專利名稱：一種表面式永磁同步電動(dòng)機(jī)電抗參數(shù)測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁同步電動(dòng)機(jī)電抗參數(shù)測(cè)試方法，特別涉及一種表 面式永磁同步電動(dòng)機(jī)電抗參數(shù)測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
永磁同步電動(dòng)機(jī)電抗參數(shù)的測(cè)試方法包括直接負(fù)載法、電壓積分 法、直流衰減法，這些測(cè)試方法大都比較復(fù)雜，并且對(duì)試驗(yàn)裝置依賴性 較大。
以電壓積分法為例電壓積分法測(cè)量需要以下試驗(yàn)裝置參與其中， 數(shù)字磁通計(jì)、無(wú)感電阻、整流橋、滑線變阻箱、空氣開關(guān)、電流表等儀 器，在操作時(shí)，需要專門操作人員加以調(diào)節(jié)才能測(cè)試，因此，在實(shí)際生 產(chǎn)單位電壓積分法采用的不多。
對(duì)于一些特定的試驗(yàn)部門較為適用，但在某些沒(méi)有專門測(cè)試裝置的 生產(chǎn)環(huán)境，永磁同步電動(dòng)機(jī)電抗參數(shù)的測(cè)量存在很大困難，因此，需要 一種方法，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的試驗(yàn)裝置測(cè)量得到比較準(zhǔn)確的電抗參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種表面式永磁同步電動(dòng)機(jī)電抗參數(shù)測(cè)試方 法，這種方法可以通過(guò)簡(jiǎn)單的試驗(yàn)裝置和儀表，更加簡(jiǎn)便的測(cè)量表面式 永磁同步電動(dòng)機(jī)電抗參數(shù)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明的方法其步驟如下 1)選用測(cè)試設(shè)備和準(zhǔn)備工作，2)測(cè)試流程，3)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，4)可按 以下^和^公式計(jì)算得出電抗參數(shù)。
因?yàn)殡娍箙?shù);r-^，所以永磁同步電動(dòng)機(jī)電抗參數(shù)的測(cè)量也就是電感參數(shù)的測(cè)量，永磁同步電動(dòng)機(jī)的電感參數(shù)可以表示為ABC固定軸線 下永磁同步電機(jī)的自感與互感和dqO軸線下永磁同步電機(jī)的同步電感(通 常我們稱之為直軸和交軸電感)兩種形式，下面通過(guò)ABC固定軸線下的 自感與互感與dq0軸線直軸和交軸電感的轉(zhuǎn)化，來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本方法的 理論基礎(chǔ)
本發(fā)明的試驗(yàn)原理如下
1、 ABC固定軸線下永磁同步電機(jī)的自感與互感
在ABC固定軸線下，三相永磁同步電機(jī)電樞繞組的電感矩陣為
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由于永磁同步電機(jī)d、 q軸磁導(dǎo)的不同，使電樞繞組的自感和繞組間 的互感均為轉(zhuǎn)角P的函數(shù)?？紤]到轉(zhuǎn)子磁導(dǎo)的凸極性與永磁體磁極的極性 無(wú)關(guān)，若以A相繞組軸線作為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角坐標(biāo)的原點(diǎn)，電樞繞組的自感分 別近似為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角26的余弦函數(shù)，即
^aa =^?！獊AS2 COS2P
< ^BB =丄50—丄32 cos2(^ — 120°) (2) Zcc=WoS2("120°)
在一個(gè)對(duì)極范圍內(nèi)，A相繞組自感i^的變化規(guī)律如圖2所示。顯然，B 相繞組和C繞組的自感Z^ 、 可以根據(jù)對(duì)稱關(guān)系得到。
同樣，電樞繞組之間的互感也分別可以近似寫成轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角2^的余弦 函數(shù)，即
MBC =似cb =省so _ Ms2 cos
似ac = mca = —Ms0 _ Ms2 cos 2(9 — 120°) ( 3 )
似ab =^BA =—Ms0 — ^s2cOS2(0 + 12O°)可以證明，在理想電機(jī)的情況下，下列關(guān)系成立
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(4)
2、 dqO軸線下永磁同步電機(jī)的同步電感
經(jīng)過(guò)dq0變換，在dq0坐標(biāo)系下，永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子繞組電感 矩陣變?yōu)閷?duì)角線矩陣，各電感系數(shù)也不再與轉(zhuǎn)角^有關(guān)，而均變?yōu)槌Ｖ担?即
<formula>formula see original document page 6</formula>
(5)
其中，丄d稱為直軸同步電感，丄q稱為交軸同步電感，Z。稱為零軸電感。
這三個(gè)電感可分別用電機(jī)在ABC固定軸線下電樞繞組自感、互感的平均 值(ZsQ、 M、。)及其2次分量幅值(Zs2)來(lái)表示，艮[]
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(6)
