变频驱动永磁同步电机能效检测研究

卢金铎 辛峰 刘亚

一、变频驱动永磁同步电机的能效检测

1、同步电机的选用

我国的变频驱动永磁同步电机常见的有2种类型：一种是正弦波永磁同步电机，另一种是无刷直流电动机，这2种电动机各有不同特点。其中，正弦波永磁同步电机的主要特点体现在其波形上，其波形成正弦状，在运转时效率较高，噪声较小，定子绕组钢耗较小，转动精度较高，在电机领域范围内被广泛使用，与无刷直流电动机相比，更具有适用性。

2、能效检测的具体方法

根据我国对变频驱动永磁同步电机的标准规定，可用使用“输入-输出”方法，即直接法（A法）对其能效进行检测，计算变频驱动永磁同步电机的效率。进行负载试验需要遵循以下规则：参照由大到小的负载顺序进行试验，并在最短的时间内完成，提高试验的效率，减少因为温度变化对试验结果造成的影响，提高數据的准确性。热试验和负载试验后，可以得到相应的检测数据，以此来修正电机在负载下的功率，输入功率用P来表示，输出功率用P来表示，则电机效率η=（P/P）×100%，电机总损耗=P-P，由此可以计算出变频驱动永磁同步电机的具体效率。

3、负载试验具体流程

负载实验的全过程必须进行变量控制，保持稳定的电压和频率，读数之前，定子绕组和其在进行热实验的温度差应是恒定的，大概是在4K左右，保持电压、频率、温差稳定后，季可开始电机负载试验，在6个负载点处加负载，并使其中4个负载点保持稳定的负载范围，处于25%-100%的额定负载范围内，其余的2个负载点则处于100%-150%的负载范围。

4、确定输入功率P与输出功率P

4.1输入功率P的计算公式：

以上式涉及的参数如下：其中，P：修正输入功率;P：额定温度（25°C）时间段内定子损耗;P：试验期间温度对定子绕组造成的损耗;O：额定负载条件下进行热试验定子的最高温度;O：介质冷却温度;K₀：0°C时导体材料温度读数的倒数，铝K= 225，铜K= 235.

4.2输出功率P的计算公式：

以上式中，涉及的参数P：修正后输出功率;T：修正后的转矩;T：转矩读数;K：修正后的转矩读数;n：修正转速;n：同步转速;n：修正后的转差。

5、电机能效检测实例

本次试验选用的变频驱动永磁同步电机详细参数如表1-1所示：

选定此台电机，开始进行热试验，其中电机的同步转速约为1500r/min，额定负载定子最高温约为80°C，热试验数据结果如表1-2所示。

对该同步电机进行热实验结束后，对其进行负载试验，在此过程中，使电压维持在380V，使额定频率维持在50Hz，此次负载试验具体数据如表1-3所示。

根据本次负载试验所得结果，读取并记录具体的数据，再根据计算公式算出同步电机的输入功率、输出功率，损耗等，利用直接法进一步计算出此台同步电机的能效值，完成本次能效检测试验，此次电机检测试验能效结果如表1-4所示。

（作者单位：山东省产品质量检验研究院）