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一种基于磁化曲线分析瞬态饱和的异步电机空间矢量的新方法
A New Method for Induction Motor Space Vector Model with Transient Saturation Based on Magnetization Curve.pdf 4页
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一种基于磁化曲线分析瞬态饱和的异步电机空间矢量的新方法
A New Method for Induction Motor Space Vector Model with Transient Saturation Based on Magnetization Curve
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··········
2006 年第3 期
（EXPLOSION - PROOF ELECTRIC MACHINE ）
第4 1 卷（总第130 期）
一种基于磁化曲线分析瞬态饱和的
异步电机空间矢量的新方法
湖南科技大学信息学院，湖南湘潭 （4 1120 1 ）
提出一种用空间矢量表示的异步电机瞬态饱和的数学模型。该模型的分析方法有
别于传统的磁路饱和处理方法，直接利用异步电机空载磁化曲线来考虑磁路饱和对电机的影响，
进而推导出异步电机瞬态饱和非线性数学模型。利用该模型对异步电机进行Matiab 实例仿真。
结果表明，该模型较之线性模型有一定的改进。
中图分类号TM343
文献标识码 A
文章编号 1008 -
）03 - 0019 - 04
A New Method for Induction Motor Space Vector Model with
Transient Saturation Based on Magnetization
Hai ，Li Baiya ，and
Yin Jintian
This paper
mathematics
saturation expressed with space vector. The anaiysis method of this modei is different from
the traditionai
saturation. The
saturation on motor is considered by using no-ioad magnetization curve of induction
and then the noniinear mathematics modei of
induction motor
saturation
is derived. By Matiab simuiation of this modei with exampies ，this modei has some advan-
tages compared with the iinear one.
Transient saturation ，space vector ，magnetization curve ，induction mo-
的数学计算，直观明了。它在保持了空间矢量方
法简洁、物理意义明确等优点的同时，兼顾了磁路
异步电机的动态数学模型是一个高阶次、非
饱和对异步电机的影响。对该模型进行实例仿
线性和强耦合的多变量系统，分析起来十分复
真，结果表明，与异步电机线性模型相比，考虑瞬
杂［1］。通常用空间矢量法表示异步电机数学模
态饱和的异步电机模型更接近异步电机的真实物
型时，往往忽略主磁场的变化，得到一个线性模
型。然而电机实际运行中，由于磁路饱和、磁滞损
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&回复：MM440的磁化曲线绘制问题
发帖数:23113
精华帖:307
楼主&&&& 20:06:42
主题：MM440的磁化曲线绘制问题
我们知道，采用矢量控制的变频器，初次调试要做如下四个步骤：第一步骤：输入电动机铭牌数据，然后变频器自动计算电动机的等效模型；第二步骤：通过启动变频器（通电），对计算的电机模型做静态辨识，并修正等效电机模型；第三步骤：通过启动变频器（通电），绘制电机的磁化曲线（如果需要弱磁升速调速的话）；第四步骤：通过启动变频器（运行），优化速度调节器的参数。那么，我的问题是，对于第三步骤：磁化曲线绘制，变频器的操作方法是P1910 = 3，然后启动等待，但是往往对于功率大一点的电机（比如，30kW电机），优化不容易通过，即便是通过了，是否就是符合电机实际的磁化曲线呢？有没有什么方法，通过手动绘制电机的磁化曲线，来验证自动优化的结果呢？磁化曲线如上图示，怎么去手动描绘这8个曲线坐标点呢？
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发帖数:872
2楼&&&& 10:23:41
主题：回复：MM440的磁化曲线绘制问题
回楼主，没干过这事，您看可不可以这样测呢？1.依据：定子输入电压U=I*R+4.44*f*N*fai；2.测量定子电阻造成的直流压降IR部分；3.对直流测量的两组绕组电阻进行三相等效分解；4.重新预计IR分量，后面用于测量的输入电压有效值的减数；5.在固定频率下（这个频率不能让电机转动），修改定子输入电压。测量电压和电流；6.当电压电流对应关系到达预期饱和电压趋势时，停止测量；7.各点电压减去等效IR量后，标幺，绘制曲线；作为磁通电流控制，这个曲线是重要的控制依据；作为矢量控制，可以作为磁通预控或限幅。肯定还有妙用，还请各路大侠指点。
发帖数:23113
精华帖:307
4楼&&&& 20:03:34
主题：回复：MM440的磁化曲线绘制问题
