I. Den Zweck a Bedeitung vun der Miessung vun der synchroner Induktivitéit
(1) Zweck vun der Miessung vun de Parameteren vun der synchroner Induktivitéit (dh Kräizachsinduktivitéit)
D'Parameter vun der AC- an DC-Induktivitéit sinn déi zwee wichtegst Parameter an engem Permanentmagnet-Synchronmotor. Hir genee Erfaassung ass d'Viraussetzung an d'Basis fir d'Berechnung vun der Motorcharakteristik, d'dynamesch Simulatioun an d'Geschwindegkeetsregelung. D'Synchron-Induktivitéit kann benotzt ginn, fir vill stationär Eegeschafte wéi Leeschtungsfaktor, Effizienz, Dréimoment, Ankerstroum, Leeschtung an aner Parameter ze berechnen. Am Steiersystem vun engem Permanentmagnetmotor mat Vektorsteierung sinn d'Parameter vun der synchroner Induktioun direkt am Steieralgorithmus involvéiert, an d'Fuerschungsresultater weisen, datt am schwaache Magnéitberäich d'Ongenauegkeet vun de Motorparameter zu enger bedeitender Reduktioun vum Dréimoment a vun der Leeschtung féiere kann. Dëst weist d'Wichtegkeet vun de Parameter vun der synchroner Induktioun.
(2) Problemer, déi bei der Miessung vun der synchroner Induktivitéit ze bemierken sinn
Fir eng héich Leeschtungsdicht ze kréien, ass d'Struktur vu Permanentmagnet-Synchronmotoren dacks méi komplex konzipéiert, an de Magnéitkrees vum Motor ass méi gesättigt, wat dozou féiert, datt de Parameter vun der synchroner Induktivitéit vum Motor mat der Sättigung vum Magnéitkrees variéiert. An anere Wierder, d'Parameter änneren sech mat de Betribsbedingunge vum Motor, komplett mat den nominellen Betribsbedingunge kënnen d'Parameter vun der synchroner Induktivitéit d'Natur vun de Motorparameter net genee reflektéieren. Dofir ass et néideg, d'Induktivitéitswäerter ënner verschiddene Betribsbedingunge ze moossen.
2. Methoden fir d'Miessung vun der synchroner Induktivitéit vu permanente Magnetmotoren
Dësen Artikel sammelt verschidde Methoden zur Miessung vun der synchroner Induktivitéit a mécht e detailléierte Verglach an Analyse dovun. Dës Methode kënnen ongeféier an zwou Haapttypen agedeelt ginn: direkten Lasttest an indirekten stateschen Test. Statesch Tester ginn weider an AC statesch Tester an DC statesch Tester opgedeelt. Haut erkläert déi éischt Installatioun vun eiser "Synchronous Inductor Test Methods" d'Laasttestmethod.
D'Literatur [1] stellt de Prinzip vun der direkter Belaaschtungsmethod vir. Permanentmagnetmotore kënnen normalerweis mat der Duebelreaktiounstheorie analyséiert ginn, fir hire Belaaschtungsbetrieb z'analyséieren, an d'Phasendiagrammer vum Generator- a Motorbetrieb sinn an der Figur 1 hei ënnendrënner gewisen. De Leeschtungswénkel θ vum Generator ass positiv, woubei den E0 méi wéi U ass, de Leeschtungsfaktorwénkel φ ass positiv, woubei den I méi wéi U ass, an den internen Leeschtungsfaktorwénkel ψ ass positiv, woubei den E0 méi wéi I ass. De Leeschtungswénkel θ vum Motor ass positiv, woubei den U méi wéi E0 ass, de Leeschtungsfaktorwénkel φ ass positiv, woubei den U méi wéi I ass, an den internen Leeschtungsfaktorwénkel ψ ass positiv, woubei den I méi wéi E0 ass.
