[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

说明书

本发明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。通过仿真分析，本发明提出的模型能够对中央空调系统优化控制提供一定的理论基础。

技术领域

本发明属于交流电机损耗分析及计算领域，具体涉及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。

背景技术

据统计,中央空调系统约占全球建筑部门50％的能源消耗。预计到2050年能耗将进一步提升。目前，粗犷式运行方式使得建筑普遍存在较大的节能空间。在满足用户舒适性的前提下，有效地减少空调系统的运行能耗成为目前的研究热点。

在中央空调系统运行过程中，通过制定适当的优化、控制方法，可以有效地减少能源消耗。中央空调系统中包含有大量变频驱动感应电机，在中央空调优化、控制方法中，变频器损耗以及电机损耗通常被忽略或简单的采用额定运行时的效率进行近似计算。然而中央空调系统中的电机大多数运行在轻载状态下，因此常规的优化算法精度较差。并且目前大量传统的有关变频电机损耗的计算模型通常依赖传感器采集到的电压、电流、磁密等电磁量进行计算，对于中央空调系统，电机数量多且数据采集以及传输系统尚未完善。传统的以电压、电流等量计算的损耗模型不再适用。此外，中央空调系统中包含大量相互关联的变频电机驱动系统，十分复杂，传统基于有限元以及线性叠加方式的损耗计算方法因计算速度慢不再适用，需提出更为简洁、高效的损耗计算方法。因此，目前需要针对中央空调系统多电机系统建立一个适用于中央空调系统节能策略的电机各损耗模型。

发明内容

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系统中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。在对变频电机各项损耗进行建模时，根据物理关系，创新性的将其中的电压、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。文章通过试验验证了该模型的有效性，以及该模型结构中央空调系统模型的实时更新与优化中的适用性。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

优选地，所述建模包括建立铁耗模型、电机机械损耗模型、变频器的损耗模型。

对于电机定子相电压将采用转速变量替换。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)

电流用功率来推导，如公式(3)所示：