同步電機(jī)之永磁同步電機(jī)功率角的測(cè)量

    同步電機(jī)的功率角是電機(jī)的端電壓口和勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)藝。之間的相角差。我們知道，當(dāng)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，其端電壓信號(hào)可以直接取得，但勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)信號(hào)不能直接取得，只能通過(guò)間接的方法取得一個(gè)與玄。頻率相同、相差固定的周期信號(hào)來(lái)替代玄。以與端電壓進(jìn)行相位比較。傳統(tǒng)的間接方法是：在被試電機(jī)的電樞槽口埋置節(jié)距與電機(jī)原有線圈相同的幾匝細(xì)導(dǎo)線作為測(cè)量線圈，或在被試電機(jī)的軸上裝一臺(tái)與被試電機(jī)極數(shù)相同的小型同步電機(jī)或旋轉(zhuǎn)變壓器，以取得比較信號(hào)但埋置測(cè)量線圈很不方便，在轉(zhuǎn)子軸上裝小型同步電機(jī)或旋轉(zhuǎn)變壓器要求被試電機(jī)有兩個(gè)軸伸端，這往往難以做到。要提高功率角測(cè)試精度和方便使用，現(xiàn)在較多采取用位置傳感器來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)以與端電壓進(jìn)行相位比較的辦法。直接測(cè)轉(zhuǎn)子位置法的基本原理是在被試永磁同步電機(jī)的軸上裝一投射式或反射式的光電圓盤，盤上均勻分布的孔或黑白相間的標(biāo)記塊數(shù)與被試同步電機(jī)的極對(duì)數(shù)戶相同。當(dāng)圓盤隨電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，光電傳感器接受到p次轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，產(chǎn)生p個(gè)低電壓脈沖。當(dāng)電機(jī)同步運(yùn)行時(shí)，該轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的頻率等于電樞端電壓頻率，其相位能反映勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)的相位。該同步脈沖信號(hào)經(jīng)整形放大，移相后與被試電機(jī)電樞端電壓進(jìn)行相位比較得到相位差。設(shè)當(dāng)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，相差為口1 〔近似認(rèn)為此時(shí)的功率角夕一0 )，當(dāng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，該相差為久，則氏一夕l就是被試永磁同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的功率角值。這種方法的原理框圖如圖11名所示．由于在光電盤上均勻涂黑白相間的標(biāo)記較困難，而且當(dāng)被試永磁同步電機(jī)極數(shù)不同時(shí)標(biāo)記盤不能互相通用。為簡(jiǎn)便起見，也可以在被試電機(jī)傳動(dòng)軸上包一圈黑色膠布，其上涂一個(gè)白色標(biāo)記，將反射式光電傳感器的光源發(fā)出的光聚焦于這圈膠布的表面上這樣電機(jī)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，光電傳感器中光敏三極管因接收到一次反射光而導(dǎo)通一次，產(chǎn)生一個(gè)電脈沖信號(hào)，經(jīng)放大整形后得到比較信號(hào)El 。自被試電機(jī)電樞繞組端引出其任意兩相端電壓，由電壓互感器PT降為低電壓，送至電壓比較器，形成代表電壓相位的矩形脈沖信號(hào)u . ul經(jīng)p分頻后，經(jīng)相位比較器比較得到其與El信號(hào)的相位差。

    以上測(cè)量功率角方法的不足之處在于：要對(duì)兩次測(cè)量值求差以得到功率角。為避免兩個(gè)量相減而降低精度，

在測(cè)量負(fù)載的相位差夕：時(shí)，把亡：信號(hào)反向．此時(shí)測(cè)得的相位差為刃一1800一久，功率角a一180a一（01＋酣），這就把兩個(gè)量由相減轉(zhuǎn)化為相加。其相量示意圖如圖11 ? 4所示。另一種改進(jìn)的方法不用對(duì)電壓矩形波信號(hào)分頻，而用微型計(jì)算機(jī)同時(shí)記錄信號(hào)波形，分別通過(guò)輸入接口，記錄空載電壓和轉(zhuǎn)子位置信號(hào)波形u、E 。以及負(fù)載時(shí)電壓和轉(zhuǎn)子位置矩形波信號(hào)u 、 E，然后把兩次記錄的波形相對(duì)移動(dòng)，直到兩個(gè)電壓矩形波信號(hào)的波形完全重合，這時(shí)兩個(gè)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的相位差就是功率角；或移動(dòng)波形到兩個(gè)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)波形重合，這時(shí)兩個(gè)電壓信號(hào)的相差就是功率角。圖11一5是后者情況的原理波形圖。

需要指出的是，永磁同步電動(dòng)機(jī)實(shí)際空載運(yùn)行時(shí)，功率角不為零，尤其是對(duì)于小型電機(jī)，由于空載運(yùn)行時(shí)的空載損耗（包括定子銅損耗、鐵損耗、機(jī)械損耗、雜散損耗）相對(duì)比較大，如認(rèn)為空載時(shí)功率角為零就會(huì)引起功率角測(cè)量的較大誤差，這時(shí)可以使直流電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，轉(zhuǎn)向與被試電機(jī)轉(zhuǎn)向一致，用直流電動(dòng)機(jī)提供被試電機(jī)的全部轉(zhuǎn)軸損耗（包括鐵耗、機(jī)械耗、雜散耗等）。判斷的方法是，被試電機(jī)輸入功率等于定子銅耗即P一八，且電壓電流同相位。這時(shí)測(cè)得的夕才對(duì)應(yīng)于功率角為零時(shí)的情況。