[发明专利]一种惯性响应阶段异步电机等效惯量评估方法

权利要求书

1.一种惯性响应阶段异步电机等效惯量评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：建立机电暂态下的异步电动机的小信号模型；

步骤2：构建异步电机有关频率和电磁功率之间的传递函数；

步骤3：提出异步电机等效惯量评估模型，量化体现频率支撑能力。

2.根据权利要求1所述的一种异步电机的有效惯量分析方法以及等效惯量评估模型，其特征在于：所述的步骤1中，首先针对异步电机机电暂态下的等值电路，求解其有功功率和机械功率关系式；利用小信号模型，求解惯性响应阶段异步电机的频率支撑能力并进行惯量评估，并得出响应的频率响应传递函数和有效惯量。

3.根据权利要求2所述的异步电机机电暂态下的有功功率和机械功率关系式，其特征在于：可用异步电机的转子运动方程描述电磁功率P_e和机械功率P_m发生功率不平衡时两者的关系，其关系如下：

转子方程：

有功功率：

机械功率：P_m＝ω_rk[α+(1-α)(1-s_slip)^ρ]

式中，H_am为异步电动机的惯性常数；ω_r为异步电动机转子的角速度；ΔP_e为异步电机的偏移电磁功率；ΔP_m为异步电动机的偏移机械功率；r_s和x_s为定子绕组的等值电阻和漏抗；r_r和x_r为转子绕组的等值电阻和漏抗；x_m为定转子的互感抗；s_slip为滑差率；k为负荷系数；α为恒力矩部分；ρ为电动机的负荷机械特性有关指数，在实际应用中，k与ρ为时变量

转差率：

式中：ω为系统的角速度；ω_r为异步电机转子的转速。

4.根据权利要求1所述的一种异步电机的有效惯量分析方法以及等效惯量评估模型，其特征在于：所述的步骤1中，系统频率受到负荷扰动而发生变化范围较小时，利用小信号模型求解惯性响应阶段异步电机的频率支撑能力并进行惯量评估；在初始工作点下进行线性化处理，并将滑差率s_slip的变化量用系统转速ω和异步电机转速ω_r的变化量表示；

滑差率小信号模型：

式中：ω_r0为异步电机转子转速的初值；ω₀为系统转速的初值；

同理，在初始工作点下，将有功功率P_e的变化量用滑差率s_slip和异步电动机转速ω_r的变化量表示；

电磁功率小信号模型：ΔP_e＝f_esΔs_slip

机械功率小信号模型：ΔP_m＝f_msΔs_slip+f_mwΔω_r

f_ms＝kω_r0ρ(1-α)(1-s_slip0)^ρ-1

f_mw＝k[α+(1-α)(1-s_slip0)^ρ]

式中：f_es为在初始工作点，扰动量Δs_slip对应电磁功率ΔP_e的斜率值；s_slip0为滑差率的初值；f_ms和f_mw为在初始工作点，扰动量Δs_slip和Δω_r对应机械功率ΔP_m的斜率；

在初始工作点，做线性化处理，可得到如下关系式：

2H_amsΔω_r＝ΔP_e-ΔP_m。