團隊介紹

周理兵教授團隊由三名教師和十余名博、碩士研究生組成，隸屬于華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院電機及控制工程系。主要圍繞大型與特種電機的理論分析、設(shè)計與控制技術(shù)等方面開展研究和相關(guān)教學(xué)工作。團隊承擔(dān)了國家科技重大專項、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等縱向項目，并與東方電機、中石油、中石化、國家電網(wǎng)、中航工業(yè)等多家企業(yè)長期開展科研合作。

周理兵，工學(xué)博士，教授、博士生導(dǎo)師。中國電機工程學(xué)會電機專委會委員、中國電工技術(shù)學(xué)會大電機專委會委員、中國機械工業(yè)教育協(xié)會高等學(xué)校機電類學(xué)科教學(xué)委員會電機與電器分委會副主任委員、華中科技大學(xué)—東方電氣集團東方電機技術(shù)研究中心主任。

主要研究方向包括電機運行理論與分析、新型電機及驅(qū)動控制、電氣傳動與控制系統(tǒng)等。先后獲得省部級科技進步獎一等獎2項和二、三等獎各1項。發(fā)表論文100余篇，參編《電機瞬態(tài)分析》、《電磁裝置設(shè)計原理》和《電氣大典》（感應(yīng)電機變頻調(diào)速和雙饋調(diào)速部分）教材和手冊。

導(dǎo)語

針對大型同步電機動態(tài)參數(shù)測量過程復(fù)雜，危險性大的問題，本文基于信號輸入實驗原理提出了一種同步電機瞬態(tài)參數(shù)的靜止測量方法。該方法無需進行電機轉(zhuǎn)子的預(yù)定位，可同步完成電機dq軸瞬態(tài)參數(shù)的測量，簡便易行，實驗設(shè)備簡單，安全性高。

研究背景

三相突然短路法與靜止頻率響應(yīng)法是測量同步電機瞬態(tài)參數(shù)最常用的兩類方法，。在進行大容量同步電機瞬態(tài)參數(shù)測量時，采用三相突然短路法會產(chǎn)生過大的瞬態(tài)電流，實驗的安全性難以保證，可能對機組造成不可逆的損傷且無法準(zhǔn)確測量q軸參數(shù)；而采用靜止頻率響應(yīng)法試驗過程復(fù)雜，設(shè)備要求高。此類實驗必須進行轉(zhuǎn)子的預(yù)定位，對于多對極的大型同步電機，轉(zhuǎn)子定位過程難以實施且定位誤差大。

論文所解決的問題及意義

基于信號輸入實驗原理，提出了一種無需轉(zhuǎn)子預(yù)定位的同步電機參數(shù)靜止辨識實驗方法，實現(xiàn)了任意轉(zhuǎn)子位置下的同步電機dq軸穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)參數(shù)的同時辨識，解決了傳統(tǒng)同步電機參數(shù)辨識實驗方法在大型機組上實施時的安全性問題，簡化了實驗過程，降低了設(shè)備要求。

論文方法及創(chuàng)新點

1.信號輸入實驗

信號輸入實驗在電機靜止?fàn)顟B(tài)下進行，預(yù)先將電機轉(zhuǎn)子軸線分別對準(zhǔn)dq軸實驗的特定位置，勵磁回路短路，在電機端口輸入一定形式的電壓信號，根據(jù)電樞電流響應(yīng)與勵磁電流響應(yīng)在時域中進行參數(shù)辨識。

2.任意轉(zhuǎn)子位置的參數(shù)測量實驗方法

如何獲取dq軸等效電路的運算電感是進行參數(shù)測量的方法，文章提出了頻域拓展Dalton-Cameron變換式，以此為基礎(chǔ)，在不同定子三相繞組組合下，改變信號輸入實驗時電壓信號的輸入端口以獲得多次電流響應(yīng)進而推算電機dq軸運算電感。

圖1 頻域阻抗變換曲線

3.參數(shù)辨識流程

對電流響應(yīng)的時域擬合是參數(shù)辨識過程的關(guān)鍵，文章利用電流響應(yīng)的時域通解和響應(yīng)的實測數(shù)據(jù)構(gòu)成優(yōu)化方程，并依賴NSGA3算法完成最優(yōu)解的求取和曲線擬合，得到各電流響應(yīng)的時域表達式，并將其變換至頻域，之后，依賴頻域的D-C變換求解dq軸的運算電感，以此為基礎(chǔ)求解dq軸的各個參數(shù)。

圖2 參數(shù)辨識流程

圖3 電流響應(yīng)的時域擬合結(jié)果

總結(jié)

本文提出了一種基于信號輸入原理的任意轉(zhuǎn)子位置同步電機參數(shù)辨識實驗方法。該方法的優(yōu)勢在于實驗前無需進行轉(zhuǎn)子預(yù)定位操作，在繼承了傳統(tǒng)的信號輸入實驗方法安全性好、設(shè)備簡單等優(yōu)點的基礎(chǔ)上，具有更強的適用性，不僅能夠大大簡化實驗過程及設(shè)備要求，降低總體所需的實驗次數(shù)，還能夠?qū)崿F(xiàn) dq 軸動態(tài)參數(shù)的同時辨識。

引用本文

馬一鳴, 周理兵, 王晉, 鄭印釗, 肖洋. 基于頻域擴展Dalton-Cameron變換的同步電機任意轉(zhuǎn)子位置全參數(shù)辨識實驗方法[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2020, 35(6): 1208-1218. Ma Yiming, Zhou Libing, Wang Jin, Zheng Yinzhao, Xiao Yang. A Novel Full Parameters Identification Method for Synchronous Machine Based on an Expanded Dalton-Cameron Transformation in Arbitrary Rotor Position. Transactions of China Electrotechnical Society, 2020, 35(6): 1208-1218.