CN102495287B - 一种基于永磁同步电机交轴电抗测量装置的测量方法 - Google Patents

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刘向昕
张辉
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Abstract

本发明公开了一种基于永磁同步电机交轴电抗测量装置的测量方法，属于永磁同步电机电抗测量方法领域，包括通过一台直流电机拖动永磁同步电机旋转，DSP接收转速编码器反馈回的线数信号，获取电机转子所在的位置角；电压传感器检测的定子电压信号以及电流传感器检测的定子电流信号经过3s/2s变换，得到电压电流相对于A相轴线的角度值；从而可以计算出功率因数角和内功率因数角；把所测得的角度以及电压电流值代入永磁同步电机稳态方程可以计算出电机的交直轴电抗的参数值。有益效果是实现了电机参数的自动测量，测量精度高。

Description

一种基于永磁同步电机交轴电抗测量装置的测量方法
技术领域
本发明涉及一种基于永磁同步电机交轴电抗测量装置的测量方法，属于永磁同步电机电抗测量方法领域。
背景技术
永磁同步电机没有励磁绕组，结构简单，不存在电励磁损耗，具有运行效率、功率因数和功率密度较高的优点，得到了越来越广泛的运用。在永磁同步电机的研究与应用中，不可避免地需要知道电机的相应参数，其中交直轴电感Ld、Lq是永磁同步电机最重要的参数。
目前的电抗测量方法主要有纯电感负载法、直接短路法、直接负载法、转差法等实验方法。这些方法可以得电抗的参数值，但是测量过程比较繁琐，需要人工读数，且测量精度不高。 
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于永磁同步电机交轴电抗测量装置的测量方法，实现了电机参数的自动测量，提高检测的可靠性和准确性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于永磁同步电机交轴电抗测量装置的测量方法，具体步骤是： 
首先在电机静止的状态下，用电桥测量电机定子绕组的电阻值。然后通过一台直流电机拖动永磁同步电机旋转，DSP控制器接收增量式转速编码器反馈回的线数信号，获取电机转子所在的位置，即得到了转子d轴所在位置角度                                                的正余弦值； 
电流传感器检测的定子电流信号反馈到DSP控制器，再经过3s/2s变换，得到定子电流相对于A相轴线角度的正余弦值；电压传感器检测的定子电压信号反馈到DSP控制器，再经过3s/2s变换，得到定子电压相对于A相轴线角度的正余弦值；
则                   （1）
求该函数的反余弦值，即可得出功率因数角； 
同理可以求出定子电流与转子d 轴的夹角以及定子电压与转子d轴的夹角；定子电流与转子d 轴的夹角减去90°即为内功率因数角；定子电压与转子d轴的夹角减去90°即为功角；
把所计算得到的角度以及电压电流值代入永磁同步电机稳态方程
 式中： U - - 定子电压，伏特
        I - - 定子电流，安培
        r - -定子电阻，欧姆
        - -功角，度
        -----内功率因数角，度  
可以计算出电机的交轴电抗的参数值，欧姆。
本发明的有益效果是：通过一台直流电机拖动永磁同步电机旋转，DSP接收转速编码器反馈回的线数信号，获取电机转子所在的位置角；电压传感器检测的定子电压信号以及电流传感器检测的定子电流信号经过3s/2s变换，得到电压电流相对于A相轴线的角度值；从而可以计算出功率因数角和内功率因数角；把所测得的角度以及电压电流值代入永磁同步电机稳态方程可以计算出电机的交直轴电抗的参数值，实现了电机参数的自动测量，无需人工读数，方法简单，可以在相同或者不同的转速下测取多组数据消除一部分测量误差，达到较高的测量精度；可以在不同的负载情况下进行测量，功率因数可变，无需纯阻或者纯感性负载。
附图说明
图1为永磁同步电机交轴电抗测量装置的系统框图；  
图2为本发明永磁同步电机发电状态的稳态相量图。 
图中：1、定子三相交流电源，2、三相电源开关，3、定子功率变换器，4、电流传感器，5、电压传感器，6、电流采样电路，7、电压采样电路，8、增量式转速编码器，9、永磁同步电机，10、DSP控制器。  
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种永磁同步电机交轴电抗测量装置，包括定子三相交流电源1、三相电源开关2、定子功率变换器3、电流采样电路6、电压采样电路7、增量式转速编码器8、永磁同步电机9、DSP控制器10、用于检测永磁同步电机定子三相电流值的电流传感器4和用于检测永磁同步电机定子线电压值的电压传感器5，定子功率变换器3与永磁同步机定子绕组相连接，定子功率变换器3的一端通过三相电源开关2连接至定子三相交流电源1，另一端分别与DSP控制器10和电流传感器4电连接，DSP控制器10分别与电流采样电路6、电压采样电路7以及增量式转速编码器8电连接，并通过电流采样电路6与电流传感器4电连接，通过电压采样电路7与电压传感器5电连接，通过增量式转速编码器8与永磁同步电机9电连接，定子功率变换器3通过电流传感器4与电压传感器5和电流采样电路6电连接，电压传感器5通过永磁同步电机9与增量式转速编码器8电连接。
一种基于永磁同步电机交轴电抗测量装置的测量方法的步骤是：
首先在电机静止的状态下，用电桥测量电机定子绕组的电阻值。然后通过一台直流电机拖动永磁同步电机9旋转，DSP控制器10接收增量式转速编码器8反馈回的线数信号，获取电机转子所在的位置，即得到了转子d轴所在位置角度的正余弦值； 
闭合三相电源开关2，电流传感器4和电压传感器5时刻检测定子的电流、电压信号，电流传感器4检测的定子电流信号反馈到DSP控制器10，再经过3s/2s变换，得到定子电流相对于A相轴线角度的正余弦值；电压传感器5检测的定子电压信号反馈到DSP控制器10，再经过3s/2s变换，得到定子电压相对于A相轴线角度的正余弦值；
则                   （1）
求该函数的反余弦值，即可得出功率因数角；
同理可以求出定子电流与转子d 轴的夹角以及定子电压与转子d轴的夹角；定子电流与转子d 轴的夹角减去90°即为内功率因数角；定子电压与转子d轴的夹角减去90°即为功角；
把所计算得到的角度以及电压电流值代入永磁同步电机稳态方程
 式中： U - - 定子电压，伏特
        I - - 定子电流，安培
        r - -定子电阻，欧姆
        - -功角，度
        -----内功率因数角，度  
可以计算出电机的交轴电抗的参数值，欧姆。

