一種多相多單元永磁電機(jī)溫升的測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多相多單元交流永磁電機(jī)溫升的測(cè)試方法，屬于電機(jī)測(cè)試的技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，對(duì)于永磁同步電機(jī)溫升的測(cè)試方法主要有溫度計(jì)法，電阻法和檢溫計(jì)法三 種。溫度計(jì)法所測(cè)試的一般為電機(jī)的表面溫度，電阻法測(cè)試的是繞組的平均溫度，檢溫計(jì)法 測(cè)試則是將測(cè)溫元件埋入電機(jī)內(nèi)部來(lái)測(cè)試電機(jī)的內(nèi)部溫度。
[0003] 但是，這三種溫升的測(cè)試方法都需要使電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間負(fù)載工作，使電機(jī)溫升達(dá)到穩(wěn) 定狀態(tài)來(lái)完成溫升測(cè)試。這就要求溫升測(cè)試過(guò)程中需要使電機(jī)外接負(fù)載設(shè)備，無(wú)形中提高 了測(cè)試所需要的條件。而且，由于溫度的變化需要一定時(shí)間，使電機(jī)達(dá)到穩(wěn)定溫升更需要大 量時(shí)間，這期間電機(jī)都需要在負(fù)載下進(jìn)行，造成了能量的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種多相多單元永磁電機(jī)溫升的測(cè)試方法，是為了解決目前 測(cè)試永磁同步電機(jī)溫升時(shí)，需要外加測(cè)試設(shè)備且電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行消耗能量的問(wèn)題。
[0005] 所述的目的是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的：所述的一種多相多單元永磁電機(jī)溫升的測(cè)試 方法，它的方法步驟為：
[0006] 步驟一：將被測(cè)電機(jī)的一個(gè)單元用于發(fā)電運(yùn)行，并將這個(gè)單元端接入負(fù)載電阻或 負(fù)載電網(wǎng)，接入負(fù)載電網(wǎng)時(shí)，控制驅(qū)動(dòng)器先關(guān)斷；
[0007] 步驟二：將被測(cè)電機(jī)的另一個(gè)單元用于電動(dòng)運(yùn)行，并將這個(gè)單元接入驅(qū)動(dòng)器，然后 控制驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始運(yùn)行，測(cè)試此時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，三相繞組電流波形和相電阻電壓值，并從控制 器中讀出這一狀態(tài)下的功率角；
[0008] 步驟三：控制驅(qū)動(dòng)器將電機(jī)停止運(yùn)行，然后斷開(kāi)用于發(fā)電的單元的負(fù)載，然后分別 在電動(dòng)單元的三相繞組內(nèi)都通入和步驟二中運(yùn)行狀態(tài)下電流有效值相同的直流電流，并測(cè) 試其繞組端電壓，得到這一狀態(tài)下的繞組電阻；
[0009] 步驟四：整理三相繞組電流波形，經(jīng)dq變換求得q軸電流的直流恒定分量Iql和d 軸電流的直流恒定分量Idl，在電動(dòng)單元的BC相繞組內(nèi)通入帶有直流偏置的交流電流，直流 偏置電流為所求得的q軸電流直流恒定分量；
[0010] 步驟五：將所測(cè)試出的電機(jī)轉(zhuǎn)速，繞組電阻，單元電機(jī)的交直軸電感，功率角，q軸 電流流恒定分量帶入公式（1)、（2)和（5)，聯(lián)立解出在這一負(fù)載時(shí)，這一轉(zhuǎn)速下一個(gè)單元電 機(jī)工作時(shí)的電磁功率；根據(jù)電機(jī)參數(shù)計(jì)算電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的原理：電機(jī)一個(gè)單元電動(dòng)運(yùn)行時(shí) 電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算可表達(dá)為公式（1)所示：
