一种基于小直流衰减法测试永磁电机电抗参数的装置，包括直流电源、变压器、整流模块、数据采集卡、信号处理及保护模块、信号放大模块、计算机、继电器、无感电阻；控制信号放大模块包括两个三极管，将计算机发出的控制信号经由两个三极管组成的放大电路进行放大，来控制继电器开断以实现直流衰减功能，其电源由变压器经过整流模块获得；信号处理及保护模块包括运算放大电路、控制开关、稳压管，当输入信号经过运算放大电路后获得放大的电压信号，将此电压信号减去由两个控制开关获得的差模信号后，再通过运算放大器进行放大，将放大的衰减信号送到数据采集卡；采集卡将采集到的电压信号传送给计算机，然后在计算机中对电抗参数进行计算。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机电抗参数测试装置，特别涉及一种基于小直流衰减法测试永磁电机电抗参数的装置。
技术介绍
常规直流衰减法，是利用电枢绕组中达到稳定直流电流因失去激励电压而经电阻衰减到零的过渡过程来确定永磁电机电抗参数；在过渡过程中，电机的饱和程度是不断变化的，这样通过处理直流衰减曲线是得不到正确的饱和参数值。同时，由于永磁电机出现交叉饱和现象，而常规的直流衰减法没有考虑到这一点，与电机的实际运行状态没有很好的联系起来。并且，利用该种方法测量永磁电机电抗参数也通常局限于利用实验室有限的元器件搭建的基础上，并没有考虑重复性和精度，专门应用于实际工程上的测试仪器未见报道。
技术实现思路
为了克服常规直流衰减法没有很好考虑饱和和交叉饱和因素的不足，本专利技术提供一种小直流电流激励的双回路法，并在此基础上开发出专门用于实际工程应用的永磁电机电抗参数测试仪器——基于小直流衰减法测试永磁电机电抗参数的装置。应用小直流衰减法测试永磁电机电抗参数的实现原理如下(一)参数辨识目标方程的建立稀土永磁同步电机d、q轴的统一方程如下(定子绕组突然短路时U＝0)0＝Rai+p(Xa+Xs)i+pXaik(1)0＝Rkik+pXkik+pXai (2)其中Xs为定子漏抗，Ra为定子相电阻；当测量直轴电抗参数时，Xa为直轴电枢反应电抗，Xk为等效直轴阻尼回路电抗，Rk为等效直轴阻尼回路主电阻，i是定子绕组的直轴电流，ik是转子阻尼绕组的直轴电流；当测量交轴电抗参数时，Xa为交轴电枢反应电抗，Xk为等效交轴阻尼回路电抗，Rk为等效交轴阻尼回路主电阻，i是定子绕组的交轴电流，ik是转子阻尼绕组的交轴电流；p是微分算子d/(dt)。将式(1)、(2)两边作电机工程中常用的一种变换，即卡松变换，I0为衰减电流初值，得 XPI0＝Rai(p)+XPi(p)+XaPik(p)XaPI0＝Rkik(p)+XkPik(p)+XaPi(p) (3)由方程(3)可得i(p)=I0-(RaRk+RaXkP)I0RaRk+(XkRa+XRk)P+(XXk-Xa2)P2...(4)]]>将式(4)进行卡松反变换，得到i=Ik1e-Pk1t+Ik2e-Pk2t...(5)]]>其中Pk1=A+A2-4RaRkB2B...(6)]]>Pk2=A-A2-4RaRkB2B...(7)]]>Ik1=C-D-Ra2Xk2-RaXkA2-4RaRkBA2-4RaRkB+AA2-4RaRkB...(8)]]>Ik2=C-D-Ra2Xk2-RaXkA2-4RaRkBA2-4RaRkB-AA2-4RaRkB...(9)]]>A＝RaXk+RkX (10)B=XXk-Xa2...(11)]]>C＝RAXkXXk(12)D=2RaRkXa2...(13)]]>Pk1Ik1+Pk2Ik2=RaXkXXk-Xa2...(14)]]>Ik1Pk1+Ik2Pk2=XR]]>Ik1Pk2+Ik2Pk1=XkRk]]>(15)稳态同步电抗X=Ra(Ik1Pk1+Ik2Pk2)...(16)]]>式(5)为参数辨识的目标方程，其中Pk1、Pk2、Ik1、Ik2可用下面的参数辨识方法求得。(二)电抗参数的辨识方法稀土永磁同步电机的一般数学模型可表示为如下的状态方程形式 这里，X为系统的状态变量向量，Y为输出向量，t0为起始时刻，A、B、C、D分别为状态方程的系数矩阵，U为输入向量，E为由初始条件决定的输出方程附加向量。