I. Die doel en betekenis van die meting van sinchrone induktansie
(1) Doel van die meting van die parameters van sinchrone induktansie (d.w.s. kruisas-induktansie)
Die WS- en GS-induktansieparameters is die twee belangrikste parameters in 'n permanente magneet-sinchrone motor. Hul akkurate verkryging is die voorvereiste en fondament vir motorkarakteristiekberekening, dinamiese simulasie en spoedbeheer. Die sinchrone induktansie kan gebruik word om baie bestendige toestandseienskappe soos arbeidsfaktor, doeltreffendheid, wringkrag, ankerstroom, drywing en ander parameters te bereken. In die beheerstelsel van 'n permanente magneetmotor wat vektorbeheer gebruik, is die sinchrone induktorparameters direk betrokke by die beheeralgoritme, en die navorsingsresultate toon dat die onakkuraatheid van die motorparameters in die swak magnetiese gebied kan lei tot 'n beduidende vermindering van wringkrag en drywing. Dit toon die belangrikheid van sinchrone induktorparameters.
(2) Probleme wat in ag geneem moet word met die meting van sinchrone induktansie
Om 'n hoë drywingsdigtheid te verkry, word die struktuur van permanente magneet-sinchrone motors dikwels meer kompleks ontwerp, en die magnetiese stroombaan van die motor is meer versadig, wat daartoe lei dat die sinchrone induktansieparameter van die motor wissel met die versadiging van die magnetiese stroombaan. Met ander woorde, die parameters sal verander met die bedryfstoestande van die motor, en die gegradeerde bedryfstoestande van die sinchrone induktansieparameters kan nie die aard van die motorparameters akkuraat weerspieël nie. Daarom is dit nodig om die induktansiewaardes onder verskillende bedryfstoestande te meet.
2. permanente magneetmotor sinchrone induktansie metingsmetodes
Hierdie artikel versamel verskeie metodes om sinchrone induktansie te meet en maak 'n gedetailleerde vergelyking en analise daarvan. Hierdie metodes kan rofweg in twee hooftipes gekategoriseer word: direkte lastoets en indirekte statiese toets. Statiese toetsing word verder verdeel in WS-statiese toetsing en GS-statiese toetsing. Vandag sal die eerste aflewering van ons "Sinchrone Induktortoetsmetodes" die lastoetsmetode verduidelik.
Literatuur [1] stel die beginsel van die direkte lasmetode bekend. Permanente magneetmotors kan gewoonlik geanaliseer word deur die dubbelreaksieteorie te gebruik om hul laswerking te analiseer, en die fasediagramme van die generator en motorwerking word in Figuur 1 hieronder getoon. Die drywingshoek θ van die generator is positief met E0 wat U oorskry, die drywingsfaktorhoek φ is positief met I wat U oorskry, en die interne drywingsfaktorhoek ψ is positief met E0 wat I oorskry. Die drywingshoek θ van die motor is positief met U wat E0 oorskry, die drywingsfaktorhoek φ is positief met U wat I oorskry, en die interne drywingsfaktorhoek ψ is positief met I wat E0 oorskry.
Fig. 1 Fasediagram van permanente magneet sinchrone motorwerking
(a) Generatortoestand (b) Motortoestand
Volgens hierdie fasediagram kan verkry word: wanneer die permanente magneetmotor laai, gemeet word die elektromotoriese krag E0 sonder las, ankerklemspanning U, stroom I, arbeidsfaktorhoek φ en arbeidshoek θ en so aan, kan die ankerstroom van die reguit as verkry word, dwarsaskomponent Id = Isin (θ - φ) en Iq = Icos (θ - φ), dan kan Xd en Xq verkry word uit die volgende vergelyking:
Wanneer die kragopwekker loop:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Gebruikθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Wanneer die motor loop:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Gebruikθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
Die bestendige toestandparameters van permanente magneet-sinchrone motors verander soos die bedryfstoestande van die motor verander, en wanneer die ankerstroom verander, verander beide Xd en Xq. Daarom, wanneer die parameters bepaal word, moet jy ook die motorbedryfstoestande aandui. (Hoeveelheid wisselende en gelykstroom van die as of statorstroom en interne arbeidsfaktorhoek)
Die grootste probleem met die meting van die induktiewe parameters deur die direkte lasmetode lê in die meting van die drywingshoek θ. Soos ons weet, is dit die fasehoekverskil tussen die motor se terminaalspanning U en die opwekkings-elektromotoriese krag. Wanneer die motor stabiel loop, kan die eindspanning direk verkry word, maar E0 kan nie direk verkry word nie, dus kan dit slegs deur 'n indirekte metode verkry word om 'n periodieke sein met dieselfde frekwensie as E0 en 'n vaste faseverskil te verkry om E0 te vervang om 'n fasevergelyking met die eindspanning te maak.
Die tradisionele indirekte metodes is:
1) In die ankergleuf van die motor wat getoets word, word 'n paar windings van fyn draad as 'n meetspoel gebruik om dieselfde fase as die motorwikkeling onder toetsspanning te verkry. Deur die vergelyking van die arbeidsfaktorhoek kan verkry word.