[0011] Tel= K1Iql (1)
[0012] 其中，Kt為轉(zhuǎn)矩系數(shù)，I ^為dq變換后q軸電流的直流恒定分量；根據(jù)電勢(shì)系數(shù)和 轉(zhuǎn)矩系數(shù)的推導(dǎo)過(guò)程和表達(dá)式，他們的關(guān)系式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多相多單元永磁電機(jī)溫升的測(cè)試方法，其特征在于它的方法步驟為： 步驟一：將被測(cè)電機(jī)的一個(gè)單元用于發(fā)電運(yùn)行，并將這個(gè)單元端接入負(fù)載電阻或負(fù)載 電網(wǎng)，接入負(fù)載電網(wǎng)時(shí)，控制驅(qū)動(dòng)器先關(guān)斷； 步驟二：將被測(cè)電機(jī)的另一個(gè)單元用于電動(dòng)運(yùn)行，并將這個(gè)單元接入驅(qū)動(dòng)器，然后控制 驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始運(yùn)行，測(cè)試此時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，三相繞組電流波形和相電阻電壓值，并從控制器中 讀出這一狀態(tài)下的功率角； 步驟三：控制驅(qū)動(dòng)器將電機(jī)停止運(yùn)行，然后斷開(kāi)用于發(fā)電的單元的負(fù)載，然后分別在電 動(dòng)單元的三相繞組內(nèi)都通入和步驟二中運(yùn)行狀態(tài)下電流有效值相同的直流電流，并測(cè)試其 繞組端電壓，得到這一狀態(tài)下的繞組電阻； 步驟四：整理三相繞組電流波形，經(jīng)dq變換求得q軸電流的直流恒定分量151和d軸電 流的直流恒定分量Idl，在電動(dòng)單元的BC相繞組內(nèi)通入帶有直流偏置的交流電流，直流偏置 電流為所求得的q軸電流直流恒定分量； 步驟五：將所測(cè)試出的電機(jī)轉(zhuǎn)速，繞組電阻，單元電機(jī)的交直軸電感，功率角，q軸電流 流恒定分量帶入公式（1)、（2)和（5)，聯(lián)立解出在這一負(fù)載時(shí)，這一轉(zhuǎn)速下一個(gè)單元電機(jī)工 作時(shí)的電磁功率；根據(jù)電機(jī)參數(shù)計(jì)算電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的原理：電機(jī)一個(gè)單元電動(dòng)運(yùn)行時(shí)電磁 轉(zhuǎn)矩的計(jì)算可表達(dá)為公式（1)所示： Tel=KTIql (1) 其中，KT為轉(zhuǎn)矩系數(shù)，I5為dq變換后q軸電流的直流恒定分量；根據(jù)電勢(shì)系數(shù)和轉(zhuǎn)矩 系數(shù)的推導(dǎo)過(guò)程和表達(dá)式，他們的關(guān)系式如下：
(2) 多單元永磁同步電機(jī)一個(gè)單元的電壓方程經(jīng)過(guò)dq坐標(biāo)變換后，可表示成如下形式： U^osS^Eo+I^-IA⑶ Uisin8 1=IdRa+IqXq ⑷ 其中，Si為一個(gè)電動(dòng)單元的功率角，E^為空載反電勢(shì)，Idq變換后d軸電流的直流 恒定分量，Xd為直軸電抗，Xq為交軸電抗；聯(lián)立公式（3)和公式（4)，可解出q軸電流的表達(dá) 式如下：
其中，Ldl為直軸同步電感，L^為交軸同步電感，n為電機(jī)的轉(zhuǎn)速；而由多單元永磁同步 電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行推導(dǎo)后可發(fā)現(xiàn)，電機(jī)的基本電磁轉(zhuǎn)矩僅與繞組相電流和運(yùn)行的單元電 機(jī)數(shù)量有關(guān)，而與運(yùn)行單元電機(jī)的空間位置無(wú)關(guān)；當(dāng)N單元永磁同步電機(jī)所有單元共同運(yùn) 行時(shí)，其基本電磁轉(zhuǎn)矩是其一個(gè)單元運(yùn)行的N倍； Te=N.Tel (6); 步驟六：發(fā)電單元開(kāi)路，重復(fù)步驟二至步驟五，得出電機(jī)空載時(shí)的q軸電流值，這部分 電流用于平衡電機(jī)的鐵損和雜散損耗，所以不產(chǎn)生輸出轉(zhuǎn)矩；計(jì)算輸入功率和繞組銅損，得 出電機(jī)鐵損和雜散損耗；由于多單元永磁同步電機(jī)大多用于低速場(chǎng)合，所以定子鐵耗的主 要成分為磁滯損耗；所以不同轉(zhuǎn)速下，電機(jī)的鐵損關(guān)系式可近似表示如下：
