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CN103149453A - 永磁同步电机交直轴电感的测试方法 - Google Patents

永磁同步电机交直轴电感的测试方法 Download PDF

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CN103149453A
CN103149453A CN2013100890494A CN201310089049A CN103149453A CN 103149453 A CN103149453 A CN 103149453A CN 2013100890494 A CN2013100890494 A CN 2013100890494A CN 201310089049 A CN201310089049 A CN 201310089049A CN 103149453 A CN103149453 A CN 103149453A
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CN
China
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current
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test
motor
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CN2013100890494A
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邹继斌
曾德鹏
徐永向
李勇
尚静
胡建辉
刘承军
赵猛
江善林
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Harbin Institute of Technology Shenzhen
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Harbin Institute of Technology Shenzhen
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Abstract

本发明提供了一种永磁同步电机交直轴电感的测试方法，本发明在非测试单元的电机单元绕组中，加入恒定直流电流，用以产生使转子固定在交轴或直轴的电磁力矩；将要测试的电机单元的AB相引出线接到变频器的单相输出端，给电机AB相通频率为其额定频率的交流电，通过调压器调节电压为额定电压，记录此时的测试电机单元的AB相绕组的端电压、AB相电流及AB相功率；根据这些数据计算多相多单元永磁同步电机的交轴和直轴电感。本发明利用多相多单元永磁同步电机多单元的绕组结构特点结合交流静态法测试电机交直轴电感时，采用其他单元通入直流电流来固定转子处于直轴或者交轴的位置，同时不对测试单元造成影响，从而省去了外加转子堵转装置。

Description

永磁同步电机交直轴电感的测试方法
技术领域
本发明涉及一种永磁同步电机交直轴电感的测试方法，属于电机电感测试方法技术领域。
背景技术
目前，对于永磁同步电机电感的测试方法有很多，比如直流电桥法测试、磁链法测试、静转矩法测试，还有交流静态法测试等等。其中，交流静态法测试能相对方便而准确测试出电机绕组的电感，而且测试方法易于实现。但是利用交流静态法测量电感也存在一些问题，比如一般情况下，利用交流静态法测量多相多单元永磁同步电机绕组时需要外加堵转装置将电机的转子固定，无形中增加了测试所需的设备条件，也使得测试步骤繁琐。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，即目前采用交流静态法测试多相多单元永磁同步电机的交直轴电感时，需要外加堵转设备。进而提供一种永磁同步电机交直轴电感的测试方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种永磁同步电机交直轴电感的测试方法， 步骤如下：
步骤一，在非测试单元的电机单元A相绕组中，加入电流值为                                               
Figure 2013100890494100002DEST_PATH_IMAGE002
的恒定直流电流，在非测试单元的电机单元B相绕组中，加入电流值为的恒定直流电流，在非测试单元的电机单元C相绕组中，加入电流值为
Figure 641685DEST_PATH_IMAGE004
的恒定直流电流，用以产生使转子固定在直轴的电磁力矩；
步骤二，将要测试的电机单元的AB相引出线接到变频器的单相输出端，给电机AB相通频率为其额定频率的交流电，通过调压器调节电压为额定电压，记录此时的测试电机单元的AB相绕组的端电压、AB相电流及AB相功率；根据这些数据计算多相多单元永磁同步电机的直轴电感；
步骤三，停止通电，改变非测试电机单元的电气连接方式；非测试单元的电机单元B相绕组中，加入电流值为I的恒定直流电流，在非测试单元的电机单元C相绕组中，加入电流值为-I的恒定直流电流，用以产生使转子固定在交轴的电磁力矩；
步骤四，将要测试的电机单元的AB相引出线接到变频器的单相输出端，给电机AB相通频率为其额定频率的交流电，通过调压器调节电压为额定电压，记录此时的测试电机单元的AB相绕组的端电压、AB相电流及AB相功率；根据这些数据计算多相多单元永磁同步电机的交轴电感。
本发明的有益效果是，利用多相多单元永磁同步电机多单元的绕组结构特点结合交流静态法测试电机交直轴电感时，采用其他单元通入直流电流来固定转子处于直轴或者交轴的位置，同时不对测试单元造成影响，从而省去了外加转子堵转装置。
采用本发明的方法实现多相多单元电机电感的测试过程中，电机的机壳和轴伸都不用特殊固定，也不需要外部设备。具有结构简单、性能稳定、数据可靠等优点，可以满足一般性的永磁同步电机电感测试需要。
 
