永磁同步电动机交直轴电感计算

本文通过理论分析得出交直轴电感的表达式，提出
了一种基于电机稳态运行的电感参数的实验研究方法， 提出了功角的测量方法，并对一台６极９槽电机进行实 验研究，为永磁同步电动机设计和性能分析提供了依据。
１交直轴电感计算原理
在稳态条件下，忽略定子绕组，永磁同步电动机的
电动势平衡方程可表示为
Ｕ＝戍＋Ｊｌｄ以＋ＪＩｇ Ｘｑ
图４电机基本结构
表１电机主要参数
额定电压（Ｖ） 额定转速（ｒｐｍ）
额定电流（Ａ） 相电阻（Ｑ）
２２０ １０５０ ４．５ １．５
ｅ ——●一ｌ
一 ｕ 。
嘏 督
图２永磁电动机霍尔脉冲信号、 图３永磁电动机霍尔脉冲信号、
空载反电动势的相位关系
空载反电动势的相位关系
－—●——●—Ｊ卜一
转速（ｒｐｍ） 图５功率角、电流随转速的变化曲
—百——ｎ
。。１
”
』
Ｊ
广１广飞 Ｊ
３电感参数实验研究 用实验验证上述理论分析的正确性，本文设计一台６ 极９槽电机，电机基本结构如图４所示，及主要参数如表ｌ 所示。 实验参数如下，鼠＝０。，ｙ＝３０。。为了得到较为 全面的交直轴电感随电流的变化曲线，通过调节电机的 转速，从而得到各个负载点下电机的交直轴电感。 由一台电机拖动样机做空载实验，测出霍尔脉冲信 号、空载线电动势的相位角ａ；由电机负载实验，测出 霍尔脉冲信号、电动机绕组线电压的相位角织，进而得 到功率角目，功率角随电机转速、绕组电流的变化曲线 如图５所示。
随着稀土材料性价比不断的攀升，永磁同步电动机 以体积小、运行可靠、高功率密度等优势被广泛应用。 永磁同步电机一般用于驱动．要求具有较高的动态响应 能力，交直轴电感是影响其性能的重要参数。目前，研 究电感参数的方法有许多，史婷娜等…采用有限元法对 永磁同步电机的交直轴电感进行研究，总结出永磁同步 电机电感的变化规律；文献”。ｌ系统的分析了永磁同步 电机绕组自感和互感的饱和效应，指出饱和效应引起这 些电感随转角变化的二次谐波和一次谐波分量；文献１４】 推导出ＰＭＳＭ在ｄ、ｑ坐标系下电感参数的理论公式，通 过电桥测量电机的静态三相电感和三相电阻参数，从而 计算ｄ、ｑ轴电感．但没有考虑绕组电流对电感参数的影 响。可见，上述电感参数的测量方法仍存在一些不足， 不能考虑负载条件下的饱和及非线性的影响。文献”１介 绍了一种结合空载实验的简化负载实验，得到了交直轴 电抗值，但其准确程度不高，误差较大，因此，本文提 出一种基于电机稳态运行的电感参数研究方法，以较为 准确的研究其电感参数变化。
２功率角测量原理 功率角直接测量是根据攻角的定义测量电动机端电
压与空载电动势之间的相位角，即绕组线电压与空载线
电动势的相位角，电机在负载运行时，很难测出空载线
电动势，但转子位置与空载线电动势有固定的相位关系
且测量相对容易，故可由转子位置信号代替空载线电动
势进行测量。
图２为永磁电动机霍尔脉冲信号、空载线电动势的相
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摘要：本文通过理论分析得出交直轴电感的表达式，提出了一种基于电机稳态运行的电感参数的实验研究方法， 提出了功角的测量方法，并对一台６极９槽电机进行实验研究，为永磁同步电动机设计和性能分析提供了依据。 关键词：永磁同步电动机：交直轴电感
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｗｅｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，Ｔｈｅ ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｆｏｒ ａ ｍｏｔｏｒ ｗｉｔｈ ９ ｓｌｏｔｓ ａｎｄ ６ ｐｏｌｅｓ，ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ｇｏｏｄ ｆｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ；ｑ－ａｘｉｓ ａｎｄ ｄ－ａｘｉｓ ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｓ；
文献23系统的分析了永磁同步了一种基于电机稳态运行的电感参数的实验研究方法提出了功角的测量方法并对一台交直轴电感计算原理在稳态条件下忽略定子绕组永磁同步电动机的电动势平衡方程可表示为电机绕组自感和互感的饱和效应指出饱和效应引起这推导出pmsm坐标系下电感参数的理论公式通过电桥测量电机的静态三相电感和三相电阻参数从而计算轴电感但没有考虑绕组电流对电感参数的影响
