I. Hensikten og betydningen av å måle synkron induktans
(1)Formål med å måle parametrene for synkron induktans (dvs. kryssakseinduktans)
AC- og DC-induktansparametrene er de to viktigste parameterne i en permanentmagnet synkronmotor. Deres nøyaktige innsamling er forutsetningen og grunnlaget for beregning av motorkarakteristikk, dynamisk simulering og hastighetskontroll. Den synkrone induktansen kan brukes til å beregne mange steady-state egenskaper som effektfaktor, effektivitet, dreiemoment, ankerstrøm, effekt og andre parametere. I kontrollsystemet til permanentmagnetmotorer som bruker vektorkontroll, er de synkrone induktorparametrene direkte involvert i kontrollalgoritmen, og forskningsresultatene viser at i det svake magnetiske området kan unøyaktigheten av motorparametrene føre til en betydelig reduksjon av dreiemomentet. og kraft. Dette viser viktigheten av synkrone induktorparametere.
(2) Problemer som må noteres ved måling av synkron induktans
For å oppnå en høy effekttetthet er strukturen til permanentmagnetsynkronmotorer ofte designet for å være mer kompleks, og den magnetiske kretsen til motoren er mer mettet, noe som resulterer i at den synkrone induktansparameteren til motoren varierer med metningen av motoren. den magnetiske kretsen. Med andre ord vil parametrene endres med driftsforholdene til motoren, helt med de nominelle driftsforholdene til de synkrone induktansparametrene kan ikke nøyaktig gjenspeile motorparameternes natur. Derfor er det nødvendig å måle induktansverdiene under forskjellige driftsforhold.
2.permanent magnet motor synkron induktans målemetoder
Denne artikkelen samler ulike metoder for å måle synkron induktans og gjør en detaljert sammenligning og analyse av dem. Disse metodene kan grovt kategoriseres i to hovedtyper: direkte lasttest og indirekte statisk test. Statisk testing er videre delt inn i AC statisk testing og DC statisk testing. I dag vil den første delen av våre "Synchronous Inductor Test Methods" forklare belastningstestmetoden.
Litteratur [1] introduserer prinsippet om direkte belastningsmetode. Permanentmagnetmotorer kan vanligvis analyseres ved å bruke dobbeltreaksjonsteorien for å analysere belastningsoperasjonen, og fasediagrammene for generator- og motordrift er vist i figur 1 nedenfor. Effektvinkelen θ til generatoren er positiv med E0 over U, effektfaktorvinkelen φ er positiv med I over U, og den interne effektfaktorvinkelen ψ er positiv med E0 over I. Effektvinkelen θ til motoren er positiv med U som overstiger E0, er effektfaktorvinkelen φ positiv med U som overstiger I, og den interne effektfaktorvinkelen ψ er positiv med I over E0.
Fig. 1 Fasediagram av permanent magnet synkron motordrift
(a) Generatortilstand (b) Motortilstand
I henhold til dette fasediagrammet kan oppnås: når permanentmagnetmotorens belastningsdrift, målt tomgangseksitasjonselektromotorisk kraft E0, ankerterminalspenning U, strøm I, effektfaktorvinkel φ og effektvinkel θ og så videre, kan oppnås anker strøm av den rette aksen, tverraksekomponent Id = Isin (θ - φ) og Iq = Icos (θ - φ), så kan Xd og Xq være hentet fra følgende ligning:
Når generatoren går:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Når motoren går:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
De stabile parametrene til synkronmotorer med permanent magnet endres når driftsforholdene til motoren endres, og når ankerstrømmen endres, endres både Xd og Xq. Derfor, når du bestemmer parametrene, sørg for å også angi motorens driftsforhold. (Mengde av vekselstrøm og likestrøm eller statorstrøm og intern effektfaktorvinkel)
Hovedvanskeligheten ved måling av de induktive parameterne ved direkte belastningsmetoden ligger i måling av effektvinkelen θ. Som vi vet, er det fasevinkelforskjellen mellom motorterminalspenningen U og den elektromotoriske eksitasjonskraften. Når motoren går stabilt, kan sluttspenningen oppnås direkte, men E0 kan ikke oppnås direkte, så den kan kun oppnås ved en indirekte metode for å oppnå et periodisk signal med samme frekvens som E0 og en fast faseforskjell for å erstatte E0 for å gjøre en fasesammenligning med sluttspenningen.
De tradisjonelle indirekte metodene er:
1) i ankersporet til motoren under test nedgravd stigning og motorens originale spole av flere vindinger med fin ledning som en målespole, for å oppnå samme fase med motorviklingen under testspenningssammenligningssignal, gjennom sammenligning av effektfaktorvinkelen kan oppnås.