附图说明
图1为本发明方法的测试直轴电感时非测试电机单元的电路连接图；
图2为本发明方法的待测试电机单元电感测试的电路连接图；
图3为本发明方法的测试交轴电感时非测试电机单元的电路连接图；
图4为本发明的多相多单元永磁同步电机的结构示意图。
图4中1A，1B，1C表示第一个独立运行单元的三相对称交流绕组；2A，2B，2C表示第二个独立运行单元的三相对称交流绕组；3A，3B，3C表示第三个独立运行单元的三相对称交流绕组；NA，NB，NC表示第N个独立运行单元的三相对称交流绕组。
 
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。 
如图1~图4所示，本实施例所涉及的一种永磁同步电机交直轴电感的测试方法，步骤如下：
步骤一，在非测试单元的电机单元A相绕组中，加入电流值为
Figure 338246DEST_PATH_IMAGE002
的恒定直流电流，在非测试单元的电机单元B相绕组中，加入电流值为的恒定直流电流，在非测试单元的电机单元C相绕组中，加入电流值为
Figure 533921DEST_PATH_IMAGE004
的恒定直流电流，用以产生使转子固定在直轴的电磁力矩。其非测试单元的电机单元电气连接图如图1所示。
步骤二，将要测试的电机单元的AB相引出线接到变频器的单相输出端，测试电路图如图2所示。电机AB相通频率为其额定频率的交流电，通过调压器调节电压为额定电压，记录此时的测试电机单元的AB相绕组的端电压、AB相电流及AB相功率；根据这些数据计算多相多单元永磁同步电机的直轴电感。
步骤三，停止通电，改变非测试电机单元的电气连接方式。非测试单元的电机单元B相绕组中，加入电流值为I的恒定直流电流，在非测试单元的电机单元C相绕组中，加入电流值为-I的恒定直流电流，用以产生使转子固定在交轴的电磁力矩。其非测试单元的电机单元电气连接图如图3所示。
步骤四，将要测试的电机单元的AB相引出线接到变频器的单相输出端，测试电路图如图2所示。电机AB相通频率为其额定频率的交流电，通过调压器调节电压为额定电压，记录此时的测试电机单元的AB相绕组的端电压、AB相电流及AB相功率；根据这些数据计算多相多单元永磁同步电机的交轴电感。
多单元永磁同步电机电磁固定原理：
在一个单元通入直流电流，一个单元通入交流电流时，系统的运动方程如下式
Figure 2013100890494100002DEST_PATH_IMAGE006
Figure 2013100890494100002DEST_PATH_IMAGE008
为通入直流电流对系统产生的定位力矩，
Figure 2013100890494100002DEST_PATH_IMAGE010
为通入交流电流对系统产生的脉振力矩。
为转动部分的转动惯量，
Figure 2013100890494100002DEST_PATH_IMAGE014
为为摩擦及风阻阻力矩系数。
根据电机产生转矩的原理
其中，
Figure 2013100890494100002DEST_PATH_IMAGE018
为转矩系数，
Figure 2013100890494100002DEST_PATH_IMAGE020
为永磁体产生的磁通最大值
则可将
Figure 878183DEST_PATH_IMAGE008
表示为位置角
Figure 2013100890494100002DEST_PATH_IMAGE022
的函数，
Figure 593199DEST_PATH_IMAGE010
表示为位置角与时间t的函数，系统运动方程可化简为
Figure 2013100890494100002DEST_PATH_IMAGE024
这个方程是一个常系数非齐次线性微分方程，通过求解，这个方程表示的系统运动方程的稳定性条件为
Figure 2013100890494100002DEST_PATH_IMAGE026
其中 
Figure 2013100890494100002DEST_PATH_IMAGE028
 为交流电流角频率。
则只要满足系统运动方程的稳定性条件，电机的转子就可看做是固定在某一位置的。
永磁同步电机电感在本发明测试方法下的计算：
只有一个单元工作时，多单元永磁同步电机绕组的电压方程可写成如下矩阵形式：
Figure 2013100890494100002DEST_PATH_IMAGE030
                                              (1)
其中，
Figure 2013100890494100002DEST_PATH_IMAGE032
，
Figure 2013100890494100002DEST_PATH_IMAGE034
，，
Figure DEST_PATH_IMAGE038
则第
Figure DEST_PATH_IMAGE040
个绕组的电压方程为
Figure DEST_PATH_IMAGE042
                                    (2)