X、Y、A、B、C、D、E都是待辨识系统参数的函数。应用最小二乘法辨识参数向量的值，从而使目标函数达到最小。设目标函数J的形式如下表示J=∫of(Yr-Y)TR(Yr-Y)dt...(18)]]>其中t为时间变量，t0为观测起始时间，tf为观测终止时间，Yr为真实系统的输出，R为经过适当选取的对称正定加权矩阵。设系统待辨识参数向量为α，将输出Y在某一给定的参数向量值α0附近展开成泰勒级数Y=Y|α0+∂Y∂α|α0(α-α0)+······---(19)]]>得到J的如下形式J(α0)=∫0rTRdt...(20)]]>对α值的辨识应使J＝min，即∂J∂α=0...(21)]]>由上即可得Δα=α-α0=-1dt]-1(∫0f(∂Y∂α|α0)TR(Yr-Y|α0)dt)...(22)]]>α＝α0+Δα(23)在第k次叠代时αk+1＝αk+Δαk+1(24)这里选用经适当选取的对角阵G对上式进行修正，即αk+1＝αk+GΔαk(25)G为正定对角矩阵，其对角元素gii满足0≤gii≤1 (26)选取适当的参数向量初值α0，用式(22)求出对它的修正值Δα，经(25)式修正后进行迭代计算，直至J＝min的条件满足，这样使参数向量逐渐地收敛到真实值。本专利技术装置包括直流电源、变压器、整流模块、数据采集卡、信号处理及保护模块、信号放大模块、计算机、继电器、无感电阻。控制信号放大模块包括两个三极管，将计算机发出的控制信号经由两个三极管组成的放大电路进行放大，来控制继电器开断以实现直流衰减功能，其电源是由一个变压器经过整流模块获得。信号处理及保护模块包括运算放大电路、控制开关、稳压管，当输入信号经过一个运算放大电路后获得放大的电压信号，将此电压信号减去由两个控制开关获得的差模信号后，再通过一个运算放大器进行放大，实现对衰减信号的放大；然后将放大的衰减信号送到数据采集卡，同时，在已被放大的衰减信号的输出端并联一个稳压管来保护数据采集卡。采集卡将采集到的电压信号传送给计算机，然后在计算机中对电抗参数进行计算。应用本测试装置测试永磁电机电抗参数时，首先判断转子直轴或交轴与电枢合成磁动势轴线方向是否重合。在确定好转子轴位置之后，将线路连接好。然后计算机对电机电抗参数测试的步骤如下开机后进入控制界面，对信号采集数目和采集速度进行设置；点击控制界面上的“开始转换”按钮，计算机输出电压信号给控制衰减电流开关S的继电器触发电压U使其断开；通过数据采集卡对衰减信号进行采样，送入计算机，得到直流衰减曲线P1；对直流衰减曲线P1进行坐标设置，以获得从衰减第一点开始的直流衰减曲线P2，将该曲线对应的数据保存到文本文件中；利用软件对数据进行最小二乘法参数辨识以获得相应的参数；根据辨识得到的参数计算电机的交、直轴电抗参数值。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于小直流衰减法测试永磁电机电抗参数的装置，其特征在于本专利技术装置包括直流电源、变压器、整流模块、数据采集卡、信号处理及保护模块、信号放大模块、计算机、继电器、无感电阻；控制信号放大模块包括两个三极管，将计算机发出的控制信号经由两个三极管组成的放大电路进行放大，来控制继电器开断以实现直流衰减功能，其电源是由一个变压器经过整流模块获得；信号处理及保护模块包括运算放大电路、控制开关、稳压管，当输入信号经过一个运算放大电路后获得放大的电压信号，将此电压信号减去由两个控制开关获得的差模信号后，再通过一个运算放大器进行放大，实现对衰减信号的放大，然后将放大的衰减信号送到数据采集卡；采集卡将采集到的电压信号传送给计算机，然后在计算机中对电抗参数进行计算。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：唐任远，安忠良，王世伟，王惠军，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]
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