[发明专利]一种任意负载状态下感应电机功率因数的估算方法

说明书

本发明公开了一种任意负载状态下感应电机功率因数的估算方法，涉及电动机参数估计技术领域。针对任何负载下三相感应电机的的功率因数，首先获取不同负载状态下电机的数据，经过计算得到负载率与功率因数的数据集，对数据集经过划分后训练得到估算功率因数的回归模型并进行验证，通过最下泛化误差得到最终模型，在进行测试验证。通过功率因数估算模型准确计算任意负载状态下电机的功率因数，指导对感应电机电容器组的调节，本方法准确性高，且能快速、经济、连续地获取功率因数。

技术领域

本发明涉及电动机参数估计技术领域，具体涉及一种任意负载状态下感应电机功率因数的估算方法。

背景技术

三相感应电机是一种感应负载的工业动力装置，其特点是与电源相比负载电流滞后负载电压一个相位差时负载为感性。由于这种电流与电压之间的相位差能够产生负功率，在电流电压再次相位相同时，需要相同大小的电能在感性负载中建立磁场，所以这种把电源能量转换为磁场能量的能量交换成为“无功功率”。

在实际使用感应电机的过程中，感应负载由于消耗更多的无功功率而总是产生低功率因数，这不仅会给用户带来额外费用，还会在电力系统中产生能量损失。在工业中常常利用变压器增加无功功率来配平功率因数。然而，许多研究表明，注入不适当的无功功率来提高功率因数会造成欠校正和过校正，欠校正会产生低功率因数，过校正会导致三相感应机中的自激。因此，如何取得合适的功率因数值成为了调节电容器组的关键。

无功功率的最佳值可以通过功率因数校正方程来获得，而校正方程需要功率因数为已知量，现有电机存在功率因数表，是通过测量计算电机在不同负载状态下的功率因数制取表格，通过查表方式获取离散的功率因数。也可以通过安装功率分析仪进行实时测量，前者只是离散数据，不连续，且不同电机存在差异，不准确；后者设备成本高，在实际运行场合中难以适用。基于此，本方法引入支持向量回归方法，基于数据驱动，开发一种任意负载状态下感应电机功率因数的估算模型，以此取代现有的查表法和功率分析仪。

发明内容

本发明的目的在于提供一种任意负载状态下感应电机功率因数的估算方法，实现对感应电机不同负载状态下功率因数的有效估算。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种任意负载状态下感应电机功率因数的估算方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：获取若干电机在不同负载下运行的电压U、电流I、有功功率P、无功功率Q；

S2：通过获取的数据计算不同负载下电机的功率因数，并制作数据集，其中输入变量为负载率，输出变量为该负载下电机的功率因数；

S3：将数据集按照交叉验证法划分为训练集，验证集和测试集；

S4：将训练集和验证集输入到支持向量回归算法中，训练出估计功率因子的回归模型，并判断模型的准确性；重复上述步骤直至将数据集全部放入一遍输入模型，以所有误差平均值作为该模型的泛化误差。

S5：选择具有最小泛化误差的模型作为最终模型，并将测试集输入此模型中，将输出结果与真实值进行比对，以此作为迭代训练的依据，在整个训练集上再次训练该模型，从而得到最终的功率因数估算模型。

进一步地，所述步骤S2计算电机功率因数的公式如下：

Q＝P*tanΦ

P＝S*cosΦ

tanΦ＝Q/P

cosΦ＝P/S

其中，P为有功功率，Q为无功功率，U为电压，I为电流，S为视在功率，cosΦ是电机的功率因数。

进一步地，所述步骤S3的具体过程如下：