其中，，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
为第
Figure 961918DEST_PATH_IMAGE040
个绕组的自感，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
第
Figure DEST_PATH_IMAGE050
个绕组与第
Figure 149186DEST_PATH_IMAGE040
个绕组的互感。
实际上，绕组的自感和互感都是转子位置角的函数，因此公式(2)又可以写成如下形式：
Figure DEST_PATH_IMAGE054
                      (3)
利用静测法测定绕组电感参数时，固定电机转子不动，此时，则公式(3)可简化为
Figure DEST_PATH_IMAGE058
                                   (4)
此时，在第
Figure 617076DEST_PATH_IMAGE040
个绕组中通入正弦交流电流
Figure DEST_PATH_IMAGE060
，而其他绕组均开路。则第
Figure 852885DEST_PATH_IMAGE040
个绕组和的电压方程可写为
Figure DEST_PATH_IMAGE062
将上式写成复数形式
Figure DEST_PATH_IMAGE064
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE066
，
Figure DEST_PATH_IMAGE068
均为相应电压和电流的有效值，
Figure DEST_PATH_IMAGE070
为正弦交流电流的角频率。
则当电机转子固定在交轴或者直轴时，第
Figure 50517DEST_PATH_IMAGE040
个绕组的自感为
Figure DEST_PATH_IMAGE072
实际测量中，通过测量绕组铜损
Figure DEST_PATH_IMAGE074
和电流
Figure 80790DEST_PATH_IMAGE068
，可求得绕组的电阻如下
Figure DEST_PATH_IMAGE076
则上式可表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE078
                                  (5)
按照上述公式，在第个绕组中通入正弦交流电流
Figure 13160DEST_PATH_IMAGE060
，而其他绕组均开路的情况下，测量出第
Figure 878348DEST_PATH_IMAGE040
个绕组的电流，第个绕组的电压，第
Figure 662950DEST_PATH_IMAGE040
个绕组的功率即可计算出第个绕组的自感。
根据本测试的具体方法，当多单元永磁同步电机转子处于直轴位置时，可按公式(6)计算出其直轴电感。当多单元永磁同步电机转子处于交轴位置时，可按公式(7)计算出其交轴电感。
Figure DEST_PATH_IMAGE080
                                  (6)
                                  (7)
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种永磁同步电机交直轴电感的测试方法，其特征在于，
步骤一，在非测试单元的电机单元A相绕组中，加入电流值为                                               
Figure 2013100890494100001DEST_PATH_IMAGE002
的恒定直流电流，在非测试单元的电机单元B相绕组中，加入电流值为
Figure 2013100890494100001DEST_PATH_IMAGE004
的恒定直流电流，在非测试单元的电机单元C相绕组中，加入电流值为的恒定直流电流，用以产生使转子固定在直轴的电磁力矩；
步骤二，将要测试的电机单元的AB相引出线接到变频器的单相输出端，给电机AB相通频率为其额定频率的交流电，通过调压器调节电压为额定电压，记录此时的测试电机单元的AB相绕组的端电压、AB相电流及AB相功率；根据这些数据计算多相多单元永磁同步电机的直轴电感；
步骤三，停止通电，改变非测试电机单元的电气连接方式；非测试单元的电机单元B相绕组中，加入电流值为I的恒定直流电流，在非测试单元的电机单元C相绕组中，加入电流值为-I的恒定直流电流，用以产生使转子固定在交轴的电磁力矩；
步骤四，将要测试的电机单元的AB相引出线接到变频器的单相输出端，给电机AB相通频率为其额定频率的交流电，通过调压器调节电压为额定电压，记录此时的测试电机单元的AB相绕组的端电压、AB相电流及AB相功率；根据这些数据计算多相多单元永磁同步电机的交轴电感。
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