CN104022713B - 一种电励磁同步电机参数测量方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电励磁同步电机参数测量方法和装置，所述电励磁同步电机参数测量方法通过变频器为同步电机提供三相变频电源，并通过与变频器连接的励磁柜为所述同步电机提供励磁电源。在电机不饱和的条件下，输出预设值的定子d轴电流和转子励磁电流，当定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，分别获取所述变频器输出的实时线电压值、电流值、和所述同步电机的转子位置角值，通过获取多个不同预设值所对应的q轴电压u_qk，以根据同步电机q轴电压方程生成转子绕组变比N_aof。本申请中的技术方案通过利用电励磁同步电机调速系统中的变频器，所以不需要专门的伺服驱动器及伺服电机作为外力源，因此对试验设备要求较低，便于试验的进行。

Description

一种电励磁同步电机参数测量方法和装置

技术领域

本发明涉及电机领域，特别是涉及一种电励磁同步电机参数测量方法和装置。

背景技术

同步电机广泛应用于大型轧机、矿井提升机、船舶推进等领域中。通过矢量控制或直接转矩控制等控制策略，可以实现同步电机的高性能控制，上述控制策略的控制效果直接依赖电机参数的准确性，也就是说，只有获取到同步电机精确的电机参数，才能实现对同步电机的高性能控制。

虽然电机厂家一般可以提供电机参数，但是这种情况下一般提供的只是电机的设计参数，或是常规固定实验下的测试参数，无法满足在不同工况下高性能同步电机调速需求。

为了获取同步电机的定转子绕组变比N_aof、不同饱和程度下的d轴电感L_d和q轴电感L_q等参数，现有专利公开了一种方法，通过专门的伺服驱动器及伺服电机作为外力源，向被测电机的定子侧施加电流，同时依靠外力旋转电机，最终通过电压响应来测量同步电机d/q轴电感L_d和L_q等参数。

发明人经过研究发现，由于上述电机参数的获取方法需要专门的伺服驱动器及伺服电机作为外力源，所以对试验设备要求较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供及一种电励磁同步电机参数测量方法和装置，以解决现有技术中对试验设备要求较高的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种电励磁同步电机参数测量方法，包括：

在测量定转子绕组变比参数时，包括步骤：

S11、S11、通过变频器为所述同步电机提供三相变频电源，驱动所述同步电机至额定转速，并通过与所述变频器连接的励磁柜为所述同步电机提供励磁电源；

S12、预设N(N≥3)组包括定子d轴电流值i_d和转子励磁电流值i_f的预设输出值(i_dk,i_fk)，k＝1,2…N；在电机不饱和的条件下，输出其中一组所述预设输出值的定子d轴电流和转子励磁电流；

S13、当定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，分别提取实时线电压值u_ab、u_bc和电流值i_a、i_b，通过傅里叶变换获得实时电压值和电流值中的基波分量，并分别将所述u_ab和所述u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；

S14、根据转子位置角值θ_r，将所述相电压u_a和u_b，以及相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q，获取与所述预设输出值对应的q轴电压u_qk；

S15、更新所述预设输出值，重复步骤S12到步骤S14，获取每组所述预设输出值所对应的q轴电压u_qk；

S16、将N个u_qk分别带入q轴电压方程，根据由N个所述q轴电压方程构成的求解方程组获取定转子绕组变比N_aof。

优选的，在本发明实施例中，在测量定转子绕组变比参数后，还包括：

在测量同步电机d轴电感参数时，包括步骤：

S21、在0.2至1.5倍励磁电流i_f范围内，预设多个励磁电流设定值；通过变频器为所述同步电机提供三相变频电源，使d轴电流为0，驱动所述同步电机至预设转速；为所述同步电机提供一个所述励磁电流设定值的励磁电流；

S22、当定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，分别提取所述实时线电压值u_ab、u_bc和电流值i_a、i_b，通过傅里叶变换获得实时电压值和电流值中的基波分量，并分别将所述电压u_ab、u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；

S23、将相电压u_a、u_b和相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q；根据所述定转子绕组变比N_aof和公式(4)，获取所述励磁电流设定值对应的d轴电枢反应电感L_ad；

所述公式(4)包括：

$L_{\mathrm{ad}}=\frac{U_q}{{\mathrm{\ω}}_r{N}_{\mathrm{aof}}{i}_f};$

S24、更新所述励磁电流设定值，重复进行步骤S21到步骤S23，获取所有励磁电流设定值对应的d轴电枢反应电感L_ad；

S25、根据所述电枢反应电感L_ad，通过公式(5)获取同步电机的d轴电感L_d；

所述公式(5)包括：

L_d＝L_ad+L_sl。

优选的，在本发明实施例中，还包括：

在测量同步电机q轴电感参数时，包括步骤：

S31、在空载状态下，通过变频器为所述同步电机提供三相变频电源，设定d轴电流i_d＝0，励磁电流i_f为一半额定值；

S32、在0至2倍额定值的q轴电流i_q范围内，预设多个q轴电流设定值；

S33、为所述同步电机提供一个所述q轴电流设定值的q轴电流；在将所述同步电机匀加速到额定转速时，控制变频器减速停机；

S34、分别获取同步电机在1/2额定转速和额定转速时的线电压值u_ab和u_bc、电流值i_a和i_b，以及转子位置角值θ_r；

S35、分别将所述u_ab和所述u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；将相电压u_a、u_b和相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q；

S36、根据公式(6)，计算出对应q轴电流下的同步电机q轴电感L_q；所述公式(6)包括：

$L_q=\frac{|u_{d1}-u_{d2}|}{|{\mathrm{\ω}}_{r2}-{\mathrm{\ω}}_{r1}|i_q};$

式中，ω_r1为同步电机在1/2额定转速时对应的电角频率；ω_r2为同步电机在额定转速时对应的电角频率；u_d1为在同步电机在1/2额定转速时所对应的d轴电压；u_d2为在同步电机在额定电角频率时所对应的d轴电压；

S37、更新所述q轴电流设定值，重复进行S32到S36，获取各个q轴电流设定值所对应的q轴电感。

优选的，在本发明实施例中，所述预设转速，包括：同步电机的70％额定转速。

在本申请的另一方面，还提供了一种电励磁同步电机参数测量装置，包括：变频器、励磁柜、输入控制单元，位置信号转换板、传感器组、参数获取控制单元和数据处理单元；

在测量定转子绕组变比参数时：

所述变频器用于为所述同步电机提供三相变频电源，以驱动所述同步电机至额定转速；所述励磁柜与所述变频器连接，为所述同步电机提供励磁电源；

所述输入控制单元用于预设N(N≥3)组包括定子d轴电流值i_d和转子励磁电流值i_f的预设输出值(i_dk,i_fk)，k＝1,2…N；在电机不饱和的条件下，输出其中一组所述预设输出值的定子d轴电流和转子励磁电流；

