CN103472313B - 考虑饱和情况时永磁同步电机交直轴电感测试方法 - Google Patents

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Abstract

考虑饱和情况时永磁同步电机交直轴电感测试方法，属于电机测试技术领域。所述方法为：在交流永磁电机的待测试单元电机的BC相绕组中，通入带有直流分量的正弦交流电流，记录此时的待测试单元电机的BC相绕组的端电压波形、BC相电流波形；断开电源，保持待测试单元电机的电气连接不变，在BC相绕组中，加入直流电流，记录此时BC相绕组两端的线电压；断开电源，保持待测试单元电机的电气连接不变，在待测试单元电机的BC相绕组中，通入带有直流分量的正弦交流电流，同时在一个非测试单元的AC相绕组中通入直流电流，记录此时的待测试单元电机的BC相绕组的端电压波形、BC相电流波形。本发明具有结构简单、性能稳定、数据可靠等优点。

Description

考虑饱和情况时永磁同步电机交直轴电感测试方法
技术领域
本发明属于电机测试技术领域，涉及一种多相多单元永磁同步电机考虑饱和情况的电机交直轴电感测试方法。
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电感为其不饱和值，而且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。
发明内容
为了解决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，测量出的电感没有考虑到磁路的饱和，而且需要外加堵转设备的问题，本发明提供一种多相多单元永磁同步电机的考虑饱和的交直轴电感的测试方法。
本发明提出的多相多单元永磁同步电机的考虑饱和的交直轴电感的测试方法，包括以下步骤：
步骤一：在永磁同步电机的待测试单元电机的BC相绕组中，通入带有直流分量的正弦交流电流，其中电流的直流分量为                                               ，交流分量有效值为，交流电流频率为，记录此时的待测试单元电机的BC相绕组的端电压波形、BC相电流波形。
步骤二：断开电源，保持待测试单元电机的电气连接不变，在BC相绕组中，加入直流电流，记录此时BC相绕组两端的线电压。
步骤三：断开电源，保持待测试单元电机的电气连接不变，在待测试单元电机的BC相绕组中，通入带有直流分量的正弦交流电流，其中电流的直流分量为，电流的交流分量有效值为，交流电流频率为。同时，在一个非测试单元的AC相绕组中通入的直流电流（=2），记录此时的待测试单元电机的BC相绕组的端电压波形、BC相电流波形。
本发明所述永磁同步电机为多相多单元永磁同步电机，其定子绕组具有N个独立运行单元，每个独立运行单元为3相对称交流绕组，多相多单元永磁同步电机的相数m为:，其中N为大于3的整数。本发明的多相多单元永磁同步电机的结构示意图如图5所示。
    本发明的优点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，能在通过在绕组中加直流偏置电流模拟运行时的饱和效应，同时采用其他单元通入直流电流来固定转子处于直轴的位置，而不对测试单元造成影响，从而既测试出了电机交直轴电感的饱和值又省去了外加转子堵转装置。采用本发明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、数据可靠等一系列优点，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交直轴电感时待测试电机单元的电路连接图；
图2为本发明方法的测试交直轴电感时另一个非测试单元的电路连接图；
图3为本发明方法的电机被固定在交轴位置的电磁力示意图；
图4为本发明方法的电机被固定在直轴位置的电磁力示意图；
图5为本发明的多相多单元永磁同步电机的结构示意图，图中1A，1B，1C表示第一个独立运行单元的3相对称交流绕组；2A，2B，2C表示第二个独立运行单元的3相对称交流绕组；3A，3B，3C表示第二个独立运行单元的3相对称交流绕组；NA，NB，NC表示第N个独立运行单元的3相对称交流绕组；
图6为电流电压波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限如此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
本发明提出的多相多单元永磁同步电机的考虑饱和的交直轴电感的测试方法，具体包括以下步骤：
步骤一：在待测试单元电机的BC相绕组中，通入带有直流分量的正弦交流电流，其中电流的直流分量为，交流电流有效值为，交流电流频率为，其具体的电气连接图如图1所示。记录此时的待测试单元电机的BC相绕组的端电压波形、BC相电流波形。
步骤二 ：断开电源，保持待测试单元电机的电气连接不变，在BC相绕组中，加入直流电流，记录此时BC绕组两端的线电压。
步骤三：断开电源，保持待测试单元电机的电气连接不变，在待测试单元电机的BC相绕组中，通入带有直流分量的正弦交流电流，其中电流的直流分量为，电流的交流分量有效值为，交流电流频率为。同时，在一个非测试单元的AC相绕组中通入的直流电流（=2），其具体的电气连接图如图2所示。记录此时的待测试单元电机的BC相绕组的端电压波形、BC相电流波形。
按照上述步骤进行测试后，多单元永磁同步电机交直轴电感的具体计算方法如下：
按照步骤一中待测试单元通入的直流电流分量的约束，电机将被固定在交轴位置，其具体合成矢量如图3所示。所以此时测试出的电感为待测试单元的交轴电感。
将步骤一中记录下的BC相绕组的端电压波形、BC相电流波形中的直流分量分离出去，得到BC相电流的交流分量有效值为，BC相交流电压有效值为。则此时考虑饱和情况的多单元永磁同步电机交轴电感L q 的表达式如公式(1)所示：
                            (1)。
按照步骤三中待测试单元通入的直流电流分量和非测试单元通入直流电流的约束，电机将被固定在直轴位置，其具体合成矢量如图4所示。所以此时测试出的电感为待测试单元的直轴电感。
将步骤三中记录下的BC相绕组的端电压波形、BC相电流波形中的直流分量分离出去，得到BC相电流的交流分量有效值为，BC相交流电压有效值为。则此时考虑饱和情况的多单元永磁同步电机直轴电感L d 的表达式如公式(2)所示：
                                  (2)。
在待测试单元电机的BC相绕组中通入带有直流偏置的正弦交流电流，用电磁力将转子固定在交轴位置，用电流钳测试绕组中交流电流，用示波器探头测试绕组两端的交流电压，实际测量的电流电压波形如图6所示，其中3通道测试波形为电压的波形，4通道测试为电流波形（电流钳选择100mV/A档位）。

