[發明專利]一種任意負載狀態下感應電機功率因數的估算方法

在審

• 申請號: 202110731335.0
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113343584A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 王偉華;卜祥峰;王梓涵;杜艷秋
• 申請（專利權）人: 青島恒星智能裝備有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27
• 代理公司: 昆明普發諾拉知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 53209
• 代理人: 王思

本發明公開了一種任意負載狀態下感應電機功率因數的估算方法，涉及電動機參數估計技術領域。針對任何負載下三相感應電機的的功率因數，首先獲取不同負載狀態下電機的數據，經過計算得到負載率與功率因數的數據集，對數據集經過劃分后訓練得到估算功率因數的回歸模型并進行驗證，通過最下泛化誤差得到最終模型，在進行測試驗證。通過功率因數估算模型準確計算任意負載狀態下電機的功率因數，指導對感應電機電容器組的調節，本方法準確性高，且能快速、經濟、連續地獲取功率因數。

技術領域

本發明涉及電動機參數估計技術領域，具體涉及一種任意負載狀態下感應電機功率因數的估算方法。

背景技術

三相感應電機是一種感應負載的工業動力裝置，其特點是與電源相比負載電流滯后負載電壓一個相位差時負載為感性。由于這種電流與電壓之間的相位差能夠產生負功率，在電流電壓再次相位相同時，需要相同大小的電能在感性負載中建立磁場，所以這種把電源能量轉換為磁場能量的能量交換成為“無功功率”。

在實際使用感應電機的過程中，感應負載由于消耗更多的無功功率而總是產生低功率因數，這不僅會給用戶帶來額外費用，還會在電力系統中產生能量損失。在工業中常常利用變壓器增加無功功率來配平功率因數。然而，許多研究表明，注入不適當的無功功率來提高功率因數會造成欠校正和過校正，欠校正會產生低功率因數，過校正會導致三相感應機中的自激。因此，如何取得合適的功率因數值成為了調節電容器組的關鍵。

無功功率的最佳值可以通過功率因數校正方程來獲得，而校正方程需要功率因數為已知量，現有電機存在功率因數表，是通過測量計算電機在不同負載狀態下的功率因數制取表格，通過查表方式獲取離散的功率因數。也可以通過安裝功率分析儀進行實時測量，前者只是離散數據，不連續，且不同電機存在差異，不準確；后者設備成本高，在實際運行場合中難以適用。基于此，本方法引入支持向量回歸方法，基于數據驅動，開發一種任意負載狀態下感應電機功率因數的估算模型，以此取代現有的查表法和功率分析儀。

發明內容

本發明的目的在于提供一種任意負載狀態下感應電機功率因數的估算方法，實現對感應電機不同負載狀態下功率因數的有效估算。

為解決上述的技術問題，本發明采用以下技術方案：一種任意負載狀態下感應電機功率因數的估算方法，其特征在于包括如下步驟：

S1：獲取若干電機在不同負載下運行的電壓U、電流I、有功功率P、無功功率Q；

S2：通過獲取的數據計算不同負載下電機的功率因數，并制作數據集，其中輸入變量為負載率，輸出變量為該負載下電機的功率因數；

S3：將數據集按照交叉驗證法劃分為訓練集，驗證集和測試集；

S4：將訓練集和驗證集輸入到支持向量回歸算法中，訓練出估計功率因子的回歸模型，并判斷模型的準確性；重復上述步驟直至將數據集全部放入一遍輸入模型，以所有誤差平均值作為該模型的泛化誤差。

S5：選擇具有最小泛化誤差的模型作為最終模型，并將測試集輸入此模型中，將輸出結果與真實值進行比對，以此作為迭代訓練的依據，在整個訓練集上再次訓練該模型，從而得到最終的功率因數估算模型。

進一步地，所述步驟S2計算電機功率因數的公式如下：

Q＝P*tanΦ

P＝S*cosΦ

tanΦ＝Q/P

cosΦ＝P/S

其中，P為有功功率，Q為無功功率，U為電壓，I為電流，S為視在功率，cosΦ是電機的功率因數。

進一步地，所述步驟S3的具體過程如下：