TCI 287-2024 軌道交通直線感應電機關鍵參數(shù)辨識及測定方法

中國國際科技促進會發(fā)布ICS29.160.30CCSK26Identificationandmeasurementmethodforkeyparametersoflinearinductionmachineinrai2024-01-25發(fā)布IT/CI287-2024本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由華中科技大學提出。本文件由中國國際科技促進會歸口。本文件起草單位：華中科技大學、中國科學院電工研究所、襄陽中車電機技術有限公司、株洲中車時代電氣股份有限公司、同濟大學、中車株洲電機有限公司、湖南中車尚驅電氣有限公司、廣州地鐵集團有限公司、湖南磁浮交通發(fā)展股份有限公司、中車株洲電力機車有限公司、中鐵磁浮交通投資建設有限公司、青島四方機車車輛股份有限公司。本文件主要起草人：徐偉、葛健、劉毅、李耀華、唐一融、王珂、林國斌、李偉業(yè)、袁文燁、葛瓊璇、丁叁叁、蘇詩湖、郭穎聰、成思偉、彭俊、馮守智、何云風、陳曉亮、陳希雋、黃海濤、鄧江明、佟來生、謝海林、廖凱舉、董定昊、鄒劍橋、上官用道、包振、肖晗。T/CI287-2024軌道交通直線感應電機關鍵參數(shù)辨識及測定方法本文件規(guī)定了軌道交通直線感應電機關鍵參數(shù)辨識及測定方法的總體技術要求，包括技術的術語和定義、辨識方法、測定方法、校驗規(guī)則等技術要求。本文件適用于軌道交通直線電機車輛的單邊短初級三相直線感應牽引電機（以下簡稱直線感應電機）的參數(shù)測定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件的必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T16318旋轉牽引電機基本試驗方法GB/T2900.25電工術語旋轉電機GB/T2900.36電工術語電力牽引GB/T32349軌道交通電力牽引變流器供電的短初級直線感應電動機GB/T32383城市軌道交通直線電機車輛通用技術條件CJ/T311城市軌道交通直線感應牽引電機技術條件3術語、定義、符號和下標3.1術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1.1參考模型referencemodel不含待辨識參數(shù)的數(shù)學模型。3.1.2可調模型adjustablemodel含有待辨識參數(shù)的數(shù)學模型。3.1.3模型參考自適應系統(tǒng)modelreferenceadaptivesystem2T/CI287-2024利用參考模型和可調模型輸出量的偏差，根據(jù)一定的自適應律來動態(tài)更新可調模型的參數(shù)，使模型之間的誤差為零，從而使可調系統(tǒng)的參數(shù)與參考模型相同，達到參數(shù)辨識的目的，模型參考自適應系統(tǒng)全局漸進收斂的充分條件是滿足波波夫超穩(wěn)定性理論。3.1.4波波夫超穩(wěn)定性理論Popovhyperstabilitytheory用于判定模型參考自適應系統(tǒng)是否漸進收斂。3.2符號和下標3.2.1符號下列符號適用于本文件。U，I——電壓、電流u，i——電壓矢量、電流矢量R，L——電阻、電感Ψ——磁鏈σ——總漏感系數(shù)，σ=1-Lm2/(L1L2)ω——角頻率E，J——E=[10;01]，J=[0-1;10]3.2.2下標1，2——初級量、次級量t——靜態(tài)值^——觀測量N——額定值m——勵磁支路l——漏感34參數(shù)辨識方法4.1參數(shù)辨識流程基于模型參考自適應法的參數(shù)辨識流程見圖1。