电感测试

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1、 电机本体参数实验 电机本体参数主要包括电阻、电感等，电阻较容易测量，电感参数随转子位 置角与电枢电流有较大变化， 各种方法也都存在， 但是哪一种方法合适尚无比较， 该项目试验的目的就是寻找一种对电机设计有借鉴与参考意义的实验方法。 考虑到温度的影响，以下实验建议在电机本身温度条件相似条件下进行。 方法 1：伏安法测试 当假设电机的电阻可以忽略时，对电机绕组通以电流且转子位置不变时，端 电压的值完全由绕组电感产生，如果能够获得当前频率电流下的电压，就可以获 得电机的电感。电机各相自感与互感如式（1）与式（2）所示： 02 02 02 cos2 cos2(120 ) cos2(120 ) AAs

2、s o BBss o CCss LLL LLL LLL （1） 02 02 02 cos2 cos2(120 ) cos2(120 ) BCCBss o ACCAss o ABBAss MMMM MMMM MMMM （2） 在理想情况下 图 1. 电机电感随角度变化曲线 理想情况下可以得到： 22Ss ML 00 1 2 SS ML 通过 DQ 变换可以得到 D 轴与 Q 轴电感 002 002 000 3 2 3 2 2 dSSS qSSS ss LLML LLML LLM 图 2. 测试电路图 根据前面所说的电感测试方法，按照图 2 进行接线。则电路中的等效电感为 A 相与 B 相电感之和

3、如下式所示 0 022 0 022 (cos2 )(cos2(120 ) (cos2(120 )(cos2(120 ) LLAAABBBBA sssos o sssos LLMLM LLMM LLMM 当=30时 002 3 2()2 2 LLsssd LLMLL 当=60或者120时 002 3 2()2 2 LLsssq LLMLL 在测试时可以采用缓慢转动转子的方法， 通过记录电流变化的波形来计算电 机的电感。电流波形中电流的最大值对应着 D 轴电感，电流波形的最小值对应 着 Q 轴电感。则可以计算得到 22 max 1 () 4 d U LR fI 22 min 1 () 4 q U

4、LR fI 利用电压源作为激励这样在不同的电压下就有不同的电流值， 改变电压值的 大小就可获得在不同电流值下电感的变化曲线。 该实验可以的优点有以下几点： 1. 可以测量不同电流值下电感值，确定电感与电流的对应曲线，电感的 饱和值与不饱和值均可测量； 2. 不需要人为确定 d 轴与 A 相绕组轴线； 但是也有以下不足 1. 对电压频率的稳定性有一定要求； 2. 电抗大小与频率成正比，低频电压源将无法完成实验，需要有较高频率 的电压源； 3. 电阻值的准确性对实验结果有一定影响。 4. 交叉饱和的影响不能进行试验。 方法 2：纯电感负载法 采用双反应原理 1111 011 U U dadqaq

5、ddqq EI RjI XjI XjI X EI RjI XjI X 电机电动运行时： 011 coscos() d d EUI R X I 11 sinsin() q q UI R X I 电机发电状态运行时： 011 sinsin() d d EUI R X I 11 sinsin() q q UI R X I 电机接三相纯电感负载时向量图如图 3 所示，则电机 D 轴阻抗为 0 d d EU X I 图 3. 纯电感负载向量图 图 4. 纯电感负载测电机 D 轴电感 采用纯电感负载时，电机处于发电状态，没有对外部电源的要求，同时当电 机高速运行时，发电频率高，电机感抗远大于电阻的条件成立

6、，电阻带来的测量 误差减小。 但是该方法仅能用于 D 轴电感的测量。同时当负载不变时，电流值不变， 仅能测量一个工作点的电感数据。 方法 3：双回路法 前面的方法均是在完全 D 轴或者完全 Q 轴电流下进行电感测量的，为了逼 近真实电机工作的情况，我们采用双回路方法进行 D、Q 轴电感的测量。 双回路方法是直流电流衰减法的一种， 利用电枢绕组中达到稳定的直流电流 因失去激励电压而经过电阻衰减到零的过渡过程来确定电机的参数， 经典的双回 路方法是将 D 或 Q 轴电流的激励去除后，对衰减电流进行采样，从而计算电机 的电感参数，但是在过渡过程中，电机的饱和状态是变化的。 为了不改变电机的饱和状态，

7、可以采用改进的双回路法，该方法同样采用直 流电流衰减的方法，但是电路中的电流由初始态 0 I衰减至终态 t I， 00t III， 这样电机在 t I下的饱和状态与 0 I下没有改变， 则可以对电机在不同饱和状态下进 行电感的测量。 （a）经典双回路法 （b）改进双回路法 图 5. 双回路法原理电路 在图 5（a）中有 1 2 3 d q II II q I不参与过渡过程，当打开 S 后 d I从I衰减至 0，该衰减过程是考虑到 D 轴 较差饱和的衰减过程，但是其中伴随着磁路的饱和变化。如果将转子 Q 轴与 A 相重合则可以对 Q 轴电感进行计算。 如上所述为了保证在电机饱和状态不变的条件下进

8、行计算， 可以采用改进的 双回路法进行小电流衰减。在图 5（b）中，通过断开开关就可以调节 1 I。在改 进双回路法中测得的电感是可以等效为有限元中切线电感。 为了测量交叉饱和影 响，可以通过调节电路中的电阻与电压的值获得 d I与 q I的变化。 采用改进双回路的方法可以对电机的电感进行细致的测量， 但是在实验前要 将转子 D 或 Q 轴与定子 A 相轴线对准，这是准确测量电抗的关键，可以参考相 关方法。 在图 5 中尽是相关的原理电路，在测量中由于电流该变量小，要搭建相关测 试电路，将电流的该变量进行信号放大，从而减小测量误差，提高精度。 方法 4：电压积分法 电压积分法是利用静态感应电桥

9、的方法进行测量电感的方法，其原理图如图 6 所示。根据电感的定义有 L I 电机绕组接入桥式电路，调平衡后有 31 24 RR RR 当开关打开时，电感储由电路参数计算如下： 24 241234 00 1234 ()() RR RR idti RRRR dt RRRR 则电机的电感可计算得到 12344 2 RRRR L RRI 图 6. 电压积分法原理图 图 7. 交直轴电感测量接线图 为了测量交直轴电流可以按照图 7 方法接线， 使用该方法测量等效为有限元 中割线电感计算方法。在电流衰减过程中只能考虑到 D 或 Q 轴本身电感，没有 交叉饱和的影响，如果要考虑交叉饱和影响需要将电机的中心点引出，但是不适 合我们实验室内电机的测试，所以在此处不再赘述有关中性点引出的方法。 方法 5：电流激励方法 采用磁场定位后再进行测量，涉及到控制问题，在此不再展开。