[发明专利]基于可测电气量的鼠笼式异步电机能效在线监测方法

说明书

技术领域

本发明属于鼠笼式异步电机能效在线监测技术领域，尤其涉及一种基于可测电气量的鼠笼式异步电机能效在线监测方法。

背景技术

在电机能效评估中，现在普遍使用的效率测试方法是IEEE112B法，这是标准中推荐的电机能效判定方法，在电机能效判定或试验时通常采用该方法，其特点是在实验过程中，通过在电机和负载之间安装的扭矩转速传感器，实现对转矩和转速的精确测量，进而求得电机效率。但扭矩传感器很难直接应用于工程实际中，这使得电机转子轴输出机械转矩及转速难以直接测出，导致输出机械功率求解十分困难，进而影响电机损耗及运行效率的准确判定，只能依靠一些估算方法来求取电机的输出转矩与转速。

电机能效在线测试的难点问题就是转速的辨识与输出转矩的辨识。关于转速辨识的常用方法有模型参考自适应法、扩展卡尔曼滤波法和PI调节自适应法等，这些方法基本上都依赖于电机的数学模型，这样估计的转速精度直接与电机参数的准确度有关。而本发明通过机端测取电机定子电流分析转子槽谐波，由于电流谐波是由气隙磁通和气隙磁动势相结合产生的，且电流谐波直接与电机转速相关，因此避免了电机参数对电机转速的影响，达到了估算转速的目的。关于电机转矩辨识的常用方法大多采用转矩仪测转矩，但存在不同量程需要不同的传感器问题，并且转矩仪安装要求高、环境要求高和成本高等因素，导致其在实际工程中实施比较困难。

发明内容

针对工程实际中电机输出机械功率无法直接测量，导致其运行效率难以直接计算的问题，本发明提出了一种基于可测电气量的鼠笼式异步电机能效在线监测方法。

一种基于可测电气量的鼠笼式异步电机能效在线监测方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤1：设定电气量采样频率f_s和采样周期T，采集定子电流分析得到鼠笼式异步电机的转子槽频率，并通过异步电机的转子槽频率得到电机转子转速n；

步骤2：通过采集定子电压和电流数据得到电机的气隙转矩T_gap；

步骤3：根据步骤1得出的电机转子转速n和步骤2得到的电机的气隙转矩，结合机械损耗P_fw和杂散损耗P_s得到电机输出转矩T₂；

步骤4：根据步骤1得出的电机转子转速n和步骤3得到的电机输出转矩T₂，得到电机输出功率P₂，从而得到电机的运行效率η。

步骤1中，电气量采样频率f_s和采样周期T满足的条件为：

f_s≥2f_r

其中，f_r为被采样信号的频率；

在采样频率f_s一定的条件下，数据采样周期T满足的条件为：

T>2f_r/f_s

步骤1中，鼠笼式异步电机的转子槽频率的计算公式为：

fsh=f1(Z2·1-sp±1)]]>

通过异步电机的转子槽频率，得到电机转子转速n的计算公式为：

n=60(fsh±f1)Z2]]>