(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210649742.1 (22)申请日 2022.06.09 (71)申请人 华北电力大 学 地址 102200 北京市昌平区回龙观北农路2 号 申请人 包头东华热电有限公司 (72)发明人 康锦萍　杨广亮　戴鑫　张存柱　 陈龙　郑鹏飞　王子阳　朴东浩　 张海艳　卢文剑　赵海森　 (74)专利代理 机构 北京卫平智业专利代理事务 所(普通合伙) 11392 专利代理师 闫萍 (51)Int.Cl. H02P 21/00(2016.01) H02P 21/18(2016.01)H02P 21/14(2016.01) H02P 21/22(2016.01) H02P 21/20(2016.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种针对高压大功率感应电机起动过程的 数字孪生建模方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种针对高压大功率感应电机 起动过程的数字孪生建模 方法及系统。 本发明基 于状态变量实测值与仿真值的偏差量进行实时 补偿， 同时采用变步长高效仿真策略， 旨在解决 高压大功率感应电机起动过程中状态检测、 实时 控制的问题， 更好 地检测、 控制电机起动过程。 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 CN 115065286 A 2022.09.16 CN 115065286 A 1.一种针对高压大功率感应电机起动过程的数字孪生建模方法， 其特征在于， 包括如 下步骤： 步骤1， 获取电机 定子电流 定子电压 和转速 步骤2， 利用下式(1)在每个工频周期内采用3σ 准则检测异常数据， 删除不满足式(1)的 式中， 表示步骤1中获取的电机第k个定子电流、 定子电压或转速测量值； σX表示一个 工频周期的电流、 电压或转速标准差； 表示步骤1中获取的定子电流、 定子电压或转速 的平均值： 步骤3， 将步骤2获取的剔除不良数据后的电机定子电流和定子电压转化至α β 坐标系， 并利用转子磁链电压模型计算得到转子磁链估计值， 将上述转子磁链估计值以及步骤2获 取的定子电流、 转速进行仿真处 理； 步骤4， 将实测与仿真状态变量差值X*‑X补偿在后续仿真过程中， 实现状态变量的实时 修正； 步骤5， 基于实测与仿真差值采用变步长仿真策略， 当差值较小时自动采用大仿真步 长， 当差值较大时自动采用小仿真步长； 最终得到适用于高压大功率感应电机的数字孪生 模型。 2.如权利要求1所述的一种针对高压大功率感应电机起动过程的数字孪生建模方法， 其特征在于： 步骤4所述状态变量的实时修正方法为： 将实测与仿真电流差值平均补偿到 Xk+1至Xk+T， 如下式(2)所示： 3.如权利要求2所述的一种针对高压大功率感应电机起动过程的数字孪生建模方法， 其特征在于： 利用实时修正后的电机定子电流 转子磁链估计值 得到电机起动过程中 的电磁转矩， 如式(3)所示。 并对起动转矩、 起动电流 等关键物理量进行实时检测与控制： 4.如权利要求1所述的一种针对高压大功率感应电机起动过程的数字孪生建模方法， 其特征在于： 步骤5所述的变步长 仿真策略， 具体为： 根据式(4)计算电机定子电流、 转子磁链估计值和转速的最大偏差L， 并根据L确定计算 步长倍数T， 如式(5)所示， 仿真步长通过式(6)可得； 式(6)中， dt1为传感器测量步长， dt2为 仿真步长：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115065286 A 25.如权利要求1所述的一种针对高压大功率感应电机起动过程的数字孪生建模方法， 其特征在于： 所述的数字孪生模型可计及谐波分量， 计及谐波分量的相关方程包括电压方 程式(7)、 磁链方程式(8)与转子运动方程式(9)， 电磁转矩由式(10)计算； 该模 型建立在k倍 同步速旋转坐标系下： 6.一种应用权利要求1所述方法的建模系统， 其特征在于， 包括： 相互连接的数据采集 处理模块、 孪生仿真模块和电机起动状态评价模块； 感应电动机由无穷大电网供电， 感应电机的机端与电压传感器、 电流传感器相连， 感应 电机与转速传感器相连； 数据采集处理模块与上述电压传感器、 电流传感器、 转速传感器相 连， 并进行数据采集和传递； 所述数据采集处理模块与孪生仿真模块相连， 并进行数据交 互； 所述孪生仿真模块与电机起动状态评价模块相连， 并进行 数据传递。 7.如权利要求6所述的一种建模系统， 其特 征在于： 所述数据采集模块包括数据采集单 元和数据处 理单元1； 所述数据采集单元用于从感应电机采集定子电压、 定子电流、 转速数据， 辨识由于短时 电磁干扰等因素导 致的数据突变， 并做出修 正；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115065286 A 3