[发明专利]一种适用于类空调系统用能调控的变频电机损耗建模方法

权利要求书

1.一种适用于类空调系统用能调控的变频电机损耗建模方法，其特征在于：

提出了一种适用于类空调系统用能调控的变频电机损耗建模方法；该方法通过对中央空调变频电机各项损耗进行建模，为空调节能优化策略提供模型基础；以回归分析方法得到的效率值作为初始值进行变频电机各项损耗的计算，进而计算出新的效率值；并在对变频电机各项损耗进行建模时创新性的根据物理关系，将其中的电压、电流、磁密等难以大量采集的电磁量转换成电机转速、功率等可计算得到的量，从而将变频电机系统各损耗以转速、功率的形式进行表达，进而将各损耗与泵类负载关联起来，统筹优化中央空调系统；所述变频电机损耗包括铜耗、铁耗、逆变器损耗、机械损耗；所述铜耗包括定子铜耗、转子铜耗。

2.根据权利要求1所述的一种适用于类空调系统用能调控的变频电机损耗建模方法，其特征在于：所述各项损耗进行建模包括建立定转子铜耗模型、铁耗模型、电机机械损耗模型、变频器的损耗模型。

3.根据权利要求1所述的一种适用于类空调系统用能调控的变频电机损耗建模方法，对其电压参数进行变量替换，其特征在于：由于变频电机一般采用恒压频比的控制方式，因此可将电压用转速表示，

在基频以下时，知为常数，故可得：

在额定频率以上调速时，电压受到绝缘的限制，将采用弱磁控制，电压保持额定水平不变，即：

U₁＝U_r。 (2) 。

4.根据权利要求1所述的一种适用于类空调系统用能调控的变频电机损耗建模方法；所述铜耗以及变频器损耗的模型建立过程中，电流用功率来推导，其表示如下：

式中，m为相数，U₁为定子侧相电压，I₁为定子侧相电流，为功率因数；η_motor为电机的效率，η_pump为泵的效率，d₁-d₂、g1-g3为模型系数，可以通过多项式、神经网络或任何其他曲线拟合获得；v为转速比，表示为当前转速与额定转速的比值；M_c为水泵的流量，单位m³/h(t/h)；

1)基频以下调速

基频以下采用恒压频比调速模式，即

式中，N₁为每相串联匝数；K_w1为每相串联匝数；Φ为每极磁通；

则由公式(7)看出，气隙磁通保持不变，而无功功率主要来自于气隙磁场能量，由于磁场能量保持不变，则可近似认为在基频以下调速过程中无功功率不变，可用额定无功代表整个调速过程中的无功；则定子电流可表示为：

2)基频以上调速

基频以上采用弱磁控制模式，由定子电路电动势方程可知：

U₁≈E_φ＝4.44f₁N₁k_w1φ (9)

其中U₁保持不变，则磁通φ和频率f₁成反比，可记为：

再结合异步电机转速与频率的关系，可得磁通与转速的关系为：

气隙能量与磁通成平方的关系，进而可知，无功功率与转速的平方成反比；在额定转速n_r时,其对应的额定无功为Q_r；则可知：

式中，

定子电流可表示为：

得出，在整个调速过程中定子电流表达式为：

5.根据权利要求1所述的一种适用于类空调系统用能调控的变频电机损耗建模方法，其特征在于：根据欧姆定律可求得定子铜耗为：

6.根据权利要求2所述的一种适用于类空调系统用能调控的变频电机损耗建模方法，其特征在于，建立铁耗模型时将其表示为转速的函数。

铁耗与转速的关系为：