变频启动永磁同步电动机铁耗与机械损耗的分离方法技术

本发明专利技术属于电机测试技术领域，公开了变频启动永磁同步电动机铁耗与机械损耗的分离方法。所述方法通过增加待测永磁同步电动机的转子的转动惯量，利用空载特性试验的方法实现了电机铁耗和机械损耗的拆分。本发明专利技术通过在永磁电机转子上增加惯量工装，实现了V/F分离控制启动永磁同步电机的同时，能避免永磁同步电机的失步问题；实现利用永磁同步电动机空载特性试验分别获取铁耗与机械损耗；克服了现有技术采用假转子法导致的成本较高的问题，并且本方法可直接应用于成品电机试验，工程应用性强。工程应用性强。工程应用性强。

【技术实现步骤摘要】
变频启动永磁同步电动机铁耗与机械损耗的分离方法


[0001]本专利技术属于电机测试
，特别涉及一种变频启动永磁同步电动机铁耗与机械损耗的分离方法。

技术介绍

[0002]变频启动永磁同步电动机的损耗测量是一个行业中的难点，尤其是如何将它的铁耗与机械损耗分离更是研究热点。如果能够将这种电机的铁耗与机械损耗分离，将可以直接影响电机电磁设计优化的水平。
[0003]依靠变频器控制才能够启动的永磁同步电动机因转子自带永磁磁场而不能采用传统异步电动机利用恒速降压的方式进行铁耗和机械损耗的分离。
[0004]变频启动永磁同步电动机单台电机状态下，使用电压、频率可分开调节的电源进行控制时，会发生电机失步而转子抱死的问题，若使用带永磁控制程序的变频器进行控制运行时，电机端电压将不能够任意调节。这就导致若不能解决电机启动问题，GB/T 22669
‑
2008规定的自启动永磁同步电机空载特性试验方法就不能适用于变频启动永磁同步电动机。
[0005]IEEE 1814
‑
2014中有一种的假转子法可以实现这种永磁同步电动机铁耗与机械损耗的分离，通过制作无磁转子，装配成整机，再利用拖动机和扭矩传感器测量输入机械功率，以此获取机械损耗。然而这种方法具有以下缺点：
[0006]1、假转子的制作增加了成本；2、对于成品电机而言，这种方法难以实现；3、此方法工程应用性差。

