[发明专利]提取三相电动机阻抗参数的装置和方法

说明书

本发明涉及一种提取包括第一至第三绕组线和轴两端的五端子网络的三相电动机的阻抗参数的方法。该方法包括将选自三相电动机的绕组线和所述轴两端之中的两个端子连接至输入端子和输出端子，以测量两个端子的电压和电流，并提取五端子网络的输入阻抗参数；提取包含绕组线共同连接至输入端子和输出端子的共模和绕组线差分连接至输入端子和输出端子的差模的电压和电流传递矩阵的转换参数；以及利用提取的输入阻抗参数和转换参数，计算混合模式的阻抗参数，其中混合模式中混合了轴两端的共模和差模传递阻抗分量。

技术领域

本发明涉及一种用于提取三相电动机阻抗参数的装置和方法，以便以网络参数的形式提取由三相电动机产生的共模和差模的电噪声传递到轴的程度。

背景技术

随着用于控制电动机速度的脉冲宽度调制(PWM)的广泛使用，由于切换脉冲(aswitching pulse)中生成的高频电磁噪音，解决电动机驱动系统的电磁干扰(EMI)问题变得越来越有必要。

驱动系统中，电动机包括多个绕组线，由逆变器的切换生成的电噪音主要通过绕组被传递至系统。特别地，由于电动机的轴机械地连接至另一设备，施加到轴上的电压和电流直接将电噪音传递至系统，从而使系统出现故障。已知轴电压发生的主要原因是由于电动机绕组线结构的寄生耦合分量(coupling components)而传输共模和差模的电噪音。

共模的电噪音通过三相绕组线和接地(通常地，电动机框架)之间的寄生耦合分量传递，且差模的电噪音通过三相绕组线之间生成的寄生耦合分量传递。

共模和差模的电噪音引起电动机的介电击穿，特别是通过轴被传递至外部设备。

通过实验能够测量传递至轴的电噪音，但是难以提取表示由电动机生成的全部导电性噪音(conductive noise)被传递至轴的程度的定量数据。因此，当由于导电性噪音生成的轴电压影响系统时，常规地，电动机设计者没有对电噪音和轴之间的耦合进行适当的分析，而是简单地为了减少由电动机生成的电噪音的量，利用在驱动系统中另外安装过滤器的方法或者通过电刷使轴的相反端接地的方法。

然而，没有适当原因分析而减少电噪音量的方法的缺点在于，由于使用了过滤器，驱动系统的体积和成本都增加。此外，使用电刷接地的方法的缺点在于，由于机械接触造成的磨损减少了电动机的寿命，而且由于火花降低了系统的稳定性。因此，需要一种能够提取传递至轴的由电动机生成的全部的导电性噪音的参数作为数据的装置，以为了电动机设计者或用户不使用常规方法，而考虑电磁实用性，优化设计电动机。

发明内容

因此，本发明涉及用于提取三相电动机阻抗参数的装置和方法。

本发明提供了一种用于以网络参数形式提取由三相电动机生成的共模和差模的电噪音，以及该电噪音向轴传递的程度的装置和方法。

根据本发明，提取由包括第一至第三绕组线和轴两端的五端子网络构成的三相电动机的阻抗参数的方法，包括连接选自三相电动机的第一至第三绕组线和轴两端的两个端子至输入端子和输出端子，测量两个端子的电压和电流，并提取五端子网络的输入阻抗参数(第一步骤)，以提取包含共模和差模的电压和电流传递矩阵的转换参数，共模中第一至第三绕组线共同连接至输入端子和输出端子，差模中第一至第三绕组线差分连接至输入端子和输出端子(第二步骤)，并且利用第一步骤和第二步骤中提取的输入阻抗参数和转换参数，计算混合模式的阻抗参数，混合模式中混合了轴两端的共模和差模的传递阻抗分量(第三步骤)。本发明的另一方面，包含由处理器执行的程序指令的非暂时的计算机可读记录介质包括：将选自三相电动机的第一至第三绕组线和轴两端的两个端子连接至输入端子和输出端子，以测量两个端子的电压和电流，并提取五端子网络输入阻抗参数的程序指令；提取包含共模和差模的电压和电流传递矩阵的转换参数的程序指令，共模中第一至第三绕组线共同连接至输入端子和输出端子，差模中第一至第三绕组线差分连接至输入端子和输出端子；以及利用在连接两个端子及提取转换参数的步骤中提取的输入阻抗参数和转换参数，计算混合模式的阻抗参数的程序指令，混合模式中混合了轴两端的共模和差模的传递阻抗分量；