專利名稱：基于電壓積分法測(cè)試永磁電機(jī)電抗參數(shù)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)電抗參數(shù)的測(cè)試裝置，特別涉及一種基于電壓積分法測(cè)試電機(jī)電抗參數(shù)的裝置。
背景技術(shù)：
目前用于測(cè)量稀土永磁電機(jī)交、直軸電抗參數(shù)的測(cè)試主要有直接負(fù)載法、直流衰減法、以及各種辨識(shí)方法，但都存在著很多不足，如直接負(fù)載法存在測(cè)試量較多的麻煩和功角測(cè)試的困難；直流衰減法則需要用到計(jì)算機(jī)采樣和系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)，過(guò)程也較復(fù)雜。同時(shí)，上述方法僅局限于利用實(shí)驗(yàn)室有限的元器件搭建的基礎(chǔ)上，并沒有涉及到可重復(fù)性和精度，專門應(yīng)用于實(shí)際工程上的測(cè)試儀器未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明基于電壓積分法的永磁電機(jī)電抗測(cè)試原理，提供了一種操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、測(cè)量范圍大、適應(yīng)性強(qiáng)的永磁電機(jī)電抗參數(shù)測(cè)試裝置。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理如下1、電壓積分法基本原理對(duì)永磁同步電機(jī)電抗參數(shù)的測(cè)量，也就是對(duì)電感的測(cè)量。當(dāng)電感中流過(guò)的電流為I時(shí)，產(chǎn)生的磁鏈為Ψ，則電感為L(zhǎng)=ψI...(1)]]>為了測(cè)出電感中的磁鏈，可將電感通過(guò)電阻R短路，并對(duì)電阻兩端電壓積分，則電感中的磁鏈為ψ=∫0∞udt=∫0∞Ridt...(2)]]>所以L=(∫0∞udt)/I0...(3)]]>這里I0為電流初始值，u為回路中電阻上的電壓值。這樣電感的測(cè)量就轉(zhuǎn)化為對(duì)電壓的積分。電壓積分法的電路原理如圖1所示。
測(cè)量前，將開關(guān)S合上，調(diào)節(jié)R2、R2和R4使電橋平衡，積分器讀數(shù)為零，這時(shí)滿足RR2=R3R4---(4)]]>
R為電感自身的電阻。然后將開關(guān)打開，電橋構(gòu)成一個(gè)直流衰減回路，用電壓積分器積分兩端的直流衰減電壓，得到讀數(shù)Ψ，Ψ滿足以下關(guān)系∫0∞i(R+R2+R3+R4)dt=LI0...(5)]]>所以L=(R+R2+R3+R4)Ψ(R2+R4)I0...(6)]]>2、交、直軸同步電抗Xq、Xd的測(cè)量原理測(cè)量永磁同步電機(jī)交、直軸參數(shù)時(shí)，其電樞繞組的連接法如圖2、圖3所示。在dq0坐標(biāo)系下，經(jīng)理論推導(dǎo)得X=ω1L2...(7)]]>式中ω1——永磁同步電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行時(shí)的電角頻率；當(dāng)測(cè)量直軸電抗時(shí)，X為直軸電抗值，當(dāng)測(cè)量交軸電抗時(shí)，X為交軸電抗值。
本發(fā)明裝置包括數(shù)字磁通計(jì)、無(wú)感電阻、整流橋、滑線變阻箱、空氣開關(guān)、電流表。無(wú)感電阻組成網(wǎng)絡(luò)，其中每四個(gè)相等阻值的無(wú)感電阻組成一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)來(lái)作為一個(gè)測(cè)量檔，且測(cè)量檔的大小與無(wú)感電阻阻值相同，例如，四個(gè)0.1Ω無(wú)感電阻組成的電阻網(wǎng)絡(luò)作為0.1Ω測(cè)量檔。當(dāng)被測(cè)電機(jī)的定子電阻阻值不超過(guò)2.74Ω時(shí)，利用三個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)形成的測(cè)量檔(即0.1Ω檔、0.5Ω檔、2Ω檔)來(lái)測(cè)量，每檔內(nèi)的電阻通過(guò)空氣開關(guān)的不同方式組合(即S4、S3、S2、S1匹配)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在0.1Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)中，空氣開關(guān)S1一端與R1一端、R2一端相連接，另一端與0.1Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端、R4一端、S2一端相連，S2另一端與R3一端，out2相連，S3一端與R4另一端、S4一端相連，S3另一端與R2另一端相連，S4另一端與R3另一端、R1另一端、out1相連。
在0.5Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)中，S5一端與R5一端、R6一端相連，S5另一端與S6一端、R8一端、0.5Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端相連接，S6另一端與out4、R7一端相連，S7一端與R8另一端相連，S7另一端與R5另一端、R7另一端、out3相連，R6另一端與out5相連。
在2Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)中，空氣開關(guān)S8一端與2Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端、R12一端、S9一端相連接，S8另一端與R10一端、R9一端相連，S9另一端與輸出out7、R11一端相連接，S10一端與R12另一端、S11一端相連，S10另一端與R10另一端連接，S11另一端與R9另一端、R11另一端、輸出out6相連。
