一种交流调磁型记忆电机测试方法

1.本发明属于电机测试领域，具体涉及一种交流调磁型记忆电机测试方法。


背景技术：

2.记忆电机(memory machine，mm)相较于普通的永磁同步电机，其永磁磁链可变，得到了国内外学者的关注与认可。通常施加直轴(d轴)脉冲电流以改变其内部的低矫顽力永磁体磁化状态(magnetization state，ms)，从而改变电机的永磁磁链。因此通过调节永磁磁链，可以实现宽调速运行，提高电机运行整体效率。
3.然而记忆电机磁化状态可调这点，给其样机的测试带来许多麻烦，测试过程中要考虑高磁化状态退磁等问题，因此提出一种交流调磁型记忆电机测试的通用方法，具体包括磁化曲线测量、磁化状态选择，最大转矩电流比(maximum torque per ampere，mtpa)轨迹是符合实际需要的。
4.针对上述提出的问题，现设计一种交流调磁型记忆电机测试方法。


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交流调磁型记忆电机测试方法，解决了现有技术中记忆电机测试复杂的问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种交流调磁型记忆电机测试方法，具体包括如下步骤：
8.s1、测量记忆电机磁化曲线；
9.s2、根据电机磁化曲线以及需求，选择n个记忆电机运行的磁化状态，分别记为msi，i＝1，2，
……
，n；
10.s3、根据磁化曲线，初步估计得到在保证磁化状态msi不退磁，所能允许施加的最大d轴退磁电流，记为i
de
_i；
11.s4、在磁化状态msi，施加额定q轴电流，d轴电流设置为s3得到的退磁电流估计值i
de
_i，运行一段时间后撤去dq轴电流，测量电机反电势判断电机是否被退磁，若电机被退磁，则逐渐减小i
de_i
的值，重复测量，直到电机不被退磁，得到准确的i
de_i
，若电机还未退磁，则逐渐增大i
de_i
的值，直到电机即将退磁；最终得到准确的退磁电流i
de_i
；
12.s5、在测量msi磁化状态下的mtpa轨迹时，电流矢量is超前q轴角度，即电流角α的取值范围为0～α
de
，α
de
表示为：
[0013][0014]
进一步的，s1包括如下步骤：
[0015]
s1.1、利用伺服电机拖动被测电机以固定转速n旋转，记录相反电势峰峰值v
peak
，计算得到当前永磁磁链值：
[0016][0017]
式中，ωe为电角速度，p为极对数；
[0018]
s1.2、施加正的id，等幅增加其幅值，用s1.1的方法计算得到永磁磁链值，当id继续增大，永磁磁链不发生变化时停止；
[0019]
s1.3、接着施加负的id，等幅增加其幅值，记录永磁磁链随id的变化曲线，直至再增加id幅值，永磁磁链降低趋近于0时停止测量，得到记忆电机退磁曲线；
[0020]
s1.4、接着施加正的id，等幅增加其幅值，记录永磁磁链随id的变化曲线，直至再增加id幅值，永磁磁链增加趋近于0时停止测量，得到记忆电机充磁曲线；
[0021]
s1.5、将退磁曲线和充磁曲线绘制在一起，即可得到磁化曲线。
[0022]
进一步的，s2包括如下步骤：
[0023]
s2.1、磁化曲线最高磁化状态对应的永磁磁链记为pmh，最低磁化状态对应的永磁磁链记为pml；
[0024]
s2.2、根据运行需求，确定选择磁化状态的个数n，若期望电机转速转矩运行区域宽，n≥5；若期望减小调磁频率，n≤3；
[0025]
s2.3、计算各个磁化状态msi对应的永磁磁链ψ
pmi
值：
[0026][0027]
同时，记录各个磁化状态之间切换所需电流值。
[0028]
进一步的，s3中退磁电流i
de_i
，具体解释如下：
[0029]
当电机处于较高磁化状态时，根据退磁曲线可知，施加较小退磁电流时，电机永磁磁链基本不变，然而当施加的退磁电流幅值逐渐变大时，永磁磁链开始降低，当永磁磁链幅值刚好降低了δψ
pm
时，该电流记为该磁化状态下的退磁电流i
de_i
，当退磁电流大于i
de_i
，认为该电机退磁。
[0030]
进一步的，s5中mtpa电流角的取值范围限制，可保证电流矢量的d轴分量幅值小于退磁电流i
de_i
，从而保证电机不退磁。
[0031]
本发明的有益效果：
[0032]
1、本发明提出的交流调磁型记忆电机测试方法，根据记忆电机特性，给出了交流调磁型记忆电机完善测试的步骤，为该种电机测试提供指导；
[0033]
