[发明专利]变频电机群负荷模型暂态等值方法

权利要求书

1.一种变频电机群负荷模型暂态等值方法，其特征在于，所述的等值方法包括下列步骤：

S1、建立变频感应电机仿真模型，包括建立感应电机模型和建立变频调速器及控制系统模型；

S2、分析感应电机聚合方法对变频电机等值造成的误差原因及进行等值误差分析，包括感应电机定子铁耗误差分析及变频器损耗误差分析；

S3、建立变频电机等值模型，包括对感应电机群进行聚合以及变频器的滤波电路参数及控制系统各控制环节参数的确定；其中，所述的步骤S3包括：

步骤S3-1、进行感应电机群聚合；

将n台同一母线下并联运行的感应电动机等值为1台感应电动机模型，设感应电动机群为G＝{M1,M2,…,Mi,…,Mn}，假定聚合感应电动机以同步转速旋转的动能等于各台感应电动机以同步转速旋转的动能之和，聚合感应电动机的额定功率：

P_o＝P_M1+P_M2+…+P_Mi+…+P_Mn (2)

同时，在感应电动机群等值过程中，基于感应电动机容量归算的等值函数：

f_agg(x)＝f_M1x_M1+f_M2x_M2+…+f_Mix_Mi+…+f_Mnx_Mn (3)

其中

f_Mi＝P_Mi/P_o (4)

容量化归函数中，f_agg表示聚合模型中感应电机的相关参数，P_Mi表示第i台感应电动机额定功率，变量x_M1,x_M2,…,x_Mi,…,x_Mn表示感应电动机群中各台电动机相关参数，包括滑差、定子电阻、定子电抗、转子电阻、转子电抗、激磁电抗和惯性时间常数，f_M1,f_M2,…,f_Mi,…,f_Mn表示容量化归函数中参数的系数；

通过计算公式(2)-(4)，得出等值变频电机中的感应电机模型的滑差、定子电阻、定子电抗、转子电阻、转子电抗、激磁电抗和惯性时间常数；

步骤S3-2、进行变频器等值；

根据直流滤波电路的电抗和电容取值估算方法如下：

1)对直流滤波环节电感值估算：

I_L＝1.1I_i (6)

式中：I_i为变频器输入电流，U_i为变频器输入线电压，P_i为变频器等值模型的输入功率即原变频电动机群的总吸收有功功率，为变频器的功率因数，I_L为输入电抗器的额定电流，ΔU_L为输入电抗器压降，f为频率，L_AC为输入电抗器电感值；

按输入相电压3％作为输入电抗器压降，直流电抗器取值范围为输入电抗器2～3倍，因此滤波电路中的电感值为：

L_DC＝(2～3)L_AC (8)

2)对直流滤波环节电容值估算：

U_o(av)＝1.35U_i (9)

取直流母线脉动率为5％：

U_min＝(1-5％)U_max (11)

式中：U_o(av)为三相不可控整流桥整流后输出电压平均值，U_max为整流器输出电压最大值，U_min为整流器输出电压最小值，C_min为直流滤波环节电容器最小值；

通过公式(5)-(12)得出直流滤波电路中的电感、电容估算值后，此时变频器输出可能还存在丰富的谐波，因此需要对估算后的电感、电容值进行再次调整；通过观察直流侧电压波动，根据直流电压的波动随着电抗器和滤波电容的增大而变小的原理，在电抗器和滤波电容实际尺寸约束下分别优化相应电感、电容数值，使变频器输出直流电压波动降低至可接受范围内，最终得出等值变频电机中滤波电路的电感值和电容值；

3)由于矢量控制方式的控制系统参数是以电机的参数为依据设定的，因此需要将等值变频电机中的感应电机模型的定子电阻、定子电抗、转子电阻、转子电抗、激磁电抗和惯性时间常数重新代入到控制系统中电流变换和磁链观测环节中。