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1、HUNAN UNIVERSITY毕 业 论 文论文题目学生姓名学生学号专业班级电气工程及其自动化一班学院名称电气与信息工程学院指导老师学院院长2015 年 月 日湖南大学毕业设计（论文） 第页湖南大学毕业论文论文题目基于最小二乘法的同步电机热参数辨识学生姓名学生学号专业班级电气工程及其自动化一班学院名称电气与信息工程学院指导老师学院院长2015 年 月 日湖 南 大 学毕业论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在老师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在
2、文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学生签名：日期：2015 年 月 日毕业论文版权使用授权书本毕业论文作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。本论文属于1、保密 ，在_年解密后适用本授权书。2、不保密。（请在以上相应方框内打“”）学 生 签名：日期：2015 年 月 日指导教师签名：日期：2015 年 月 日摘要: 同步发电机内部的发热问题一直是同步电机研究中的重要
3、问题,尤其是如何确定发电机内部的温度分布和最高温升位置,不仅决定了同步发电机绝缘等级的选择,还可以作为发电机安全运行和稳定运行的主要参考。因此,同步发电机的发热问题以及温升问题需要我们的特别关注。同步发电机工作时的温度状况决定了同步发电机的寿命以及性能，发电机的温度以及散热问题一直备受关注，因此，关于同步发电机的热参数辨识成为了研究的重点。通过研究同步发电机的发热机理，以及同步发电机的参数辨识方法，本文重点介绍了基于最小二乘法的同步发电机热参数辨识方法，通过建立基于最小二乘法的同步发电机热参数辨识模型，在此模型的基础上进行实例计算，将由matlab模拟仿真的热参数实际值与通过最小二乘法计算的理
4、论值相比较，得出此类辨识方法的准确性。实验结果表明，最小二乘法的热参数辨识方法精确度很高，可以较准确的辨识同步发电机的热参数。关键词:同步发电机,参数辨识,最小二乘法，matlab Abstract Synchronous generator internal heating problem is always an important problem in synchronous motor research, especially how to determine the generator internal temperature distribution and the maximum
5、 temperature rise position, not only to determine the synchronous generator insulation level of choice, as the safe operation of the generator and stable operation of the main reference. Therefore, we need to pay special attention to the problem of rising temperature and heating problem of synchrono
6、us generator. Synchronous generator temperature determines the life and performance of synchronous generator, generator temperature and the heat problem has attracted a lot of attention. Therefore, thermal parameters identification of synchronous generator become the focus of the study. Through the
7、heating mechanism of synchronous generator and synchronous generator parameter identification method, this paper introduced based on the least square method of synchronous generator heat parameter identification method, the establishment based on the least square method of synchronous generator heat
8、 parameter identification model, this model based on the calculation examples, by MATLAB simulation of thermal parameter with the actual value by least square method is used to calculate the theoretical value calculated by comparing the accuracy of such methods of identification. The experimental re
