永磁同步电机检测方法_永磁同步电机的测量方法介绍

1.摘要

在永磁同步电机的控制中，无论是感应FOC还是无感应FOC，获得准确的电机参数都可以提高控制器和观测器的性能。在现代控制理论中，建立系统的数学模型是非常重要的，尤其是无感FOC中的观测器。理论上，电压方程、磁通方程、转矩方程中的物理量都可以精确测量。如果建立模型，可以大大优化电机性能，包括转子极对(P)、定子电阻(R)、DQ轴电感(L)、反电动势系数(Kv)、永磁磁链等电气参数和转动惯量(J)、转矩常数、摩擦系数等机械参数。其中，机械参数往往难以测量，通常在调试时确定。本文主要介绍最常用、最简单的电参数测量方法。

2.数学模型

永磁同步电机的电压方程、磁链方程和转矩方程如图1所示。

3.转子磁极对数(P)

永磁同步电机的转子磁极对数是指转子磁极的对数，即电角度与机械角度之比。如图2所示，永磁同步电机A具有三对磁极，B具有四对磁极。

测量方法：

将电机的A连接到电源的正极，B连接到电源的负极。C相可以暂停。请注意将电源的限流点设置在0.2A左右不要设置太高，否则可能会损坏电机。

手动旋转电机转子，标记每个转子的稳定位置；

转子转一圈后，转子极对数等于转子稳定位置数；

4.定子电阻(R)和DQ轴电感(L)

永磁同步电机的三相线圈可以看作是电阻R和电感L的串联模型，电阻R通常以毫欧级为单位，电感L通常以微欧级为单位。万用表的精度远远不够，通常需要借助电桥或逆变器进行测量。

测量方法1:用电桥测量。使用电桥测量定子电阻时，最好将测量频率设置为100HZ，测量DQ轴电感时，最好将测量频率设置为1kHZ或10kHZ。

测量内阻时，用电桥连接电机任意两相，定子电阻为测量值的一半。

测量电感时，用电桥连接电机的任意两相，同时慢慢转动电机转子。转子稳定后，读取电桥的测量结果。D轴电感是较小电感的一半，Q轴电感是较大电感的一半。大多数表面安装永磁同步电机的DQ轴电感值大致相等。

测量方法2:在没有电桥的情况下，定子电阻(R)和DQ轴电感(L)也可以通过电机驱动器来测量。

在(d，q)坐标系中的两相坐标系中的轴上重叠的电压矢量ud=常数和uq=0被施加到逆变器。稳态时，电机静止，电压方程中的角速度为0，电流微分也为0。测量此时的电流id，根据电压方程可以得到定子相电阻。实际上，为了消除死区和功率器件开通压降的影响，常采用微分算法来辨识电阻。具体方法是将两组不同幅值的电压矢量ud1=常数，uq1=0，ud2=常数，uq2=0施加到逆变器上，然后测量两组电流id1、id2，最后得到相电阻的计算公式：

在电阻的微分鉴别中，给定的电压要慎重选择，最好是电流和电压的线性关系一致。比如给定的电压是两倍，那么电流也应该大致是两倍。如果偏差太大，说明选择的给定电压不合适。

当(d，q)坐标系中的电压矢量ud=常数，uq=0作用于逆变器时，电机转子不会旋转。此时，电机D轴是一个一阶惯性环节，时间常数为L/R。记录D轴电流的上升曲线

其实反电动势系数和永磁磁链代表的是同一个概念，指的是电机旋转时磁链产生的电动势与转速的比例关系。反电动势系数kv的单位是V.s/rad，而永磁磁链的单位是Wb，两个单位可以相互转换。

测量方法：测量反电动势系数时，需要使用示波器。

用示波器探头连接电机任意两相，测量反电动势的线电压；

因为反电动势一般比较小，所以尽量让电机以较快的速度旋转，然后捕捉此时的反电动势波形；

根据公式计算电机的反电动势系数；

总结

正规电机厂家出厂时总会有详细参数的说明书，而现在市面上大部分电机都没有相应的说明书。为了获得更好的控制性能，有必要对电机参数进行测量。无论是电桥测得的参数(受测量设备精度的影响)还是逆变器测得的参数(受逆变器非线性和采样精度的影响)，测得的参数都可能存在一定的误差。在电机调试过程中，不要迷信测得的参数，必要时要不断修正。