為了避免零序電流或三次諧波電流引起附加損耗，三相永磁同步電動(dòng)機(jī)
的電樞繞組常常采用Y接法。利用本方法測(cè)定直軸和交軸同步電感參數(shù) 時(shí)按圖3接線。
可以看出，線間的繞組電感是A相繞組電感與B相繞組電感之和，考 慮到式(2) 式(4)的關(guān)系，線間電感i^可表示成下式
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(7)當(dāng)^ = -30°時(shí)，
<formula>formula see original document page 7</formula>
(8)
當(dāng)^ = 60。或^ = —120°時(shí)，
<formula>formula see original document page 7</formula>
(9)
由以上二式可以看出，當(dāng)6 = -30。時(shí)，線間電感^是直軸同步電感^的 2倍；當(dāng)^ = 60°或0 = -120°時(shí)，線間電感&是交軸同步電感^的2倍。因
此利用這種方法，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子^角就可以得到2倍的直軸電感和2倍的交軸 電感的數(shù)值，即直軸電抗和交軸電抗的數(shù)值。
若在Y接法的兩相繞組線端施加恒壓電源，則當(dāng)^ = -30°時(shí)，由于回路 的阻抗為最小，故電流出現(xiàn)最大值；而在^ = 60°或0 = -120°時(shí)(與^二-30° 正交)，由于回路的阻抗為最大，故電流出現(xiàn)最小值。上述同步電抗測(cè)試 時(shí)的轉(zhuǎn)子位置關(guān)系如圖4所示。這就是測(cè)試的理論基礎(chǔ)。
對(duì)于正弦波供電的永磁同步電動(dòng)機(jī)，可利用本方法測(cè)定直軸同步電 抗^和交軸同步電抗^。 4和丄9的計(jì)算可按以下兩式進(jìn)行。
<formula>formula see original document page 7</formula>(10)
<formula>formula see original document page 7</formula>
(11)
式中，V為恒壓源電壓(V); /為恒壓源頻率(HZ); /_和/_為緩慢轉(zhuǎn) 動(dòng)轉(zhuǎn)子時(shí)測(cè)得的最大電流值和最小電流值(A); / 為換算到基準(zhǔn)工作溫度
的每相電阻值(Q)。
本發(fā)明的有益效果這種方法與現(xiàn)有技術(shù)的方法相比，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的試驗(yàn)裝置，更加簡(jiǎn)便的測(cè)量表面式永磁同步電動(dòng)機(jī)電抗參數(shù)，具有
一定經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本發(fā)明的測(cè)試過(guò)程步驟流程圖； 圖2—個(gè)對(duì)極內(nèi)，A相繞組自感Z^的變化規(guī)律圖3本方法測(cè)定參數(shù)時(shí)的電樞繞組接線原理圖； 圖4轉(zhuǎn)子位置關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作比較詳細(xì)地說(shuō)明。 參照?qǐng)Dl，這是本發(fā)明的測(cè)試過(guò)程步驟流程圖。 測(cè)試過(guò)程共分為以下幾個(gè)步驟
1) 選用測(cè)試設(shè)備和準(zhǔn)備工作
a)試驗(yàn)儀器準(zhǔn)備主要利用恒壓源(可變頻率)、電流表、電壓表， 能承受額定電流。
一般情況下，應(yīng)在額定頻率下完成本測(cè)試。如果在額定頻率下測(cè)試
有困難，例如達(dá)到規(guī)定電流值時(shí)的電源電壓過(guò)低，或者測(cè)試系統(tǒng)出現(xiàn)不
穩(wěn)定現(xiàn)象等，允許適當(dāng)提高電源頻率，以便提高繞組回路的阻抗。
電壓表和電流表的選擇，應(yīng)考慮到頻率對(duì)儀表測(cè)試精度的影響，宜
選用測(cè)試精度與頻率無(wú)關(guān)的數(shù)字式電壓、電流表，也可采用數(shù)字存儲(chǔ)示
波器來(lái)讀取電壓、電流值并記錄波形。
b)應(yīng)測(cè)量?jī)上嗬@組的串聯(lián)電阻值，并記錄室溫。
2) 測(cè)試過(guò)程
測(cè)試時(shí)，應(yīng)緩慢移動(dòng)轉(zhuǎn)子，觀察電流表的顯示值，以便及時(shí)提取電 流的最大值(即前面所述的當(dāng)^ = -30°時(shí)，電機(jī)狀態(tài))和最小值(即前面 所述的當(dāng)^ = 60°或6 = -120°時(shí)，電機(jī)狀態(tài))，并記錄。同時(shí)還應(yīng)記錄電源電壓值。對(duì)于測(cè)試電流的大小， 一般可取電機(jī)的空載電流值。
由于永磁磁場(chǎng)已經(jīng)存在，因此， 一般測(cè)得的是電感參數(shù)的飽和值。 若小電流供電，則測(cè)得的是輕載或接近空載的電感參數(shù)；
若額定電流供電，則測(cè)得的是額定負(fù)載時(shí)的電感參數(shù)。 由于本方法是一種靜測(cè)法，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)，電機(jī)的冷卻條件已大為 惡化，因此，試驗(yàn)前應(yīng)做好充分準(zhǔn)備，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力求準(zhǔn)確、快速，特別 是較大電流供電時(shí)，更應(yīng)特別注意電機(jī)的發(fā)熱情況，以免損壞電機(jī)。