Fig. 1 Phasendiagramm vum Betrib vun engem Permanentmagnet-Synchronmotor
(a) Generatorzoustand (b) Motorzoustand
No dësem Phasendiagramm kann een erausfannen: wann de Permanentmagnetmotor ënner Laascht funktionéiert, kënnen d'elektromotoresch Kraaft E0 ouni Laascht, d'Anreizspannung U, de Stroum I, de Leeschtungsfaktorwénkel φ an de Leeschtungswénkel θ usw. gemooss ginn. Den Ankerstroum vun der gerader Achs kann, wou d'Querachskomponent Id = Isin (θ - φ) an Iq = Icos (θ - φ), kritt ginn. Dann kënnen Xd an Xq aus der folgender Equatioun erausgeholl ginn:
Wann de Generator leeft:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Wann de Motor leeft:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
D'Stabilitéitsparameter vu Permanentmagnet-Synchronmotoren änneren sech wann d'Betribsbedingunge vum Motor änneren, a wann den Ankerstroum ännert, änneren sech souwuel Xd wéi och Xq. Dofir sollt Dir bei der Bestëmmung vun de Parameteren och d'Betribsbedingunge vum Motor uginn. (Quantitéit vum Wiessel- a Gläichwellstroum oder Statorstroum an internen Leeschtungsfaktorwénkel)
Déi Haaptschwieregkeet bei der Miessung vun den induktiven Parameteren mat der direkter Belaaschtungsmethod läit an der Miessung vum Leeschtungswénkel θ. Wéi mir wëssen, ass et d'Phasenwénkeldifferenz tëscht der Motorklemmespannung U an der Anregungselektromotorikkraaft. Wann de Motor stabil leeft, kann d'Endspannung direkt kritt ginn, awer E0 kann net direkt kritt ginn, sou datt se nëmme mat enger indirekter Method kritt ka ginn, fir e periodescht Signal mat der selwechter Frequenz wéi E0 an enger fixer Phasendifferenz ze kréien, déi E0 ersetzt, fir e Phasenvergläich mat der Endspannung ze maachen.
Déi traditionell indirekt Methode sinn:
1) Am Ankerschlitz vum Motor, deen ënner Test ass, gëtt e puer Windungen aus feinem Drot als Miessspule benotzt, fir dat selwecht Spannungssignal mat der getestter Motorwicklung ze kréien. Duerch de Verglach vum Leeschtungsfaktorwénkel kann een de Leeschtungsfaktorwénkel kréien.
2) Installéiert e Synchronmotor op der Well vum getestene Motor, deen identesch mam getestene Motor ass. D'Spannungsphasenmiessmethod [2], déi hei ënnendrënner beschriwwe gëtt, baséiert op dësem Prinzip. Den experimentellen Uschlossdiagramm ass an der Figur 2 gewisen. Den TSM ass de Permanentmagnet-Synchronmotor, deen getest gëtt, den ASM ass en identesche Synchronmotor, deen zousätzlech erfuerderlech ass, de PM ass den Drummotor, deen entweder e Synchronmotor oder e Gläichstroummotor ka sinn, B ass d'Brems, an den DBO ass en Duebelstrahl-Oszilloskop. D'Phasen B an C vum TSM an ASM sinn mam Oszilloskop verbonnen. Wann den TSM mat enger Dräiphasen-Stroumversuergung verbonnen ass, empfänkt den Oszilloskop d'Signaler VTSM an E0ASM. Well déi zwee Motoren identesch sinn a synchron rotéieren, sinn d'Nettlastpotenzial vum TSM vum Tester an d'Nettlastpotenzial vum ASM, deen als Generator, E0ASM, wierkt, a Phase. Dofir kann de Leeschtungswénkel θ, also d'Phasendifferenz tëscht VTSM an E0ASM, gemooss ginn.
Fig. 2 Experimentellt Schaltplang fir d'Miessung vum Leeschtungswénkel
Dës Method gëtt net ganz dacks benotzt, haaptsächlech well: 1. An der Rotorwell ass e klenge Synchronmotor oder Rotatiounstransformator montéiert, deen gemooss muss ginn, an de Motor huet zwou ausgestreckte Wellend, wat dacks schwéier ze maachen ass. 2. D'Genauegkeet vun der Leeschtungswénkelmiessung hänkt gréisstendeels vum héijen harmoneschen Inhalt vum VTSM an E0ASM of, a wann den harmoneschen Inhalt relativ grouss ass, gëtt d'Genauegkeet vun der Miessung reduzéiert.
3) Fir d'Genauegkeet an d'Benotzerfrëndlechkeet vum Leeschtungswénkeltest ze verbesseren, gëtt elo méi dacks Positiounssensoren benotzt fir de Rotorpositiounssignal z'entdecken, an duerno de Phasenvergläich mam Endspannungsansatz.