■技术创新·日用电器
永磁同步电动机交直轴电感计算
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｓ ｏｆ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ
姚新祥１
黄贤蕾２
夏宝１
（１．珠海格力电器股份有限公司
殷鹏冬１ 珠海
李祖光１
５１９０７０：
２．湖北工业大学
武汉４３００６８）
参考文献 …１史学谦．基于射频技术的无线遥控系统【Ｄ】．天津：天津大学．２０１０
４结论 本文提出了一种基于电机稳态运行的电感参数实验 研究方法，考虑了负载条件下磁路的饱和及非线性对电 感参数的影响，可以提高电感参数测试的准确性。
参考文献 …史婷娜，吴志勇，张茜，陈炜，夏长亮．基于绕组电感变化特性的无刷
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一
图６ 学校宿舍系统工作过程
行命令的信息显示在显示屏上，则完成设置过程。设置 完成后，如果学生要在从遥控器上将空调温度调整为２６ 度以下的温度，从遥控器不执行该指令同时在显示屏上 显示该功能已被限制，不能执行的提示信息。如果宿舍 管理者想解除限制，恢复从遥控器的功能设置，则再发 将恢复命令给从遥控器，从遥控器执行命令后将已执行 信息反馈给主遥控器。恢复后学生再将温度调整到２６度 以下从遥控器正常执行指令。
位关系，其中方波为霍尔脉冲信号，正弦波为空载线反
电动势，两者的相位差为ａ。
图３为永磁电动机霍尔脉冲信号、电动机绕组线电压
的相位关系，其中方波为霍尔脉冲信号，正弦波为电动
机端电压，两者的相位差为酿。
根据上述分析可知，通过霍尔脉冲信号、空载反电
动势与霍尔脉冲信号、电动机端电压的相位关系，可以
计算出永磁同步电机的功率角０＝鼠一只。
３结论 本文从用户需求角度出发，设计一种主从遥控控制 系统，主遥控器可以查询从遥控器的状态并控制从遥控 器，从而设置从遥控器的控制权限，主遥控器还能直接 查询和控制从遥控器所对应的空调。另本系统搭载射频 模块，故主遥控器可以在房间外对从遥控器或者空调进 行相关的操作同时相关的操作情况会反馈给主遥控器。 该系统解决了用户需要查看或控制其它房间空调以及想 要限制其它房间空调遥控器的权限的问题，极大的方便 了用户并提高了用户的体验感。
绕组电流（Ａ） 訇６交直轴电感随绕组电流变化曲线
从图５可知，随电机转速的升高，电机功率角及绕 组电流逐渐增大，这主要是由于转速增加，电机负载加 重，相应定子电流转矩分量的变化，导致功率角增大。
图６为交直轴电感随绕组电流的变化曲线，从图中 可以看出，绕组电流对交直轴电感参数有一定影响，随 着绕组电流的增大，交轴电感呈减小趋势，反映出交轴 磁路逐渐饱和，而直轴电感变化不明显。
直流电机无位置传感器控制【Ｊ】．中国电机工程学报．２０１２（９）． 【２】任冒，崔苒华，王宗培，程智．永磁同步电机绕组电感的饱和效应【Ｊ１． 电工技术学报．２０００（２）． 【３】程树康．于艳君．柴凤，高宏伟，刘伟．内置式永磁同步电机电感参数 的研究【Ｊ】．中国电机工程学报．２００９（６）． 【４】刘军，吴春华．黄建明，俞金寿．一种永磁同步电机参数测量方法［Ｊ１． 电力电子技术．２０１０ｆｌｌ 【５】吴茂林，黄声华．永磁同步电动机参数测量与功率角计算方法【Ｊ】．微 电机．２００９（８１．
（１）
式中，Ｕ为相电压；Ｅｏ为空载反电动Байду номын сангаас；Ｘｄ，Ｘｑ
分别为直、交轴同步电抗；ｊ。，ｊ。分别为直、交轴电
流；，为绕组电流。
与式（１）相对应的相量图为图１所示，根据相量图
可得式（２）
，，．ｒ‘￡
（’，ｒ，、一’， －
０—
７、ｏ二∥。 Ｊ ，一
｜：·——
ｊ
图１永磁同步电动机相量图
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Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ
ｄｕｌ．２０１ ４ ６７
技术创新·Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ
Ｘ。：—Ｕ＊ｃｏｓ（—Ｏ）－Ｅｏ
。
Ｉｓｍ（ｙ）
Ｘ：＝—Ｕ＊ｓｉ—ｎ（Ｏ）
９ Ｉｃｏｓ（妒）
（２）
岛＝参
厶＝等
式中，０为电机攻角；ｆ为交流电流的频率；Ｌｄ， Ｌｑ分别为直、交轴电感。通过式（２）可以计算出交直 轴电感，其中参数Ｕ、岛、Ｉ容易测量，少在程序中 给定，主要难点为测量功角，即电动机端电压与空载电 动势之间的相位角。