2) Installer en synkronmotor på akselen til motoren som testes som er identisk med motoren som testes. Spenningsfasemålemetoden [2], som vil bli beskrevet nedenfor, er basert på dette prinsippet. Det eksperimentelle koblingsskjemaet er vist i figur 2. TSM er den permanentmagnetiske synkronmotoren som testes, ASM er en identisk synkronmotor som i tillegg kreves, PM er primus motor, som enten kan være en synkronmotor eller en DC motor, B er bremsen, og DBO er et dobbeltstråleoscilloskop. Fasene B og C til TSM og ASM er koblet til oscilloskopet. Når TSM er koblet til en trefase strømforsyning, mottar oscilloskopet signalene VTSM og E0ASM. fordi de to motorene er identiske og roterer synkront, er ikke-last-bakpotensialet til TSM-en til testeren og ubelastet-bakpotensialet til ASM, som fungerer som en generator, E0ASM, i fase. Derfor kan effektvinkelen θ, dvs. faseforskjellen mellom VTSM og E0ASM måles.
Fig. 2 Eksperimentelt koblingsskjema for måling av effektvinkel
Denne metoden er ikke veldig vanlig, hovedsakelig fordi: ① i rotorakselen montert liten synkronmotor eller roterende transformator som kreves for å bli målt motor har to aksel utstrakt ende, som ofte er vanskelig å gjøre. ② Nøyaktigheten til effektvinkelmålingen avhenger i stor grad av det høye harmoniske innholdet i VTSM og E0ASM, og hvis det harmoniske innholdet er relativt stort, vil nøyaktigheten av målingen reduseres.
3) For å forbedre effektvinkeltestens nøyaktighet og brukervennlighet, nå mer bruk av posisjonssensorer for å oppdage rotorposisjonssignalet, og deretter fasesammenligning med sluttspenningstilnærmingen
Grunnprinsippet er å installere en projisert eller reflektert fotoelektrisk skive på akselen til den målte permanentmagnetiske synkronmotoren, antall jevnt fordelte hull på skiven eller svart-hvite markører og antall polpar til synkronmotoren som testes . Når disken roterer én omdreining med motoren, mottar den fotoelektriske sensoren p rotorens posisjonssignaler og genererer lavspenningspulser. Når motoren går synkront, er frekvensen til dette rotorposisjonssignalet lik frekvensen til ankerterminalspenningen, og dens fase reflekterer fasen til den elektromotoriske eksitasjonskraften. Synkroniseringspulssignalet forsterkes ved å forme, faseforskyves og testmotorens armaturspenning for fasesammenligning for å få faseforskjellen. Still inn når motoren er uten belastning, faseforskjellen er θ1 (omtrentlig at på dette tidspunktet er effektvinkelen θ = 0), når lasten kjører, er faseforskjellen θ2, så er faseforskjellen θ2 - θ1 den målte permanent magnet synkron motorlasteffektvinkelverdi. Det skjematiske diagrammet er vist i figur 3.
Fig. 3 Skjematisk diagram av effektvinkelmåling
Som i den fotoelektriske disk jevnt belagt med svart og hvitt merke er vanskeligere, og når den målte permanent magnet synkrone motorpoler samtidig merking disk kan ikke være felles med hverandre. For enkelhets skyld kan den også testes i den permanente magnetmotorens drivaksel pakket inn i en sirkel av svart tape, belagt med et hvitt merke, den reflekterende fotoelektriske sensorens lyskilde som sendes ut av lyset samlet i denne sirkelen på overflaten av tapen. På denne måten vil hver sving av motoren, fotoelektrisk sensor i den lysfølsomme transistoren motta et reflektert lys og ledning en gang, noe som resulterer i et elektrisk pulssignal, etter forsterkning og forming for å få et sammenligningssignal E1. fra testmotorens ankerviklingsende av enhver tofasespenning, av spenningstransformatoren PT ned til en lavspenning, sendt til spenningskomparatoren, dannelsen av en representant for den rektangulære fasen til spenningspulssignalet U1. U1 ved p-delingsfrekvensen, fasekomparatorsammenligningen for å få en sammenligning mellom fasen og fasekomparatoren. U1 ved p-delingsfrekvensen, av fasekomparatoren for å sammenligne dens faseforskjell med signalet.
