小孙学变频学习笔记（十三）电动机参数的自动测量 矢量控制的转速反馈

小孙学变频学习笔记（十三）

一、机械特性的改善

• 等效为直流电机的异步电机控制

1.1 电动机参数的自动测量

• 电动机本身的参数有两类
  
• 铭牌数据：主要是额定容量、额定电流、额定电压、额定转速、额定效率等。
• 等效电路数据：主要是定子绕组的电阻和漏磁电抗，转子等效电路的电阻和漏磁电抗以及空载电流等。这些数据变频器不会提供，但是可以通过变频器自学习获得，如下图所示。
  
• 空载试验，就是加额定电压让电机空转，测出空载电压U0和电流I0
• 堵转试验（短路试验），把电动机的转子堵住（抱闸），定子绕组上施压15-25%的低电压，测量短路电压Uk和电流Ik
• 变频器的输出电压是可以通过改变脉冲的占空比调节的，所以不用调压器也可以进行堵转试验。
• 在变频器中会进行“圆图”计算，生成电压与电流的矢量关系，完成自学习。
• 自学习大致步骤是：
  电动机脱离负载->输入电动机额定数据->变频器设置为自学习状态->按下运行键
• 电机一般会慢慢升速（到额定速度的一半），然后再慢慢减速到停止，持续1-2min
• 有时候电动机无法脱离负载，这时候就选择“静止自学习”，而不是“动态自学习”，不测空载电流了。空载电流一般是额定电流的40%，这样做会导致准确度较差一点
• 自学习还会被称为自整定，自动测量，自动对准，自动调谐等名称

圆图

• 变频器自学习中的 “圆图” 是电机参数测试过程中，电压与电流矢量关系的可视化曲线。由于电机的阻抗特性（感性负载），在特定条件下（如固定频率、变压测试），电压与电流的矢量轨迹会呈现近似圆形，因此称为 “圆图”
  
• 圆图的形状、对称性、半径等特征，直接反映了自学习获取的电机参数是否准确，具体体现在以下方面：
  1. 参数匹配度：
     若电机参数准确，电压与电流的矢量关系会呈现规则的圆形（或对称的近似圆形），因为此时变频器计算的电机模型与实际电机特性一致，电压、电流的相位和幅值关系符合理论规律。
     若参数偏差较大（如定子电阻测量值偏小、电感值误差大），圆图会出现变形（如椭圆、不规则图形），甚至出现明显的 “凹陷” 或 “偏移”。
  2. 电机状态判断：
     圆图的完整性还能反映电机是否存在异常（如绕组短路、匝间故障等）。正常电机的圆图应连续、平滑；若存在故障，电流或电压信号会出现突变，导致圆图出现断点、毛刺或畸形。

1.2 矢量控制的转速反馈

• 现在已经基本不用测速发电机，广泛使用编码器来反馈速度。
• 把编码器套在电机的转动轴上，有的变频器自带编码器接口，有的变频器不带，就用连接附件连接编码器。　　
  
• 只有变频电动机才可以直接连接编码器，普通电机需要一个连接套
• 对于轴套型编码器，要在电动机输出轴的另一侧，把外罩孔扩大，在轴上附加一个过渡轴，再把编码器套在过渡轴上，编码器的不动部分固定在外罩上，如图（a）所示。但这种方法对过渡轴和电动机轴之间的同心度要求较高，在加工时难度较大。
• 实际工作中可采用轴型编码器，则需附加一个过渡轴套，如图（b）所示。只要过渡轴套和电动机轴之间的规格相吻合，就比较容易实现。
  

无矢量反馈控制和有矢量反馈控制

• 二者的区别在于有没有外部的速度反馈，但他们都需要速度反馈。
• 无矢量反馈控制是变频器通过电流和电压来计算得的速度反馈，反应速度慢。
• 有矢量反馈控制是通过外部编码器反馈的速度，速度很快而且精度更高。

附学习参考网址

1. 永磁同步电机的矢量控制策略（十一）一一一弱磁控制

欢迎大家有问题评论交流 (* ^ ω ^)

• 关于圆图的部分我不确定写的是否正确，有知道的大佬可以在评论区说一下