技术实现思路

[0007]为了解决以上问题，本专利技术提供一种变频启动永磁同步电动机铁耗与机械损耗的分离方法，无需制作假转子就能够实现变频启动永磁同步电动机的铁耗与机械损耗分离，具有成本相对较低、可直接应用于成品电机试验、易于工程实现的特点。
[0008]提供一种变频启动永磁同步电动机铁耗与机械损耗的分离方法，所述方法包括步骤：
[0009]S1.增加待测永磁同步电动机转子的转子转动惯量；
[0010]S2.通过电压、频率分别给定的方式，启动永磁同步电动机；
[0011]S3.测量永磁同步电动机的运行参数；
[0012]S4.采用永磁同步电机空载特性试验方法分别获取电动机的铁耗和机械损耗。
[0013]进一步地，通过在待测永磁同步电动机转子上设置惯量工装来增加转子转动惯量；所述惯量工装为关于中心轴对称的回转件。
[0014]进一步地，所述惯量工装包括联轴器，永磁同步电动机的转子通过联轴器与外接另一电动机的转子连接。
[0015]进一步地，进行所述步骤S2之前，对待测永磁同步电动机以及惯量工装进行动平
衡测试。
[0016]进一步地，所述步骤S3中，所述运行参数包括电机电压、电流、功率、电阻、温度。
[0017]进一步地，所述步骤S4中，根据公式(5)计算电动机额定电压时的铁耗P
FeN
；根据公式(7)计算电动机机械损耗P
fw
；
[0018][0019][0020]其中，P
0N
’
为对应于额定电压U
N
下的铁耗与机械损耗之和，由空载特性曲线获得；U
01
、P
01
’
分别为弱磁状态下对应I
01
＝I
0N
时对应的电压及相应的损耗；I
01
为空载特性曲线上与I
0N
等值的另一个点；I
0N
为额定电压U
N
对应的额定空载电流；U
N
为额定电压；U
02
、P
02
’
分别为电流最小点I
0min
所对应的电压、相应的损耗。
[0021]进一步地，所述步骤S4具体包括步骤：
[0022]S41.进行空载特性试验；
[0023]S42.进行数据处理；
[0024]P0'＝P0‑
P
Cu0
＝P
Fe
+P
fw
+P
s0
(1)
[0025]P
Cu0
＝1.5
×
I2R
[0026][0027]其中，P0’
为铁耗与机械损耗之和；P0为空载输入功率；P
Cu0
为空载铜耗；P
Fe
为铁耗；P
fw
为机械损耗；P
s0
为空载下的负载杂散损耗；I为线电流；R为直流电阻；R1、θ1分别为空载特性试验时的定子绕组电阻值和温度值；R0、θ0分别为冷态初始定子电阻和对应的温度；
[0028]S43.对空载电流I0、P0’
、空载电压U0做曲线拟合；找到弱磁状态下对应I
01
＝I
0N
时对应的电压U
01
及相应的损耗P
01
’
；
[0029][0030]P0'
N
＝P
FeN
+P
fw
+P
s0N
(4)
[0031]其中，I
0N
为曲线上额定电压U
N
对应的额定空载电流、I
01
为空载特性曲线上与I
0N
等值的另一个点所对应电流；P
FeN
为额定电压时的铁耗；P
s0N
为对应I
0N
时的空载杂散损耗；P
0N
’
为对应于额定电压U
N
下的铁耗与机械损耗之和；
[0032]通过公式(4)减公式(3)得到额定电压下的铁耗P
FeN
：
[0033][0034]从I＝f(U0)曲线上找出电流最小点I
0min
所对应的电压U
02
及其相对应的损耗P
02
’
：
[0035][0036]其中，P
s02
为电流最小点I
0min
所对应的杂散损耗；
[0037]机械损耗P
fw
：
[0038][0039]进一步地，所述步骤S41中，采用具有永磁矢量控制功能的变频器，通过控制变频器给被测电机提供的励磁电流变化，增加或降低被测电机端电压，实现空载特性试验。
[0040]与现有技术相比，上述技术方案之一或多个技术方案能达到至少以下有益效果之一：
[0041]本专利技术通过在永磁电机转子上增加惯量工装，实现了V/F分离控制启动永磁同步电机的同时，能避免永磁同步电机的失步问题；实现利用永磁同步电动机空载特性试验分别获取铁耗与机械损耗；克服了现有技术采用假转子导致的成本较高的问题，并且本方法可直接应用于成品电机试验，工程应用性强。
附图说明
[0042]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.变频启动永磁同步电动机铁耗与机械损耗的分离方法，其特征在于，所述方法包括步骤：S1.增加待测永磁同步电动机转子的转动惯量；S2.通过电压、频率分别给定的方式，启动永磁同步电动机；S3.测量永磁同步电动机的运行参数；S4.采用永磁同步电机空载特性试验方法分别获取电动机的铁耗和机械损耗。2.根据权利要求1所述的变频启动永磁同步电动机铁耗与机械损耗的分离方法，其特征在于，通过在待测永磁同步电动机转子上设置惯量工装来增加转子转动惯量；所述工装为关于中心轴对称的回转件。3.根据权利要求2所述的变频启动永磁同步电动机铁耗与机械损耗的分离方法，其特征在于，所述惯量工装包括联轴器，永磁同步电动机的转子通过联轴器与外接另一电动机的转子连接。4.根据权利要求2所述的变频启动永磁同步电动机铁耗与机械损耗的分离方法，其特征在于，进行所述步骤S2之前，对待测永磁同步电动机以及惯量工装进行动平衡测试。5.根据权利要求1所述的变频启动永磁同步电动机铁耗与机械损耗的分离方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述运行参数包括电机电压、电流、功率、电阻、温度。6.根据权利要求1至5任意一项所述的变频启动永磁同步电动机铁耗与机械损耗的分离方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据公式(5)计算电动机额定电压时的铁耗P
FeN
；根据公式(7)计算电动机机械损耗P
fw
；；其中，P
0N
’
为对应于额定电压U
N
下的铁耗与机械损耗之和，由空载特性曲线获得；U
01
、P
01
’
分别为弱磁状态下对应I
01
＝I
0N
时对应的电压及相应的损耗；I
01
为空载特性曲线上与I
0N
等值的另一个点；I
0N
为额定电压U
N
对应的额定空载电流；U
N
为额定电压；U
02
、P
02
’
分别为电流最小点I
0min
所对应的电压、相应的损耗。7.根据权利要求1至5任意一项所述的变频启动永磁同步电动机铁耗与机械损耗的分离方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括步骤：S41.进行空载特性试验；S42.进行数据处理；P0'＝P0‑

【专利技术属性】
技术研发人员：谭育二，况金园，马冬梅，王媛，田金正，黄克旺，胡志辉，曹哲维，赵晓永，胡锐，宾倩，
申请(专利权)人：中车株洲电机有限公司，
类型：发明
国别省市：