電機參數(shù)測量——永磁同步電機控制

永磁同步電機的電壓方程、磁鏈方程和力矩方程如圖1所示。

測量方法1:使用電橋進行測量，使用電橋測試定子電阻時，設(shè)置測量頻率為100HZ為佳，測量DQ軸電感時，設(shè)置測量頻率為1kHZ或10kHZ為佳。

1.測量內(nèi)阻時，用電橋連接電機的任意兩相，定子電阻為測量值的一半。

2.測量電感時，同樣用電橋連接電機的任意兩相，同時緩慢轉(zhuǎn)動電機轉(zhuǎn)子，待轉(zhuǎn)子穩(wěn)定再后讀取電橋測量結(jié)果，D軸電感為數(shù)值較小者的一半，Q軸電感為數(shù)值較大者一半，大多數(shù)的表貼式永磁同步電機的DQ軸電感值近似相等。

測量方法2:在沒有電橋的情況下，還可以借助電機驅(qū)動器測量定子電阻(R)和DQ軸電感(L)。

1.向逆變器施加(d,q)坐標(biāo)系下于兩相坐標(biāo)系下alfa軸相重疊的電壓矢量ud=常數(shù)，uq=0，穩(wěn)態(tài)時電機靜止，電壓方程中電角速度為0，同時電流微分也為0，測出此時的電流id，根據(jù)電壓方程可得定子相電阻。實際上，為了消除死區(qū)的影響和功率器件的導(dǎo)通壓降，經(jīng)常采用差分算法來辨識電阻，具體做法就是就是向逆變器施加兩組不同幅值的電壓矢量ud1=常數(shù)，uq1=0、ud2=常數(shù)，uq2=0，然后測得兩組電流id1、id2，最后可得相電阻的計算公式：

在差分辨識電阻的時候，給定電壓是要小心選擇的，最好是電流的線性關(guān)系和電壓的線性關(guān)系一致，比如給定電壓是呈2倍關(guān)系，那么電流也應(yīng)該大致呈2倍關(guān)系，如果偏差太大，說明選取的給定電壓不太合適。

2.在向逆變器施加(d,q)坐標(biāo)系下電壓矢量ud=常數(shù)，uq=0時，電機轉(zhuǎn)子是不會轉(zhuǎn)動的，此時的電機d軸就是一個一階慣性環(huán)節(jié)，時間常數(shù)為L/R。記錄下此時d軸電流i的上升曲線，根據(jù)一階慣性環(huán)節(jié)的性質(zhì)，當(dāng)d軸電流從0上升到穩(wěn)態(tài)值的63.2%時，所經(jīng)歷的時間t剛好等于時間常數(shù)L/R，在得到定子電阻(R)值，可根據(jù)時間常數(shù)t得到電感(L)值：

反電動勢系數(shù)和永磁體磁鏈其實表征同一個概念，指電機旋轉(zhuǎn)時，磁鏈產(chǎn)生電動勢相對于轉(zhuǎn)速的比例關(guān)系，反電動勢系數(shù)kv的單位為V.s/rad，而永磁體磁鏈單位為Wb，兩個單位可以互相轉(zhuǎn)化。

測量方法：測量反電動勢系數(shù)時，需要借助示波器。

1.用示波器探頭連接電機的任意兩相，測量反電動勢的線電壓；

2.因為反電動勢值一般較小，盡量以較快速度轉(zhuǎn)動電機，然后捕獲此時的反電動勢波形；

3.根據(jù)公式計算電機的反電動勢系數(shù)；

正規(guī)電機廠家電機出廠時，都會配有詳細(xì)參數(shù)的規(guī)格書，但現(xiàn)在市面上大部分電機沒有相應(yīng)規(guī)格書，為了得到更好的控制性能，有必要對電機參數(shù)進行測量。無論是電橋測得參數(shù)(受測量設(shè)備精度影響)，還是逆變器測得參數(shù)(受逆變器非線性、采樣精度等影響)，測量所得參數(shù)都可能具有一定誤差，在電機調(diào)試過程中，不要迷信測量所得參數(shù)，有必要時需要進行不斷的修正。