参数获取控制单元用于当定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，通过所述传感器组分别提取实时线电压值u_ab、u_bc和电流值i_a、i_b，以及，通过所述位置信号转换板获取同步电机的转子位置角值θ_r；

所述数据处理单元用于通过傅里叶变换获得实时电压值和电流值中的基波分量，并分别将所述u_ab和所述u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；

根据转子位置角值θ_r，将所述相电压u_a和u_b，以及相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q，获取与所述预设输出值对应的q轴电压u_qk；

更新所述预设输出值，获取每组所述预设输出值所对应的q轴电压u_qk；

将N个u_qk分别带入q轴电压方程，根据由N个所述q轴电压方程构成的求解方程组获取定转子绕组变比N_aof。

优选的，在本发明实施例中，

在测量同步电机d轴电感参数时，

所述输入控制单元用于，在0.2至1.5倍励磁电流i_f额定值的范围内，预设多个励磁电流设定值；通过变频器为所述同步电机提供三相变频电源，使d轴电流为0，驱动所述同步电机至预设转速；为所述同步电机提供一个所述励磁电流设定值的励磁电流；

参数获取控制单元用于，当定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，通过所述传感器组分别提取所述实时线电压值u_ab、u_bc和电流值i_a、i_b；

所述数据处理单元用于，通过傅里叶变换获得实时电压值和电流值中的基波分量，并分别将所述电压u_ab、u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；

将相电压u_a、u_b和相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q；根据所述定转子绕组变比N_aof和公式(4)，获取所述励磁电流设定值对应的d轴电枢反应电感L_ad；

所述公式(4)包括：

$L_{\mathrm{ad}}=\frac{U_q}{{\mathrm{\ω}}_r{N}_{\mathrm{aof}}{i}_f};$

更新所述励磁电流设定值，以获取所有励磁电流设定值对应的d轴电感电枢反应电感L_ad；

根据所述电枢反应电感L_ad，通过公式(5)获取同步电机的d轴电感L_d；

所述公式(5)包括：

L_d＝L_ad+L_sl。

优选的，在本发明实施例中，

在测量同步电机q轴电感参数时，

所述输入控制单元用于，在空载状态下，通过所述变频器为所述同步电机提供三相变频电源，设定d轴电流i_d＝0，励磁电流i_f为一半额定值；

在0至2倍额定值的q轴电流i_q范围内，预设多个q轴电流设定值；为所述同步电机提供一个所述q轴电流设定值的q轴电流；在将所述同步电机匀加速到额定转速时，控制变频器减速停机；

所述参数获取控制单元用于，通过所述传感器组分别获取同步电机在1/2额定转速和额定转速时的线电压值u_ab和u_bc、电流值i_a和i_b，以及，通过位置信号转换板获取同步电机的转子位置角值θ_r；

所述数据处理单元用于，分别将所述u_ab和所述u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；将相电压u_a、u_b和相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q；

根据公式(6)，计算出对应q轴电流下的同步电机q轴电感L_q；所述公式(6)包括：

$L_q=\frac{|u_{d1}-u_{d2}|}{|{\mathrm{\ω}}_{r2}-{\mathrm{\ω}}_{r1}|i_q};$

式中，ω_r1为同步电机在1/2额定转速时对应的电角频率；ω_r2为同步电机在额定转速时对应的电角频率；u_d1为在同步电机在1/2额定转速时所对应的d轴电压；u_d2为在同步电机在额定电角频率时所对应的d轴电压；

更新所述q轴电流设定值获取各个q轴电流设定值所对应的q轴电感。

优选的，在本发明实施例中，所述预设转速，包括：同步电机的70％额定转速。

优选的，在本发明实施例中，所述参数获取控制单元包括波形记录仪。

从上述的技术方案可以看出，在本申请中，通过变频器为所述同步电机提供三相变频电源，并通过与所述变频器连接的励磁柜为所述同步电机提供励磁电源，在电机不饱和的条件下，输出预设值的定子d轴电流和转子励磁电流，当定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，分别获取所述变频器输出的实时线电压值、电流值、和所述同步电机的转子位置角值；在将上述电压值和电流值转换为相电压和相电流后，根据转子位置角值将相电压和相电流转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q，并获取与预设值对应的q轴电压u_qk，接着，通过不断地更新预设值。从而可以获取多个不同预设值所对应的q轴电压u_qk，进而可以根据同步电机q轴电压方程生成转子绕组变比N_aof。在70％额定转速下，控制d轴电流为0，施加不同的励磁电流，通过分别获取变频器输出的实时线电压值、电流值、转速信息，可以辨识出不同饱和程度下的d轴电感值。设定d轴电流为0、励磁电流为一半，控制不同的q轴电流使电机加速，分别获取实时线电压值、电流值、位置信息、转速信息，可以辨识出不同饱和程度下的q轴电感值。本申请中的技术方案通过利用电励磁同步电机调速系统中的变频器，无需外加力矩，在空载下进行简单的试验即可快捷、精确地辨识出同步电机的定转子绕组变比N_aof、不同饱和程度下的d轴电感和q轴电感等参数，以满足在不同工况下高性能同步电机调速需求，所以不需要专门的伺服驱动器及伺服电机作为外力源，因此对试验设备要求较低，便于试验的进行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请中所述测量定转子绕组变比参数的流程示意图；

图2为本申请中所述测量同步电机d轴电感参数的流程示意图；

图3为本申请中所述测量同步电机q轴电感参数的流程示意图；

图4为本申请中所述电励磁同步电机参数测量装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了能够解决现有技术中对试验设备要求较高的技术问题，在本申请中提供了一种电励磁同步电机参数测量方法，如图1所示，包括：

在测量定转子绕组变比参数时，包括步骤：

S11、通过变频器为所述同步电机提供三相变频电源，驱动所述同步电机至额定转速，并通过与所述变频器连接的励磁柜为所述同步电机提供励磁电源；

在本申请中，利用了电励磁同步电机调速系统中的变频器，通过变频器为同步电机提供三相变频电源，一般的，电励磁同步电机调速系统中的变频器为交直交电压型变流器，这样，在控制器的作用下，就可以为同步电机提供三相变频电源。

