[发明专利]表面式交流永磁同步电机的定子电感参数在线测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机定子电感参数的测量方法，具体涉及一种表面式交流 永磁同步电机的定子电感参数在线测量方法。

背景技术

随着交流永磁同步电机广泛应用于各种高精密度机电设备中，工程人员越 来越关注其高性能控制的实现。早在Park提出同步电机的双反应理论以后， Blaschke又针对交流电机控制提出了磁场定向控制理论，这些理论的提出为 交流永磁同步电机的有效高性能控制提供了理论保障。所谓磁场定向控制，又 被称为矢量控制，磁场定向控制主要是对交流电机的控制，它通过适时的控制 转子的机械速度并调节相电流来满足电磁转距的要求，从而使交流永磁同步 电机获得类似直流电机的伺服性能，并可得到快速无静差的调节特性。

由于磁场定向控制方式所依据的是准确的被控交流永磁同步电机的参数， 这些参数厂家一般是不提供的，即便用户要求提供了，由于每台电机的各向差 异，厂家提供的统一参数也是很难精确到每一台机上，误差必将影响后续对电 机的操控，因此我们就必须找到一种针对于单台电机的有效准确测量方法。现 有技术中所采用的测量方式是，在待测电机上接入各类仪器仪表，包括电流表、 电压表等，通过外接测试电路将各类仪器仪表与电机输入输出端连接起来，测 得各类数据后经计算得出该电机的实际参数。

然而，采用目前的测量方法存在的问题是：①针对每台电机均需要人工接 入测试电路及仪器仪表测试，随后进行计算，程序繁琐，增加工作量；②外接 测量电路，增加了测量数据的误差量，影响参数的精确度。

发明内容

本发明目的是提供一种表面式交流永磁同步电机的定子电感参数在线测 量方法，使用该测量方法可简化测量工序，减少测量误差，为后续对电机的准 确操控提供保证。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种表面式交流永磁同步电 机的定子电感参数在线测量方法，其测量步骤为：

(1)测得转子初始位置角度，通过变频器驱动或手动的方式将转子a、b、 c三相中的a相与定子坐标系中的d轴相重合，使转子处于归零状态；

(2)利用磁场定向控制理论计算施加的三相电压，通过变频器控制a、b、c 三相产生三相电场矢量合力，使得转子q轴上的输出电流信号为0，d轴上输 出正负交变的电流信号；

(3)在线检测定子侧的电压与电流信号，计算出d轴上电压与电流，经在 线积分计算出d轴的磁链，再由d轴的磁链对d轴电流进行在线微分，得到 定子电感参数。

上文中，所述表面式交流永磁同步电机为同步电机中的一种，其磁极均匀 分布在转子表面，永磁体数量是极对数的二倍，且相邻两磁极极性相反，其磁 路结构为磁力线出发后经过定子齿和定子轭后，从其相邻的异性永磁体磁极返 回。基于Park的双反应理论，其d-q轴数学模型可以描述如下：

u_d＝R_si_d+pL_di_d-ω_eL_qi_q            (1)

u_q＝R_si_q+pL_qi_q+ω_e(L_di_d+ψ_m)      (2)

L_d＝L_q＝L_s                        (3)

式中：u_d和u_q是定子d和q轴等效电压；

i_d和i_q是定子d和q轴等效电流；

L_d、L_q和L_s是定子d、q轴等效电感和定子电感；

ω_e是电机电气角速度，单位是el rad/s；

ψ_m是转子主磁通；

p是微分算子。

值得注意的是由于永磁材料的磁导率近似为1，因此其定子d与q轴等效 电感是相等的。这一特性是表面式交流永磁同步电机所特有的。在忽略磁饱和 与定子d-q轴正交磁耦合的前提下，我们将定子电感定义为：