Claims (1)

1.一种基于永磁同步电机交轴电抗测量装置的测量方法，该交轴电抗测量装置检测定子的电流、电压信号，包括定子三相交流电源(1)、三相电源开关(2)、定子功率变换器(3)、电流采样电路(6)、电压采样电路(7)、增量式转速编码器(8)、永磁同步电机(9)、DSP控制器(10)、用于检测永磁同步电机定子三相电流值的电流传感器(4)和用于检测永磁同步电机定子线电压值的电压传感器(5)，定子功率变换器(3)与永磁同步电机定子绕组相连接，定子功率变换器(3)的一端通过三相电源开关(2)连接至定子三相交流电源(1)，另一端分别与DSP控制器(10)和电流传感器(4)电连接，DSP控制器(10)分别与电流采样电路(6)、电压采样电路(7)以及增量式转速编码器(8)电连接，并通过电流采样电路(6)与电流传感器(4)电连接，通过电压采样电路(7)与电压传感器(5)电连接，通过增量式转速编码器(8)与永磁同步电机(9)电连接，定子功率变换器(3)通过电流传感器(4)与电压传感器(5)和电流采样电路(6)电连接，电压传感器(5)通过永磁同步电机(9)与增量式转速编码器(8)电连接； 
其特征在于，所述方法的具体步骤是： 
在电机静止的状态下，用电桥测量电机定子绕组的电阻值；然后通过一台直流电机拖动永磁同步电机旋转，DSP控制器(10)接收增量式转速编码器(8)反馈回的线数信号，获取电机转子所在的位置，即得到转子d轴所在位置角度θτ的正余弦值sinθτ，cosθτ； 
电流传感器(4)检测的定子电流信号反馈到DSP控制器(10)，再经过3s/2s变换，得到定子电流相对于A相轴线角度的正余弦值sinθi，cosθi； 
电压传感器(5)检测的定子电压信号反馈到DSP控制器(10)，再经过3s/2s变换，得到定子电压相对于A相轴线角度的正余弦值sinθu，cosθu； 
则求该函数的反余弦值，即可得出功率因数角
同理可以求出定子电流与转子d轴的夹角以及定子电压与转子d轴的夹角； 
定子电流与转子d轴的夹角减去90°即为内功率因数角ψ0；定子电压与转子d轴的夹角减去90°即为功角θ； 
把所计算得到的角度以及电压电流值代入永磁同步电机稳态方程 
式中：U--定子电压，单位为伏特 
I--定子电流，单位为安培 
r--定子电阻，单位为欧姆 
θ--功角，单位为度 
ψ0-----内功率因数角，单位为度 
可以计算出电机的交轴电抗的参数值xq，单位为欧姆。
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