I. It doel en de betsjutting fan it mjitten fan syngroane induktânsje
(1) Doel fan it mjitten fan de parameters fan syngroane induktânsje (d.w.s. krúsasinduktânsje)
De AC- en DC-induktansjeparameters binne de twa wichtichste parameters yn in syngroane motor mei permaninte magneet. Harren krekte mjitting is de foarôfgeande betingst en basis foar it berekkenjen fan motorkarakteristiken, dynamyske simulaasje en snelheidskontrôle. De syngroane induktansje kin brûkt wurde om in protte steady-state-eigenskippen te berekkenjen, lykas arbeidsfaktor, effisjinsje, koppel, ankerstroom, krêft en oare parameters. Yn it kontrôlesysteem fan in permaninte magneetmotor mei fektorkontrôle binne de syngroane induktorparameters direkt belutsen by it kontrôlealgoritme, en de ûndersyksresultaten litte sjen dat yn it swakke magnetyske gebiet de ûnkrektens fan 'e motorparameters kin liede ta in wichtige fermindering fan koppel en krêft. Dit lit it belang fan syngroane induktorparameters sjen.
(2) Problemen dy't moatte wurde notearre by it mjitten fan syngroane induktânsje
Om in hege krêftdichtheid te krijen, wurdt de struktuer fan permaninte magneet syngroane motors faak ûntworpen om komplekser te wêzen, en it magnetyske sirkwy fan 'e motor is mear verzadigd, wat resulteart yn 'e syngroane induktânsjeparameter fan' e motor dy't farieart mei de verzadiging fan it magnetyske sirkwy. Mei oare wurden, de parameters sille feroarje mei de wurkomstannichheden fan 'e motor, folslein mei de nominale wurkomstannichheden fan' e syngroane induktânsjeparameters kinne de aard fan 'e motorparameters net krekt reflektearje. Dêrom is it needsaaklik om de induktânsjewearden ûnder ferskate wurkomstannichheden te mjitten.
2.metoaden foar it mjitten fan syngroane induktânsje fan permaninte magneetmotoren
Dit artikel sammelet ferskate metoaden foar it mjitten fan syngroane induktânsje en makket in detaillearre ferliking en analyze dêrfan. Dizze metoaden kinne rûchwei wurde yndield yn twa haadtypen: direkte ladingstest en yndirekte statyske test. Statyske testen wurde fierder ferdield yn AC statyske testen en DC statyske testen. Hjoed sil it earste diel fan ús "Synchrone Inductor Test Methods" de ladingstestmetoade útlizze.
Literatuer [1] yntrodusearret it prinsipe fan 'e direkte ladingmetoade. Permaninte magneetmotors kinne meastentiids analysearre wurde troch de dûbele reaksjeteory te brûken om har ladingoperaasje te analysearjen, en de fazediagrammen fan generator- en motoroperaasje wurde werjûn yn figuer 1 hjirûnder. De krêfthoeke θ fan 'e generator is posityf mei E0 dy't U grutter is, de krêftfaktorhoeke φ is posityf mei I dy't U grutter is, en de ynterne krêftfaktorhoeke ψ is posityf mei E0 dy't I grutter is. De krêfthoeke θ fan 'e motor is posityf mei U dy't E0 grutter is, de krêftfaktorhoeke φ is posityf mei U dy't I grutter is, en de ynterne krêftfaktorhoeke ψ is posityf mei I dy't E0 grutter is.