測(cè)量時(shí)，可以選擇不同的輸出(out1或out2)，再調(diào)節(jié)滑線變阻箱實(shí)現(xiàn)裝置內(nèi)電橋的平衡，然后根據(jù)公式(6)計(jì)算電感值。當(dāng)定子電阻阻值超過(guò)2.74Ω時(shí)，實(shí)現(xiàn)裝置內(nèi)電橋的平衡則直接改用30Ω滑線變阻箱和1Ω微調(diào)變阻器。同時(shí)，為了計(jì)算和調(diào)節(jié)平衡方便，使R3和R4具有相同的溫度系數(shù)和阻值。由于不同電機(jī)定子電阻阻值不同，故采用多個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)分檔測(cè)量，每個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)測(cè)量一檔，各檔之間的切換通過(guò)換檔開關(guān)實(shí)現(xiàn)。在測(cè)試過(guò)程中，既有一決定直軸(測(cè)直軸參數(shù)時(shí))或交軸(測(cè)交軸參數(shù)時(shí))飽和的恒定直流電流I1，又有一考慮交叉飽和的交軸(測(cè)直軸參數(shù)時(shí))或直軸(測(cè)交軸參數(shù)時(shí))恒定直流電流I2，這些直流電流都可以隨意調(diào)節(jié)，因此，它能測(cè)得電機(jī)在任意工作狀況(任意交、直軸電流)下參數(shù)變化的規(guī)律，如圖12，圖13所示。
與原有的永磁電機(jī)電抗參數(shù)測(cè)試方法相比，本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、測(cè)試范圍大，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，考慮飽和及交叉飽和因素，將電機(jī)與實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)很好的結(jié)合起來(lái)。


圖1是電壓積分法永磁電機(jī)電抗參數(shù)測(cè)試原理圖；圖2是測(cè)量交軸電抗參數(shù)時(shí)判斷電樞合成磁動(dòng)勢(shì)軸線方向與轉(zhuǎn)子直軸重合的電樞連接圖；圖3是測(cè)量直軸電抗參數(shù)時(shí)判斷電樞合成磁動(dòng)勢(shì)軸線方向與轉(zhuǎn)子直軸重合的電樞連接圖；圖4是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)的主視圖；圖5是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)的右視圖；圖6是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)的左視圖；圖7是電阻網(wǎng)絡(luò)線路圖；圖8是電阻網(wǎng)絡(luò)分檔原理圖；圖9是測(cè)量直軸電抗參數(shù)時(shí)的線路接線圖；圖10是測(cè)量交軸電抗參數(shù)時(shí)的線路接線圖；圖11是表示測(cè)試方法的流程圖；圖12是計(jì)及交軸電流對(duì)直軸電抗參數(shù)影響后所測(cè)得某樣機(jī)的直軸電抗參數(shù)變化規(guī)律；圖13是計(jì)及直軸電流對(duì)交軸電抗參數(shù)影響后所測(cè)得某樣機(jī)的交軸電抗參數(shù)變化規(guī)律；其中，表I為直(或交)軸回路中供電電源電壓表，表II為直(或交)軸回路中電流表，表III為直(或交)軸耦合回路中電流表，表IV為交(或直)軸衰減回路中電流表，表V為直(或交)軸衰減回路中數(shù)字電壓表。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明裝置包括磁通計(jì)、積分器、無(wú)感電阻、整流橋、滑線變阻箱、空氣開關(guān)、電流表。
本發(fā)明裝置采用箱式結(jié)構(gòu)，如圖4～圖6所示。電阻網(wǎng)絡(luò)分檔原理圖如圖8所示。其中微調(diào)滑線變阻器阻值為1Ω，電流為20A，滑線變阻箱阻值為30Ω，電流為10A測(cè)試時(shí)，根據(jù)被測(cè)電機(jī)的定子電阻值選擇無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)測(cè)試檔及空氣開關(guān)，并將無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端與滑線變阻箱一端相連，同時(shí)將滑線變阻箱另一端與所選測(cè)試檔的無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸出端相連接。其中0.1Ω、0.5Ω、2Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)對(duì)空氣開關(guān)S1～S11的邏輯組合可以得到不同的輸出電阻值，詳見表1。
表1


注若x＝1，則outx表示為out1，依次類推。
例如電機(jī)定子直流電阻為0.18Ω，應(yīng)首先在選檔接線柱中選中0.1Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)，然后將無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端子與滑線變阻箱一端相連接，同時(shí)將0.1Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸出端子out2與滑線變阻箱另一端連接上(滑線變阻箱一端接被試電機(jī)定子繞組，另一端接電源負(fù)極)，最后將該檔空氣開關(guān)(S4S3S2S1)打到0001，即合上S4。
