[发明专利]采用静态补偿定子磁链模型的异步电机动态效率测试方法

说明书

技术领域

本专利涉及一种三相异步电机在运行过程中检测其动态效率的方法，特别是一种采用静态补偿定子磁链模型的三相异步电机动态效率测试方法。

背景技术

三相异步电机广泛地应用于国民经济的各个领域，据统计，电机系统用电量约占全国总用电量的60%，其中三相异步电动机的数量就占各种电机总数的70%以上，因此电机运行效率的提高对我国节能减排“十二五”规划具有重大意义，而对三相异步电机的效率检测在电机的设计、制造以及使用过程中效率的提高起到十分关键的作用。

在传统的电机效率试验中，由于自动化程度低，采用模拟表和数字表对运行中电机的各参数进行测量，不仅在数据的记录和计算流程上十分繁杂，而且额外的各种测量仪表的安装也会带来问题。

发明内容

本专利的目的在于，针对上述问题提供一种采用静态补偿定子磁链模型的三相异步电机效率测试方法，仅需测量电机定子侧的电压与电流，通过适当的算法即可获得电机的运行效率，具有测量简单，精度高的特点。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种基于静态补偿定子磁链模型的三相异步电机动态效率测试方法，其特征在于操作步骤如下：

S1. 电机通入50Hz三相交流电，通过霍尔传感器检测出电机三相定子线电压和线电流；

S2. 采用锁相环（PLL）技术得到电压与电流之间的相位差，计算出电机的输入功率P₁；

S3. 采用基于静态补偿的定子磁链模型得到在两相静止坐标系下补偿后的定子磁链估计分量                                               和；

S4. 结合在两相静止坐标系中定子电流分量i_sα、i_sβ和定子磁链估计分量、以及电机自身相关参数计算出电机电磁转矩T_em、转差ω_sl、转子机械角速度ω_r，从而得到转子侧的总机械功率P_mec；

S5. 将传递到转子侧的总机械功率P_mec减去由风阻和机械摩擦造成的功率损耗p_mec，以及由附加参杂损耗造成的功率损耗p_ad，得到电机的输出功率P₂ 。

所述步骤S3中，对于磁链观测模型采用带固定频率补偿的定子磁链观测模型，其中具体的补偿方法为： 

其中、与、分别为补偿前后定子磁链的幅值Wb与角度rad。

所述步骤S4中，对于电机电磁转矩T_em的计算有：

式中n_p是电机极对数，、i_sq分别是在d轴按照定子磁链定向的同步旋转d-q参考坐标系中，估计定子磁链和电流矢量i_s分别在d轴和q轴方向的投影分量。

所述步骤S4中，对于稳态转差ω_sl的计算有：

式中为漏磁系数，，R_r表示电机转子电阻，L_s，L_r和L_m分别表示定子和转子自感及两者间的互感，为估算的定子磁链幅值，而i_sd和i_sq分别表示在定子磁链定向条件下，电流矢量i_s在d轴和q轴方向的投影分量。

所述步骤S4中，对于转子机械角速度ω_r可通过下式获得： 

式中ω_s=314.159rad/s是电机同步角速度，ω_sl是转差，n_p是电机极对数。

所述步骤S5中，对于输出功率P₂，可以通过下式得出：