摘要：本文对基于MATLAB的同步电机直轴瞬态参数测试方法进行研究。通过建立相应的数学模型来分析同步电机三相突然短路实验中电机的瞬态过程;运用MATLAB分别采用传统方法和最小二乘法对测量的数据进行分析和处理;最后根据实例验证方法的可行性，并通过检测数据的比较选出较优越的算法。

　　关键词：同步电机;参数;辨识

　　0引言

　　随着工业生产对供电系统稳定性要求的日渐提高和电动机调速技术的不断发展，对获取电机参数的精确性要求也越来越高。例如反映同步电机暂态、瞬态过程的参数，是电网故障计算、同步发电机电压波动计算、冲击电压计算和励磁系统设计等工作的前提条件，它的准确性直接影响着计算和设计结果的可靠性。再如同步电动机的直轴瞬态参数是反映电机过渡过程的特征参数，其与电动机调速系统的动态性能有密切的关系。因此准确的同步电机参数是研究、分析电力系统稳定运行和同步电机精密调速设计的前提。

　　如何准确的测量同步电机的瞬态参数一直是国内外许多学者和企业十分关注的课题。三相突然短路实验是测取同步电机瞬态参数较为理想的方法。目前，国家标准—— 三相同步电机试验方法(GB/T 1029—93)也推荐使用该方法来测量电机的直轴瞬态参数。本文是在三相突然短路实验的基础上，建立适当的数学模型，运用MATLAB软件结合最小二乘法进行分析计算，提高瞬态参数辨识的精度。

　　1 数学模型的建立

空载突然短路试验测定发电机瞬态参数的数学模型采用二阶模型。以隐极式同步电机为例，其转子为一个规则圆柱体、与定子间气隙均匀，因此直轴超瞬变电抗约等于交轴超瞬变电抗。由于电机在短路前为空载状态，即：，可得三相突然短路A相电流表达式如下所示：

(1)

式中：---初始相位角

---电机直轴电抗

---直轴超瞬变短路时间常数

---同步电机转速

　　为了计算的方便，可以将(1)式进行一些变化，引用国家标准——三相同步电机试验方法(GB/T 1029—93)中给出的如下两个计算式：

(2)

(3)

式中：---短路电流稳态值

---短路电流初始值

将(2)式和(3)式分别取对数后带入(1)式。在实验过程中,同步电机转速保持不变，且初始相位角将为定值，与实验开始的时间有关，所以可将(1)式中用一个变量替换。经过变化就可以得到如下形式的一个表达式：

(4) 式中： 对应超瞬变分量的初值

对应瞬变分量的初值

对应稳态恒值分量

对应电流非周期分量的初值：

　　2 瞬态参数辨识过程

同步电机的直轴瞬态参数主要包括如下几个：直轴瞬变电抗()、直轴超瞬变电抗()、直轴瞬变短路时间常数()、直轴超瞬变短路时间常数()、电枢短路时间常数()等。

三相突然短路试验应在额定转速下进行，先将电机调节到所需电枢电压()下作空载运行。在短路前应测取电枢电压、励磁电流及励磁绕组的电阻，然后将电枢绕组突然短路，与此同时用示波器记录电枢电压、三相电枢电流、励磁电流等波形及时间信号，并记录三相电枢电流及励磁电流的稳态值。

　　在该实验过程中采用的示波器为日本横河WT1600数字功率计，该设备集成有六个电压、电流检测通道，可同时测量两组三相系统。WT1600通过GPIB接口与计算机连接传输数据。采集的电流、电压以及时间等数据在计算机中以文本文件的形式存储。数据的处理采用MATLAB7.1。本文分别采用传统包络线法和最小二乘法对测量的数据进行分析和处理。通过对计算结果的比较来判断方法的优越性。传统方法和最小二乘法最主要的区别是：传统方法需要做出电流的包络线，然后根据对包络线进行计算处理从而求得待求的参数;最小二乘法则是直接用最小二乘拟合对实验电流波形直接进行拟合，根据已建立的数学模型就可以直接确定待求参数。

　　2.1 运用传统方法辨识

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