[发明专利]一种同步电机q轴电感饱和特性试验测量方法

说明书

本发明公开了一种同步电机q轴电感饱和特性试验测量方法，包括：在定子电压从预设电压值下降至0对应的励磁电流中提取电机励磁电流的预设值；选取一电枢相绕组轴线与转子励磁绕组轴线垂直，并依次在各电机励磁电流预设值下，将直流阶跃电压输入电机的剩余两相绕组间；对各励磁电流预设值对应暂态过程中的电枢电流响应进行录波；根据各电枢电流响应和直流阶跃电压，计算q轴等效电路对应的各阶电感与各时间常数；并计算q轴电枢反应电感，获取q轴电感的饱和特性曲线。本发明不仅能够获取准确的电机q轴电感的饱和特性，同时降低了对设备的要求，具有很强的适用性。

技术领域

本发明属于电机试验技术领域，更具体地，涉及一种同步电机q轴电感饱和特性试验测量方法。

背景技术

同步电机电感参数的饱和特性对电机的设计、控制以及保护整定均具有重要的意义，电感参数通常依据dq0坐标系定义，具体包括d轴电感与q轴电感。目前，同步电机电感参数的饱和特性的主要试验方法是空载特性试验，利用试验得到的励磁电流与反电势的关系曲线来表征电感的饱和特性。由电机学知识可知，励磁绕组位于转子d轴，电机的反电势是由励磁电流与d轴电枢反应电感决定的，因此空载特性曲线表征的电感饱和特性仅为d轴电感的饱和特性，而非q轴电感的饱和特性。

在工程界，q轴同步电感通常通过低转差法来确定，但仅能获得q轴同步电感的不饱和值。相似地，利用静止频率响应法同样只能获得q轴各电感参数的不饱和值。因此，现有获取q轴电感饱和特性的解决方案是通过对d轴电感饱和特性折算处理来近似获取。其中，在隐极机中认为q轴电感饱和特性与d轴相同；对于凸极机则通过定义一个凸极系数来折算得到q轴电感饱和特性。但是，由于d、q轴磁路的不同，这种近似的方法会造成q轴电感饱和特性的偏差，进而导致对电机整体的输出特性与稳定特性进行分析时存在较大误差。因此，对同步电机q轴电感饱和特性的具体试验测量方法的研究具有重大意义。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种同步电机q轴电感饱和特性试验测量方法，旨在解决因不存在专门获取q轴电感饱和特性的试验测量方法而导致测量不准确的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种同步电机q轴电感饱和特性试验测量方法，包括：

(1)在定子电压从预设电压值下降至0对应的励磁电流中提取电机励磁电流的预设值；

(2)选取一电枢相绕组轴线与转子励磁绕组轴线垂直，并依次在各电机励磁电流预设值下，将直流阶跃电压输入电机的剩余两相绕组间；

(3)对各励磁电流预设值对应暂态过程中的电枢电流响应进行录波；

(4)根据各电枢电流响应和直流阶跃电压，计算q轴等效电路对应的各阶电感与各时间常数；

(5)根据q轴等效电路及上述获取的各阶电感与各时间常数，计算q轴电枢反应电感，获取q轴电感的饱和特性曲线。

优选地，所述判断转子励磁绕组轴线与电枢相绕组轴线垂直的标准为：在与转子对应的电枢相绕组上施加单相交流电压，测量转子励磁绕组的感应电压是否为0，若感应电压为0，则转子完成定位；

优选地，所述定子电压的预设电压值大于定子电压的饱和电压；所述提取电机励磁电流的预设值个数为10-20个；

优选地，在电机两相绕组间输入直流阶跃电压后，需确保稳态电流值小于电机额定电流值的5％，避免较大q轴电流对电机内部磁场造成较大交磁作用，进而导致电感饱和特性误差较大的现象；

所述稳态电流值根据电枢电阻值和直流阶跃电压幅值进行计算，所述电枢电阻值包括定子绕组电阻值与外接实验设备引入的电阻值。

优选地，当q轴只考虑一个阻尼绕组时，电机的两相绕组间输入直流阶跃电压信号后，q轴电枢电流的时域响应通解I_q(t)为：