谢谢1；2；3楼大侠们的发言和指点。第一，磁化曲线的绘制，主要是用于电机额定转速至最高转速的调速应用。如果电机的最高转速就是电机额定转速的话，这个磁化曲线可以不用绘制。磁化曲线在电机的额定转速以内调速不产生作用。只要把电机的额定励磁电流准确输入到参数P0320里，就足够用了。而电机转速超过额定转速以后，电机运行于恒功率铁性范围，此时，电机要做弱磁升速的调节，这时如果磁化曲线没有描绘，或描绘的不准确，就会给电机的控制带来问题，导致动态调节过程励磁电流的变化影响电机输出转矩非正常变化，出现过电流关机现象。所以，准确的磁化电流曲线，对弱磁升速调节的稳定性和可靠性至关重要。特别是深度弱磁的应用，尤为重要。第二，2楼的推论，从理论上给出了描绘磁化曲线的计算和思路。但是用一个特定的变频器（比如，MM440），又如何操作呢？显然其可操作性还是值得推敲的。我提出本楼问题的本意是，有没有一个不靠任何外部的仪器和检测，就利用MM440变频器自身的参数和已有的功能，来完成这种手动的磁化曲线绘制呢？因为只有这样做，才具有可操作性。利于现场解决问题。不过二楼的发言，无疑对解决本楼问题提供了一个思路和启发。起码有了一个解决问题的方向。在此点赞。第三，3楼的发言很好，意在告知，电流环的参数是以磁化曲线为依据的。也就是说，不论是准确的绘制，还是默认的曲线，电流环都以此作为依据。好了，1；2；3楼的发言，让我对此楼问题有了一个补充的认识了。下面，我再说写自己的问题疑惑：我用P1300 = 0（F/V标量控制），空载运行电机，发现转速从5%-100%额定转速范围，其空载电流都是很接近电机的额定励磁电流。而输出电压r0025则由小到大，基本是线性变化的。也就是说，V/F控制虽然是压频比线性输出，但电机的励磁电流始终是一样的（注，这里的空载电流可以近似的看作是励磁电流）。采用P1300 =20，空载运行电机从5%-100%额定转速，其电机空载电流亦如此，基本恒定不变。磁化曲线如顶楼的图示，他是横坐标为电机励磁电流，纵坐标为磁场强度（说明书里说是电机电压，而我理解应该是磁通）。怎么做才能把励磁电流从小到大，磁场强度从小到大的参数找到呢？采用什么方法实现逐点采集和记录？所以在此提出此问题，是因为MM440还是给我们提供了一个手动绘制磁化曲线的平台，让我们以此练练手。越是功能比较差的装置，西门子的传动平台总是给用户一个手动调整的环境。以此学习一下，实践一下挺好的。到了G系列和S系列，也没这个机会了。因为在新一代的变频器里P1900 = 1就全办了。手动掺和调试的情况不存在。
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6楼&&&& 13:24:02
主题：回复：MM440的磁化曲线绘制问题
关于，手动绘制磁化曲线，我是如下考虑的：第一，磁化电流的监控值，考虑以空载时的电机输出电流参数为依据。理由是，一般交流异步电机的空载转矩很小（稳态下），一般不超过额定转矩的3%，所以可以视空载状态的电机电流近似为电机励磁电流；第二，电机额定励磁电流的 获取。以MM440为例，参数r331即可获取，不过，他需要通过对P320的不断输入和修改，才能获取准确的值。这个操作方法，在MM440的操作手册里，关于磁化电流的辨识章节，有详细的介绍，这里不再赘述。因此要想获得准确的额定励磁电流，完全可能。它是磁化曲线横坐标的参数基准参数，必须要已知；第三，关于电机的磁场强度参数监控和获取，在MM440里，r0084即可实时读取，没有问题，而且其单位就是%，可以直接用于磁化曲线的纵坐标；好了，有了以上三条已知条件，剩下的就是如何采集磁化曲线的各个参数点数据了。怎么才能让电机的磁化电流和磁场强度由小到大发生变化呢？第四，我利用的是P1300 = 19，独立电压设置功能，把频率给定在电机80%额定频率，独立电压由小到大，分别记录下r0027和r0084的示值。这样，磁化曲线各个点的绘制就完成了。为什么要在电机额定转速的80%运行状态做磁化曲线绘制呢？因为我是这样考虑的，第一这个转速状态，电机是在满磁且远离弱磁状态；第二，在验证额定励磁电流P320时，也是这个状态；第三，基于直流电机磁化曲线的绘制，也是通过电机运行状态实现的。在我按上述方法自己手绘了磁化曲线以后，这个电机原来P1910 = 3 不通过的系统，再做P1910 = 3，顺利通过了。而我比较了一下手绘曲线参数在弱磁段的调速和自动绘曲线后的情况没什么差别。
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18楼&&&& 10:59:12
主题：回复：MM440的磁化曲线绘制问题
今天分别对22kW和55kW进行调试。变频器是MM440。22的可以绘制磁化曲线。55的不行。磁化曲线还就是需要用独立电压控制来做才行。
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19楼&&&& 13:23:20
主题：回复：MM440的磁化曲线绘制问题
&还没想好。我觉得确定额定励磁电流的准确值很重要。如果电机厂家的铭牌可以相信。那么应该能知道额定励磁电流的大概值范围。如果一台电机铭牌如下：额定功率：11kW额定电压：380V额定电流：22.6A（电机工频进线侧的视在电流）。功率因数：0.84效率：88% （轴功率/电功率X100%）视励磁电流作为无功的分量，那么，励磁电流应该是：额定电流x效率x Sin(φ)=22.6Ax0.88xSin(32.86°)=10.8A那么参数P0320&=励磁电流/额定电流100%=0.88xSin(32.86°)x100%=10.8A / 22.6Ax100%=47.4%但是实测的结果总是小一些。不知道你那里是否也是这样？&=========================另外，80%的频率，是不是也为了能提高电压，获得更高的磁通电流点？要是输出频率为100%，电压也不能再提高了。
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21楼&&&& 20:56:51
主题：回复：MM440的磁化曲线绘制问题
y 版 19 楼讲的很好，我也是这么认为的。磁化曲线绘制的前提，就是要已知准确的额定励磁电流。也就是r0331 一定要和实际电机的额定励磁电流一致。y 版是用铭牌数据来计算预置，我是采用第一次的空轴运行80%额定转速下，监测 r0027 示值获取预置。这个都是可以的，接下来要反复的用手册给出的循环流程确认和修正参数P0320参数。直至满足条件P0084 = 100+/-1 和 r1787 = 1-5 的判定条件。电机的额定励磁也就被确认正确了。最后确认的励磁电流是多大不管，按确认的来计算即可。低能效电机，一般励磁所占额定电流的40%以上，高能效电机小于30%。今天调试的一台 ABB的55kW高效电机，额定励磁电流仅为额定电流23%（最后实测确定的）。下面介绍下，这个55kW的电机，用MM440调试，手动绘制磁化曲线的过程。该系统在进行P1910 = 3(磁化曲线绘制)，通不过去。无奈下手动绘制磁化曲线（见 6 楼方法）。然后将手动的获取的参数输入到参数P0362至P0369。运行系统，效果良好。停机，再做P1910 = 3，居然ok了。检查P0362至P0369，发现参数没变。还是我手动置入的参数。下面给出，第一次P1910 = 3 没通过的参数截图和手动置入的参数截图，P1910 = 3 被通过后的参数截图。没被通过的参数。尽管没被优化通过，但磁化曲线的参数却被修改了，不是原来的工厂设置参数了。但没被通过，此参数能否用就产生了质疑。不放心呀。
