题,提出一种感应电机多模型参数在线辨识的新算法。首先,利用龙伯格-滑模观测器对定子电流和转子磁链状态进行在线估计,其次,利用状态变量误差法设计自适应控制算法在线辨识电机的多模型参数,最后,以车用感应电机典型运行工况仿真分析研究多模型参数辨识算法的有效性。仿真结果表明该辨识算法能够跟踪电机的模型参数,误差控制在6%以内,车用电机驱动系统的静动态性能获得显著提高。     

计及励磁电压变化的同步发电机抛载试验参数辨识方法

传统抛载法辨识同步发电机参数时,一般假设抛载前后励磁电压保持不变,但考虑到励磁系统调节作用,这一假设在实际工程中很难满足,为此,提出了计及励磁电压变化的抛载试验参数辨识方法。将试验中实测励磁电压作为励磁绕组输入激励,求解励磁绕组及阻尼绕组的微分方程组模型,计算出励磁电流的理论值,将其与励磁电流实测值相比较,以偏差最小作为优化目标,选取发电机参数典型值为参数初值,应用蚁群算法辨识d轴参数;接着,根据d轴定子磁链求出定子电压q轴分量,并根据实测定子电压,推算出定子电压d轴分量,据此辨识q轴参数。对云南某电站水轮发电机的辨识结果验证了改进方法的有效性,与现有方法相比,改进算法具有更高的辨识精度,对试验条件限制较少,有着良好的工程应用前景。     

改进粒子群算法的永磁同步电机多参数辨识

针对一般粒子群算法辨识永磁同步电机(PMSM)参数由于其粒子在迭代后期易陷入局部最优而导致辨识精度不高的问题,提出一种将小生镜策略和混沌变异策略相结合的混沌变异小生境粒子群算法(NCPSO)。该算法为在连续三次迭代过程中对适应度值变化小的粒子为中心生成小生镜群体,并对该小生境群体中的最优粒子进行混沌变异。在同步旋转dq轴坐标系下建立PMSM满秩离散数学模型,将定子dq轴电压设为辨识模型和实际测量值的输入,设计了NCPSO辨识PMSM参数的适应度函数。该辨识方法不需推导复杂的电机数学模型,可同时辨识定子绕组电阻、定子绕组dq轴电感和永磁体磁链4个参数。经仿真结果表明,该算法的4个参数辨识误差都在0.14%以下,经实验结果表明,其辨识偏差都在2.15%以下。     

高速短初级直线感应电动机等效电路模型及时变参数辨识

由于受到动态纵向边端效应和铁心饱和的影响,直线感应电机传统等效电路模型电磁参数时变.针对此,本文提出了多因素耦合影响下高速短初级直线感应电机等效电路模型及其时变参数辨识方法.首先,分析不同工况下电机推力变化规律;其次,分析电机电磁参数与运行工况之间的规律,提出激磁电感和次级电阻修正系数,构建直线感应电机改进等效电路模型,并通过响应面分析法计算两个修正系数;最后,开展样机静态堵驻实验和动态实验.计算和实测结果表明:推力计算值与实测值误差不超过4.1％,端口基波正序阻抗的实部、虚部计算值与实测值误差不超过4.7％,验证了时变参数辨识的准确性.     

无刷双馈电机全域多工况温度场的分析与计算

为研究无刷双馈电机(BDFM)的温度分布规律,分析了定转子间的热耦合、定子铁心与机壳间安装间隙的处理方法,考虑了导热系数随温度的变化以及散热系数随风速的变化,进而提出了定转子全域温度场计算模型。用有限元法计算了BDFM二维稳态和暂态温度场,揭示了不同结构和运行工况下BDFM的温度分布规律。结果表明,最高温度出现在接线盒附近的定子控制绕组;在控制绕组电流频率一定的情况下,增加散热翅高度、提高散热翅风速、减小负载转矩、降低控制绕组电压,可降低温升;采用控制绕组恒压频比控制策略,BDFM在双馈亚同步运行时的温升高于在双馈超同步运行时的温升,而在单馈异步运行和双馈同步运行时,温升明显降低。相似结构感应电机的温度实测数据验证了计算模型的正确性。     

电动汽车用分裂绕组永磁同步电机设计

设计了一款新型纯电动物流车用驱动电机,定子采用分裂绕组形式,电机在低速区域工作时绕组全部接入,电机在高速区域工作时绕组部分接入,以替代机械式两档变速箱,拓宽电机高效率工作区域。根据电动物流车所需动力,计算电机的功率和转矩特性曲线,利用解析法和有限元法确定额定工况下电机的转子及定子等电磁参数,再根据实际电压和电流限制优化交直轴磁路,并优化定子绕组分裂比,电机实测实验描绘出电机输出效率map。     

基于随机滤波器的SMPM电机定子电阻辨识

用随机滤波器对无速度传感器的交流永磁电机的定子绕组阻值进行观测。观测过程中为了降低控制器的计算工作量,采用参数的混合辨识方法,通过滑模观测器得到电机控制系统的转速量,再将电机的定子电压、电流和转速作为已知量,用于对电机定子绕组电阻的估计,考虑到定子绕组电阻的变化速度通常远低于定子电压、电流的变化速度,因此可以设定不同的计算周期以期降低计算量。     

发电机故障诊断中不同运行条件下定子绕组温度标准值的确定

状态监测和早期故障诊断对大型发电机的安全、经济运行具有非常重要的作用。定子温度类故障是发电机故障中的一大类。为了给发电机转子温度类故障的早期诊断提供判据,该文对水－氢－氢冷却的汽轮发电机定子绕组温度在不同运行工况下标准值的计算方法进行了研究。先从理论上建立了各线圈出口水温度和线棒槽内检温计温度与发电机结构和运行参数之间的统一模型,然后以正常运行时不同稳定工况下的大量实际数据为基础,分别用人工神经网络（ANN）和最小二乘法对模型进行了辨识。通过与实测数据的对比,用人工神经网络计算的最大误差小于1℃,而最小二乘法的误差也不超过2℃。该模型现已成功地运用到某厂的汽轮发电机在线故障诊断专家系统中。     

双初级耦合直线感应电动机集总参数模型

在动子进行高速大推力运动场合,直线感应电动机可以设计为N(N≥2)台电机初级绕组上下并联布置共用一个次级的结构形式.本文针对N=2的情形,分析了双初级耦合直线感应电动机上下初级绕组边缘气隙磁场耦合和次级涡流路径耦合关系,在此基础上针对双初级耦合直线感应电动机中双初级上下定子单独通电、双初级同时通入同向电流、双初级同时通入反向电流等不同工况,建立了统一的集总参数模型,并进行了耦合参数的辨识.模型计算和小型试验样机实验结果吻合较好,证明了理论分析的正确性.