Claims (3)

1.考虑饱和情况时永磁同步电机交直轴电感测试方法，其特征在于所述测试方法步骤如下：
步骤一：在永磁同步电机的待测试单元电机的BC相绕组中，通入带有直流分量的正弦交流电流，其中电流的直流分量为IBC_d，交流分量有效值为iBC，交流电流频率为ω，记录此时的待测试单元电机的BC相绕组的端电压波形、BC相电流波形；
步骤二：断开电源，保持待测试单元电机的电气连接不变，在BC相绕组中，加入直流电流IBC，记录此时BC相绕组两端的线电压UBC；
步骤三：断开电源，保持待测试单元电机的电气连接不变，在待测试单元电机的BC相绕组中，通入带有直流分量的正弦交流电流，其中电流的直流分量为IBC_d，电流的交流分量有效值为iBC，交流电流频率为ω；同时，在一个非测试单元的AC相绕组中通入IAC的直流电流，IAC＝2IBC，记录此时的待测试单元电机的BC相绕组的端电压波形、BC相电流波形，所述永磁同步电机为多相多单元永磁同步电机，其定子绕组具有N个独立运行单元，每个独立运行单元为3相对称交流绕组，多相多单元永磁同步电机的相数m为：m＝3×N，其中N为大于3的整数。
2.根据权利要求1所述的考虑饱和情况时永磁同步电机交直轴电感测试方法，其特征在于按照步骤一中待测试单元通入的直流电流分量的约束，电机将被固定在交轴位置，此时测试出的电感为待测试单元的交轴电感Lq，其具体计算方法如下：
将步骤一中记录下的BC相绕组的端电压波形、BC相电流波形中的直流分量分离出去，得到BC相电流的交流分量有效值为iBC，BC相交流电压有效值为uBC(q)，则此时考虑饱和情况的永磁同步电机交轴电感Lq的表达式为：
3.根据权利要求1所述的考虑饱和情况时永磁同步电机交直轴电感测试方法，其特征在于按照步骤三中待测试单元通入的直流电流分量和非测试单元通入直流电流的约束，电机将被固定在直轴位置，此时测试出的电感为待测试单元的直轴电感Ld，其具体计算方法如下：
将步骤三中记录下的BC相绕组的端电压波形、BC相电流波形中的直流分量分离出去，得到BC相电流的交流分量有效值为iBC，BC相交流电压有效值为uBC(d)，则此时考虑饱和情况的永磁同步电机直轴电感Ld的表达式为：
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