Ulempen med metoden for måling av effektvinkel ovenfor er at forskjellen mellom de to målingene bør gjøres for å oppnå effektvinkelen. For å unngå at de to størrelsene trekkes fra og redusere nøyaktigheten, i målingen av lastfaseforskjellen θ2, U2-signalreverseringen, er den målte faseforskjellen θ2'=180 ° - θ2, effektvinkelen θ=180 ° - ( θ1 + θ2'), som konverterer de to størrelsene fra subtraksjonen av fasen til addisjonen. Fasemengdediagrammet er vist i fig. 4.
Fig. 4 Prinsipp for faseaddisjonsmetode for beregning av faseforskjell
En annen forbedret metode bruker ikke den rektangulære bølgeformens spenningssignalfrekvensdeling, men bruker en mikrodatamaskin til å registrere signalbølgeformen samtidig, henholdsvis gjennom inngangsgrensesnittet, registrere tomgangsspenningen og rotorposisjonssignalbølgeformene U0, E0, samt lastspenningen og rotorposisjonen rektangulære bølgeformsignaler U1, E1, og flytt deretter bølgeformene til de to opptakene i forhold til hverandre til bølgeformer av to spennings rektangulære bølgeformsignaler overlappes fullstendig når faseforskjellen mellom de to rotorene. Faseforskjellen mellom de to rotorposisjonssignalene er effektvinkelen; eller flytt bølgeformen til de to rotorposisjonssignalbølgeformene faller sammen, da er faseforskjellen mellom de to spenningssignalene effektvinkelen.
Det skal påpekes at den faktiske tomgangsdriften av permanentmagnet synkronmotor, kraftvinkelen ikke er null, spesielt for små motorer, på grunn av tomgangsdrift av tomgangstap (inkludert stator kobbertap, jerntap, mekanisk tap, bortkommen tap) er relativt stort, hvis du tror at tomgangseffektvinkelen på null, vil det forårsake en stor feil i målingen av effektvinkelen, som kan brukes til å få DC-motoren til å kjøre inn motorens tilstand, styringsretningen og testmotorstyringen konsistent, med DC-motorstyringen kan DC-motoren kjøre på samme tilstand, og DC-motoren kan brukes som en testmotor. Dette kan få DC-motoren til å kjøre i motortilstand, styringen og testmotorens styring i samsvar med DC-motoren for å gi alt akseltapet til testmotoren (inkludert jerntap, mekanisk tap, bortkommen tap, etc.). Vurderingsmetoden er at testmotorens inngangseffekt er lik statorens kobberforbruk, det vil si P1 = pCu, og spenningen og strømmen i fase. Denne gangen tilsvarer den målte θ1 effektvinkelen på null.
Sammendrag: fordelene med denne metoden:
① Direkte belastningsmetoden kan måle metningsinduktansen i stabil tilstand under forskjellige belastningstilstander, og krever ikke en kontrollstrategi, som er intuitiv og enkel.
Fordi målingen gjøres direkte under belastning, kan metningseffekten og påvirkningen av demagnetiseringsstrømmen på induktansparametrene tas i betraktning.
Ulemper med denne metoden:
① Direktebelastningsmetoden må måle flere mengder samtidig (trefasespenning, trefasestrøm, effektfaktorvinkel, etc.), måling av effektvinkelen er vanskeligere, og nøyaktigheten av testen av hver mengde har en direkte innvirkning på nøyaktigheten av parameterberegninger, og alle slags feil i parametertesten er enkle å akkumulere. Derfor, når du bruker metoden med direkte belastning for å måle parametrene, bør du være oppmerksom på feilanalysen og velge en høyere nøyaktighet av testinstrumentet.
② Verdien av den elektromotoriske eksitasjonskraften E0 i denne målemetoden erstattes direkte av motorterminalspenningen uten belastning, og denne tilnærmingen gir også iboende feil. Fordi permanentmagnetens driftspunkt endres med belastningen, noe som betyr at ved forskjellige statorstrømmer er permeabiliteten og flukstettheten til permanentmagneten forskjellige, så den resulterende elektromotoriske eksitasjonskraften er også forskjellig. På denne måten er det lite nøyaktig å erstatte den elektromotoriske eksitasjonskraften under belastningstilstand med den elektromotoriske eksitasjonskraften uten belastning.
Referanser
[1] Tang Renyuan et al. Moderne permanent magnet motor teori og design. Beijing: Machinery Industry Press. mars 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Permanent Magnet Motor Technology, Design and Applications, 2nd ed. New York: Marcel Dekker, 2002:170~171
Copyright: Denne artikkelen er et opptrykk av WeChats offentlige nummermotorkikk (电机极客), den originale lenkenhttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Denne artikkelen representerer ikke vårt selskaps synspunkter. Hvis du har ulike meninger eller synspunkter, vennligst korriger oss!
Innleggstid: 18-jul-2024