2、本发明提出的交流调磁型记忆电机测试方法，以实现记忆电机磁化曲线测量，磁化状态选择，不同磁化状态下的退磁特性、mtpa轨迹测量，为记忆电机宽调速运行提供支撑。
附图说明
[0034]
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。
[0035]
图1是本发明实施例的整体测试流程图；
[0036]
图2是本发明实施例的记忆电机磁化曲线图；
[0037]
图3是本发明实施例的选择三个磁化状态时的记忆电机磁化曲线图；
[0038]
图4是本发明实施例的高磁化状态退磁电流估计值曲线图；
[0039]
图5是本发明实施例的退磁电流限制下的mtpa电流轨迹示意图。
具体实施方式
[0040]
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。
[0041]
如图1所示，一种交流调磁型记忆电机测试方法，具体包括如下步骤：
[0042]
s1、测量记忆电机磁化曲线；
[0043]
s1.1、利用伺服电机拖动被测电机以固定转速n(r/min)旋转，记录相反电势峰峰值v
peak
(v)，计算得到当前永磁磁链值：
[0044][0045]
式中，ωe为电角速度，p为极对数；
[0046]
s1.2、施加正的id，等幅增加其幅值，用s1.1的方法计算得到永磁磁链值，当id继续增大，永磁磁链变化幅度很小时停止；
[0047]
s1.3、接着施加负的id，等幅增加其幅值，记录永磁磁链随id的变化曲线，直至再增加id幅值，永磁磁链降低趋近于0时停止测量，得到记忆电机退磁曲线；
[0048]
s1.4、接着施加正的id，等幅增加其幅值，记录永磁磁链随id的变化曲线，直至再增加id幅值，永磁磁链增加趋近于0时停止测量，得到记忆电机充磁曲线；
[0049]
s1.5、将退磁曲线和充磁曲线绘制在一起，即可得到磁化曲线。
[0050]
s2、根据电机磁化曲线以及实际需求，选择n个记忆电机运行的磁化状态，分别记为msi，(i＝1，2，
……
，n)；
[0051]
s2.1、磁化曲线最高磁化状态对应的永磁磁链记为pmh，最低磁化状态对应的永磁磁链记为pml，如图2所示；
[0052]
s2.2、根据运行需求，确定选择磁化状态的个数n，若期望电机转速转矩运行区域宽，则可选较大的n(n≥5)；若期望减小调磁频率，则可选择较小的n(n≤3)；如图3所示，n＝3时选择的磁化状态；
[0053]
s2.3、计算各个磁化状态msi对应的永磁磁链ψ
pmi
值：
[0054][0055]
同时，记录各个磁化状态之间切换所需电流值。
[0056]
s3、根据磁化曲线，初步估计得到在保证磁化状态msi不退磁，所能允许施加的最大d轴退磁电流，记为i
de
_i；
[0057]
当电机处于较高磁化状态时，根据退磁曲线可知，施加较小退磁电流时，电机永磁
磁链基本不变，然而当施加的退磁电流幅值逐渐变大时，永磁磁链开始降低，当永磁磁链幅值刚好降低了δψ
pm
时，该电流记为该磁化状态下的退磁电流i
de_i
，当退磁电流大于i
de_i
，认为该电机退磁，图4给出了最高磁化状态下，根据磁化曲线估计的退磁电流i
de
，对应退磁点的位置，此时永磁磁链为ψ
pmh-δψ
pm
；
[0058]
s4、在磁化状态msi，施加额定q轴电流，d轴电流设置为s3得到的退磁电流估计值i
de
_i，运行一段时间后撤去dq轴电流，测量电机反电势判断电机是否被退磁，若电机被退磁，则逐渐减小i
de_i
的值，重复测量，直到电机不被退磁，得到准确的i
de_i
，若电机还未退磁，则逐渐增大i
de_i
的值，直到电机即将退磁；最终得到准确的退磁电流i
de_i
；
[0059]
同时施加dq轴电流目的是为了判断负载情况下退磁电流的准确值，该值s3中利用磁化曲线初步估计的值有些许偏差；
[0060]
s5、在测量msi磁化状态下的mtpa轨迹时，电流矢量is超前q轴角度，即电流角α的取值范围为0～α
de
，其中α
de
可以表示为：
[0061][0062]
mtpa电流角的取值范围限制，可保证电流矢量的d轴分量幅值小于退磁电流i
de_i
，从而保证电机不退磁。如图5所示，为了保证在msi状态不退磁，电流角被限制在0到α
de
间，在此限制下，测量mtpa电流轨迹。
[0063]
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。
[0064]
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。