本申请中励磁柜具体可以是晶闸管整流桥，通过接收励磁电流i_f指令，就可以给同步电机提供励磁电源。

在测量定转子绕组变比参数时，需要驱动同步电机至额定转速，具体的，可以是，在空载状态下，利用变频器将电机拖动到额定转速ω_r下，并稳定一段时间。

S12、预设N(N≥3)组包括定子d轴电流值i_d和转子励磁电流值i_f的预设输出值(i_dk,i_fk)，k＝1,2…N；在电机不饱和的条件下，输出其中一组所述预设输出值的定子d轴电流和转子励磁电流；

在本步骤中，预设多组包括定子d轴电流值i_d和转子励磁电流值i_f的预设输出值是指，在电机不饱和的条件下，分配多组(大于等于3组)不同的定子d轴电流i_d和转子励磁电流i_f给定值，具体可以记作(i_dk，i_fk)，k＝1,2…N，即预设N组的预设输出值，每组预设输出值分别可以记作(i_d1，i_f1)、(i_d2，i_f2)。。。(i_dN，i_fN)。

在进行试验时，需要取多组预设输出值中的一组，来分别确定定子d轴电流的电流值和转子励磁电流的电流值，以进行输出。

S13、当定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，分别提取所述实时线电压值u_ab、u_bc和电流值i_a、i_b，通过傅里叶变换获得实时电压值和电流值中的基波分量，并分别将所述u_ab和所述u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；

在本申请中，传感器组包括有多个传感器，如电压传感器PT和电流传感器CT。A相和B相电路中的电压值，即线电压值，通过电压传感器PT测量来获得，可以记为u_ab，B相和C相之间的线电压值通过电压传感器PT测量来获得，实时电压值可以记为u_bc；A相电路和B相电路中的电流值，即相电流值，可以分别通过两个电流传感器CT测量来获得，A相电路中实时电流值可以记为i_a，B相电路中实时电流值可以记为i_b；此外，通过一个位置信号转换板，可以测量同步电机转子的位置角θ_r。具体的，位置信号转换板可以是变频器的测量装置的一部分，它可以将同步电机的位置信号转换为0V～10V的电压信号。

试验过程中，在S12步骤中所获取的u_ab、u_bc、i_a、i_b、θ_r这5个测量值，都可以送入波形记录仪，并且在试验过程中实时记录。波形记录仪的采样时间最小可以达到1us。所有的测量数据最终送入计算机中，通过分析计算出相应的电机参数。

在分析计算电机参数过程中，需要将电压u_ab和电压u_bc从线电压转换为相电压u_a和相电压u_b，具体的过程包括：

由于测量的u_ab、u_bc、i_a、i_b含有大量的谐波，因此需要预先进行傅里叶分析，提取被测信号的基波分量。

在实际应用中，将u_ab和所述u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b，具体可以根据公式(1)和公式(2)来获得，其中：

公式(1)包括： $u_a=\frac{{2u}_{\mathrm{ab}}+u_{\mathrm{bc}}}{3};$

公式(2)包括： $u_b=\frac{{-u}_{\mathrm{ab}}+u_{\mathrm{bc}}}{3}.$

S14、根据转子位置角值θ_r，将所述相电压u_a和u_b，以及相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q，并获取与所述预设输出值对应的q轴电压u_qk；

在获得相电压u_a和u_b后，利用公式(3)，可以将相电压u_a和u_b，以及，相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q：公式(3)具体可以包括：

$\begin{array}{c}\left(\begin{array}{c}{u}_d\\ u_q\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\θ}}_r& \sin {\mathrm{\θ}}_r\\ -\sin {\mathrm{\θ}}_r& \cos {\mathrm{\θ}}_r\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 1/\sqrt{3}& 2/\sqrt{3}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{u}_a\\ u_b\end{array}\right)\\ \left(\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\θ}}_r& \sin {\mathrm{\θ}}_r\\ -\sin {\mathrm{\θ}}_r& \cos {\mathrm{\θ}}_r\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 1/\sqrt{3}& 2/\sqrt{3}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_a\\ i_b\end{array}\right)\end{array}.$

S15、更新所述预设输出值，重复步骤S12至S14，获取每组不同预设输出值所对应的q轴电压u_qk；

由于的预设定子d轴电流值和转子励磁电流值的预设输出值包括有多组，因此，需要更新定子d轴电流和转子励磁电流的预设输出值，从而可以获取每组不同预设输出值所对应的q轴电压u_qk；以包括了定子d轴电流值和转子励磁电流值的预设输出值有3组为例，即，以N＝3为例，这样，就得到在不同的给定电流，即，3组预设输出值(i_d1，i_f1)、(i_d2，i_f2)和(i_d3，i_f3)所对应的q轴电压u_q1、u_q2和u_q3，具体包括：

S16、将N个u_qk分别带入q轴电压方程，根据由N个所述q轴电压方程构成的求解方程组获取定转子绕组变比N_aof。

通过步骤S15，获得多组预设输出值(i_d1，i_f1)、(i_d2，i_f2)和(i_dN，i_fN)所对应的q轴电压u_q1、u_q2。。。u_qN后，将这N个u_qk分别带入q轴电压方程，即可得到由N个q轴电压方程所构成的求解方程组；

具体的，q轴电压方程可以包括：

$u_q={\mathrm{\ω}}_r((L_{\mathrm{ad}}^u+L_{\mathrm{sl}})i_d+N_{\mathrm{aof}}{L}_{\mathrm{ad}}^u{i}_f);$

在上述q轴电压方程中，ω_r为电角频率，为已知参数。为d轴电枢反应电感值，是未知参数；N_aof为定转子绕组变比，是要辨识的参数；L_sl为同步电机定子漏感，通常认为其值与设计值相等，是已知参数。

由式q轴电压方程可知，每组(i_d、i_q，u_q)满足直线关系aX+bY＝Z，其中 $a={\mathrm{\ω}}_r(L_{\mathrm{ad}}^u+L_{\mathrm{sl}}),b={\mathrm{\ω}}_r{N}_{\mathrm{aof}}{L}_{\mathrm{ad}}^u;$ 对其进行直线拟合，即可得到系数a，b的值，进而可以辨识出参数N_aof，即得到了定转子绕组变比参数。