(7) 通過(guò)公式（7)和步驟六所測(cè)得的電機(jī)鐵損，可計(jì)算出電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)上每個(gè) 點(diǎn)的鐵損，從而通過(guò)公式（8)計(jì)算出這一轉(zhuǎn)速下電機(jī)的輸出功率： P〇ut=Te ?n-PFe(n) (8)； 步驟七：利用一個(gè)單元輸出轉(zhuǎn)矩與所有單元電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系得到全部單元運(yùn)行時(shí)的電 機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，再通過(guò)電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算出電機(jī)的電磁功率，再減去電機(jī)的鐵損，得到電機(jī)的輸出 功率，并記錄下電機(jī)輸出這一功率時(shí)的繞組相電流； 步驟八：將所有單元全作為電動(dòng)單元接入電路，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制器，控制繞組所加的直軸 電壓和交軸電壓，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速為步驟二中的轉(zhuǎn)速，并測(cè)試出此時(shí)的三相繞組電流，經(jīng)dq 變換得出此時(shí)的dq軸電流152和Id2，并使此時(shí)的dq軸電流滿(mǎn)足下式： (Idl)2+(Iql)2== (Id2)2+(Iq2)2； 步驟九：測(cè)量此時(shí)電機(jī)的溫升，得到電機(jī)的溫升曲線(xiàn)； 步驟十：改變發(fā)電單元端接入的負(fù)載電阻的阻值或負(fù)載電網(wǎng)的電壓值，重復(fù)步驟一至 步驟十，得出多單元電機(jī)的不同轉(zhuǎn)速、不同負(fù)載下的溫升曲線(xiàn)。
【專(zhuān)利摘要】一種多相多單元永磁電機(jī)溫升的測(cè)試方法，本發(fā)明屬于電機(jī)測(cè)試的技術(shù)領(lǐng)域。它是為了解決目前測(cè)試永磁同步電機(jī)溫升時(shí)，需要外加測(cè)試設(shè)備且電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行消耗能量的問(wèn)題。它的方法步驟為：將被測(cè)電機(jī)的一個(gè)單元用于發(fā)電運(yùn)行；將被測(cè)電機(jī)的另一個(gè)單元用于電動(dòng)運(yùn)行，測(cè)量三相繞組電流波形、相電阻電壓值和功率角；將所有單元全作為電動(dòng)單元接入電路，控制繞組所加的直軸電壓和交軸電壓，使其交直軸電流滿(mǎn)足測(cè)試的約束條件，測(cè)量此時(shí)電機(jī)的溫升曲線(xiàn)；改變發(fā)電單元端接入的負(fù)載，得出多單元電機(jī)的不同轉(zhuǎn)速、不同負(fù)載下的溫升曲線(xiàn)。本發(fā)明令一個(gè)單元電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行，另一個(gè)單元電機(jī)發(fā)電運(yùn)行，從而得到負(fù)載狀態(tài)下電機(jī)的電流參數(shù)以及輸出功率。
【IPC分類(lèi)】G01R31-34
【公開(kāi)號(hào)】CN104808148
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510229909
【發(fā)明人】鄒繼斌, 曾德鵬, 徐永向, 李勇, 尚靜, 胡建輝, 劉承軍, 趙猛, 江善林, 王騫, 趙博
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年5月7日