一种表面式永磁同步电动机电抗参数测试方法

文档序号:5835305阅读:315来源:国知局
专利名称:一种表面式永磁同步电动机电抗参数测试方法
技术领域
本发明涉及一种永磁同步电动机电抗参数测试方法,特别涉及一种表 面式永磁同步电动机电抗参数测试方法。
背景技术
永磁同步电动机电抗参数的测试方法包括直接负载法、电压积分 法、直流衰减法,这些测试方法大都比较复杂,并且对试验装置依赖性 较大。
以电压积分法为例电压积分法测量需要以下试验装置参与其中, 数字磁通计、无感电阻、整流桥、滑线变阻箱、空气开关、电流表等仪 器,在操作时,需要专门操作人员加以调节才能测试,因此,在实际生 产单位电压积分法采用的不多。
对于一些特定的试验部门较为适用,但在某些没有专门测试装置的 生产环境,永磁同步电动机电抗参数的测量存在很大困难,因此,需要 一种方法,可以通过简单的试验装置测量得到比较准确的电抗参数。

发明内容
本发明的目的是提供一种表面式永磁同步电动机电抗参数测试方 法,这种方法可以通过简单的试验装置和仪表,更加简便的测量表面式 永磁同步电动机电抗参数。
为达到上述目的,本发明的技术方案是本发明的方法其步骤如下 1)选用测试设备和准备工作,2)测试流程,3)分析试验数据,4)可按 以下^和^公式计算得出电抗参数。
因为电抗参数;r-^,所以永磁同步电动机电抗参数的测量也就是电感参数的测量,永磁同步电动机的电感参数可以表示为ABC固定轴线 下永磁同步电机的自感与互感和dqO轴线下永磁同步电机的同步电感(通 常我们称之为直轴和交轴电感)两种形式,下面通过ABC固定轴线下的 自感与互感与dq0轴线直轴和交轴电感的转化,来进一步说明本方法的 理论基础
本发明的试验原理如下
1、 ABC固定轴线下永磁同步电机的自感与互感
在ABC固定轴线下,三相永磁同步电机电枢绕组的电感矩阵为
<formula>formula see original document page 5</formula>
由于永磁同步电机d、 q轴磁导的不同,使电枢绕组的自感和绕组间 的互感均为转角P的函数。考虑到转子磁导的凸极性与永磁体磁极的极性 无关,若以A相绕组轴线作为转子转角坐标的原点,电枢绕组的自感分 别近似为转子转角26的余弦函数,即
^aa =^。—丄S2 COS2P
< ^BB =丄50—丄32 cos2(^ — 120°) (2) Zcc=WoS2("120°)
在一个对极范围内,A相绕组自感i^的变化规律如图2所示。显然,B 相绕组和C绕组的自感Z^ 、 可以根据对称关系得到。
同样,电枢绕组之间的互感也分别可以近似写成转子转角2^的余弦 函数,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°)可以证明,在理想电机的情况下,下列关系成立
<formula>formula see original document page 6</formula>
(4)
2、 dqO轴线下永磁同步电机的同步电感
经过dq0变换,在dq0坐标系下,永磁同步电动机的定子绕组电感 矩阵变为对角线矩阵,各电感系数也不再与转角^有关,而均变为常值, 即
<formula>formula see original document page 6</formula>
(5)
其中,丄d称为直轴同步电感,丄q称为交轴同步电感,Z。称为零轴电感。
这三个电感可分别用电机在ABC固定轴线下电枢绕组自感、互感的平均 值(ZsQ、 M、。)及其2次分量幅值(Zs2)来表示,艮[]
<formula>formula see original document page 6</formula>
(6)
为了避免零序电流或三次谐波电流引起附加损耗,三相永磁同步电动机
的电枢绕组常常采用Y接法。利用本方法测定直轴和交轴同步电感参数 时按图3接线。
可以看出,线间的绕组电感是A相绕组电感与B相绕组电感之和,考 虑到式(2) 式(4)的关系,线间电感i^可表示成下式
<formula>formula see original document page 6</formula>
(7)当^ = -30°时,
<formula>formula see original document page 7</formula>
(8)
当^ = 60。或^ = —120°时,
<formula>formula see original document page 7</formula>
(9)
由以上二式可以看出,当6 = -30。时,线间电感^是直轴同步电感^的 2倍;当^ = 60°或0 = -120°时,线间电感&是交轴同步电感^的2倍。因
此利用这种方法,调节转子^角就可以得到2倍的直轴电感和2倍的交轴 电感的数值,即直轴电抗和交轴电抗的数值。
若在Y接法的两相绕组线端施加恒压电源,则当^ = -30°时,由于回路 的阻抗为最小,故电流出现最大值;而在^ = 60°或0 = -120°时(与^二-30° 正交),由于回路的阻抗为最大,故电流出现最小值。上述同步电抗测试 时的转子位置关系如图4所示。这就是测试的理论基础。
对于正弦波供电的永磁同步电动机,可利用本方法测定直轴同步电 抗^和交轴同步电抗^。 4和丄9的计算可按以下两式进行。
<formula>formula see original document page 7</formula>(10)
<formula>formula see original document page 7</formula>
(11)
式中,V为恒压源电压(V); /为恒压源频率(HZ); /_和/_为缓慢转 动转子时测得的最大电流值和最小电流值(A); / 为换算到基准工作温度
的每相电阻值(Q)。
本发明的有益效果这种方法与现有技术的方法相比,可以通过简单的试验装置,更加简便的测量表面式永磁同步电动机电抗参数,具有
一定经济效益。