2) Installeer 'n sinchrone motor op die as van die motor wat getoets word, wat identies is aan die motor wat getoets word. Die spanningsfasemetingsmetode [2], wat hieronder beskryf sal word, is gebaseer op hierdie beginsel. Die eksperimentele verbindingsdiagram word in Figuur 2 getoon. Die TSM is die permanente magneet sinchrone motor wat getoets word, die ASM is 'n identiese sinchrone motor wat addisioneel benodig word, die PM is die primêre beweger, wat óf 'n sinchrone motor óf 'n GS-motor kan wees, B is die rem, en die DBO is 'n dubbelstraal-ossilloskoop. Die fases B en C van die TSM en ASM is aan die ossilloskoop gekoppel. Wanneer die TSM aan 'n driefase-kragtoevoer gekoppel is, ontvang die ossilloskoop die seine VTSM en E0ASM. Omdat die twee motors identies is en sinchroon roteer, is die nullas-terugpotensiaal van die TSM van die toetser en die nullas-terugpotensiaal van die ASM, wat as 'n generator optree, E0ASM, in fase. Daarom kan die drywingshoek θ, d.w.s. die faseverskil tussen VTSM en E0ASM, gemeet word.
Fig. 2 Eksperimentele bedradingsdiagram vir die meting van drywingshoek
Hierdie metode word nie baie algemeen gebruik nie, hoofsaaklik omdat: 1. 'n Klein sinchrone motor of roterende transformator wat in die rotoras gemonteer is, moet gemeet word. Die motor het twee uitgerekte asse, wat dikwels moeilik is om te doen. 2. Die akkuraatheid van die drywingshoekmeting hang grootliks af van die hoë harmoniese inhoud van die VTSM en E0ASM, en as die harmoniese inhoud relatief groot is, sal die akkuraatheid van die meting verminder word.
3) Om die akkuraatheid en gebruiksgemak van die kraghoektoets te verbeter, word posisiesensors nou meer gebruik om die rotorposisiesein op te spoor, en dan fasevergelyking met die eindspanningsbenadering.
Die basiese beginsel is om 'n geprojekteerde of gereflekteerde fotoëlektriese skyf op die as van die gemete permanente magneet sinchrone motor te installeer, die aantal eenvormig verspreide gate op die skyf of swart-en-wit merkers en die aantal pare pole van die sinchrone motor wat getoets word. Wanneer die skyf een omwenteling met die motor roteer, ontvang die fotoëlektriese sensor p rotorposisieseine en genereer p laespanningspulse. Wanneer die motor sinchroon loop, is die frekwensie van hierdie rotorposisiesein gelyk aan die frekwensie van die ankerklemspanning, en die fase daarvan weerspieël die fase van die opwekkings-elektromotoriese krag. Die sinchronisasiepulssein word versterk deur vorming, faseverskuiwing en die toetsmotorankerspanning vir fasevergelyking om die faseverskil te kry. Stel wanneer die motor geen laswerking het nie, die faseverskil is θ1 (benader dat die kraghoek θ = 0 op hierdie tydstip), wanneer die las loop, die faseverskil is θ2, dan is die faseverskil θ2 - θ1 die gemete permanente magneet sinchrone motor se laskraghoekwaarde. Die skematiese diagram word in Figuur 3 getoon.
Fig. 3 Skematiese diagram van kraghoekmeting
Soos in die fotoëlektriese skyf wat eenvormig met swart en wit merke bedek is, is dit moeiliker om die skyf te merk wanneer die permanente magneet se sinchrone motorpole gelyktydig gemeet word, en die skyf nie gemeen kan word nie. Vir eenvoud kan die permanente magneetmotor se aandrywingsas ook in 'n sirkel van swart band toegedraai word, met 'n wit merk bedek word, waar die weerkaatsende fotoëlektriese sensorligbron deur die lig wat in hierdie sirkel op die bandoppervlak versamel word, uitgestraal word. Op hierdie manier ontvang die fotoëlektriese sensor in die fotosensitiewe transistor elke draai 'n weerkaatste lig en geleiding, wat 'n elektriese pulssein tot gevolg het. Na versterking en vorming word 'n vergelykingssein E1 verkry. Van die tweefase-spanningspunt van die toetsmotorankerwikkeling af, word deur die spanningstransformator PT tot 'n lae spanning gestuur, wat na die spanningsvergelyker gestuur word, om 'n verteenwoordigende reghoekige fase van die spanningspulssein U1 te vorm. U1 word deur die p-delingsfrekwensie vergelyk en die fasevergelyker vergelyk om 'n vergelyking tussen die fase en die fasevergelyker te verkry. U1 word deur die p-delingsfrekwensie vergelyk en deur die fasevergelyker die faseverskil met die sein vergelyk.