Fig. 1 Fazediagram fan permaninte magneet syngroane motoroperaasje
(a) Generatorstatus (b) Motorstatus
Neffens dit fazediagram kin it folgjende krigen wurde: as de permaninte magneetmotor yn wurking is, en de elektromotoryske krêft E0 sûnder lading metten wurdt, de spanning U fan 'e ankerklem, de stroom I, de krêftfaktorhoek φ en de krêfthoek θ, ensfh., kinne de ankerstroom fan 'e rjochte as krigen wurde, mei de krúsaskomponint Id = Isin (θ - φ) en Iq = Icos (θ - φ), dan kinne Xd en Xq krigen wurde út de folgjende fergeliking:
As de generator draait:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
As de motor draait:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
De steady-state parameters fan permaninte magneet syngroane motors feroarje as de wurkomstannichheden fan 'e motor feroarje, en as de ankerstroom feroaret, feroarje sawol Xd as Xq. Dêrom, by it bepalen fan 'e parameters, soargje derfoar dat jo ek de wurkomstannichheden fan 'e motor oanjaan. (De hoemannichte wikseljende en gelijkstroom as of statorstroom en ynterne arbeidsfaktorhoeke)
De wichtichste swierrichheid by it mjitten fan 'e induktive parameters mei de direkte ladingmetoade leit yn 'e mjitting fan' e krêfthoeke θ. Lykas wy witte, is it it ferskil yn fazehoeke tusken de motorklemspanning U en de oanstjoeringselektromotoryske krêft. As de motor stabyl rint, kin de einspanning direkt krigen wurde, mar E0 kin net direkt krigen wurde, dus it kin allinich krigen wurde troch in yndirekte metoade om in periodyk sinjaal te krijen mei deselde frekwinsje as E0 en in fêst fazeferskil om E0 te ferfangen om in fazeferliking te meitsjen mei de einspanning.
De tradisjonele yndirekte metoaden binne:
1) Yn 'e ankergleuf fan' e testmotor wurde ferskate windingen fan tinne tried brûkt as mjitspoel, om deselde faze te krijen mei de testspanning fan 'e motorwikkeling, en troch de fergeliking fan' e hoeke fan 'e krêftfaktor kin de hoeke fan' e krêftfaktor krigen wurde.
2) Ynstallearje in syngroane motor op 'e as fan' e testmotor dy't identyk is oan 'e testmotor. De spanningsfazemjittingsmetoade [2], dy't hjirûnder beskreaun wurdt, is basearre op dit prinsipe. It eksperimintele ferbiningsdiagram wurdt werjûn yn figuer 2. De TSM is de testmotor mei permaninte magneet, de ASM is in identike syngroane motor dy't ekstra fereaske is, de PM is de primêre beweger, dy't in syngroane motor of in gelijkstroommotor kin wêze, B is de rem, en de DBO is in dûbele beam-oscilloskoop. De fazen B en C fan 'e TSM en ASM binne ferbûn mei de oscilloskoop. As de TSM ferbûn is mei in trijefase-stroomfoarsjenning, ûntfangt de oscilloskoop de sinjalen VTSM en E0ASM. Omdat de twa motors identyk binne en syngroan draaie, binne de leechlast-efterpotinsjaal fan 'e TSM fan' e tester en de leechlast-efterpotinsjaal fan 'e ASM, dy't as in generator fungearret, E0ASM, yn faze. Dêrom kin de krêfthoeke θ, d.w.s. it fazeferskil tusken VTSM en E0ASM, metten wurde.
Fig. 2 Eksperiminteel bedradingsdiagram foar it mjitten fan de krêfthoek
Dizze metoade wurdt net faak brûkt, benammen om't: 1. De lytse syngroane motor of rotearjende transformator dy't yn 'e rotoras monteard is, moat mjitten wurde troch de motor, dy't twa útrekte einen fan 'e assen hat, wat faak lestich te dwaan is. 2. De krektens fan 'e mjitting fan 'e krêfthoek hinget foar in grut part ôf fan 'e hege harmonyske ynhâld fan 'e VTSM en E0ASM, en as de harmonyske ynhâld relatyf grut is, sil de krektens fan 'e mjitting fermindere wurde.
3) Om de krektens en it gebrûksgemak fan 'e krêfthoektest te ferbetterjen, wurdt no mear gebrûk makke fan posysjesensors om it rotorposysjesignaal te detektearjen, en dan fazeferliking mei de einspanningsbenadering.
