偶數(shù)單元交流永磁電機轉(zhuǎn)矩波動測試方法
【專利摘要】一種偶數(shù)單元交流永磁電機轉(zhuǎn)矩波動測試方法，屬于電機測試【技術領域】。為了解決目前采用直接測量法測試多相偶數(shù)單元永磁同步電機的轉(zhuǎn)矩波動時，需要外加負載設備的問題，本發(fā)明利用多相偶數(shù)單元永磁同步電機偶數(shù)單元的繞組結(jié)構特點在測試電機轉(zhuǎn)矩波動時，能利用部分單元電機電動運行作為輸入功率端，部分單元電機發(fā)電運行作為輸出功率端，從而在模擬電機負載的情況下，保證電機所有單元運行。通過測試這種狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩波動和相關電機參數(shù)等效測試出某一負載狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩波動曲線，通過改變發(fā)電單元電機的負載電阻即可等效測試出電機任意輸出功率狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩波動，從而既等效測試出了電機的轉(zhuǎn)矩波動又省去了外加的負載裝置。
【專利說明】偶數(shù)單元交流永磁電機轉(zhuǎn)矩波動測試方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電機測試【技術領域】，涉及一種多相偶數(shù)單元永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動的測試方法。
【背景技術】
[0002]目前，對于永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動的動態(tài)測試方法主要分為直接測量方法和間接測量方法。其中，直接測量方法能相對準確測試出電機的轉(zhuǎn)矩波動，而間接測量方法則需要依賴于處理器的計算速度和其間接測試參數(shù)的準確性，無形中增加了測試誤差。但是針對大功率電機的轉(zhuǎn)矩波動測試也存在一些問題。一般情況下，測試電機的轉(zhuǎn)矩需要外加測功機或機械負載裝置作為負載，這就增加了測試所需的設備條件。對于大功率低速永磁同步電機這種運行轉(zhuǎn)速較低(一般不超過200rpm)、轉(zhuǎn)矩很大的待測電機而言，需要很大容量的直流電機及其輔助設備作為負載，有些實驗室或研究所根本不具備數(shù)百千瓦甚至兆瓦級的直流電機負載實驗條件，完成不了這種測試。而且加入負載后，測試裝置將由電機和力矩傳感器串聯(lián)，變?yōu)殡姍C、負載和力矩傳感器串聯(lián)，增加了軸向長度，影響轉(zhuǎn)矩波動的測試精度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是為了解決目前采用直接測量法測試多相偶數(shù)單元永磁同步電機的轉(zhuǎn)矩波動時，需要外加負載設備的問題，提供一種無機械負荷的多相偶數(shù)單元永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動的測試方法。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0005]一種偶數(shù)單元交流永磁電機轉(zhuǎn)矩波動測試方法，包括如下步驟:
[0006]步驟一:利用多相偶數(shù)單元永磁同步電機的結(jié)構特點，通過在一個單元電機內(nèi)加直流電，使電機處于某一位置，在一相繞組兩端加入帶有直流偏置的正弦交流電壓信號，直流偏置電壓分量與待測運行狀態(tài)下相繞組電壓相等。測量這相繞組的電流以及其他相繞組電流,從而得到這一位置處電機繞組自感和其與其他繞組的互感,改變加電單元電機內(nèi)直流電矢量，使電機處于其他位置，從而測量出一個電周期內(nèi)電機繞組自感和互感隨轉(zhuǎn)子位置變化的曲線。
[0007]步驟二:處理自感和互感曲線，利用傅里葉分解得到其各自的恒定分量和諧波分量。通過對自感和互感的諧波分量進行處理，可以得到模擬電機某一運行狀態(tài)相電流I時，等效測試狀態(tài)相電流為I’。
[0008]步驟三:將&個相鄰的單元電機用作發(fā)電單元，接負載電阻；同時，將N2個相鄰的單元電機用作電動單元，連接到控制驅(qū)動器，控制驅(qū)動器先關斷。其中，N1 = N27N^N2 = N。
