同步電機之用直流衰減法測量永磁同步電機穩態(tài)和瞬態(tài)參數

1 .2.1直流衰減法的基本原理

直流衰減法的基本原理是利用電樞繞組中達到穩定的直流電流因失去激勵電壓而經(jīng)電阻衰減到零的過(guò)渡過(guò)程來(lái)確定電機的參數。圖119所示的單回路法是直流衰減法使用較早、較多的試驗接線(xiàn)方式。為了確定d軸及q軸參數，應將轉子轉到直軸或交軸位置，然后打開(kāi)開(kāi)關(guān)S，采取直流電流衰減曲線(xiàn)，如圖11一10所示。它可以用指數函數來(lái)表示，指數項的數目取決于藕合回路的多少。異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機轉子上沒(méi)有勵磁繞組，轉子起動(dòng)（阻尼）繞組可近似用直軸和交軸的等效阻尼繞組來(lái)代替，因此直流衰減電流可以表示成雙指數曲線(xiàn)形式，即。針對試驗中的電流衰減曲線(xiàn)，過(guò)去大多采用光線(xiàn)示波器拍攝電流波形，數據采樣由人工完成，這將帶來(lái)較大的誤差。現在可利用微型計算機和高速A / D轉換器結合采徉直流電流衰減曲線(xiàn)，并應用最小二乘法系統辨識理論，既提高數據處理精度，又避免人工采樣和手工作圖引起的誤差。

12..2小電流直流衰減法

我們知道，直流衰減法原理的推導是在假定直流電流衰減過(guò)程中電機的參數保持不變的基礎上的實(shí)際上，在直流電流衰減過(guò)程中，電機的飽和程度是不斷變化的，其電抗參數也是不斷變化的，這樣通過(guò)處理直流衰減曲線(xiàn)得不到正確的飽和參數值。

為了考慮磁路飽和程度對電抗參數的影響，將直流衰減法進(jìn)行改進(jìn)，發(fā)展成小電流直流衰減法。該方法是使電樞繞組中決定磁路飽和程度的大直流電流保持不變，而在該電流的d或q軸分量中疊加一個(gè)幅值較小的直流衰減電流，通過(guò)對該小直流衰電流的辨識來(lái)確定飽和參數。圖11一11是小直流電流衰減曲線(xiàn)為了計及交、直軸交叉飽和的影響，進(jìn)一步發(fā)展成雙回路法，如圖11一12所示，既有一決定直軸（測直軸參數時(shí)）或交軸（測交軸參數時(shí)）飽和的恒定直流11（或11一I，因I 。較小，認為電在I，和I上一I 。的飽和程度是一樣的），又有一考慮交叉飽和的交軸（測直軸參數時(shí)）或直軸（測交軸數時(shí)）恒定直流電流12 。因而，它既能很好地考慮飽和對參數的影響，又能很好地考慮交叉飽和對參數的影響。這些直流電流都可隨意調節，因此，它能測得電機在任意工作狀況（任意交、直軸電流）下參數變化的規律。為使試驗時(shí)的電機飽和情況與電機實(shí)際運行時(shí)一樣，須將直流量折算成相應的交流量。設電機運行時(shí)直軸電流有效值為IJ ,交軸電流有效值為幾，則直軸電樞磁動(dòng)勢為，交軸電樞磁動(dòng)勢為，式中N為電樞繞組每相串聯(lián)匝數，K辦．為基波繞組因數），直流11 、 I：分別產(chǎn)生的等效電樞磁動(dòng)勢為。當測直軸參數時(shí)，要求；同樣當惻交軸參數時(shí)。

由于衰減電流是從一個(gè)恒定直流值衰減到另一個(gè)直流值，取樣電阻R，上有一個(gè)比較大的恒定直流偏移電壓．故接入一個(gè)與之相平衡的反向電壓來(lái)抵消直流偏移電壓，這樣取樣電阻上的小直流衰減電流經(jīng)差動(dòng)放大后再進(jìn)行模數轉換，可以提高A加轉換器的利用率，提高采樣精度．在進(jìn)行永磁同步電機的直流衰減法試驗時(shí)，還有一個(gè)怎樣判斷定子合成磁動(dòng)勢方向與轉子直軸或交軸軸線(xiàn)重合的問(wèn)題。由于永磁同步電機沒(méi)有勵磁繞組，不能用在定子某相繞組施加一低壓交流電壓，看勵磁繞組短接感應電流大小變化的情況來(lái)判斷。這時(shí)可利用直流雙臂電橋法來(lái)判斷，把進(jìn)行參數測試的兩相電樞繞組串聯(lián)接入直流雙臂電橋，慢慢轉動(dòng)電機轉子．直到雙臂電橋的檢計指針在轉動(dòng)轉子瞬間幾乎不發(fā)生偏轉為止，這時(shí)可認為接入電橋的電樞繞組合成磁動(dòng)勢方向與轉子直軸重合。判斷與交軸重合也可以用以上方法來(lái)實(shí)現。