[發明專利]一種永磁電機電感測量方法

在審

• 申請號: 201710619942.1
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107437913A
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 李健;陳俊樺;曲榮海
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 廖盈春,李智

技術領域

本發明屬于電機電氣參數測量領域，更具體地，涉及一種永磁電機電感測量方法。

背景技術

永磁電機由于其優良的性能，廣泛應用于工業領域的各個方面，諸如機車牽引與機床伺服系統。永磁電機本體需結合適應的電機控制算法才能達到理想的輸出效果。電機控制算法包含有矢量控制算法、直接轉矩控制算法和無位置傳感器控制算法等。在這些算法中，電機電感作為關鍵參數之一，其直接影響了電機系統的控制性能。因此，準確地測量電機的電樞電感是十分重要的。

如圖1所示為一種現有的電感測量系統示意圖。電機電感測量系統主要包含有直流電源101、電力電子變換器102、傳感器單元103、被測電機104、電機轉子限位裝置105、電感測量控制單元106、電壓信號檢測處理單元107、電流信號檢測處理單元108、位置信號檢測處理單元109和電感計算單元110。

其中直流電源101用做測量系統的主電源。電感測量控制單元106根據電壓信號檢測處理單元107或電流信號檢測處理單元108反饋回的電壓或電流信號控制電力電子變換器102中的電力電子開關管的動作，使電機電流跟蹤指令電流。被測電機104的轉子由電機轉子限位裝置105卡住，保證電機轉子在測量過程中不發生偏轉。電感計算單元110根據電壓、電流和轉子位置計算電機電樞電感。

電感測量控制單元106主要有電壓指令型和電流指令型兩種控制方法。如圖2所示為一種現有的電流指令型的電感測量控制單元示意圖。電感測量控制單元106需要預設電機定子α軸測量電流指令201和β軸測量電流指令202。根據電流信號檢測處理單元108測得的電流信號，將電流坐標變換至電機定子靜止坐標系α-β坐標系。然后利用比例-積分調節器(PI)204計算得到電壓指令；再通過空間矢量調制206計算得到電力電子變換器102中開關器件的開關信號。

以測試d軸電感L_d為例。需要將電機轉子d軸對準電機定子α軸。α軸電流指令為其表達式為；

其中I為測試電流指令的幅值，f為測試電流的頻率，t為時間。

電壓信號檢測處理單元107采集到的線電壓波形經過坐標變換得到α軸電壓為v_α。根據電壓積分得到磁鏈的原理，可以得到電樞磁鏈與電樞電流的關系，表達式為；

其中ψ_α為α軸電樞磁鏈；T₁和T₂為積分運算的時間起始結束節點；R為電樞電阻。L_d的計算公式如下；

交軸的電感測量方法類似。將電機轉子q軸對齊定子α軸，再執行上述步驟即可。

在該種測試方法中，d軸測試電流為正弦變化的交流量。為了測試電機在不同負載情況下的電感，該測試電流的幅值通常會取到電機的額定電流。當測量d軸電感時，d軸測量電流會達到負向的電機額定電流。該電流為退磁電流，會增加永磁體的退磁風險。如果永磁電機在測試過程中發生了退磁，將會影響電機的性能并降低電感測試的準確性。

電感計算單元110中計算電感需要用到電機的電樞電阻值R，該參數通常利用直流實驗測試，即電機通入某直流電壓，測量電樞中的電流，計算得到R。電阻R的數值受溫度等外界因素影響，可能發生參數偏移，降低電電感測量的精度。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的在于提供了一種永磁電機電感測量方法，由此解決測量永磁電機d軸電感過程中可能出現的退磁問題以及電機電阻測量誤差而導致的電感測量結果準確性較低的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種永磁電機電感測量方法，包括：

根據測量電感對象對永磁電機轉子進行定位，并在定位完成后，將電機轉子固定，其中，若測量d軸電感，則將電機轉子d軸對齊定子α軸，若測量q軸電感，則將電機轉子q軸對齊定子α軸；

設計電感測量電流，所述電感測量電流在定子的α軸和β軸的電流指令值均存在直流分量；

加載所述電感測量電流，使電機響應電流跟隨所述電感測量電流在定子的α軸和β軸的電流指令值；

記錄若干個周期內的電壓和電流，提取所述電壓的基波分量以及所述電流的基波分量，并將所述電壓的基波分量以及所述電流的基波分量進行坐標變換至定子靜止α-β坐標系；