[發明專利]基于EMD-ELM的感應電機定子電阻參數識別方法

有效

• 申請號: 201710139934.7
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN106788064B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 張旭東;于杏;應展烽;陳遠晟;唐瑩瑩;楊帆
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發明公開了一種基于EMD?ELM的感應電機定子電阻參數辨識方法。方法步驟如下：首先，通過數據采集得到定子電流、定子電壓、母線電壓、母線電流、工作頻率、繞組溫度和定子電阻數據集；對樣本集進行歸一化以及EMD濾波處理，并隨機分為訓練集和測試集；利用訓練集對ELM網絡進行訓練，并通過調整網絡的輸入輸出，分析結果誤差，確定ELM網絡結構，得到ELM辨識模型；利用測試集檢驗辨識模型的準確性，模型輸出即為最終定子電阻辨識結果。本發明能夠降低感應電機在低速工況下，定子電阻對矢量控制系統中轉子磁鏈觀測的影響，從而以更快的速度、更高的精度辨識定子電阻，有效地改善矢量控制系統對轉子磁鏈的觀測效果，提高控制性能。

技術領域

本發明涉及電機控制技術領域，特別是一種基于EMD-ELM的感應電機定子電阻參數識別方法。

背景技術

在電機控制領域，最成熟的控制方法有磁場定向控制(Field Oriented Control，FOC)和直接轉矩控制(Direct Torture Control，DTC)兩種。FOC是由Blasehke F.在1971年提出，根據電機的動態數學模型，利用矢量變換方法來實現磁鏈與轉矩的解耦，對二者分別獨立控制，可明顯改善控制性能。但是，此法為對電機參數的依賴性大，而電機參數存在時變性，難以達到理想的控制效果。在無速度傳感器交流調速系統中，溫度變化和集膚效應會導致定子電阻發生一定的變化，如果計算采用的定子電阻和其實際值不匹配將會導致速度辨識誤差增加，甚至出現觀測器不穩定，特別是在低速運行時定子電阻變化對系統穩定性和速度控制精度有極大影響的問題。

電機定子電阻辨識的方法可分為在線辨識和靜態辨識。靜態辨識是在電機投入正常運行之前進行辨識，不需要增加任何附加電路僅靠電動機原有調速系統本身的硬件電路來實現。但是，即使在不考慮弱磁和磁飽和的情況，僅溫升引起的定子電阻變化就能達到室溫下所測電阻值的0.75-1.5倍。計算采用的定子電阻值與實際值的不匹配不僅會出現大的轉速估計誤差而且會導致系統不穩定。因此，對定子電阻進行實時辨識是具有重要意義的。

由于定子電阻與定子電流間的非線性關系，采用傳統的建立數學模型的方法難以精確求得定子電阻。基于此，相關研究將模糊控制用于定子電阻的辨識，但是此類模糊辨識器大多是以溫度及其變化作為輸入，安裝在定子電阻中的熱敏電阻網絡降低了電機的機械特性，而且不易安裝。基于此有學者提出了一種結構簡單的模糊控制估計器，提高了電機在低速狀態下的響應速度，轉動脈動較小，魯棒性得到提高。但是，在實際應用時，需要另外加上轉子參數辨識和誤差較正環節以使辨識達到理性效果，算法復雜，計算量大，不具有通用性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種算法簡單、精度高的基于EMD-ELM的感應電機定子電阻參數識別方法，以降低感應電機在低速工況下，定子電阻對矢量控制系統中轉子磁鏈觀測的影響，從而提高對感應電機的控制性能。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于EMD-ELM的感應電機定子電阻參數識別方法，包括以下步驟：

步驟1，數據采集：搭建感應電機數據采集平臺，調節感應電機為低速工況，將定子電流、定子電壓、母線電壓、母線電流、工作頻率和繞組端溫這幾個參數互相組合，通過數據采集裝置得到N組數據；

步驟2，樣本集的處理：對步驟1所得的N組數據進行歸一化處理，然后將得到的六個參數序列分別進行EMD濾波去噪，最后將處理后獲得的N組樣本隨機分為訓練集和測試集；

步驟3，確定ELM網絡結構：明確ELM網絡的輸入輸出參數，以母線電壓、母線電流、工作頻率及繞組端溫的組合作為輸入變量，定子電阻為輸出變量；隨機初始化ELM網絡的輸入權值和偏差值并保持不變，通過對網絡的訓練確定輸出權值；

步驟4，定子電阻的辨識：先以具有明確關系的輸入變量識別定子電阻參數，在辨識效果得到驗證后，再逐漸加入其它潛在影響因素，對辨識效果進行比較和分析，確定最終辨識模型，完成準確的定子電阻識別。