[0009]步驟四:控制驅(qū)動器開始運行，使電動單元相電流值為I’，通過力矩傳感器讀出一個電周期內(nèi)的轉(zhuǎn)矩波動曲線，同時測量發(fā)電單元的相電流值12’。
[0010] 步驟五:用電動單元相電流值為I’和測量得到的發(fā)電單元的相電流值12’以及不同繞組間互感曲線，計算出互感不對稱帶來的轉(zhuǎn)矩波動曲線。[0011]步驟步:用力矩傳感器讀出一個電周期內(nèi)的轉(zhuǎn)矩波動曲線減去計算出互感不對稱帶來的轉(zhuǎn)矩波動曲線得到等效測試出的電機轉(zhuǎn)矩波動曲線。
[0012]步驟七:改變發(fā)電單元的負載電阻值大小，重復以上步驟即可得到任意狀態(tài)下電機的轉(zhuǎn)矩波動曲線。
[0013]本發(fā)明所述多相偶數(shù)單元永磁同步電機的定子繞組具有N個獨立運行單元，每個獨立運行單元為3相對稱交流繞組，多相偶數(shù)單元永磁同步電機的相數(shù)m為:m = 3XN，其中N為大于I的偶數(shù)。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點是利用多相偶數(shù)單元永磁同步電機偶數(shù)單元的繞組結(jié)構特點在測試電機轉(zhuǎn)矩波動時，能利用部分單元電機電動運行作為輸入功率端，部分單元電機發(fā)電運行作為輸出功率端，從而在模擬電機負載的情況下，保證電機所有單元運行。通過測試這種狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩波動和相關電機參數(shù)等效測試出某一負載狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩波動曲線，通過改變發(fā)電單元電機的負載電阻即可等效測試出電機任意輸出功率狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩波動，從而既等效測試出了電機的轉(zhuǎn)矩波動又省去了外加的負載裝置。
[0015]采用本發(fā)明方法實現(xiàn)多相偶數(shù)單元電機轉(zhuǎn)矩波動的測試過程中，電機的機殼和軸伸都不用特殊固定，也不需要外部設備，具有結(jié)構簡單、性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可靠等一系列優(yōu)點，可以滿足一般性的永磁同步電機機械特性測試的需要。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明方法的測試結(jié)構示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明方法的測試流程圖；
[0018]圖3為本發(fā)明方法的電機繞組連接示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明的多相偶數(shù)單元永磁同步電機的結(jié)構示意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明方法預測的無機械負載情況下樣機轉(zhuǎn)矩波動曲線與用機械負載測試的轉(zhuǎn)矩波動曲線對比；
[0021]圖中:認，川，1(:表示第一個獨立運行單元的3相對稱交流繞組；24，28，2(:表示第二個獨立運行單元的3相對稱交流繞組；3A，3B, 3C表示第三個獨立運行單元的3相對稱交流繞組；NA，NB，NC表示第N個獨立運行單元的3相對稱交流繞組。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步的說明，但并不局限如此，凡是對本發(fā)明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。
[0023]本發(fā)明提供了一種偶數(shù)單元交流永磁電機轉(zhuǎn)矩波動測試方法，如圖2所示，包括如下步驟:
