[发明专利]一种永磁电机电感测量方法

说明书

技术领域

本发明属于电机电气参数测量领域，更具体地，涉及一种永磁电机电感测量方法。

背景技术

永磁电机由于其优良的性能，广泛应用于工业领域的各个方面，诸如机车牵引与机床伺服系统。永磁电机本体需结合适应的电机控制算法才能达到理想的输出效果。电机控制算法包含有矢量控制算法、直接转矩控制算法和无位置传感器控制算法等。在这些算法中，电机电感作为关键参数之一，其直接影响了电机系统的控制性能。因此，准确地测量电机的电枢电感是十分重要的。

如图1所示为一种现有的电感测量系统示意图。电机电感测量系统主要包含有直流电源101、电力电子变换器102、传感器单元103、被测电机104、电机转子限位装置105、电感测量控制单元106、电压信号检测处理单元107、电流信号检测处理单元108、位置信号检测处理单元109和电感计算单元110。

其中直流电源101用做测量系统的主电源。电感测量控制单元106根据电压信号检测处理单元107或电流信号检测处理单元108反馈回的电压或电流信号控制电力电子变换器102中的电力电子开关管的动作，使电机电流跟踪指令电流。被测电机104的转子由电机转子限位装置105卡住，保证电机转子在测量过程中不发生偏转。电感计算单元110根据电压、电流和转子位置计算电机电枢电感。

电感测量控制单元106主要有电压指令型和电流指令型两种控制方法。如图2所示为一种现有的电流指令型的电感测量控制单元示意图。电感测量控制单元106需要预设电机定子α轴测量电流指令201和β轴测量电流指令202。根据电流信号检测处理单元108测得的电流信号，将电流坐标变换至电机定子静止坐标系α-β坐标系。然后利用比例-积分调节器(PI)204计算得到电压指令；再通过空间矢量调制206计算得到电力电子变换器102中开关器件的开关信号。

以测试d轴电感L_d为例。需要将电机转子d轴对准电机定子α轴。α轴电流指令为其表达式为；

其中I为测试电流指令的幅值，f为测试电流的频率，t为时间。

电压信号检测处理单元107采集到的线电压波形经过坐标变换得到α轴电压为v_α。根据电压积分得到磁链的原理，可以得到电枢磁链与电枢电流的关系，表达式为；

其中ψ_α为α轴电枢磁链；T₁和T₂为积分运算的时间起始结束节点；R为电枢电阻。L_d的计算公式如下；

交轴的电感测量方法类似。将电机转子q轴对齐定子α轴，再执行上述步骤即可。

在该种测试方法中，d轴测试电流为正弦变化的交流量。为了测试电机在不同负载情况下的电感，该测试电流的幅值通常会取到电机的额定电流。当测量d轴电感时，d轴测量电流会达到负向的电机额定电流。该电流为退磁电流，会增加永磁体的退磁风险。如果永磁电机在测试过程中发生了退磁，将会影响电机的性能并降低电感测试的准确性。

电感计算单元110中计算电感需要用到电机的电枢电阻值R，该参数通常利用直流实验测试，即电机通入某直流电压，测量电枢中的电流，计算得到R。电阻R的数值受温度等外界因素影响，可能发生参数偏移，降低电电感测量的精度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供了一种永磁电机电感测量方法，由此解决测量永磁电机d轴电感过程中可能出现的退磁问题以及电机电阻测量误差而导致的电感测量结果准确性较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种永磁电机电感测量方法，包括：

根据测量电感对象对永磁电机转子进行定位，并在定位完成后，将电机转子固定，其中，若测量d轴电感，则将电机转子d轴对齐定子α轴，若测量q轴电感，则将电机转子q轴对齐定子α轴；

设计电感测量电流，所述电感测量电流在定子的α轴和β轴的电流指令值均存在直流分量；

加载所述电感测量电流，使电机响应电流跟随所述电感测量电流在定子的α轴和β轴的电流指令值；

记录若干个周期内的电压和电流，提取所述电压的基波分量以及所述电流的基波分量，并将所述电压的基波分量以及所述电流的基波分量进行坐标变换至定子静止α-β坐标系；