It basisprinsipe is om in projektearre of reflektearre fotoelektryske skiif te ynstallearjen op 'e as fan' e mjitten permaninte magneet syngroane motor, it oantal unifoarm ferdielde gatten op 'e skiif of swart-wyt markers en it oantal pearen poalen fan' e syngroane motor ûnder test. As de skiif ien omwenteling mei de motor draait, ûntfangt de fotoelektryske sensor p rotorposysjesignalen en genereart p leechspanningspulsen. As de motor syngroan rint, is de frekwinsje fan dit rotorposysjesignaal gelyk oan de frekwinsje fan 'e ankerterminalspanning, en syn faze reflektearret de faze fan' e oanstjoeringselektromotoryske krêft. It syngronisaasjepulssignaal wurdt fersterke troch foarmjaan, fazeferskowing en de testmotorankerspanning foar fazeferliking om it fazeferskil te krijen. Ynsteld as de motor sûnder lading wurket, is it fazeferskil θ1 (ongeveer dat op dit stuit de krêfthoeke θ = 0), as de lading rint, is it fazeferskil θ2, dan is it fazeferskil θ2 - θ1 de mjitten permaninte magneet syngroane motor ladingskrêfthoekwearde. It skematyske diagram wurdt werjûn yn figuer 3.
Fig. 3 Skematysk diagram fan krêfthoekmjitting
Omdat it yn 'e fotoelektryske skiif unifoarm bedekt is mei swarte en wite markearring, is it dreger om de markearring fan 'e syngroane motorpoalen fan 'e permaninte magneet tagelyk te mjitten, en as de markearring fan 'e skiif net mienskiplik is, kin de test ek útfierd wurde op in swarte sirkel fan 'e oandriuwas fan 'e permaninte magneetmotor, bedekt mei in wite markearring. De reflektearjende fotoelektryske sensorljochtboarne wurdt útstjoerd troch it ljocht dat yn dizze sirkel op it oerflak fan 'e tape sammele wurdt. Op dizze manier krijt de fotoelektryske sensor yn 'e fotogefoelige transistor by elke beurt in reflektearre ljocht en gelieding, wat resulteart yn in elektrysk pulssignaal. Nei fersterking en foarmjouwing wurdt in fergelikingssignaal E1 krigen. Fan 'e twa-faze spanning fan 'e testmotorwikkeling oan 'e ein fan elke twa-faze spanning, troch de spanningstransformator PT nei in lege spanning stjoerd, nei de spanningskomparator stjoerd, wêrtroch in fertsjintwurdiger fan 'e rjochthoekige faze fan it spanningspulssignaal U1 ûntstiet. Troch de p-dieldielfrekwinsje fan U1 wurdt de fazekomparator fergelike mei de fazekomparator. Troch de p-dieldielfrekwinsje fan U1 wurdt it fazeferskil mei it fazeferskil fan 'e fazekomparator fergelike mei it fazeferskil-sinjaal.
It neidiel fan 'e boppesteande metoade foar it mjitten fan 'e krêfthoeke is dat it ferskil tusken de twa mjittingen makke wurde moat om de krêfthoeke te krijen. Om te foarkommen dat de twa hoemannichten ôflutsen wurde en de krektens te ferminderjen, is by de mjitting fan it fazeferskil θ2 fan 'e lading, de omkearing fan it U2-sinjaal, it mjitten fazeferskil θ2'=180 ° - θ2, de krêfthoeke θ=180 ° - (θ1 + θ2'), wat de twa hoemannichten omset fan it ôflûken fan 'e faze nei it optellen. It fazehoemannichtediagram wurdt werjûn yn Fig. 4.
Fig. 4 Prinsipe fan 'e faze-optelmetoade foar it berekkenjen fan fazeferskil
In oare ferbettere metoade brûkt gjin frekwinsjeferdieling fan it spanningsrjochthoekige golffoarmsignaal, mar brûkt in mikrokompjûter om tagelyk de sinjaalgolffoarm op te nimmen, respektivelik fia de ynfierynterface, de golffoarmen U0 en E0 fan 'e leechspanning en rotorposysjesignaal, lykas de rjochthoekige golffoarmsignalen U1 en E1 fan 'e ladingspanning en rotorposysje, en dan de golffoarmen fan 'e twa opnames relatyf oan elkoar te ferpleatsen oant de golffoarmen fan 'e twa rjochthoekige spanningsgolffoarmsignalen folslein oerlaapje, as it fazeferskil tusken de twa rotorposysjesignalen de krêfthoeke is; of as de golffoarm ferskowe wurdt nei't de twa rotorposysjesignalen gearfalle, dan is it fazeferskil tusken de twa spanningsignalen de krêfthoeke.