以在实际应用中，N＝3为例：在通过3组预设输出值(i_d1，i_f1)、(i_d2，i_f2)和(i_d3，i_f3)获取了对应的q轴电压u_q1、u_q2和u_q3后，将这3个u_qk分别带入q轴电压方程，可以得到如下求解方程组：

$\begin{array}{c}{u}_{q1}={\mathrm{\ω}}_r((L_{\mathrm{ad}}^u+L_{\mathrm{sl}})i_{d1}+N_{\mathrm{aof}}{L}_{\mathrm{ad}}^u{i}_{f1}),\\ u_{q2}={\mathrm{\ω}}_r((L_{\mathrm{ad}}^u+L_{\mathrm{sl}})i_{d2}+N_{\mathrm{aof}}{L}_{\mathrm{ad}}^u{i}_{f2}),\\ u_{q3}={\mathrm{\ω}}_r((L_{\mathrm{ad}}^u+L_{\mathrm{sl}})i_{d3}+N_{\mathrm{aof}}{L}_{\mathrm{ad}}^u{i}_{f3}).\end{array}$ 和，

通过上述求解方程组中的三个公式，即可求得N_aof，即，得到了定转子绕组变比参数。

综上所述，在本申请中，通过变频器为所述同步电机提供三相变频电源，并通过与所述变频器连接的励磁柜为所述同步电机提供励磁电源，在电机不饱和的条件下，输出预设输出值的定子d轴电流和转子励磁电流，当定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，分别获取所述变频器输出的实时电压值和电流值和所述同步电机的转子位置角值；在将上述电压值和电流值转换为相电压和相电流后，根据转子位置角值将相电压和相电流转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q，并获取与预设值对应的q轴电压u_qk，接着，通过不断地更新预设值，从而可以获取多个不同预设值所对应的q轴电压u_qk，进而可以根据同步电机q轴电压方程生成定转子绕组变比N_aof，本申请中的技术方案通过利用电励磁同步电机调速系统中的变频器，无需外加力矩，在空载下进行简单的试验即可快捷、精确地辨识出同步电机的定转子绕组变比，以满足在不同工况下高性能同步电机调速需求，所以不需要专门的伺服驱动器及伺服电机作为外力源，因此对试验设备要求较低，便于试验的进行。

进一步的，在本申请中，在测量定转子绕组变比参数后，还可以包括有测量同步电机d轴电感参数的步骤，如图2所示，具体包括：

S21、在0.2至1.5励磁电流i_f倍额定值的范围内，预设多个励磁电流设定值；通过变频器为所述同步电机提供三相变频电源，使d轴电流为0，驱动所述同步电机至预设转速；为同步电机提供一个所述励磁电流设定值的励磁电流；

为了获取不同励磁电流下的同步电机d轴电感参数，需要将励磁电流i_f设定为多个不同的励磁电流设定值，具体的，可以在励磁电流额定值的0到2倍中设定多个励磁电流设定值。

与测量定转子绕组变比参数类似，在测量同步电机d轴电感参数时，首先要利用电励磁同步电机调速系统中的变频器，通过变频器为同步电机提供三相变频电源，一般的，电励磁同步电机调速系统中的变频器为交直交电压型变流器，这样，在控制器的作用下，就可以为同步电机提供三相变频电源。具体的，可以是通过变频器为同步电机提供三相变频电源，使d轴电流为0，驱动同步电机至预设转速。具体的，在本申请中，预设转速具体可以是同步电机的70％额定转速。

接着，从预设的多个励磁电流设定值中，取其一作为同步电机的励磁电流的电流值；

S22、当定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，分别提取所述实时线电压值u_ab、u_bc和电流值i_a、i_b，通过傅里叶变换获得实时电压值和电流值中的基波分量，并分别将所述电压u_ab和所述电压u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；

在以一个励磁电流设定值的励磁电流为输入的情况下，待定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，分别提取实时线电压值u_ab、u_bc和电流值i_a、i_b，通过傅里叶变换获得实时电压值和电流值中的基波分量，并分别将电压u_ab和电压u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b。

具体的，由于测量的u_ab、u_bc、i_a、i_b含有大量的谐波，因此需要预先进行傅里叶分析，提取被测信号的基波分量。

在实际应用中，将u_ab和所述u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b，具体可以根据公式(1)和公式(2)来获得，其中：

公式(1)包括： $u_a=\frac{{2u}_{\mathrm{ab}}+u_{\mathrm{bc}}}{3};$

公式(2)包括： $u_b=\frac{{-u}_{\mathrm{ab}}+u_{\mathrm{bc}}}{3}.$

S23、将相电压u_a、u_b和相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q；根据定转子绕组变比N_aof和公式(4)，获取所述励磁电流设定值对应的d轴电枢反应电感L_ad；

所述公式(4)包括：

$L_{\mathrm{ad}}=\frac{U_q}{{\mathrm{\ω}}_r{N}_{\mathrm{aof}}{i}_f};$

在获得相电压u_a和u_b后，利用公式(3)，可以将相电压u_a和u_b，以及，相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q：公式(3)具体可以包括：

$\begin{array}{c}\left(\begin{array}{c}{u}_d\\ u_q\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\θ}}_r& \sin {\mathrm{\θ}}_r\\ -\sin {\mathrm{\θ}}_r& \cos {\mathrm{\θ}}_r\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 1/\sqrt{3}& 2/\sqrt{3}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{u}_a\\ u_b\end{array}\right)\\ \left(\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\θ}}_r& \sin {\mathrm{\θ}}_r\\ -\sin {\mathrm{\θ}}_r& \cos {\mathrm{\θ}}_r\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 1/\sqrt{3}& 2/\sqrt{3}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_a\\ i_b\end{array}\right)\end{array};$

接着，由于在图1所对应的实施例中，已经获得了定转子绕组变比N_aof，因此，在将N_aof、u_d、u_q、i_d和i_q在带入公式(4)后，即可求解得到励磁电流设定值对应的d轴电枢电感L_ad。

S24、更新励磁电流设定值，重复进行步骤S21到步骤S23，获取所有励磁电流设定值对应的d轴电感电枢电感L_ad；

为了能够得到不同d轴磁场下对应的d轴电感L_d，需要获取每个励磁电流设定值所对应的d轴电感电枢反应电感L_ad，因此，需要更新励磁电流设定值，并通过步骤S21到步骤S23，获取所有励磁电流设定值对应的d轴电感电枢电感L_ad。