3)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，主要測(cè)試數(shù)據(jù)，由于電機(jī)的電阻和電抗值可以由 電壓值和電流值來(lái)得到，即
=Z = i + "
所以電抗參數(shù)表達(dá)式可以轉(zhuǎn)化為
(12)
"、，
Z = VZ2 _7 2 、 (一)2 -W
由于^ = Z = 2機(jī)
(13)
所以丄=~^(^)2-^
2<
4)可按以下^和、計(jì)算；
對(duì)于正弦波供電的永磁同步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)前面提到的試驗(yàn)原理，可利 用本方法測(cè)定直軸同步電抗^和交軸同步電抗、。^和^的計(jì)算可按以
下兩式進(jìn)行。<formula>formula see original document page 9</formula>式中，V為恒壓源電壓(V); /為恒壓源頻率(Hz); /_和/一為緩慢轉(zhuǎn)
動(dòng)轉(zhuǎn)子時(shí)測(cè)得的最大電流值和最小電流值(A);及為換算到基準(zhǔn)工作溫度
的每相電阻值(Q)。
權(quán)利要求
1. 一種表面式永磁同步電動(dòng)機(jī)電抗參數(shù)測(cè)試方法，其特征在于所述的電抗參數(shù)測(cè)試方法，分為以下幾個(gè)步驟1)選用測(cè)試設(shè)備和準(zhǔn)備工作，2)測(cè)試流程，3)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，4)按以下Ld和Lq計(jì)算；所述的選用測(cè)試設(shè)備步驟，是選用可變頻率恒壓源、電流表、電壓表；所述的測(cè)試流程步驟，是測(cè)試時(shí)，應(yīng)緩慢移動(dòng)轉(zhuǎn)子，觀察電流表提取電流的最大值和最小值，同時(shí)記錄電源電壓值；所述的分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)步驟，主要測(cè)試數(shù)據(jù)，由于電機(jī)的電抗值由電抗參數(shù)表達(dá)式求得；所述的Ld和Lq計(jì)算步驟，對(duì)于正弦波供電的永磁同步電動(dòng)機(jī)，測(cè)定直軸同步電抗Ld和交軸同步電抗Lq。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面式永磁同步電動(dòng)機(jī)電抗參數(shù)測(cè)試方法， 其特征在于所述的測(cè)試流程步驟，測(cè)試電流的大小取電機(jī)的空載電流 值，由于永磁磁場(chǎng)己經(jīng)存在， 一般測(cè)得的是電感參數(shù)的飽和值；若小電 流供電，則測(cè)得的是輕載或接近空載的電感參數(shù)；若額定電流供電，則 測(cè)得的是額定負(fù)載時(shí)的電感參數(shù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的表面式永磁同步電動(dòng)機(jī)電抗參數(shù)測(cè)試 方法，其特征在于所述的測(cè)試流程步驟，由于轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)，電機(jī)的 冷卻惡化，試驗(yàn)時(shí)力求準(zhǔn)確、快速。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面式永磁同步電動(dòng)機(jī)電抗參數(shù)測(cè)試方法， 其特征在于所述的分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)步驟，電抗參數(shù)表達(dá)式可以轉(zhuǎn)化為<formula>formula see original document page 2</formula><formula>formula see original document page 3</formula>得到.
全文摘要
本發(fā)明涉及一種表面式永磁同步電動(dòng)機(jī)電抗參數(shù)測(cè)試方法，分為以下幾個(gè)步驟1)選用測(cè)試設(shè)備和準(zhǔn)備工作，2)測(cè)試流程，3)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，4)按以下L_d和L_q計(jì)算；所述的選用測(cè)試設(shè)備步驟，是選用可變頻率表、電流表、電壓表；所述的測(cè)試流程步驟，是測(cè)試時(shí)，應(yīng)緩慢移動(dòng)轉(zhuǎn)子，觀察電流表提取電流的最大值和最小值，同時(shí)記錄電源電壓值；所述的分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)步驟，主要測(cè)試數(shù)據(jù)，由于電機(jī)的電阻和電抗值由電抗參數(shù)表達(dá)式求得；所述的L_d和L_q計(jì)算步驟，對(duì)于正弦波供電的永磁同步電動(dòng)機(jī)，測(cè)定直軸同步電抗L_d和交軸同步電抗L_q。該方法與現(xiàn)有技術(shù)的方法相比，通過(guò)簡(jiǎn)單的試驗(yàn)裝置，更加簡(jiǎn)便的測(cè)量表面式永磁同步電動(dòng)機(jī)電抗參數(shù)，具有一定經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)G01R31/34GK101413974SQ20081004209
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月27日
發(fā)明者姚丙雷, 張寶強(qiáng), 葛榮長(zhǎng) 申請(qǐng)人:上海電科電機(jī)科技有限公司