三相異步電機(jī)參數(shù)的測試
0 引言
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201808/387445.htm在異步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)中,電動機(jī)的參數(shù)是十分重要的物理量。在電機(jī)學(xué)中利用電動機(jī)的參數(shù)構(gòu)成等值電路,以此為基礎(chǔ)可以對三相電動機(jī)的各種運行特性進(jìn)行分析。變頻調(diào)速中采用的矢量控制,控制系統(tǒng)性能完全依賴于所使用的電機(jī)參數(shù)的準(zhǔn)確程度,如果參數(shù)不準(zhǔn)確,將直接導(dǎo)致矢量控制性能指標(biāo)下降,甚至導(dǎo)致變頻器不能正常工作。
三相異步電動機(jī)的基本參數(shù)包括定子電阻、定子漏感、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子漏感、定轉(zhuǎn)子互感。這些參數(shù)的確定,可以利用電機(jī)設(shè)計制造時的技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行理論計算,但計算復(fù)雜,并且與實際有較大誤差;也可以采用試驗方法確定,下面具體介紹在變頻器中采用試驗的方法對各參數(shù)的測試。
1 參數(shù)測定試驗
在變頻器中,測試參數(shù)主要有兩種方法:一種是在線測試,一種是離線測試。在線測試方法主要有卡爾曼濾波法、模型參考自適應(yīng)法、滑模變結(jié)構(gòu)法等,這些方法要求處理器具有較高的處理速度,對系統(tǒng)硬件要求較高;離線測試方法主要有頻率響應(yīng)試驗、階躍響應(yīng)試驗等,但測試精度不高,存在計算復(fù)雜、程序計算量大等問題,故很少采用。
這里主要介紹根據(jù)傳統(tǒng)的電機(jī)學(xué)試驗原理,在變頻器中對電機(jī)參數(shù)進(jìn)行離線測試,通過對其采取相應(yīng)的措施達(dá)到測試參數(shù)的高精確度。
1.1 采用直流伏安法測試電機(jī)的定子電阻
在變頻器系統(tǒng)中,采用直流伏安法測試定子電阻的關(guān)鍵是如何得到低壓直流電源,當(dāng)變頻器直接連接到電網(wǎng)時,其直流母線電壓較高,通常的辦法是對直流母線進(jìn)行電壓斬波控制,得到一個平均值很低、周期固定且占空比固定的高頻電壓
脈沖系列,這樣經(jīng)過定子繞組中的電感濾波后,就得到一個脈動很小的直流電流。
如果占空比為D,直流母線電壓為Udc,電流為I,則相應(yīng)的定子電阻值為
在測試中為了防止變頻器出現(xiàn)過電流,應(yīng)該正確考慮占空比的設(shè)定,在實際測試中可以采用電流閉環(huán)加PI 調(diào)節(jié)器得出占空比的方法控制電流大小,如圖1 所示。
圖1 中,I * 為控制目標(biāo),即給定電流,I 為反饋電流,即實際運行電流。
試驗時,變頻器中的開關(guān)器件IGBT 的導(dǎo)通壓降,對測試值的影響是不能忽略的,對導(dǎo)通壓降補(bǔ)償?shù)恼_與否直接影響到測試電阻精度的高低,導(dǎo)通壓降除了IGBT的導(dǎo)通壓降,還有續(xù)流二極管的導(dǎo)通壓降。同時,由于IGBT在開通和關(guān)斷過程中都有一定的延時,為了準(zhǔn)確計算輸出的直流電壓,這部分延時也不能忽略。
1.2 利用堵轉(zhuǎn)試驗測試轉(zhuǎn)子電阻及定轉(zhuǎn)子漏感
在實際的應(yīng)用中,對電機(jī)進(jìn)行堵轉(zhuǎn)比較困難,在此采用單相短路試驗代替三相試驗,當(dāng)電機(jī)加上單相正弦電壓時,沒有電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生,其電磁現(xiàn)象與三相堵轉(zhuǎn)時基本相同,測試中,讓電機(jī)的某一相開路,在另外兩相之間通入單相的正弦交流電,然后通入一定的電流,此時測試定子上的電壓,電流和輸入功率,這樣即可計算出電機(jī)的短路電阻和短路電抗。
在堵轉(zhuǎn)試驗中,為了防止過電流現(xiàn)象,可以采用測定子電阻的方法加入一個PI 閉環(huán)控制,但同時也需要考慮IGBT 的壓降和續(xù)流二極管的壓降產(chǎn)生的影響。在變頻器運行測試中,為了防止變頻器中的上下橋臂直通現(xiàn)象,逆變器同一橋臂的上下開關(guān)之間的動作必須加入一段死區(qū)時間,一般為3~5μs,由于死區(qū)時間產(chǎn)生的誤脈沖對系統(tǒng)性能的影響較大,必須重點考慮,因此,對高精度的參數(shù)測試,死區(qū)時間是不可忽略的一個重要因素。
在考慮到死區(qū)時間的影響和IGBT 的開通關(guān)斷的時間后,實際的輸出電壓和給定的PWM 脈沖之間的關(guān)系表示如圖3 所示。
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