S25、根据所述电枢反应电感L_ad，通过式(5)获取同步电机的d轴电感L_d；

公式(5)包括：L_d＝L_ad+L_sl；其中，L_sl是同步电机定子漏抗，通常认为其值与设计值相等，是已知参数。

在获得了不同饱和程度下的d轴电枢反应电感L_ad后(即，不同d轴磁场下对应的d轴反应电感L_ad)，即可通过公式(5)获取不同饱和程度下的同步电机d轴电感L_d。

进一步的，在本申请中，还可以包括有在测量同步电机q轴电感参数，如图3所示，包括步骤：

S31、在空载状态下，通过变频器为所述同步电机提供三相变频电源，设定d轴电流i_d＝0，励磁电流i_f为一半额定励磁电流值。

S32、在0至2倍额定值的q轴电流i_q范围内，预设多个q轴电流设定值。

S33、为所述同步电机提供一个所述q轴电流设定值的q轴电流；在将所述同步电机匀加速到额定转速(对应电角频率ω_r2)时，控制变频器减速停机；

获取所述q轴电流预设值的q轴电流所对应的u_ab、u_bc、i_a、i_b、θ_r；

S34、分别获取同步电机在1/2额定转速(对应电角频率ω_r1)和额定转速(对应电角频率ω_r2)时的线电压值u_ab和u_bc、电流值i_a和i_b，以及，转子位置角值θ_r；

S35、分别将所述u_ab和所述u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；将相电压u_a、u_b和相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q；

本步骤具体可以包括：

在实际应用中，将u_ab和所述u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b，具体可以根据公式(1)和公式(2)来获得，其中：

公式(1)包括： $u_a=\frac{{2u}_{\mathrm{ab}}+u_{\mathrm{bc}}}{3};$

公式(2)包括： $u_b=\frac{{-u}_{\mathrm{ab}}+u_{\mathrm{bc}}}{3}.$

在获得相电压u_a和u_b后，利用公式(3)，可以将相电压u_a和u_b，以及，相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q：公式(3)具体可以包括：

$\begin{array}{c}\left(\begin{array}{c}{u}_d\\ u_q\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\θ}}_r& \sin {\mathrm{\θ}}_r\\ -\sin {\mathrm{\θ}}_r& \cos {\mathrm{\θ}}_r\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 1/\sqrt{3}& 2/\sqrt{3}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{u}_a\\ u_b\end{array}\right)\\ \left(\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\θ}}_r& \sin {\mathrm{\θ}}_r\\ -\sin {\mathrm{\θ}}_r& \cos {\mathrm{\θ}}_r\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 1/\sqrt{3}& 2/\sqrt{3}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_a\\ i_b\end{array}\right)\end{array}.$

S36、根据公式(6)，计算出对应q轴电流下的同步电机q轴电感L_q；所述公式(6)包括：

$L_q=\frac{|u_{d1}-u_{d2}|}{|{\mathrm{\ω}}_{r2}-{\mathrm{\ω}}_{r1}|i_q};$

式中，u_d1为在同步电机在1/2额定电角频率ω_r1时所对应的d轴电压；u_d2为在同步电机在额定电角频率ω_r2时所对应的d轴电压；

S37、更新所述q轴电流设定值，重复进行S32到S36，获取各个q轴电流设定值所对应的q轴电感。

在实际应用中，一般可以根据q轴电流设定值的大小排序，依据逐步增大的原则，选取不同的q轴电流，重复进行S32到S36，得到不同q轴电流下的q轴电感。

综上所述，本申请中的技术方案通过利用电励磁同步电机调速系统中的变频器，无需外加力矩，在空载下进行简单的试验即可快捷、精确地辨识出同步电机的定转子绕组变比N_aof、不同饱和程度下的d轴电感L_d和q轴电感L_q等参数，以满足在不同工况下高性能同步电机调速需求，所以不需要专门的伺服驱动器及伺服电机作为外力源，因此对试验设备要求较低，便于试验的进行。

在本申请的另一实施例中，还提供了一种电励磁同步电机参数测量装置，如图4所示，包括：变频器01、励磁柜02、传感器组03、输入控制单元04，位置信号转换板05、参数获取控制单元06和数据处理单元07；

在测量定转子绕组变比参数时：

变频器01用于为同步电机提供三相变频电源，以驱动同步电机至额定转速；励磁柜02与变频器02连接，为同步电机提供励磁电源；

输入控制单元04用于预设N(N≥3)组包括定子d轴电流值i_d和转子励磁电流值i_f的预设输出值(i_dk,i_fk)，k＝1,2…N；在电机不饱和的条件下，输出其中一组预设输出值的定子d轴电流和转子励磁电流；

参数获取控制单元06用于当定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，通过传感器组03分别提取实时线电压值u_ab、u_bc和电流值i_a、i_b，以及，通过位置信号转换板05获取同步电机的转子位置角值θ_r；

数据处理单元07用于通过傅里叶变换获得实时电压值和电流值中的基波分量，并分别将u_ab和u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；

根据转子位置角值θ_r，将相电压u_a和u_b，以及相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q，获取与预设输出值对应的q轴电压u_qk；

更新预设输出值，获取每组预设输出值所对应的q轴电压u_qk；

将N个u_qk分别带入q轴电压方程，根据由N个所述q轴电压方程构成的求解方程组获取定转子绕组变比N_aof。

在本申请中，利用了电励磁同步电机调速系统中的变频器，通过变频器为同步电机提供三相变频电源，一般的，电励磁同步电机调速系统中的变频器为交直交电压型变流器，这样，在控制器的作用下，就可以为同步电机提供三相变频电源。在本申请中，传感器组包括有多个传感器，如电压传感器PT和电流传感器CT。

本申请中励磁柜具体可以是晶闸管整流桥，通过接收励磁电流i_f指令，就可以给同步电机提供励磁电源。

在测量定转子绕组变比参数时，需要驱动同步电机至额定转速，具体的，可以是，通过输入控制单元03，在空载状态下，控制变频器01将电机拖动到额定转速ω_r下，并稳定一段时间。此外，输入控制单元03还预设多组包括定子d轴电流值i_d和转子励磁电流值i_f的预设输出值，即，在电机不饱和的条件下，分配多组(大于等于3组)不同的定子d轴电流i_d和转子励磁电流i_f给定值，具体可以记作(i_dk，i_fk)，k＝1,2…N，即预设N组的预设输出值，每组预设输出值分别可以记作(i_d1，i_f1)、(i_d2，i_f2)。。。(i_dN，i_fN)。

