團隊介紹

周理兵教授團隊由三名教師和十余名博、碩士研究生組成，隸屬于華中科技大學電氣與電子工程學院電機及控制工程系。主要圍繞大型與特種電機的理論分析、設計與控制技術等方面開展研究和相關教學工作。團隊承擔了國家科技重大專項、國家重點研發計劃、國家自然科學基金等縱向項目，并與東方電機、中石油、中石化、國家電網、中航工業等多家企業長期開展科研合作。

周理兵，工學博士，教授、博士生導師。中國電機工程學會電機專委會委員、中國電工技術學會大電機專委會委員、中國機械工業教育協會高等學校機電類學科教學委員會電機與電器分委會副主任委員、華中科技大學—東方電氣集團東方電機技術研究中心主任。

主要研究方向包括電機運行理論與分析、新型電機及驅動控制、電氣傳動與控制系統等。先后獲得省部級科技進步獎一等獎2項和二、三等獎各1項。發表論文100余篇，參編《電機瞬態分析》、《電磁裝置設計原理》和《電氣大典》（感應電機變頻調速和雙饋調速部分）教材和手冊。

導語

針對大型同步電機動態參數測量過程復雜，危險性大的問題，本文基于信號輸入實驗原理提出了一種同步電機瞬態參數的靜止測量方法。該方法無需進行電機轉子的預定位，可同步完成電機dq軸瞬態參數的測量，簡便易行，實驗設備簡單，安全性高。

研究背景

三相突然短路法與靜止頻率響應法是測量同步電機瞬態參數最常用的兩類方法，。在進行大容量同步電機瞬態參數測量時，采用三相突然短路法會產生過大的瞬態電流，實驗的安全性難以保證，可能對機組造成不可逆的損傷且無法準確測量q軸參數；而采用靜止頻率響應法試驗過程復雜，設備要求高。此類實驗必須進行轉子的預定位，對于多對極的大型同步電機，轉子定位過程難以實施且定位誤差大。

論文所解決的問題及意義

基于信號輸入實驗原理，提出了一種無需轉子預定位的同步電機參數靜止辨識實驗方法，實現了任意轉子位置下的同步電機dq軸穩態與瞬態參數的同時辨識，解決了傳統同步電機參數辨識實驗方法在大型機組上實施時的安全性問題，簡化了實驗過程，降低了設備要求。

論文方法及創新點

1.信號輸入實驗

信號輸入實驗在電機靜止狀態下進行，預先將電機轉子軸線分別對準dq軸實驗的特定位置，勵磁回路短路，在電機端口輸入一定形式的電壓信號，根據電樞電流響應與勵磁電流響應在時域中進行參數辨識。

2.任意轉子位置的參數測量實驗方法

如何獲取dq軸等效電路的運算電感是進行參數測量的方法，文章提出了頻域拓展Dalton-Cameron變換式，以此為基礎，在不同定子三相繞組組合下，改變信號輸入實驗時電壓信號的輸入端口以獲得多次電流響應進而推算電機dq軸運算電感。

圖1 頻域阻抗變換曲線

3.參數辨識流程

對電流響應的時域擬合是參數辨識過程的關鍵，文章利用電流響應的時域通解和響應的實測數據構成優化方程，并依賴NSGA3算法完成最優解的求取和曲線擬合，得到各電流響應的時域表達式，并將其變換至頻域，之后，依賴頻域的D-C變換求解dq軸的運算電感，以此為基礎求解dq軸的各個參數。

圖2 參數辨識流程

圖3 電流響應的時域擬合結果

總結

本文提出了一種基于信號輸入原理的任意轉子位置同步電機參數辨識實驗方法。該方法的優勢在于實驗前無需進行轉子預定位操作，在繼承了傳統的信號輸入實驗方法安全性好、設備簡單等優點的基礎上，具有更強的適用性，不僅能夠大大簡化實驗過程及設備要求，降低總體所需的實驗次數，還能夠實現 dq 軸動態參數的同時辨識。

引用本文

馬一鳴, 周理兵, 王晉, 鄭印釗, 肖洋. 基于頻域擴展Dalton-Cameron變換的同步電機任意轉子位置全參數辨識實驗方法[J]. 電工技術學報, 2020, 35(6): 1208-1218. Ma Yiming, Zhou Libing, Wang Jin, Zheng Yinzhao, Xiao Yang. A Novel Full Parameters Identification Method for Synchronous Machine Based on an Expanded Dalton-Cameron Transformation in Arbitrary Rotor Position. Transactions of China Electrotechnical Society, 2020, 35(6): 1208-1218.