一种交流电机高频轴电流模型参数确定的方法技术

本发明专利技术属于交流电机领域，具体涉及一种交流电机高频轴电流模型参数确定的方法。建立交流电机在静止状态下的高频轴电流等效电路，并利用LCR表进行电机端口电容测试。之后在电机内增设一个用于测量轴电流的回路，利用信号发生器与轴承配合进行参数提取，以在不增加额外的经济成本情况下，利用示波器、信号发生器、LCR表等仪器对电机进行测试，依据现有的交流电机轴电流高频模型，简单快速地分离出交流电机轴电流高频模型各元件参数，进而更好地对轴电流进行预测。电流进行预测。电流进行预测。

【技术实现步骤摘要】
一种交流电机高频轴电流模型参数确定的方法


[0001]本专利技术属于交流电机领域，具体涉及一种交流电机高频轴电流模型参数确定的方法。

技术介绍

[0002]PWM变频器因具有良好的调速性能和起制动性能等优势，广泛地应用到电机的驱动系统中。PWM变频器在提高电机运行性能和运行商经济利益的同时，不可避免的带来一定的负面影响，如轴承的电腐蚀等问题，缩短轴承的使用寿命，威胁系统的稳定运行。
[0003]PWM变频器内部的开关器件广泛采用具有快关性能的IGBT开关功率器件，使得变频器输出端产生具有高电压变化率的共模电压，进而产生频率范围在几十千赫兹到几百千赫兹的共模电流。高频时，电机内部存在定子铁芯对定子绕组电容、定子绕组对转子铁芯电容、转子铁芯到定子铁芯电容。共模电压在杂散电容的作用下，在轴承两端感应出轴电压，进而产生轴电流。当轴电压超过润滑油膜的阈值电压时，润滑油膜在短时间内击穿并释放大量的热量，使得轴承内外滚道表面击穿点附件金属融化，进而产生轴承电腐蚀，缩短轴承寿命，威胁电机的可靠运行。
[0004]轴电流问题，如：轴承电腐蚀，已引起了各运行商及学者的高度关注。学者及厂家对轴电流预测、抑制措施等方面展开广泛地研究。针对轴电流的分析，轴电流的电路模型及模型对应的元件参数起到了至关重要的作用。目前，轴电流高频分布参数模型对轴电流预测的准确性较高于集中参数模型，轴电流高频分布参数模型相对较为成熟。轴电流高频模型广泛采用阻抗分析仪进行参数测试与参数提取，这无疑是增加了参数测试的经济成本。在有限的条件且不失轴电流预测准确性的条件下，不依赖昂贵的测量仪器且能够快速地进行电机参数测试和模型参数提取，极大地节约了轴电流分析的时间成本以及租借测量设备的经济成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种交流电机高频轴电流模型参数确定的方法，以较为准确地预测轴电流，指导轴电流抑制方法的研究，提高轴承使用寿命，减少轴承定期维护和更换的费用。
[0006]为达上述目的，本专利技术提出技术方案如下：
[0007]一种交流电机高频轴电流模型参数确定的方法，包括如下步骤：
[0008]第一步：将交流电机的普通轴承取出，并用绝缘物体支撑交流电机的定子机壳；
[0009]第二步：使用LCR表进行交流电机端口电容测试；
[0010]得到C
wf
、C
wr
和C
rf
；其中C
wf
为低频时定子绕组与机壳间杂散电容；C
wr
为低频时定子绕组与转子间杂散电容；C
rf
为转轴与机壳间杂散电容；
[0011]第三步：将交流电机的普通轴承装回电机端盖中，在交流电机内增设一个用于测量轴电流的回路；
[0012]第四步：信号发生器在交流电机三相绕组与机壳端口施加频率为1kHz和10MHz的
方波信号，分别测量两个频率对应的共模电流，由此得到共模电感L
CM
、电机内部馈电导体和连接线电感L
c
、附加损耗电阻R
g
、C
wf1
、C
wf0
、C
wr1
和C
wr2
[0013]高频时定子绕组与机壳间杂散电容C
wf1
、C
wf0
与C
wf1
之和为定子绕组与机壳间杂散电容 C
wf
；高频时定子绕组与转轴间杂散电容C
wr1
，C
wr1
与C
wr2
之和为低频时定子绕组与转子间杂散电容C
wr
；
[0014]第五步：在任一普通轴承两端施加正弦信号，分别记录此时该轴承上的轴电流与轴电压；
[0015]根据轴电流与轴电压，计算得到非驱动端轴承油膜等效电容C
b,nd
、驱动端轴承油膜等效电容C
b,d
，完成参数提取。
[0016]优选的，第一步中，所述普通轴承包括驱动端与非驱动端的普通轴承。
[0017]优选的，第二步中，具体步骤为：
[0018]使用LCR表分别测量三相绕组短接点与机壳端口、三相绕组短接点与转轴端口、转轴与机壳间的杂散电容，分别记为C1、C2、C3；