It moat oanjûn wurde dat de werklike leechlastoperaasje fan in permaninte magneet syngroane motor, de krêfthoeke net nul is, foaral foar lytse motors, fanwegen leechlastoperaasje fan leechlastferlies (ynklusyf statorkoperferlies, izerferlies, meganysk ferlies, dwaalferlies) is relatyf grut, as jo tinke dat de leechlastkrêfthoeke nul is, sil it in grutte flater feroarsaakje yn 'e mjitting fan' e krêfthoeke, dy't brûkt wurde kin om de DC-motor yn 'e steat fan' e motor te rinnen, de rjochting fan 'e stjoering en de testmotorstjoering konsekwint te meitsjen, mei de DC-motorstjoering, kin de DC-motor yn deselde steat rinne, en de DC-motor kin brûkt wurde as in testmotor. Dit kin de DC-motor yn 'e motorsteat meitsje, de stjoering en de testmotorstjoering konsekwint meitsje mei de DC-motor om alle asferlies fan' e testmotor te leverjen (ynklusyf izerferlies, meganysk ferlies, dwaalferlies, ensfh.). De metoade fan oardiel is dat it ynfierfermogen fan 'e testmotor gelyk is oan it statorkoperferbrûk, dat is, P1 = pCu, en de spanning en stroom yn faze. Dizze kear komt de mjitten θ1 oerien mei de krêfthoeke fan nul.
Gearfetting: de foardielen fan dizze metoade:
① De direkte ladingmetoade kin de steady-state saturaasje-induktânsje mjitte ûnder ferskate ladingstaten, en fereasket gjin kontrôlestrategy, dy't yntuïtyf en ienfâldich is.
Omdat de mjitting direkt ûnder lading dien wurdt, kin rekken holden wurde mei it sêdingseffekt en de ynfloed fan demagnetisaasjestroom op 'e induktânsjeparameters.
Neidielen fan dizze metoade:
① De direkte ladingmetoade moat mear hoemannichten tagelyk mjitte (trijefasespanning, trijefasestroom, krêftfaktorhoeke, ensfh.), it mjitten fan 'e krêfthoeke is dreger, en de krektens fan 'e test fan elke hoemannichte hat in direkte ynfloed op 'e krektens fan parameterberekkeningen, en allerhanne flaters yn 'e parametertest binne maklik te sammeljen. Dêrom, by it brûken fan 'e direkte ladingmetoade om de parameters te mjitten, moat omtinken jûn wurde oan 'e flateranalyse, en in hegere krektens fan it testynstrumint selektearje.
② De wearde fan 'e oanstjoerings-elektromotoryske krêft E0 yn dizze mjitmetoade wurdt direkt ferfongen troch de motorklemspanning by gjin lading, en dizze benadering bringt ek ynherinte flaters mei. Omdat it wurkpunt fan 'e permaninte magneet feroaret mei de lading, wat betsjut dat by ferskillende statorstromen de permeabiliteit en fluxdichtheid fan 'e permaninte magneet oars binne, sadat de resultearjende oanstjoerings-elektromotoryske krêft ek oars is. Op dizze manier is it net heul krekt om de oanstjoerings-elektromotoryske krêft ûnder lading te ferfangen troch de oanstjoerings-elektromotoryske krêft by gjin lading.
Referinsjes
[1] Tang Renyuan et al. Moderne permaninte magneetmotorteory en ûntwerp. Peking: Machinery Industry Press. Maart 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Permaninte magneetmotortechnology, ûntwerp en tapassingen, 2e edysje. New York: Marcel Dekker, 2002:170~171
Auteursrjocht: Dit artikel is in werprint fan 'e WeChat iepenbiere nûmer motor peek (电机极客), de orizjinele keppelinghttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Dit artikel fertsjintwurdiget net de opfettings fan ús bedriuw. As jo ferskillende mieningen of opfettings hawwe, korrigearje ús dan asjebleaft!
Pleatsingstiid: 18 july 2024