[发明专利]一种三相同步电机直交轴电感及其互感测量方法

说明书

本发明属于电机参数测量领域，具体涉及一种三相同步电机直交轴电感及其互感测量方法，该方法仅通过测量三个线电感值及预知的转子位置，就能准确得到该转子位置下的同步电机直交轴电感及其互感，当忽略同步电机直交轴电感随转子位置变化而波动时，则可通过将转子直轴拉至与定子A相轴线重合、或在两个已知电角度差的转子位置下分别测量三个线电感值，便可得到直交轴电感及其互感，而无需知道具体的转子位置，本发明基于完备的理论基础，适用于任意极槽配合、绕组形式和励磁方式的三相同步电机，实际操作中简单方便，准确度高，应用环境友好，市场前景广阔。

技术领域：

本发明属于电机参数测量领域，具体涉及一种三相同步电机直交轴电感及其互感测量方法。

背景技术：

三相同步电机是交流旋转电机的一种，因其转速恒等于三相同步转速而得名。三相同步电机主要用作发电机，也可用作电动机和调相机。现代电力工业中，无论是火力发电、水力发电，还是核能发电，几乎全部采用三相同步发电机。三相同步电动机由于具有在电源电压波动或负载转矩变化时，仍可保持其转速恒定不变的良好特性，因而被广泛应用于驱动不要求调速和功率较大的机械设备中，如轧钢机、透平压缩机、鼓风机、各种泵和变流机组等；或者用于驱动功率虽不大，但转速较低的各种球磨机和往复式压缩机；还可用于驱动大型船舶的推进器等。近年来，由于可控硅变频装置技术日渐成熟和大型化，使同步电动机也能够通过变频而作调速运行。因此，在一定的控制方式下，三相同步电动机的运行特性与他励式直流电动机的工作特性相似，从而更扩大了它的使用范围。

三相同步电机的直交轴电感参数直接影响电机的运行和控制性能。常见的测量方法，一种是分别将转子直交轴拉至与定子A相重合，测量相应的A相电感即为直交轴电感。然而当电机绕组中性点未引出时，无法直接测得A相电感，导致该方法在实际测量中有局限性。另一种方法是假设三相电感平衡，且三相互感幅值为三相自感幅值的一半，通过测量三个线电感值，得到直交轴电感。然而三相互感幅值与自感幅值的比例与电机的极槽配合和绕组排布有关，仅对于某些分布绕组时该假设成立，因此该方法在原理上存在局限性。此外，上述两种方法均假设直交轴电感不随转子位置变化而变化，且直交轴互感为零，而实际的直交轴电感及其互感与转子位置的关系是变化的。因此设计制备一种三相同步电机直交轴电感及其互感测量方法，不需要复杂的电压或电流激励，在知道或不知道电机转子位置时均可以得到电机的直交轴电感及其互感，测量使用效果好。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，寻求设计提供一种三相同步电机直交轴电感及其互感测量方法，该方法基于准确的三相同步电机数学模型，提出一种仅通过测量电机三个线电感值和转子位置，就可得到该转子位置下的直交轴电感及其互感的方法。当不知道转子位置时，通过将转子直轴拉至与定子A相轴线重合、或在两个已知电角度差的转子位置下分别测量三个线电感值，仍可得到直交轴电感及其互感。

为了实现上述目的，本发明涉及的一种三相同步电机直交轴电感及其互感测量方法，具体测量步骤按照如下方式进行：

S1、三相同步电机的d轴定义为转子轴系中磁阻最大的磁通路径，q轴定义为转子轴系中磁阻最小的磁通路径；

电机三相电感矩阵为

其中L代表三相自感，M代表三相互感，其中相电感值随转子位置的变化而变化，变化周期为180°电角度。

由式(1)得到三线电感为

式(1)经Park变换

可以得到直交轴电感矩阵为

其中θ为电机转子位置，即转子直轴相对于定子A相轴线的电角度值，L_d、L_q和L_dq分别为直交轴电感及其互感；