在进行试验时，需要取多组预设输出值中的一组，来分别确定定子d轴电流的电流值和转子励磁电流的电流值，以进行输出。

本申请中，A相和B相电路中的电压值，即线电压值，通过电压传感器组03中的各个传感器PT测量来获得，可以记为u_ab，B相和C相之间的线电压值通过电压传感器PT测量来获得，实时电压值可以记为u_bc；A相电路和B相电路中的电流值，即相电流值，可以分别通过两个电流传感器CT测量来获得，A相电路中实时电流值可以记为i_a，B相电路中实时电流值可以记为i_b；此外，通过一个位置信号转换板05，可以测量同步电机转子的位置角θ_r。具体的，位置信号转换板05可以是变频器01的测量装置的一部分，它可以将同步电机的位置信号转换为0V～10V的电压信号。

试验过程中，参数获取控制单元06所获取的u_ab、u_bc、i_a、i_b、θ_r这5个测量值，具体可以是由波形记录仪来获取并存储的，即，在试验过程中通过波形记录仪来实时记录u_ab、u_bc、i_a、i_b、θ_r这5个测量值。波形记录仪的采样时间最小可以达到1us。所有的测量数据最终送入计算机中的数据处理单元07，以计算出相应的电机参数。

数据处理单元07在分析计算电机参数过程中，需要将电压u_ab和电压u_bc从线电压转换为相电压u_a和相电压u_b，具体包括：

由于测量的u_ab、u_bc、i_a、i_b含有大量的谐波，因此需要预先进行傅里叶分析，提取被测信号的基波分量。

在实际应用中，将u_ab和所述u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b，具体可以根据公式(1)和公式(2)来获得，其中：

公式(1)包括： $u_a=\frac{{2u}_{\mathrm{ab}}+u_{\mathrm{bc}}}{3};$

公式(2)包括： $u_b=\frac{{-u}_{\mathrm{ab}}+u_{\mathrm{bc}}}{3}.$

根据转子位置角值θ_r，将相电压u_a和u_b，以及相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q，并获取与预设输出值对应的q轴电压u_qk；

在获得相电压u_a和u_b后，利用公式(3)，可以将相电压u_a和u_b，以及，相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q：公式(3)具体可以包括：

$\begin{array}{c}\left(\begin{array}{c}{u}_d\\ u_q\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\θ}}_r& \sin {\mathrm{\θ}}_r\\ -\sin {\mathrm{\θ}}_r& \cos {\mathrm{\θ}}_r\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 1/\sqrt{3}& 2/\sqrt{3}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{u}_a\\ u_b\end{array}\right)\\ \left(\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\θ}}_r& \sin {\mathrm{\θ}}_r\\ -\sin {\mathrm{\θ}}_r& \cos {\mathrm{\θ}}_r\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 1/\sqrt{3}& 2/\sqrt{3}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_a\\ i_b\end{array}\right)\end{array}.$

更新预设输出值，从而获取每组不同预设输出值所对应的q轴电压u_qk；

由于的预设定子d轴电流值和转子励磁电流值的预设输出值包括有多组，因此，需要更新定子d轴电流和转子励磁电流的预设输出值，从而可以获取每组不同预设输出值所对应的q轴电压u_qk；以包括了定子d轴电流值和转子励磁电流值的预设输出值有3组为例，即，以N＝3为例，这样，就得到在不同的给定电流，即，3组预设输出值(i_d1，i_f1)、(i_d2，i_f2)和(i_d3，i_f3)所对应的q轴电压u_q1、u_q2和u_q3，具体包括：

将N个u_qk分别带入q轴电压方程，根据由N个所述q轴电压方程构成的求解方程组获取定转子绕组变比N_aof。

在获得多组预设输出值(i_d1，i_f1)、(i_d2，i_f2)和(i_dN，i_fN)所对应的q轴电压u_q1、u_q2。。。u_qN后，将这N个u_qk分别带入q轴电压方程，即可得到由N个q轴电压方程所构成的求解方程组；

具体的，q轴电压方程可以包括：

$u_q={\mathrm{\ω}}_r((L_{\mathrm{ad}}^u+L_{\mathrm{sl}})i_d+N_{\mathrm{aof}}{L}_{\mathrm{ad}}^u{i}_f);$

在上述q轴电压方程中，ω_r为电角频率，为已知参数。为d轴电枢反应电感值，是未知参数；N_aof为定转子绕组变比，是要辨识的参数；L_sl为同步电机定子漏感，通常认为其值与设计值相等，是已知参数。

由式q轴电压方程可知，每组(i_d、i_q，u_q)满足直线关系aX+bY＝Z，其中 $a={\mathrm{\ω}}_r(L_{\mathrm{ad}}^u+L_{\mathrm{sl}}),b={\mathrm{\ω}}_r{N}_{\mathrm{aof}}{L}_{\mathrm{ad}}^u;$ 对其进行直线拟合，即可得到系数a，b的值，进而可以辨识出参数N_aof，即得到了定转子绕组变比参数。

以在实际应用中，N＝3为例：在通过3组预设输出值(i_d1，i_f1)、(i_d2，i_f2)和(i_d3，i_f3)获取了对应的q轴电压u_q1、u_q2和u_q3后，将这3个u_qk分别带入q轴电压方程，可以得到如下求解方程组：

$u_{q1}={\mathrm{\ω}}_r((L_{\mathrm{ad}}^u+L_{\mathrm{sl}})i_{d1}+N_{\mathrm{aof}}{L}_{\mathrm{ad}}^u{i}_{f1}),$

$\begin{array}{c}{u}_{q2}={\mathrm{\ω}}_r((L_{\mathrm{ad}}^u+L_{\mathrm{sl}})i_{d2}+N_{\mathrm{aof}}{L}_{\mathrm{ad}}^u{i}_{f2}),\end{array}$ 和，

$\begin{array}{c}{u}_{q3}={\mathrm{\ω}}_r((L_{\mathrm{ad}}^u+L_{\mathrm{sl}})i_{d3}+N_{\mathrm{aof}}{L}_{\mathrm{ad}}^u{i}_{f3}).\end{array}$