例如電機(jī)定子直流電阻為0.29Ω，應(yīng)首先在選檔接線柱中選中0.1Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)，然后將無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端子與滑線變阻箱一端相連接，同時(shí)將0.1Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸出端子out1與滑線變阻箱另一端連接上(滑線變阻箱一端接被試電機(jī)定子繞組，另一端接電源負(fù)極)，最后將該檔空氣開關(guān)(S4S3S2S1)打到0100，即合上S3。
例如電機(jī)定子直流電阻為0.45Ω，應(yīng)首先在選檔接線柱中選中0.5Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)，然后將無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端子與滑線變阻箱一端相連接，同時(shí)將0.5Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸出端子out3與滑線變阻箱另一端連接上(滑線變阻箱一端接被試電機(jī)定子繞組，另一端接電源負(fù)極)，最后將該檔空氣開關(guān)(S7S6S5)打到001，即合上S5。
例如電機(jī)定子直流電阻為0.62Ω，應(yīng)首先在選檔接線柱中選中0.5Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)，然后將無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端子與滑線變阻箱一端相連接，同時(shí)將0.5Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸出端子out4與滑線變阻箱另一端連接上(滑線變阻箱一端接被試電機(jī)定子繞組，另一端接電源負(fù)極)，最后將該檔空氣開關(guān)(S7S6S5)打到101，即合上S7、S5。
例如電機(jī)定子直流電阻為1.12Ω，應(yīng)首先在選檔接線柱中選中0.5Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)，然后將無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端子與滑線變阻箱一端相連接，同時(shí)將0.5Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸出端子out5與滑線變阻箱另一端連接上(滑線變阻箱一端接被試電機(jī)定子繞組，另一端接電源負(fù)極)，最后將該檔空氣開關(guān)(S7S6S5)打到110，即合上S7、S6。
例如電機(jī)定子直流電阻為1.32Ω，應(yīng)首先在選檔接線柱中選中2Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)，然后將無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端子與滑線變阻箱一端相連接，同時(shí)將2Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸出端子out6與滑線變阻箱另一端連接上(滑線變阻箱一端接被試電機(jī)定子繞組，另一端接電源負(fù)極)，最后將該檔空氣開關(guān)(S11S10S9S8)打到0110，即合上S10、S9。
例如電機(jī)定子直流電阻為2.13Ω，應(yīng)首先在選檔接線柱中選中2Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)，然后將無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端子與滑線變阻箱一端相連接，同時(shí)將2Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸出端子out7與滑線變阻箱另一端連接上(滑線變阻箱一端接被試電機(jī)定子繞組，另一端接電源負(fù)極)，最后將該檔空氣開關(guān)(S11S10S9S8)打到1001，即合上S11、S8。
在測(cè)試永磁電機(jī)電抗參數(shù)時(shí)，首先是轉(zhuǎn)子直軸或交軸與電樞合成磁動(dòng)勢(shì)軸線方向重合的判斷01。具體如下測(cè)試交軸電抗時(shí)，將被測(cè)永磁電機(jī)的B、C兩相電樞繞組串聯(lián)，同A相繞組分別接到檢流計(jì)的兩端，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子，直到檢流計(jì)指針在轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子瞬間幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)為止，這時(shí)可認(rèn)為接入的電樞繞組合成磁動(dòng)勢(shì)方向與轉(zhuǎn)子直軸重合，如圖7所示；測(cè)試直軸電抗時(shí)，將被測(cè)永磁電機(jī)的B，C兩相電樞繞組分別接到檢流計(jì)的兩端，將A相繞組懸空。慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子，直到檢流計(jì)指針在轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子瞬間幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)為止，這時(shí)可認(rèn)為接入的電樞繞組合成磁動(dòng)勢(shì)方向與轉(zhuǎn)子直軸重合，如圖8所示。
