同步电机之用直流衰减法测量永磁同步电机稳态和瞬态参数

1 .2.1直流衰减法的基本原理

直流衰减法的基本原理是利用电枢绕组中达到稳定的直流电流因失去激励电压而经电阻衰减到零的过渡过程来确定电机的参数。图119所示的单回路法是直流衰减法使用较早、较多的试验接线方式。为了确定d轴及q轴参数，应将转子转到直轴或交轴位置，然后打开开关S，采取直流电流衰减曲线，如图11一10所示。它可以用指数函数来表示，指数项的数目取决于藕合回路的多少。异步起动永磁同步电动机转子上没有励磁绕组，转子起动（阻尼）绕组可近似用直轴和交轴的等效阻尼绕组来代替，因此直流衰减电流可以表示成双指数曲线形式，即。针对试验中的电流衰减曲线，过去大多采用光线示波器拍摄电流波形，数据采样由人工完成，这将带来较大的误差。现在可利用微型计算机和高速A / D转换器结合采徉直流电流衰减曲线，并应用最小二乘法系统辨识理论，既提高数据处理精度，又避免人工采样和手工作图引起的误差。

12..2小电流直流衰减法

我们知道，直流衰减法原理的推导是在假定直流电流衰减过程中电机的参数保持不变的基础上的实际上，在直流电流衰减过程中，电机的饱和程度是不断变化的，其电抗参数也是不断变化的，这样通过处理直流衰减曲线得不到正确的饱和参数值。

为了考虑磁路饱和程度对电抗参数的影响，将直流衰减法进行改进，发展成小电流直流衰减法。该方法是使电枢绕组中决定磁路饱和程度的大直流电流保持不变，而在该电流的d或q轴分量中叠加一个幅值较小的直流衰减电流，通过对该小直流衰电流的辨识来确定饱和参数。图11一11是小直流电流衰减曲线为了计及交、直轴交叉饱和的影响，进一步发展成双回路法，如图11一12所示，既有一决定直轴（测直轴参数时）或交轴（测交轴参数时）饱和的恒定直流11（或11一I，因I 。较小，认为电在I，和I上一I 。的饱和程度是一样的），又有一考虑交叉饱和的交轴（测直轴参数时）或直轴（测交轴数时）恒定直流电流12 。因而，它既能很好地考虑饱和对参数的影响，又能很好地考虑交叉饱和对参数的影响。这些直流电流都可随意调节，因此，它能测得电机在任意工作状况（任意交、直轴电流）下参数变化的规律。为使试验时的电机饱和情况与电机实际运行时一样，须将直流量折算成相应的交流量。设电机运行时直轴电流有效值为IJ ,交轴电流有效值为几，则直轴电枢磁动势为，交轴电枢磁动势为，式中N为电枢绕组每相串联匝数，K办．为基波绕组因数），直流11 、 I：分别产生的等效电枢磁动势为。当测直轴参数时，要求；同样当恻交轴参数时。

由于衰减电流是从一个恒定直流值衰减到另一个直流值，取样电阻R，上有一个比较大的恒定直流偏移电压．故接入一个与之相平衡的反向电压来抵消直流偏移电压，这样取样电阻上的小直流衰减电流经差动放大后再进行模数转换，可以提高A加转换器的利用率，提高采样精度．在进行永磁同步电机的直流衰减法试验时，还有一个怎样判断定子合成磁动势方向与转子直轴或交轴轴线重合的问题。由于永磁同步电机没有励磁绕组，不能用在定子某相绕组施加一低压交流电压，看励磁绕组短接感应电流大小变化的情况来判断。这时可利用直流双臂电桥法来判断，把进行参数测试的两相电枢绕组串联接入直流双臂电桥，慢慢转动电机转子．直到双臂电桥的检计指针在转动转子瞬间几乎不发生偏转为止，这时可认为接入电桥的电枢绕组合成磁动势方向与转子直轴重合。判断与交轴重合也可以用以上方法来实现。