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精华帖:307
22楼&&&& 21:01:22
主题：回复：MM440的磁化曲线绘制问题
手动置入参数的截图
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发帖数:23113
精华帖:307
23楼&&&& 21:04:19
主题：回复：MM440的磁化曲线绘制问题
再次操作 P1910 = 3 并取得成功的参数截图。也就是说，手动优化置入的参数，被自动优化确认了。有点奇怪，居然一个字都不改？
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主要是根据21所的《微特电机设计手册》和陈世坤的《电机设计》与唐任远的《现代永磁电机》上面列出的软磁材料抄录。
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黄博辛苦了
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幸苦了！谢谢！
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很好，花了好多时间去整理，支持
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你也太有才了
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主持楼主&&辛苦了
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下来看看，谢谢分享
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it is very good ,有没有日本钢材资料
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楼主辛苦了，用离散数据更便于计算
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要是有宝钢的就好了
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幸苦了！谢谢！
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赞啊，太辛苦了
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要是有宝钢的就好了
motorghost 发表于
宝钢的我有，目前还在整理中，过几天发上来吧
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原创的么？应该加分！
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支持楼主一下
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非常感谢！
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很好很强大
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好东西呀！
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谢谢呀，正找这个呢
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虽然没看懂，还是支持一下！
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下了　　有空去看看　　应该有用
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使用时，请注意表上的单位，以10#钢为例，B的单位是T，但是H的单位是（A/cm），这与Ansoft软件中的(A/m)正好是相差100倍的，所以10#钢表格里的数据都需要乘以100倍，才能输入到Ansoft软件下材料相对磁导率的BH曲线编辑器中{:soso_e189:}
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thomas_nust 发表于
使用时，请注意表上的单位，以10#钢为例，B的单位是T，但是H的单位是（A/cm），这与Ansoft软件中的(A/m)正好 ...
这好像是唐院士书本后边的附录啊，呵呵
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解夏123 发表于
这好像是唐院士书本后边的附录啊，呵呵
是的，唐任远等著的现代永磁电机理论与设计
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感谢分享！
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学习了，谢谢分享
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有用的时候下载，先存一下，谢谢
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谢谢分享! 楼主辛苦了!
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谢谢分享&&正好在找
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请问楼主，怎么在Ansoft软件下输入材料相对磁导率的BH曲线编辑器，能把具体步骤发一下吗
或者加我qq谢谢
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