[0024]步驟一:利用偶數(shù)單元電機的結(jié)構特點(如圖4所示)，通過在一個單元內(nèi)加直流電，使電機處于某一位置，在一相繞組兩端加入帶有直流偏置的正弦交流電壓信號，直流偏置電壓分量與待測運行狀態(tài)下相繞組電壓相等。測量這相繞組的電流以及其他相繞組電流，從而得到這一位置處電機繞組自感和其與其他繞組的互感，改變加電單元電機內(nèi)直流電矢量，使電機處于其他位置，從而測量出一個電周期內(nèi)電機繞組自感和互感隨轉(zhuǎn)子位置變化的曲線。
[0025]步驟二:處理自感和互感曲線，利用傅里葉分解得到其各自的恒定分量和諧波分量。自感和互感的一次諧波分量決定了電樞反應帶來的磁路飽和對轉(zhuǎn)矩波動的影響，二次諧波分量決定了部分單元電動運行和部分單元發(fā)電運行的狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩二次和四次波動的大小。通過對自感和互感的諧波分量進行處理，可以得到模擬電機某一運行狀態(tài)相電流I時，等效測試狀態(tài)電動單元相電流為I’。
[0026]而某一運行狀態(tài)相電流I與等效測試狀態(tài)電動單元相電流為I’的關系如為式(I)所示。
【權利要求】
1.一種偶數(shù)單元交流永磁電機轉(zhuǎn)矩波動測試方法，其特征在于所述測試方法步驟如下: 步驟一:利用多相偶數(shù)單元永磁同步電機的結(jié)構特點，通過在一個單元電機內(nèi)加直流電，使電機處于某一位置，在一相繞組兩端加入帶有直流偏置的正弦交流電壓信號，測量這相繞組的電流以及其他相繞組電流，從而得到這一位置處電機繞組自感和其與其他繞組的互感，改變加電單元電機內(nèi)直流電矢量，使電機處于其他位置，從而測量出一個電周期內(nèi)電機繞組自感和互感隨轉(zhuǎn)子位置變化的曲線； 步驟二:處理自感和互感曲線，利用傅里葉分解得到其各自的恒定分量和諧波分量，通過對自感和互感的諧波分量進行處理，可以得到模擬電機某一運行狀態(tài)相電流I時，等效測試狀態(tài)相電流為I’ ; 步驟三:將&個相鄰的單元電機用作發(fā)電單元，接負載電阻；同時，將N2個相鄰的單元電機用作電動單元，連接到控制驅(qū)動器，控制驅(qū)動器先關斷； 步驟四:控制驅(qū)動器開始運行，使電動單元相電流值為I’，通過力矩傳感器讀出一個電周期內(nèi)的轉(zhuǎn)矩波動曲線，同時測量發(fā)電單元的相電流值12’ ; 步驟五:用電動單元相電流值為I’和測量得到的發(fā)電單元的相電流值12’以及不同繞組間互感曲線，計算出互感不對稱帶來的轉(zhuǎn)矩波動曲線’； 步驟六:用力矩傳感器讀出一個電周期內(nèi)的轉(zhuǎn)矩波動曲線減去計算出互感不對稱帶來的轉(zhuǎn)矩波動曲線得到等效測試出的電機轉(zhuǎn)矩波動曲線； 步驟七:改變發(fā)電單元的負載電阻值大小，重復以上步驟即可得到任意狀態(tài)下電機的轉(zhuǎn)矩波動曲線。
2.根據(jù)權利要求1所述的偶數(shù)單元交流永磁電機轉(zhuǎn)矩波動測試方法，其特征在于所述多相偶數(shù)單元永磁同步電機的定子繞組具有N個獨立運行單元，每個獨立運行單元為3相對稱交流繞組，多相偶數(shù)單元永磁同步電機的相數(shù)m為:m = 3 XN,其中N為大于I的偶數(shù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的偶數(shù)單元交流永磁電機轉(zhuǎn)矩波動測試方法，其特征在于所述直流偏置電壓分量與待測運行狀態(tài)下相繞組電壓相等。
4.根據(jù)權利要求1所述的偶數(shù)單元交流永磁電機轉(zhuǎn)矩波動測試方法，其特征在于所述N1 = N2, N^N2 = No
5.根據(jù)權利要求1所述的偶數(shù)單元交流永磁電機轉(zhuǎn)矩波動測試方法，其特征在于所述某一運行狀態(tài)相電流I與等效測試狀態(tài)電動單元相電流為I’的關系如下式所示:
6.根據(jù)權利要求1所述的偶數(shù)單元交流永磁電機轉(zhuǎn)矩波動測試方法，其特征在于所述互感不對稱帶來的轉(zhuǎn)矩波動計算過程如下式所示:
【文檔編號】G01L3/00GK104034464SQ201410299969
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月28日 優(yōu)先權日:2014年6月28日
【發(fā)明者】鄒繼斌, 曾德鵬, 徐永向, 王騫, 劉承軍, 趙猛, 李勇, 趙博, 尚靜, 胡建輝, 江善林 申請人:哈爾濱工業(yè)大學