一种记忆电机调磁期间直轴电感测量方法

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1.本发明属于电机测试领域，具体涉及一种记忆电机调磁期间直轴电感测量方法。

背景技术：

2.记忆电机(memory motor，mm)相较于普通的永磁同步电机，永磁磁链可变，得到了国内外学者的关注与认可。通常施加直轴(d轴)脉冲电流以改变其永磁磁链，低速时运行在高磁化状态(magnetization state，ms)，可产生大转矩，适用于重载场合；高速时运行在低磁化状态，可以拓宽转速运行范围。
3.该种电机在调磁时，直轴脉冲电流幅值很大，约为额定电流的3～4倍，直轴电感变化较大，为此要想实现高精度控制，需要提前测量调磁期间的电感参数值。而记忆电机调磁时，永磁磁链会随之变化，采用传统方法难以计算得到电感值。因此提出一种能够简便测算记忆电机调磁期间直轴电感参数的方法是符合实际需要的。
4.针对上述提出的问题，现提出一种记忆电机调磁期间直轴电感测量方法。

技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种记忆电机调磁期间直轴电感测量方法，解决了现有技术中记忆电机调磁期间直轴电感参数难以测量的问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种记忆电机调磁期间直轴电感测量方法，包括如下步骤：
8.s1、测量记忆电机的磁化曲线；
9.s2、测量电机相电阻r；
10.s3、确定要测量的调磁操作的初始磁化状态msi和调磁后的磁化状态msj，根据磁化曲线判断将电机调磁至初始磁化状态msi需要施加的电流i
d_i
，以及测量的调磁操作需要施加的电流i
d_j
；
11.s4、将电机转子锁定，在d轴施加正负对称的方波电压ud，使得直轴电流id增长i
d_i
，将电机磁化状态调至msi，完成初始化调磁；
12.s5、在d轴施加正负对称的方波电压ud，使得d轴电流id增长至i
d_j
然后降低至0，同时记录电压ud，电流id随时间t的变化曲线，完成要测量的调磁操作；
13.s6、结合磁化曲线，确定调磁期间永磁磁链的变化曲线和关系式ψ
pm
(id)；
14.s7、利用记录的数据，计算得到该调磁期间的电感ld(id)在msi至msj期间随电流的变化关系：
[0015][0016]
s8、重复s3～s7，测量不同磁化操作期间的d轴电感变化值。
[0017]
进一步的，s1中磁化曲线的为d轴脉冲电流幅值与永磁磁链的对应关系，包含充磁
磁化曲线和去磁磁化曲线，用函数分别表示为：
[0018][0019]
进一步的，s3中磁化状态初始化的目的是把电机磁化至msi，从而在下一步测量msi到msj的调磁操作。
[0020]
进一步的，s6中调磁期间ψ
pm
(id)关系式的获取包括如下步骤：
[0021]
s6.1、假设待测调磁操作为充磁，若i
d_i
》0，即初始化调磁操作为充磁，根据记忆电机磁化特性近似认为该待测调磁期间永磁磁链的变化关系为：
[0022][0023]
若i
d_i
《0，即初始化调磁操作为退磁，则认为该待测调磁期间永磁磁链的变化关系为：
[0024][0025]
s6.2、假设待测调磁操作为退磁，若i
d_i
》0，即初始化调磁操作为充磁，根据记忆电机磁化特性可近似认为该待测调磁期间永磁磁链的变化关系为：
[0026][0027]
若i
d_i
《0，即初始化调磁操作为退磁，则认为该待测调磁期间永磁磁链的变化关系为：
[0028][0029]
进一步的，s7中电感的获取包括如下步骤：
[0030]
s7.1、获取记忆电机的d轴电压；
[0031]
记忆电机的d轴电压方程为；
[0032][0033]
式中，ωe为转子电角速度，ψd为d轴磁链；
[0034]
ψd＝ld(id)id+ψ
pm
(id)
ꢀꢀ⑧
[0035]
s7.2、求解d轴电感值；
[0036]
电机转子固定，即ωe为0，公式
③
简化可求d轴电感值：
[0037][0038]
式中ψ
pm
(id)通过公式
②
—
⑤
求得
[0039]
本发明的有益效果：
[0040]