De Grondprinzip ass et, eng projetéiert oder reflektéiert photoelektresch Scheif op der Well vum gemoossene Permanentmagnet-Synchronmotor z'installéieren, d'Zuel vun de gläichméisseg verdeelte Lächer op der Scheif oder schwaarz-wäisse Markéierungen an d'Zuel vun de Pole vum getestene Synchronmotor ze berechnen. Wann d'Scheif eng Ëmdréiung mam Motor dréint, empfängt de photoelektresche Sensor p Rotorpositiounssignaler a generéiert p Nidderspannungsimpulser. Wann de Motor synchron leeft, ass d'Frequenz vun dësem Rotorpositiounssignal gläich wéi d'Frequenz vun der Ankerklemmespannung, a seng Phas reflektéiert d'Phas vun der Anreizungselektromotorikkraaft. De Synchroniséierungsimpulssignal gëtt duerch Formung, Phasenverschiebung an d'Testmotorankerspannung fir de Phasenvergläich verstäerkt, fir d'Phasendifferenz ze kréien. Wann de Motor ouni Belaaschtung leeft, ass d'Phasendifferenz θ1 (ongeféier datt zu dësem Zäitpunkt de Leeschtungswénkel θ = 0), wann d'Laascht leeft, ass d'Phasendifferenz θ2, dann ass d'Phasendifferenz θ2 - θ1 de gemoossene Leeschtungswénkel vum Belaaschtungsmotor vum Permanentmagnet. D'schematesch Diagramm ass an der Figur 3 gewisen.
Fig. 3 Schematesch Diagramm vun der Leeschtungswénkelmiessung
Well et méi schwéier ass, eng photoelektresch Scheif gläichméisseg mat schwaarz-wäisser Markéierung ze beschichten, an d'Markéierung vun de Pole vum Permanentmagnetmotor zur selwechter Zäit net gemeinsam ass. Fir d'Einfachheet ze vereinfachen, kann een och d'Undriffswelle vum Permanentmagnetmotor testen, déi an engem schwaarze Bandkrees gewéckelt ass an mat enger wäisser Markéierung beschichtet ass. D'Liichtquell, déi vun dësem Krees op der Uewerfläch vum Band gesammelt gëtt, gëtt vun der reflektiver photoelektrescher Sensorliichtquell ausgestraalt. Op dës Manéier kritt de photoelektresche Sensor am photosensitiven Transistor all Kéier e reflektéiert Liicht a gëtt duerch d'Leedung geleet, wat zu engem elektresche Pulssignal féiert. No der Verstäerkung an der Formung gëtt e Vergläichssignal E1 kritt. Vum Testende vun der Ankerwelle vum Motor gëtt vum Spannungstransformator PT op eng niddreg Spannung erofgesat an un de Spannungsvergläicher geschéckt, wouduerch e representativt rechteckegt Phasenimpulssignal U1 entsteet. De Phasenvergläicher benotzt d'P-Divisiounsfrequenz vun U1 a vergläicht d'Phasendifferenz mam Phasenvergläicher. De Phasenvergläicher benotzt d'P-Divisiounsfrequenz vun U1 a vergläicht d'Phasendifferenz mam Signal.
Den Nodeel vun der uewe genannter Leeschtungswénkelmiessmethod ass, datt den Ënnerscheed tëscht den zwou Miessunge gemaach muss ginn, fir de Leeschtungswénkel ze kréien. Fir ze vermeiden, datt déi zwou Quantitéiten ofgezunn ginn an d'Genauegkeet ze reduzéieren, ass bei der Miessung vun der Phasendifferenz vun der Belaaschtung θ2, dem U2-Signalëmkéierung, déi gemoossen Phasendifferenz θ2'=180 ° - θ2, de Leeschtungswénkel θ=180 ° - (θ1 + θ2'), wat déi zwou Quantitéiten aus der Subtraktioun vun der Phas an d'Additioun ëmwandelt. Den Diagramm vun der Phasenquantitéit ass an der Fig. 4 gewisen.
Fig. 4 Prinzip vun der Phasenadditiounsmethod fir d'Berechnung vun der Phasendifferenz
Eng aner verbessert Method benotzt net d'Frequenzdeelung vum Spannungsrechteckwellensignal, mä benotzt e Mikrocomputer fir gläichzäiteg d'Signalwellenform iwwer d'Input-Interface opzehuelen, respektiv d'Leerlaaschtspannung an d'Rotorpositiounssignalwellenformen U0, E0, souwéi d'Laaschtspannung an d'Rotorpositiounsrechteckwellenformsignaler U1, E1 opzehuelen, an dann d'Wellenforme vun den zwou Opzeechnunge relativ zueneen ze beweegen, bis d'Wellenforme vun den zwou Spannungsrechteckwellenforme sech komplett iwwerlappen, wann d'Phasendifferenz tëscht den zwou Rotorpositiounssignaler de Leeschtungswénkel ass; oder wann d'Wellenform beweegt gëtt, sou datt déi zwou Rotorpositiounssignalwellenforme zesummefalen, dann ass d'Phasendifferenz tëscht den zwou Spannungssignaler de Leeschtungswénkel.
