基于計算機的永磁同步電動機高速運轉參數的確定
摘要：
在高速運轉范圍內的無刷永磁同步電機的特性，是用實驗方法來確定的。結果表明，用計算機進行參數判別方法的理論和實測用于驅動商用的3hp、****轉速8000r/min的內置永磁同步電機。轉矩角功能發生了明顯的變化。磁場非線性特性通過電機模型在寬工作范圍內重新計算。
關鍵詞：參數確定；永磁無刷同步電機； 磁場弱化；高速運轉；矢量控制
1．簡介
正弦反電勢永磁無刷同步電機與先進的電子控制器組合能在廣泛的工業應用中發揮更為優良的性能。高速同步電機在同步旋轉參考系內采用矢量控制，驅動d軸電樞電流作為負載和速度的函數進行變化。這種操作叫作“磁通減弱”，它允許電機運行在更高的速度和力矩級別下。在參考文獻【l】一【4】里和相關文獻中能夠找到該高性能控制理論及其應用。恰當使用該方法進行電流矢量控制能夠得到一種電機與驅動器的組合，它具有改良的轉矩、效率和擴展的速度范圍。
在為無刷永磁同步電機驅動控制設計電流矢量算法時，需要知道電機參數。****控制算法實現中最常用到的參數即簡化模型參數如下：ld-直軸電感，lq -交軸電感和ψmag-永磁磁鏈。這些參數可以線性確定d軸電抗xd.q釉電抗xq和磁場勵磁電壓e0。這些線性化參數用于計算控制法則，例如：電壓限制橢圓和每安培****轉矩軌跡【1】。
永磁同步電機轉矩通常可用先前提到的參數和極對數p來表達，如式(l)所示。高性能轉矩控制常使用式(1)第二項所給出的磁阻轉矩。這種控制需要知道ld、lq和ψmag值。制造商所用的永磁無刷同步電機沒有提供先前提到的參數工作范圍值。即使提供了參數，也僅僅表示一個工作點。前述工作在低速下完成，清楚顯示出當電機負載時，這些參數顯著地非線性變化。因此，當超出電機整個速度負載范圍時，模型參數ld. lq和ψmag被看作固定值，這將導致先前提到的電流控制算法錯誤低效地使用。
本文的研究是作者在高速運行范圍下確定永磁無刷同步電機參數特性的結果。作者在實驗測試裝置中采用特殊的計算機輔助測量技術，用來驅動商用永磁無刷同步電機在8000r/min以上的速度運轉。采取的這個實驗通過在超出廣闊工作點范圍下重新計算電機模型，說明了磁場非線性。這個模型允許對任意永磁無刷同步電機在超出整個工作范圍外進行復驗分析。
2 模塊說明
永磁無刷同步機構參數分析通常只包括菲常簡單描述了它們的工作。換句話說，是在沒有磁場飽和度和非線性影響下的無損耗工作。這樣的分析提供了超過有限的速度范圍，在比較低的速度下工作的可接受的結果。在比較高的速度和超過了很大的速度范圍，鐵心損耗和磁場非線性的影響成為比較重要的因素。
磁滯損失大約與頻率成比例，渦流電流大約與頻率的平方成比例，當電機速度增加時則更加普遍。因此，在等效電路里鐵心損耗不能被忽略。圖l描述了永磁無刷同步機構高速運轉時d軸和q軸的等效電路。這個模塊認為只受到基本激勵頻率影響，而不描述受偶然負載損失的影響，比如機構反電勢諧波循環磁場的干擾。模塊包括銅損耗用阻抗r。表示和鐵心損耗。鐵心損耗包括部件損失，與機構里面電壓“vi”[8][9]成比例。假如這樣的話，選擇電阻rc。因此，模塊包含所有電流矢量可控制的損失。
d軸和q軸等效電路實時測量能夠根據機構基本原理相位圖表確定。無刷永磁同步機構在接近額定負載工作情況如圖2所述。相電流/s，是口軸的分支，因此產生1個d軸的電流分支。通常，運行模式牽涉到“磁通減少”，導致式(1)中磁阻轉矩分量加到由wmagiq產生的場調整轉矩，所有圖2中的相由基頻元件構成的，并來自于可測量的輸入量，一旦測得，這些相的d軸和口軸昀組件可以被用來計算圖l中等效電路的參數計算。
3實時試驗設置
特殊結構的7. 5kva電流控制型電壓源逆變器驅動系統是用來給被測電機提供低諧波正弦電流。用戶接口采用微處理器，并且允許相電流矢量人工控制或自動控制。圖3展示的是實驗裝置的基本模塊圖。
被測電機通過一個減速器是耦合到一個傳統的有刷直流電機。負載的控制是通過配置直流電機成為一個獨立的激勵器，并 |