9、sults show that the least squares method of thermal parameters identification method has a high precision and accurate identification of synchronous generator thermal parameters.目录第一章 绪论11.1本文进行相关毕业论文设计的时代背景11.2设计和研究方法21.3设计过程及研究内容3第二章 同步发电机发热机理及热参数对电机温升的影响32.1同步发电机的发热问题的研究目的32.2对发热机理的研究42.2.1由损耗引起的
10、发热问题研究42.2.2由其它零件运行过程中引起的发热问题52.2.3永磁同步电机的温升问题及测量方法72.3热参数对电机温度的影响8第三章 最小二乘法93.1最小二乘法的简介及原理93.1.1最小二乘法简介93.1.2最小二乘法的原理93.1.3最小二乘法递推算法113.1.4最小二乘法的统计性质113.2最小二乘法在同步电机参数辨识中应用的基础123.2.1永磁同步电机的基本方程123.2.2永磁同步电机的数学模型153.3.3最小二乘法应用实例163.3本章小结19第四章 热参数辨识模型以及实例计算194.1同步发电机常用模型194.2仿真结果分析(图)以及实例计算204.2.1同步发电
11、机Matlab仿真建模图204.2.2仿真结果分析与计算值对比21第五章 结论及展望235.1 工作总结235.2 对今后工作的展望24致谢25参考文献25湖南大学毕业设计（论文） 第一章 绪论1.1本文进行相关毕业论文设计的时代背景随着科技的不断发展进步，在电机领域，同步电机作为交流电机的重要组成部分越来越受到广泛的关注，作为同步电机的重要分支永磁电机同样关注度极高。永磁同步电机，英文简称PMSM，是一种使用永磁体来建立励磁磁场的较小功率的同步电机。这一类同步电机有一个突出的特点，就是其电刷所用的材料很特殊，是由在生活中很少见到的一种被称为永磁材料制成。由于上述结构的特点，永磁同步电机相较于
12、其他同步电机有一些明显的优势，普通电机关于电刷所出现的一些损耗在永磁同步电机中不会出现。例如：位置控制、电梯、机器人、船舶推进系统，火炮瞄准系统，中小功率机床主轴驱动系统等一类的伺服系统的核心技术极大的需要永磁同步电机技术支持。它的优点还有在相同容量大小的电机，永磁电机所属出的电功率常常是其他电机的几倍之多；由于其转动惯量的值相较于其他电机也明显较小，由此可获得较快的加速度；转动脉动比较小，可以得到平稳的转矩，尤其是电机在极低的速度下也能够满足相应的高精度位置控制要求。同步电机的过热问题始终是同步电机研究方面的一个难题，由此可见，同步电机的热参数辨识对同步电机的使用寿命、提高效率和控制成本等方
13、面具有很重要的意义。因此，近年来这类问题得到了非常广泛的关注。本文研究的目的在于通过应用最小二乘法对电机的热参数进行辨识，分析热参数对于电机温升的影响，在建立基于最小二乘法的同步发电机热参数辨识的数学模型基础上，通过模型的实例计算，从何有效地监测同步电机的温度上升情况以及温度分布，使得电机出现过热的情况时，能够有依据的选择现有的电机冷却技术进行有效地冷却处理。在计算机软件技术蓬勃发展的今天，电机技术的主要科研工作越来越多的在各类软件平台上进行，为了有效且便捷的了解电机的内部状态和外部状况，电机的各种参数辨识技术由此产生。我们之所以要进行关于辨识的工作，是为了这样可以通过对研究的对象的测量再加上
14、根据输入与输出的关系，或者根据在实验前以及实验时对有关输入的，以及根据输入所推出输出的数据的记录，而后对这一系列的数据进行整合和计算，由此得出对象的数学模型。1.2设计和研究方法各类辨识算法中，如果要找出一个理论比较成熟，并且在方法论上也相对先进的方法，应该是非最小二乘莫属了。最小二乘法因其理论成熟、算法简单和通用性强等特点而广泛应用在同步电机的参数辨识的相关工作中。近年来，各类电机的研究成为电气专业高校研究的主流，参数辨识就是这类工作的先导研究，国内国外的各类参数辨识技术蓬勃发展，其并非作为单一的学科理论存在，辨识技术紧紧依靠系统辨识的理论，伴随着自动控制技术的发展而继续发展。辨识技术的发展
15、不仅仅限制于算法，同样与计算机相结合，在大量的科学研究后转型为各类利用计算机技术的在线的辨识技术。最小二乘辨识算法普遍可以解决线性时变系统，线性定常系统，含有噪声的线性系统等多种系统的参数辨识问题。通过利用最小二乘法对同步电机的相关参数进行辨识，其主要工作是把电机的非线性模型进行线性化处理，由此得到与电机的参数有线性关系的线性化模型，此类模型可以实时辨识电机的各类主要参数。 目前，同步发电机的辨识模型有两种：park模型和实用模型。实际应用中，人们采用的实用模型的情况多于派克模型的次数，但是辨识所得的实用参数的精确度较低，在不同情况下辨识的结果也比较不平稳。而派克模型则基于原型电路参数，把磁链当做状态变量的一类基本模型，应用此模型进行电路参数辨识，然后再转换成为实用参数，能够较好地弥补实用模型所得参数的不平稳、精确度较低的不足。然而因为派克模型存在多种多样的不可观测量，使得发电机参数辨识在此类模型下是需