Et sollt een drop hiweisen, datt am tatsächleche Betrib vun engem Permanentmagnet-Synchronmotor ouni Belaaschtung de Leeschtungswénkel net Null ass, besonnesch bei klenge Motoren. Well de Verloscht am Betrib ouni Belaaschtung (inklusiv Stator-Kupferverloscht, Eisenverloscht, mechanesche Verloscht, Streuverloscht) relativ grouss ass, kann de Leeschtungswénkel ouni Belaaschtung e grousse Feeler bei der Miessung vum Leeschtungswénkel verursaachen. Doduerch kann de Gläichstroummotor am Motorzoustand lafen, d'Richtung vun der Lenkung an d'Lenkung vum Testmotor konsequent sinn. Mat der Lenkung vum Gläichstroummotor kann de Gläichstroummotor am selwechte Zoustand lafen, an de Gläichstroummotor kann als Testmotor benotzt ginn. Doduerch kann de Gläichstroummotor am Motorzoustand lafen, d'Lenkung an d'Lenkung vum Testmotor konsequent sinn, fir all Wellenverloschter vum Testmotor (inklusiv Eisenverloscht, mechanesche Verloscht, Streuverloscht, asw.) ze garantéieren. D'Bewäertungsmethod ass, datt d'Inputleistung vum Testmotor gläich dem Stator-Kupferverbrauch ass, dat heescht, P1 = pCu, an d'Spannung an de Stroum sinn a Phase. Dës Kéier entsprécht den gemoossenen θ1 dem Potenzwénkel Null.
Resumé: d'Virdeeler vun dëser Method:
① Déi direkt Belaaschtungsmethod kann d'Sättigungsinduktivitéit am stationären Zoustand ënner verschiddene Belaaschtungszoustänn moossen an erfuerdert keng Kontrollstrategie, déi intuitiv an einfach ass.
Well d'Miessung direkt ënner Belaaschtung gemaach gëtt, kënnen den Sättigungseffekt an den Afloss vum Demagnetiséierungsstroum op d'Induktivitéitsparameter berücksichtegt ginn.
Nodeeler vun dëser Method:
① D'Method mat der direkter Belaaschtung muss méi Quantitéiten gläichzäiteg moossen (Dräifasspannung, Dräiphasstroum, Leeschtungsfaktorwénkel, asw.), d'Miessung vum Leeschtungswénkel ass méi schwéier, an d'Genauegkeet vum Test vun all Quantitéit huet en direkten Afloss op d'Genauegkeet vun de Parameterberechnungen, an all Zorte vu Feeler am Parametertest kënne liicht gesammelt ginn. Dofir sollt, wann d'Method mat der direkter Belaaschtung fir d'Miessung vun de Parameteren benotzt gëtt, op d'Feeleranalyse opgepasst ginn, an eng méi héich Genauegkeet vum Testinstrument gewielt ginn.
② De Wäert vun der Anregungselektromotorik E0 an dëser Miessmethod gëtt direkt duerch d'Motorklemmespannung ouni Belaaschtung ersat, an dës Approximatioun bréngt och inherent Feeler mat sech. Well de Betribspunkt vum Permanentmagnet sech mat der Belaaschtung ännert, wat bedeit datt bei verschiddene Statorstréim d'Permeabilitéit an d'Fluxdicht vum Permanentmagnet ënnerschiddlech sinn, sou datt déi resultéierend Anregungselektromotorik och ënnerschiddlech ass. Op dës Manéier ass et net ganz genee, d'Anregungselektromotorik ënner Belaaschtung duerch d'Anregungselektromotorik ouni Belaaschtung z'ersetzen.
Referenzen
[1] Tang Renyuan et al. Modern Permanentmagnetmotortheorie a -design. Peking: Machinery Industry Press. Mäerz 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Permanentmagnetmotortechnologie, Design an Uwendungen, 2. Oplo. New York: Marcel Dekker, 2002:170~171
Copyright: Dësen Artikel ass eng Neiopdrock vun der WeChat Public Number Motor Peek (电机极客), dem Originallinkhttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Dësen Artikel representéiert net d'Meenungen vun eiser Firma. Wann Dir aner Meenungen oder Usiichten hutt, korrigéiert eis w.e.g.!
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 18. Juli 2024