測(cè)試過(guò)程流程圖如圖11所示。在確定好轉(zhuǎn)子軸位置之后，根據(jù)被測(cè)電機(jī)定子電阻選擇變阻器的工作范圍后將線路連接好，如圖9、圖10所示，開關(guān)S動(dòng)作之前處于閉合狀態(tài)02；接通電源，通入電流，調(diào)節(jié)滑線變阻箱使電壓表指示為零，觀察積分器數(shù)值是否變化03；若達(dá)到平衡，則按下積分器的復(fù)位鍵，斷開開關(guān)S，記錄此時(shí)積分器的讀數(shù)04；根據(jù)讀數(shù)計(jì)算對(duì)應(yīng)的電抗參數(shù)值05。
權(quán)利要求
1.一種基于電壓積分法測(cè)試永磁電機(jī)電抗參數(shù)的裝置，其特征在于該裝置包括數(shù)字磁通計(jì)、無(wú)感電阻、滑線變阻箱、空氣開關(guān)、電流表，其特征在于無(wú)感電阻組成網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字磁通計(jì)用于測(cè)量電路中的磁通，電流表用于測(cè)量電流，每檔內(nèi)的電阻通過(guò)空氣開關(guān)的不同方式組合在0.1Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)中，空氣開關(guān)S1一端與R1一端、R2一端相連接，另一端與0.1Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端、R4一端、S2一端相連，S2另一端與R3一端，out2相連，S3一端與R4另一端、S4一端相連，S3另一端與R2另一端相連，S4另一端與R3另一端、R1另一端、out1相連；在0.5Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)中，S5一端與R5一端、R6一端相連，S5另一端與S6一端、R8一端、0.5Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端相連接，S6另一端與out4、R7一端相連，S7一端與R8另一端相連，S7另一端與R5另一端、R7另一端、out3相連，R6另一端與out5相連；在2Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)中，空氣開關(guān)S8一端與2Ω檔無(wú)感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端、R12一端、S9一端相連接，S8另一端與R10一端、R9一端相連，S9另一端與輸出out7、R11一端相連接，S10一端與R12另一端、S11一端相連，S10另一端與R10另一端連接，S11另一端與R9另一端、R11另一端、輸出out6相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于電壓積分法測(cè)試永磁電機(jī)電抗參數(shù)的裝置，其特征在于所述電阻網(wǎng)絡(luò)由四個(gè)相等阻值的無(wú)感電阻組成作為一個(gè)測(cè)量檔，且測(cè)量檔的大小與無(wú)感電阻阻值相同。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于電壓積分法測(cè)試永磁電機(jī)電抗參數(shù)的裝置，其特征在于應(yīng)用本測(cè)試裝置測(cè)試永磁電機(jī)電抗參數(shù)時(shí)，首先是轉(zhuǎn)子直軸或交軸與電樞合成磁動(dòng)勢(shì)軸線方向重合的判斷；在確定好轉(zhuǎn)子軸位置之后，根據(jù)被測(cè)電機(jī)定子電阻選擇變阻器的工作范圍后將線路連接好，開關(guān)S動(dòng)作之前處于閉合狀態(tài)；接通電源，通入電流，調(diào)節(jié)滑線變阻箱使電壓表指示為零，觀察積分器數(shù)值是否變化；若達(dá)到平衡，則按下積分器的復(fù)位鍵，斷開開關(guān)S，記錄此時(shí)積分器的讀數(shù)；根據(jù)讀數(shù)計(jì)算對(duì)應(yīng)的電抗參數(shù)值。
全文摘要
一種基于電壓積分法測(cè)試電機(jī)電抗參數(shù)的裝置，包括數(shù)字磁通計(jì)、無(wú)感電阻、整流橋、滑線變阻箱、空氣開關(guān)、電流表。無(wú)感電阻組成網(wǎng)絡(luò)，其中每四個(gè)相等阻值的無(wú)感電阻組成一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)來(lái)作為一個(gè)測(cè)量檔，且測(cè)量檔的大小與無(wú)感電阻阻值相同，例如，四個(gè)0.1Ω無(wú)感電阻組成的電阻網(wǎng)絡(luò)作為0.1Ω測(cè)量檔。當(dāng)被測(cè)電機(jī)的定子電阻阻值不超過(guò)2.74Ω時(shí)，利用三個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)形成的測(cè)量檔(即0.1Ω檔、0.5Ω檔、2Ω檔)來(lái)測(cè)量，每檔內(nèi)的電阻通過(guò)空氣開關(guān)的不同方式組合(即S4、S3、S2、S1匹配)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本裝置具有操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、測(cè)試范圍大，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，考慮飽和及交叉飽和因素，將電機(jī)與實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)很好的結(jié)合起來(lái)。
文檔編號(hào)G01R31/34GK1710439SQ20051004654
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2005年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月30日
發(fā)明者唐任遠(yuǎn), 姜代維, 張立偉, 許雪峰 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)