變頻驅動永磁同步電機能效檢測研究

盧金鐸 辛峰 劉亞

一、變頻驅動永磁同步電機的能效檢測

1、同步電機的選用

我國的變頻驅動永磁同步電機常見的有2種類型：一種是正弦波永磁同步電機，另一種是無刷直流電動機，這2種電動機各有不同特點。其中，正弦波永磁同步電機的主要特點體現在其波形上，其波形成正弦狀，在運轉時效率較高，噪聲較小，定子繞組鋼耗較小，轉動精度較高，在電機領域范圍內被廣泛使用，與無刷直流電動機相比，更具有適用性。

2、能效檢測的具體方法

根據我國對變頻驅動永磁同步電機的標準規定，可用使用“輸入-輸出”方法，即直接法（A法）對其能效進行檢測，計算變頻驅動永磁同步電機的效率。進行負載試驗需要遵循以下規則：參照由大到小的負載順序進行試驗，并在最短的時間內完成，提高試驗的效率，減少因為溫度變化對試驗結果造成的影響，提高數據的準確性。熱試驗和負載試驗后，可以得到相應的檢測數據，以此來修正電機在負載下的功率，輸入功率用P來表示，輸出功率用P來表示，則電機效率η=（P/P）×100%，電機總損耗=P-P，由此可以計算出變頻驅動永磁同步電機的具體效率。

3、負載試驗具體流程

負載實驗的全過程必須進行變量控制，保持穩定的電壓和頻率，讀數之前，定子繞組和其在進行熱實驗的溫度差應是恒定的，大概是在4K左右，保持電壓、頻率、溫差穩定后，季可開始電機負載試驗，在6個負載點處加負載，并使其中4個負載點保持穩定的負載范圍，處于25%-100%的額定負載范圍內，其余的2個負載點則處于100%-150%的負載范圍。

4、確定輸入功率P與輸出功率P

4.1輸入功率P的計算公式：

以上式涉及的參數如下：其中，P：修正輸入功率;P：額定溫度（25°C）時間段內定子損耗;P：試驗期間溫度對定子繞組造成的損耗;O：額定負載條件下進行熱試驗定子的最高溫度;O：介質冷卻溫度;K₀：0°C時導體材料溫度讀數的倒數，鋁K= 225，銅K= 235.

4.2輸出功率P的計算公式：

以上式中，涉及的參數P：修正后輸出功率;T：修正后的轉矩;T：轉矩讀數;K：修正后的轉矩讀數;n：修正轉速;n：同步轉速;n：修正后的轉差。

5、電機能效檢測實例

本次試驗選用的變頻驅動永磁同步電機詳細參數如表1-1所示：

選定此臺電機，開始進行熱試驗，其中電機的同步轉速約為1500r/min，額定負載定子最高溫約為80°C，熱試驗數據結果如表1-2所示。

對該同步電機進行熱實驗結束后，對其進行負載試驗，在此過程中，使電壓維持在380V，使額定頻率維持在50Hz，此次負載試驗具體數據如表1-3所示。

根據本次負載試驗所得結果，讀取并記錄具體的數據，再根據計算公式算出同步電機的輸入功率、輸出功率，損耗等，利用直接法進一步計算出此臺同步電機的能效值，完成本次能效檢測試驗，此次電機檢測試驗能效結果如表1-4所示。

（作者單位：山東省產品質量檢驗研究院）