[0019]根据公式：
[0020][0021]得到：C
wf
、C
wr
和C
rf
；其中C
wf
为低频时定子绕组与机壳间杂散电容；C
wr
为低频时定子绕组与转子间杂散电容；C
rf
为转轴与机壳间杂散电容。
[0022]优选的，LCR表在1kHz的测量频率下，分别测量三相绕组短接点与机壳端口、三相绕组短接点与转轴端口、转轴与机壳间的杂散电容。
[0023]优选的，第三步中，所述普通轴承包括驱动端与非驱动端的普通轴承。
[0024]优选的，第四步中，具体步骤为：
[0025]测量电机静止且绕组与机壳端口施加频率为1kHz方波信号时的共模电流的时间间隔Δt、绕组与机壳间端口电容C1，根据公式：
[0026][0027]可得：共模电感L
CM
。
[0028]优选的，第四步中，还包括如下步骤：
[0029]获得电机静止且绕组与机壳端口施加频率为10MHz方波信号时的共模电流的幅值I
com
、振荡角频率ω
n
、时间常数τ、10MHz方波信号对应的共模电流i
com
(t)、施加的电压值E、衰减系数ζ和特征阻抗Z0，并根据公式：
[0030][0031]得到：电机内部馈电导体和连接线电感L
c
、附加损耗电阻R
g
、高频时定子绕组与机壳间杂散电容C
wf1
。
[0032]优选的，第四步中，还包括如下步骤：
[0033]根据公式：
[0034]C
wf
＝C
wf0+
C
wf1
；
[0035]C
wf1
/C
wf
＝C
wr1
/C
wr
；
[0036]C
wr
＝C
wr1
+C
wr2
；
[0037]得到：C
wf0
、C
wr1
与C
wr2
。
[0038]优选的，第五步中，使用信号发生器在任一普通轴承两端施加正弦信号。
[0039]本专利技术的有益之处在于：
[0040]不需借助价格昂贵的精密测量仪器，利用LCR表、信号发生器完成轴电流高频模型的参数测量，降低了参数测试的经济成本，较为准确地预测轴电流，有利于提高轴承使用寿命，减少轴承定期维护和更换的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交流电机高频轴电流模型参数确定的方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步：将交流电机的普通轴承取出，并用绝缘物体支撑交流电机的定子机壳；第二步：使用LCR表进行交流电机端口电容测试；得到C
wf
、C
wr
和C
rf
；其中C
wf
为低频时定子绕组与机壳间杂散电容；C
wr
为低频时定子绕组与转子间杂散电容；C
rf
为转轴与机壳间杂散电容；第三步：将交流电机的普通轴承装回电机端盖中，在交流电机内增设一个用于测量轴电流的回路；第四步：信号发生器在交流电机三相绕组与机壳端口施加频率为1kHz和10MHz的方波信号，分别测量两个频率对应的共模电流，由此得到共模电感L
CM
、电机内部馈电导体和连接线电感L
c
、附加损耗电阻R
g
、C
wf1
、C
wf0
、C
wr1
和C
wr2
；C
wf1
为高频时定子绕组与机壳间杂散电容；C
wf0
与C
wf1
之和为低频时定子绕组与机壳间杂散电容C
wf
；C
wr1
为高频时定子绕组与转轴间杂散电容，C
wr1
与C
wr2
之和为低频时定子绕组与转子间杂散电容C
wr
；第五步：在任一普通轴承两端施加正弦信号，分别记录此时对应普通轴承上的轴电流与轴电压；根据轴电流与轴电压，计算得到非驱动端轴承油膜等效电容C
b,nd
、驱动端轴承油膜等效电容C
b,d
，完成参数提取。2.如权利要求1所述的一种交流电机高频轴电流模型参数确定的方法，其特征在于，第一步中，所述普通轴承包括驱动端与非驱动端的普通轴承。3.如权利要求1所述的一种交流电机高频轴电流模型参数确定的方法，其特征在于，第二步中，具体步骤为：使用LCR表分别测量三相绕组短接点与机壳端口、三相绕组短接点与转轴端口、转轴与机壳间的杂散电容，分别记为C1、C2、C3；根据公式：得到：C
wf
、C
wr
和C
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨二乐，窦家本，姜山，王沁雪，焦杰，马依兰，丁红，胡正杰，何彦彬，李莉，余谦，李双双，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：