通过上述求解方程组中的三个公式，即可求得N_aof，即，得到了定转子绕组变比参数。

综上所述，在本申请中，通过变频器为同步电机提供三相变频电源，并通过与变频器连接的励磁柜为同步电机提供励磁电源，在电机不饱和的条件下，输出预设输出值的定子d轴电流和转子励磁电流，当定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，分别获取所述变频器输出的实时电压值和电流值和所述同步电机的转子位置角值；在将上述电压值和电流值转换为相电压和相电流后，根据转子位置角值将相电压和相电流转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q，并获取与预设值对应的q轴电压u_qk，接着，通过不断地更新预设值，从而可以获取多个不同预设值所对应的q轴电压u_qk，进而可以根据同步电机q轴电压方程生成定转子绕组变比N_aof，本申请中的技术方案通过利用电励磁同步电机调速系统中的变频器，无需外加力矩，在空载下进行简单的试验即可快捷、精确地辨识出同步电机的定转子绕组变比，以满足在不同工况下高性能同步电机调速需求，所以不需要专门的伺服驱动器及伺服电机作为外力源，因此对试验设备要求较低，便于试验的进行。

进一步的，在本申请中的电励磁同步电机参数测量装置，在测量同步电机d轴电感参数时，

输入控制单元04用于，在0.2至1.5倍励磁电流i_f额定值的范围内，预设多个励磁电流设定值；通过变频器01为同步电机提供三相变频电源，使d轴电流为0，驱动同步电机至预设转速；为同步电机提供一个所述励磁电流设定值的励磁电流；

参数获取控制单元06用于，当定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，通过传感器组03分别提取实时线电压值u_ab、u_bc和电流值i_a、i_b；

数据处理单元07用于，通过傅里叶变换获得实时电压值和电流值中的基波分量，并分别将电压u_ab、u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；

将相电压u_a、u_b和相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q；根据定转子绕组变比N_aof和公式(4)，获取励磁电流设定值对应的d轴电枢反应电感L_ad；

公式(4)包括：

$L_{\mathrm{ad}}=\frac{U_q}{{\mathrm{\ω}}_r{N}_{\mathrm{aof}}{i}_f};$

更新励磁电流设定值，以获取所有励磁电流设定值对应的d轴电感电枢反应电感L_ad；

根据电枢反应电感L_ad，通过公式(5)获取同步电机的d轴电感L_d；

公式(5)包括：

L_d＝L_ad+L_sl。

通过本申请中电励磁同步电机参数测量装置测量同步电机d轴电感参数的工作原理和所取得的有益效果可以参考图2所对应的测量同步电机d轴电感参数的方法，在此就不再赘述。

进一步的，在本申请中的电励磁同步电机参数测量装置，在测量同步电机q轴电感参数时，

输入控制单元04用于，在空载状态下，通过变频器01为同步电机提供三相变频电源，设定d轴电流i_d＝0，励磁电流i_f为一半额定值；

在0至2倍额定值的q轴电流i_q范围内，预设多个q轴电流设定值；为同步电机提供一个q轴电流设定值的q轴电流；在将同步电机匀加速到额定转速时，控制变频器01减速停机；

参数获取控制单元06用于，通过传感器组03分别获取同步电机在1/2额定转速和额定转速时的线电压值u_ab和u_bc、电流值i_a和i_b，以及，通过位置信号转换板获取同步电机的转子位置角值θ_r；

数据处理单元07用于，分别将u_ab和u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；将相电压u_a、u_b和相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q；

根据公式(6)，计算出对应q轴电流下的同步电机q轴电感L_q；所述公式(6)包括：

$L_q=\frac{|u_{d1}-u_{d2}|}{|{\mathrm{\ω}}_{r2}-{\mathrm{\ω}}_{r1}|i_q};$

式中，ω_r1为同步电机在1/2额定转速时对应的电角频率；ω_r2为同步电机在额定转速时对应的电角频率；u_d1为在同步电机在1/2额定转速时所对应的d轴电压；u_d2为在同步电机在额定电角频率时所对应的d轴电压；

更新q轴电流设定值获取各个q轴电流设定值所对应的q轴电感。

通过本申请中电励磁同步电机参数测量装置测量同步电机q轴电感参数的工作原理和所取得的有益效果可以参考图3所对应的测量同步电机q轴电感参数的方法，在此就不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例提供的装置而言，由于其与实施例提供的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所提供的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所提供的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种电励磁同步电机参数测量方法，其特征在于，包括：

在测量定转子绕组变比参数时，包括步骤：

S11、通过变频器为所述同步电机提供三相变频电源，驱动所述同步电机至额定转速，并通过与所述变频器连接的励磁柜为所述同步电机提供励磁电源；

S12、预设N组包括定子d轴电流值i_d和转子励磁电流值i_f的预设输出值(i_dk,i_fk)，k＝1,2…N；在电机不饱和的条件下，输出其中一组所述预设输出值的定子d轴电流和转子励磁电流；所述N大于等于3；

S13、当定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，分别提取实时线电压值u_ab、u_bc和相电流i_a、i_b，通过傅里叶变换获得实时线电压值和电流值中的基波分量，并分别将所述u_ab和所述u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；

S14、根据转子位置角值θ_r，将所述相电压u_a和u_b，以及相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q，获取与所述预设输出值对应的q轴电压u_qk；

S15、更新所述预设输出值，重复步骤S12到步骤S14，获取每组所述预设输出值所对应的q轴电压u_qk；

S16、将N个u_qk分别带入q轴电压方程，根据由N个所述q轴电压方程构成的求解方程组获取定转子绕组变比N_aof。

2.根据权利要求1所述电励磁同步电机参数测量方法，其特征在于，在测量定转子绕组变比参数后，还包括：

在测量同步电机d轴电感参数时，包括步骤：

S21、在0.2至1.5倍励磁电流i_f范围内，预设多个励磁电流设定值；通过变频器为所述同步电机提供三相变频电源，使d轴电流为0，驱动所述同步电机至预设转速；为所述同步电机提供一个所述励磁电流设定值的励磁电流；

S22、当定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，分别提取所述实时线电压值u_ab、u_bc和相电流i_a、i_b，通过傅里叶变换获得实时线电压值和电流值中的基波分量，并分别将所述实时线电压值u_ab、u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；

S23、将相电压u_a、u_b和相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q；根据所述定转子绕组变比N_aof和公式(4)，获取所述励磁电流设定值对应的d轴电枢反应电感L_ad；