勵磁電感計算勵磁電感計算公式次級時間常數(shù)自適應率1基于反電動勢的電壓模型基于勵磁電流的電流模型dt_aβdt圖1基于模型參考自適應法的參數(shù)辨識流程4.2基于模型參考自適應法的雙參數(shù)辨識定義反電動勢為：定義勵磁電流為：選取勵磁電流為觀測變量，推導出如下以勵磁電流為狀態(tài)變量的電壓、電流模型：在對次級時間常數(shù)進行辨識時，指定式(4)所代表的電壓模型為參考模型，指定式(5)所代表的電流模型為可調模型。此處假定勵磁電感已知，次級時間常數(shù)可以通過構建相應的MRAS系統(tǒng)來進行辨識。由式(5)可以得到電流模型對應的估計方程如下：進一步，結合式(5)和(6)可得基于勵磁電流的狀態(tài)誤差方程：4T/CI287-2024其中，εmim為勵磁電流誤差值，AE2J，W(2)(mi1)。根據(jù)波波夫超穩(wěn)定性理論，上述模型參考自適應系統(tǒng)前向傳遞矩陣(sE-A)-1滿足嚴格正實的條件。在獲取準確次級時間常數(shù)的基礎上，通過下式獲得勵磁電感辨識值：式中，由式(5)計算得到，em由下式計算得到：基于勵磁電感和次級時間常數(shù)的辨識結果，忽略次級漏感，次級電阻的辨識值為：5適用條件上述方法適用于軌道交通直線感應電機勵磁電感、次級電阻/次級時間常數(shù)辨識，使用前需完成靜態(tài)試驗并獲取T型等效電路各參數(shù)靜態(tài)值。6參數(shù)辨識及測定流程6.1概述組成軌道交通直線感應電機關鍵參數(shù)辨識及測定方法的試驗程序應嚴格按照先靜態(tài)試驗后參數(shù)辨識的步驟進行。6.2初級直流電阻測量初級直流電阻測量按照GB/T16318旋轉牽引電機基本試驗方法進行。6.3次級靜態(tài)電阻測定將單邊短初級直線感應電機動子（初級）在測試臺架上固定，分別施加高頻（1.5倍額定頻率）和低頻（0.5倍額定頻率）的電壓Uk，從Uk（Uk=0.4U1N）開始逐漸降低，記錄初級繞組端電壓Uki、初級電流Iki、定子端輸入功率Pki，i=1，2，得到電機短路特性Ik=f(Uk)，Pk=f(Uk)。根據(jù)短路特性曲線，選取額定相電流對應的相電壓Uki、短路損耗Pki，可求得：ki,ki2,kiZUkiRki,ki2,kiIki3IkiZZ2R2kikiLki5根據(jù)短路時的等效電路(圖2),忽略鐵耗，得：圖2直線感應電機短路工況T型等效電路考慮高頻下滿足如下條件：則此時電機輸入電阻滿足：定義勵磁電感與次級自感之比：對于軌道交通直線感應電機，考慮其氣隙較大，勵磁電感相對較小，一般取km=0.8。結合式(14)和(15),可計算得出次級電阻靜態(tài)值為：6.4靜態(tài)勵磁電感、初次級漏感測定當通入低頻電壓時，此時電機的輸入電阻和電感表達式如下將初級電阻和次級電阻的靜態(tài)值代入式(17),可計算得到勵磁電感以及初次級漏感靜態(tài)6T/CI287-2024LmtLl2tkmR2'tRk2R1tLLkmmtLmt2Ll2tLmtLl2tR2'Lk2R2'2LmtLl2t26.5動態(tài)勵磁電感、次級時間常數(shù)辨識按照4中基于模型參考自適應法的雙參數(shù)辨識方法，編寫辨識算法，通過傳感器將電流、速度等信號送入微處理器單元運算，算法中參考模型及可調模型所用參數(shù)均為6.3中靜態(tài)值。試驗時，直線感應電機采用次級磁場定向控制，將電機從靜止加速至額定速度，利用示波器記錄關鍵參數(shù)變化波形，并依此繪制關鍵參數(shù)變化曲線。7校驗規(guī)則將由本標準規(guī)定的直線感應電機參數(shù)辨識及測定方法獲取的電機參數(shù)代入等效模型進行特性計算，得出推力、效率、功率因數(shù)等指標的計算值，通過與實際測得的電機推力、效率、功率因數(shù)比較，可間接校驗本標準規(guī)定方法實施效果。8參數(shù)辨識及測定流程直線感應電機參數(shù)辨識及測定流程如圖3所示，具體流程如下：a)