首先是定子电阻的测量。在变频器驱动电机下,Rs可以通过施加直流电压脉冲,然后测量定子电流来得到。其原理框图如图4-1所示。其中,图4-1a所示是相应的等效电路图,令B相和C相具有同样的驱动脉冲,即B相和C相短接,即可实现;图4-1b所示是相应的控制框图,由于对电流采用了闭环控制,可以有效地控制电流的大小。另外,考虑到死区的影响,在SVPWM实现中还加入了死区补偿。具体补偿方法在后面介绍。
图4-1 电机定子电阻测量
由图4-1知定子电阻可以表示为式(4-1),为了避免零漂的影响,可以改变给定电流大小,测试两次然后用差值求出电阻值,如式(4-2)所示。出于提高精度的需要,可以采用测量多次然后取平均值的方法。图4-2所示是辨识定子电阻时的线电压和线电流实验波形。
图4-2 定子电阻辨识时电压和电流实验波形
电机堵转实验可以通过对电机通单相交流激励来实现,仍然令B相和C相短接,此时不会产生电磁转矩,其电磁现象与三相堵转实验类似,采用变频器可以方便地实现这一点,其原理框图如图4-3所示。其中,图4-3a所示是等效电路图,图4-3b所示是控制框图,与图4-1b相比,仅给定电流从直流量变成了工频频率fb=50Hz的交流量,幅值通常取额定值。
图4-3 电机堵转时阻抗测量
由图4-3可知电机短路阻抗表示为式(4-3),其中电压和电流均取基波,在DSP实现时,采用FFT来得到电压和电流基波的幅值和相位。图4-4所示是单相激励时相应的线电压和线电流波形,其中线电压经过了截止频率为1kHz的低通滤波。
图4-4 单相交流激励时电压和电流实验波形(www.daowen.com)
电机空载实验采用恒U/f方式,在工频运行时,由于转速比较高,转差率s≈0,此时定子电流基本上等于励磁电流,相应的等效电路图如图4-5a所示,U/f控制框图如图4-5b所示。图4-6所示是50Hz空载稳态时的线电压和线电流波形,其中线电压经过了截止频率为1kHz的低通滤波。参数辨识过程中的整个实验波形图如图4-7所示。
图4-5 电机空载时阻抗测量
图4-6 50Hz空载稳态电压和电流波形
图4-7 参数辨识全过程波形
由图4-5a知电机空载阻抗可以表示为式(4-4),相应的基波电压和电流也是采用FFT得到。
Z0=usα/isα=R0+jX0 (4-4)
由单相直流实验可以得到定子电阻,再根据单相交流实验(短路实验)和空载实验可以得到电机的其他参数。一些文献采用较为粗略的估计方法,即在堵转实验时由于励磁阻抗比较大,可以认为励磁支路断开,空载实验时由于转差很小,忽略转子支路,最终得到电机的参数计算公式[20]为
下面分析式(4-5)计算时的误差。单相堵转实验时的等效电路如图4.3a所示,忽略铁耗则在励磁支路上只有Lm。式(4-5)的计算中进一步忽略了整个励磁支路,得出的Rr值和Lls值偏小,如果不忽略堵转实验时的励磁支路,可以得到更加精确的电机参数计算公式[21],即
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