Die tekortkoming van die bogenoemde drywingshoekmetingsmetode is dat die verskil tussen die twee metings gemaak moet word om die drywingshoek te verkry. Om die twee hoeveelhede af te trek en die akkuraatheid te verminder, in die meting van die lasfaseverskil θ2, die U2-seinomkering, is die gemete faseverskil θ2'=180 ° - θ2, die drywingshoek θ=180 ° - (θ1 + θ2'), wat die twee hoeveelhede van die aftrekking van die fase na die optelling omskakel. Die fasehoeveelheidsdiagram word in Fig. 4 getoon.
Fig. 4 Beginsel van fase-optelmetode vir die berekening van faseverskil
Nog 'n verbeterde metode gebruik nie die spanningsreghoekige golfvormseinfrekwensiedeling nie, maar gebruik 'n mikrorekenaar om gelyktydig die seingolfvorms op te neem, onderskeidelik, deur die invoerkoppelvlak, om die nulspanning- en rotorposisieseingolfvorms U0, E0, sowel as die lasspanning- en rotorposisie-reghoekige golfvormseine U1, E1 op te neem, en dan die golfvorms van die twee opnames relatief tot mekaar te beweeg totdat die golfvorms van die twee spanningsreghoekige golfvormseine heeltemal oorvleuel, wanneer die faseverskil tussen die twee rotorposisieseine die kraghoek is; of wanneer die golfvorm beweeg word sodat die twee rotorposisieseingolfvorms ooreenstem, dan is die faseverskil tussen die twee spanningseine die kraghoek.
Daar moet daarop gewys word dat die werklike nul-las werking van 'n permanente magneet sinchrone motor, die kraghoek nie nul is nie, veral vir klein motors, as gevolg van nul-las werking van nul-las verlies (insluitend stator koper verlies, yster verlies, meganiese verlies, verdwaalde verlies) relatief groot is, as jy dink dat die nul-las kraghoek van nul is, sal dit 'n groot fout in die meting van die kraghoek veroorsaak, wat gebruik kan word om die GS-motor in die toestand van die motor te laat loop, die rigting van die stuur en die toetsmotor se stuur konsekwent te maak. Met die GS-motor se stuur kan die GS-motor in dieselfde toestand loop, en die GS-motor kan as 'n toetsmotor gebruik word. Dit kan die GS-motor in die motortoestand laat loop, die stuur en die toetsmotor se stuur konsekwent maak, met die GS-motor om al die asverlies van die toetsmotor te voorsien (insluitend yster verlies, meganiese verlies, verdwaalde verlies, ens.). Die beoordelingsmetode is dat die toetsmotor se insetkrag gelyk is aan die stator koper verbruik, dit wil sê, P1 = pCu, en die spanning en stroom in fase is. Hierdie keer stem die gemete θ1 ooreen met die drywingshoek van nul.
Opsomming: die voordele van hierdie metode:
① Die direkte lasmetode kan die bestendige versadigingsinduktansie onder verskeie lastoestande meet, en vereis nie 'n beheerstrategie nie, wat intuïtief en eenvoudig is.
Omdat die meting direk onder las gedoen word, kan die versadigingseffek en die invloed van demagnetiseringsstroom op die induktansieparameters in ag geneem word.
Nadele van hierdie metode:
① Die direkte lasmetode moet meer hoeveelhede gelyktydig meet (driefasespanning, drieefasestroom, arbeidsfaktorhoek, ens.), die meting van die arbeidshoek is moeiliker, en die akkuraatheid van die toets van elke hoeveelheid het 'n direkte impak op die akkuraatheid van parameterberekeninge, en allerhande foute in die parametertoets is maklik om op te hoop. Daarom, wanneer die direkte lasmetode gebruik word om die parameters te meet, moet aandag gegee word aan die foutanalise, en 'n hoër akkuraatheid van die toetsinstrument kies.
② Die waarde van die opwekkings-elektromotoriese krag E0 in hierdie meetmetode word direk vervang deur die motor se terminaalspanning teen geen las nie, en hierdie benadering bring ook inherente foute mee. Omdat die werkpunt van die permanente magneet met die las verander, wat beteken dat die deurlaatbaarheid en vloeidigtheid van die permanente magneet by verskillende statorstrome verskil, dus is die gevolglike opwekkings-elektromotoriese krag ook verskillend. Op hierdie manier is dit nie baie akkuraat om die opwekkings-elektromotoriese krag onder lastoestande te vervang met die opwekkings-elektromotoriese krag teen geen las nie.
Verwysings
[1] Tang Renyuan et al. Moderne permanente magneetmotorteorie en -ontwerp. Beijing: Machinery Industry Press. Maart 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Permanente Magneet Motor Tegnologie, Ontwerp en Toepassings, 2de uitgawe. New York: Marcel Dekker, 2002:170~171
Kopiereg: Hierdie artikel is 'n herdruk van die WeChat openbare nommer motor peek (电机极客), die oorspronklike skakelhttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Hierdie artikel verteenwoordig nie ons maatskappy se sienings nie. Indien u verskillende menings of sienings het, korrigeer ons asseblief!
Plasingstyd: 18 Julie 2024