1、本发明提出的记忆电机调磁期间直轴电感测量方法，通过磁化曲线近似得到调磁期间记忆电机永磁磁链变化，改进传统电压脉冲注入法，使其可以计算得到记忆电机直轴电感值，可以准确测量记忆电机调磁期间直轴电感变化值，为记忆电机模型建立提供数据支撑。
附图说明
[0041]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]
图1是本发明实施例的记忆电机磁化曲线示意图；
[0043]
图2是本发明实施例的测量电感时的电压电流波形图；
[0044]
图3是本发明实施例的充磁和去磁电流波形图。
具体实施方式
[0045]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046]
一种记忆电机调磁期间直轴电感测量方法，具体包括如下步骤：
[0047]
s1、测量记忆电机的磁化曲线；
[0048]
磁化曲线的为d轴脉冲电流幅值与永磁磁链的对应关系，如图1所示，包含充磁磁化曲线和去磁磁化曲线，用函数分别表示为：
[0049][0050]
具体选择三个磁化状态ms1，ms2，ms3作为示例电机的运行磁化状态；
[0051]
s2、测量电机相电阻r；
[0052]
s3、确定要测量的调磁操作的初始磁化状态msi(对应磁链ψ
pm_i
)和调磁后的磁化状态msj(对应磁链ψ
pm_j
)，根据磁化曲线判断将电机调磁至初始磁化状态msi需要施加的电流i
d_i
，以及测量的调磁操作需要施加的电流i
d_j
；
[0053]
磁化状态初始化的目的是把电机磁化至msi，从而在下一步测量msi到msj的调磁操作，如图2所示，测量之前先施加i
d0
，无论电机当前磁化水平，都将退磁至ms3；
[0054]
s4、将电机转子锁定，在d轴施加正负对称的方波电压ud，使得直轴电流id增长i
d_i
，将电机磁化状态调至msi，完成初始化调磁；
[0055]
s5、在d轴施加正负对称的方波电压ud，使得d轴电流id增长至i
d_j
然后降低至0，同时记录电压ud，电流id随时间t的变化曲线，完成要测量的调磁操作；
[0056]
s6、结合磁化曲线，确定调磁期间永磁磁链的变化曲线和关系式ψ
pm
(id)；
[0057]
s6.1、假设待测调磁操作为充磁，若i
d_i
》0，即初始化调磁操作为充磁，根据记忆电机磁化特性近似认为该待测调磁期间永磁磁链的变化关系为：
[0058][0059]
如图2所示，测量ms2到ms1调磁操作时，永磁磁链的变化满足公式
②
，此时，i
d_i
＝i
d1
，i
d_j
＝i
d2
；图3展示了充磁和去磁电流上升阶段和下降阶段，通常认为电流下降阶段，电机永磁磁链基本保持不变；
[0060]
若i
d_i
《0，即初始化调磁操作为退磁，则认为该待测调磁期间永磁磁链的变化关系为：
[0061][0062]
如图2所示，测量ms3到ms2调磁操作时，永磁磁链的变化满足公式
③
；
[0063]
s6.2、假设待测调磁操作为退磁，若i
d_i
》0，即初始化调磁操作为充磁，根据记忆电机磁化特性可近似认为该待测调磁期间永磁磁链的变化关系为：
[0064][0065]
若i
d_i
《0，即初始化调磁操作为退磁，则认为该待测调磁期间永磁磁链的变化关系为：
[0066][0067]
s7、利用记录的数据，计算得到该调磁期间的电感ld(id)在msi至msj期间随电流的变化关系：
[0068][0069]
电感的获取主要包括以下步骤：
[0070]
s7.1、获取记忆电机的d轴电压；
[0071]
记忆电机的d轴电压方程为；
[0072][0073]
式中，ωe为转子电角速度，ψd为d轴磁链；
[0074]
ψd＝ld(id)id+ψ
pm
(id)
ꢀꢀ⑧
[0075]
s7.2、求解d轴电感值；
[0076]
电机转子固定，即ωe为0，公式
③
简化可求d轴电感值：
[0077][0078]
式中ψ
pm
(id)通过公式
②
—
⑤
求得；
[0079]
s8、重复s3～s7，测量不同磁化操作期间的d轴电感变化值。
[0080]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0081]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