图1为本发明的测试过程步骤流程图; 图2—个对极内,A相绕组自感Z^的变化规律图3本方法测定参数时的电枢绕组接线原理图; 图4转子位置关系示意图。
具体实施例方式
以下结合附图和实施例对本发明作比较详细地说明。 参照图l,这是本发明的测试过程步骤流程图。 测试过程共分为以下几个步骤
1) 选用测试设备和准备工作
a)试验仪器准备主要利用恒压源(可变频率)、电流表、电压表, 能承受额定电流。
一般情况下,应在额定频率下完成本测试。如果在额定频率下测试
有困难,例如达到规定电流值时的电源电压过低,或者测试系统出现不
稳定现象等,允许适当提高电源频率,以便提高绕组回路的阻抗。
电压表和电流表的选择,应考虑到频率对仪表测试精度的影响,宜
选用测试精度与频率无关的数字式电压、电流表,也可采用数字存储示
波器来读取电压、电流值并记录波形。
b)应测量两相绕组的串联电阻值,并记录室温。
2) 测试过程
测试时,应缓慢移动转子,观察电流表的显示值,以便及时提取电 流的最大值(即前面所述的当^ = -30°时,电机状态)和最小值(即前面 所述的当^ = 60°或6 = -120°时,电机状态),并记录。同时还应记录电源电压值。对于测试电流的大小, 一般可取电机的空载电流值。
由于永磁磁场已经存在,因此, 一般测得的是电感参数的饱和值。 若小电流供电,则测得的是轻载或接近空载的电感参数;
若额定电流供电,则测得的是额定负载时的电感参数。 由于本方法是一种静测法,转子静止不动,电机的冷却条件已大为 恶化,因此,试验前应做好充分准备,试验时应力求准确、快速,特别 是较大电流供电时,更应特别注意电机的发热情况,以免损坏电机。
3)分析试验数据,主要测试数据,由于电机的电阻和电抗值可以由 电压值和电流值来得到,即
=Z = i + "
所以电抗参数表达式可以转化为
(12)
"、,
Z = VZ2 _7 2 、 (一)2 -W
由于^ = Z = 2机
(13)
所以丄=~^(^)2-^
2<
4)可按以下^和、计算;
对于正弦波供电的永磁同步电动机,根据前面提到的试验原理,可利 用本方法测定直轴同步电抗^和交轴同步电抗、。^和^的计算可按以
下两式进行。<formula>formula see original document page 9</formula>式中,V为恒压源电压(V); /为恒压源频率(Hz); /_和/一为缓慢转
动转子时测得的最大电流值和最小电流值(A);及为换算到基准工作温度
的每相电阻值(Q)。
权利要求
1. 一种表面式永磁同步电动机电抗参数测试方法,其特征在于所述的电抗参数测试方法,分为以下几个步骤1)选用测试设备和准备工作,2)测试流程,3)分析试验数据,4)按以下Ld和Lq计算;所述的选用测试设备步骤,是选用可变频率恒压源、电流表、电压表;所述的测试流程步骤,是测试时,应缓慢移动转子,观察电流表提取电流的最大值和最小值,同时记录电源电压值;所述的分析试验数据步骤,主要测试数据,由于电机的电抗值由电抗参数表达式求得;所述的Ld和Lq计算步骤,对于正弦波供电的永磁同步电动机,测定直轴同步电抗Ld和交轴同步电抗Lq。
2、 根据权利要求1所述的表面式永磁同步电动机电抗参数测试方法, 其特征在于所述的测试流程步骤,测试电流的大小取电机的空载电流 值,由于永磁磁场己经存在, 一般测得的是电感参数的饱和值;若小电 流供电,则测得的是轻载或接近空载的电感参数;若额定电流供电,则 测得的是额定负载时的电感参数。
3、 根据权利要求1或2所述的表面式永磁同步电动机电抗参数测试 方法,其特征在于所述的测试流程步骤,由于转子静止不动,电机的 冷却恶化,试验时力求准确、快速。
4、 根据权利要求1所述的表面式永磁同步电动机电抗参数测试方法, 其特征在于所述的分析试验数据步骤,电抗参数表达式可以转化为<formula>formula see original document page 2</formula><formula>formula see original document page 3</formula>得到.
全文摘要
本发明涉及一种表面式永磁同步电动机电抗参数测试方法,分为以下几个步骤1)选用测试设备和准备工作,2)测试流程,3)分析试验数据,4)按以下L<sub>d</sub>和L<sub>q</sub>计算;所述的选用测试设备步骤,是选用可变频率表、电流表、电压表;所述的测试流程步骤,是测试时,应缓慢移动转子,观察电流表提取电流的最大值和最小值,同时记录电源电压值;所述的分析试验数据步骤,主要测试数据,由于电机的电阻和电抗值由电抗参数表达式求得;所述的L<sub>d</sub>和L<sub>q</sub>计算步骤,对于正弦波供电的永磁同步电动机,测定直轴同步电抗L<sub>d</sub>和交轴同步电抗L<sub>q</sub>。该方法与现有技术的方法相比,通过简单的试验装置,更加简便的测量表面式永磁同步电动机电抗参数,具有一定经济效益。
文档编号G01R31/34GK101413974SQ20081004209
公开日2009年4月22日 申请日期2008年8月27日 优先权日2008年8月27日
发明者姚丙雷, 张宝强, 葛荣长 申请人:上海电科电机科技有限公司
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