所述公式(4)包括：

所述ω_r为同步电机的电角频率；

S24、更新所述励磁电流设定值，重复进行步骤S21到步骤S23，获取所有励磁电流设定值对应的d轴电枢反应电感L_ad；

S25、根据所述电枢反应电感L_ad，通过公式(5)获取同步电机的d轴电感L_d；

所述公式(5)包括：

L_d＝L_ad+L_sl；所述L_sl为同步电机定子漏抗。

3.根据权利要求1所述电励磁同步电机参数测量方法，其特征在于，还包括：

在测量同步电机q轴电感参数时，包括步骤：

S31、在空载状态下，通过变频器为所述同步电机提供三相变频电源，设定d轴电流i_d＝0，励磁电流i_f为一半额定值；

S32、在0至2倍额定值的q轴电流i_q范围内，预设多个q轴电流设定值；

S33、为所述同步电机提供一个所述q轴电流设定值的q轴电流；在将所述同步电机匀加速到额定转速时，控制变频器减速停机；

S34、分别获取同步电机在1/2额定转速和额定转速时的实时线电压值u_ab和u_bc、相电流i_a和i_b，以及转子位置角值θ_r；

S35、分别将所述u_ab和所述u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；将相电压u_a、u_b和相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q；

S36、根据公式(6)，计算出对应q轴电流下的同步电机q轴电感L_q；所述公式(6)包括：

$L_q=\frac{|u_{d1}-u_{d2}|}{|{\mathrm{\ω}}_{r2}-{\mathrm{\ω}}_{r1}|i_q};$

式中，ω_r1为同步电机在1/2额定转速时对应的电角频率；ω_r2为同步电机在额定转速时对应的电角频率；u_d1为在同步电机在1/2额定转速时所对应的d轴电压；u_d2为在同步电机在额定电角频率时所对应的d轴电压；

S37、更新所述q轴电流设定值，重复进行S32到S36，获取各个q轴电流设定值所对应的q轴电感。

4.根据权利要求2所述电励磁同步电机参数测量方法，其特征在于，所述预设转速，包括：同步电机的70％额定转速。

5.一种电励磁同步电机参数测量装置，其特征在于，包括：变频器、励磁柜、输入控制单元，位置信号转换板、传感器组、参数获取控制单元和数据处理单元；

在测量定转子绕组变比参数时：

所述变频器用于为所述同步电机提供三相变频电源，以驱动所述同步电机至额定转速；所述励磁柜与所述变频器连接，为所述同步电机提供励磁电源；

所述输入控制单元用于预设N组包括定子d轴电流值i_d和转子励磁电流值i_f的预设输出值(i_dk,i_fk)，k＝1,2…N；在电机不饱和的条件下，输出其中一组所述预设输出值的定子d轴电流和转子励磁电流；所述N大于等于3；

参数获取控制单元用于当定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，通过所述传感器组分别提取实时线电压值u_ab、u_bc和相电流i_a、i_b，以及，通过所述位置信号转换板获取同步电机的转子位置角值θ_r；

所述数据处理单元用于通过傅里叶变换获得实时线电压值和电流值中的基波分量，并分别将所述u_ab和所述u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；

根据转子位置角值θ_r，将所述相电压u_a和u_b，以及相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q，获取与所述预设输出值对应的q轴电压u_qk；

更新所述预设输出值，获取每组所述预设输出值所对应的q轴电压u_qk；

将N个u_qk分别带入q轴电压方程，根据由N个所述q轴电压方程构成的求解方程组获取定转子绕组变比N_aof。

6.根据权利要求5所述电励磁同步电机参数测量装置，其特征在于，

在测量同步电机d轴电感参数时，

所述输入控制单元用于，在0.2至1.5倍励磁电流i_f额定值的范围内，预设多个励磁电流设定值；通过变频器为所述同步电机提供三相变频电源，使d轴电流为0，驱动所述同步电机至预设转速；为所述同步电机提供一个所述励磁电流设定值的励磁电流；

参数获取控制单元用于，当定子d轴电流和转子励磁电流稳定后，通过所述传感器组分别提取所述实时线电压值u_ab、u_bc和相电流i_a、i_b；

所述数据处理单元用于，通过傅里叶变换获得实时线电压值和电流值中的基波分量，并分别将所述实时线电压值u_ab、u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；

将相电压u_a、u_b和相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q；根据所述定转子绕组变比N_aof和公式(4)，获取所述励磁电流设定值对应的d轴电枢反应电感L_ad；

所述公式(4)包括：

所述ω_r为同步电机的电角频率；

更新所述励磁电流设定值，以获取所有励磁电流设定值对应的d轴电感电枢反应电感L_ad；

根据所述电枢反应电感L_ad，通过公式(5)获取同步电机的d轴电感L_d；

所述公式(5)包括：

L_d＝L_ad+L_sl；所述L_sl为同步电机定子漏抗。

7.根据权利要求5所述电励磁同步电机参数测量装置，其特征在于，

在测量同步电机q轴电感参数时，

所述输入控制单元用于，在空载状态下，通过所述变频器为所述同步电机提供三相变频电源，设定d轴电流i_d＝0，励磁电流i_f为一半额定值；

在0至2倍额定值的q轴电流i_q范围内，预设多个q轴电流设定值；为所述同步电机提供一个所述q轴电流设定值的q轴电流；在将所述同步电机匀加速到额定转速时，控制变频器减速停机；

所述参数获取控制单元用于，通过所述传感器组分别获取同步电机在1/2额定转速和额定转速时的实时线电压值u_ab和u_bc、相电流i_a和i_b，以及，通过位置信号转换板获取同步电机的转子位置角值θ_r；

所述数据处理单元用于，分别将所述u_ab和所述u_bc从线电压转换为相电压u_a和u_b；将相电压u_a、u_b和相电流i_a、i_b转换到d/q坐标系下的u_d、u_q和i_d、i_q；

根据公式(6)，计算出对应q轴电流下的同步电机q轴电感L_q；所述公式(6)包括：

$L_q=\frac{|u_{d1}-u_{d2}|}{|{\mathrm{\ω}}_{r2}-{\mathrm{\ω}}_{r1}|i_q};$

式中，ω_r1为同步电机在1/2额定转速时对应的电角频率；ω_r2为同步电机在额定转速时对应的电角频率；u_d1为在同步电机在1/2额定转速时所对应的d轴电压；u_d2为在同步电机在额定电角频率时所对应的d轴电压；

更新所述q轴电流设定值获取各个q轴电流设定值所对应的q轴电感。

8.根据权利要求6所述电励磁同步电机参数测量装置，其特征在于，所述预设转速，包括：同步电机的70％额定转速。

9.根据权利要求5至8中任一所述电励磁同步电机参数测量装置，其特征在于，所述参数获取控制单元包括波形记录仪。