技术特征：

1.一种记忆电机调磁期间直轴电感测量方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、测量记忆电机的磁化曲线；s2、测量电机相电阻r；s3、确定要测量的调磁操作的初始磁化状态ms
i
和调磁后的磁化状态ms
j
，根据磁化曲线判断将电机调磁至初始磁化状态ms
i
需要施加的电流i
d_i
，以及测量的调磁操作需要施加的电流i
d_j
；s4、将电机转子锁定，在d轴施加正负对称的方波电压u
d
，使得直轴电流i
d
增长i
d_i
，将电机磁化状态调至ms
i
，完成初始化调磁；s5、在d轴施加正负对称的方波电压u
d
，使得d轴电流i
d
增长至i
d_j
然后降低至0，同时记录电压u
d
，电流i
d
随时间t的变化曲线，完成要测量的调磁操作；s6、结合磁化曲线，确定调磁期间永磁磁链的变化曲线和关系式ψ
pm
(i
d
)；s7、利用记录的数据，计算得到该调磁期间的电感l
d
(i
d
)在ms
i
至ms
j
期间随电流的变化关系：s8、重复s3～s7，测量不同磁化操作期间的d轴电感变化值。2.根据权利要求1所述的一种记忆电机调磁期间直轴电感测量方法，其特征在于，s1中磁化曲线的为d轴脉冲电流幅值与永磁磁链的对应关系，包含充磁磁化曲线和去磁磁化曲线，用函数分别表示为：3.根据权利要求1所述的一种记忆电机调磁期间直轴电感测量方法，其特征在于，s3中磁化状态初始化的目的是把电机磁化至ms
i
，从而在下一步测量ms
i
到ms
j
的调磁操作。4.根据权利要求1所述的一种记忆电机调磁期间直轴电感测量方法，其特征在于，s6中调磁期间ψ
pm
(i
d
)关系式的获取包括如下步骤：s6.1、假设待测调磁操作为充磁，若i
d_i
>0，即初始化调磁操作为充磁，根据记忆电机磁化特性近似认为该待测调磁期间永磁磁链的变化关系为：若i
d_i
<0，即初始化调磁操作为退磁，则认为该待测调磁期间永磁磁链的变化关系为：s6.2、假设待测调磁操作为退磁，若i
d_i
>0，即初始化调磁操作为充磁，根据记忆电机磁化特性可近似认为该待测调磁期间永磁磁链的变化关系为：
若i
d_i
<0，即初始化调磁操作为退磁，则认为该待测调磁期间永磁磁链的变化关系为：5.根据权利要求4所述的一种记忆电机调磁期间直轴电感测量方法，其特征在于，s7中电感的获取包括如下步骤：s7.1、获取记忆电机的d轴电压；记忆电机的d轴电压方程为；式中，ω
e
为转子电角速度，ψ
d
为d轴磁链；ψ
d
＝l
d
(i
d
)i
d
+ψ
pm
(i
d
)
⑧
；s7.2、求解d轴电感值；电机转子固定，即ω
e
为0，公式
③
简化可求d轴电感值：式中ψ
pm
(i
d
)通过公式
②
—
⑤
求得。

技术总结

本发明公开一种记忆电机调磁期间直轴电感测量方法，通过磁化曲线近似得到调磁期间记忆电机永磁磁链变化，改进传统电压脉冲注入法，使其可以计算得到记忆电机直轴电感值，可以准确测量记忆电机调磁期间直轴电感变化值，为记忆电机模型建立提供数据支撑。解决了现有技术中记忆电机调磁期间直轴电感参数难以测量的问题。量的问题。量的问题。