在使用电桥测试电机参数的时候,尤其是电感测试,很多初学者会有一个问题:测试频率选择多少?
一般的普通电桥,很难连续调频,一般可选的就是100/200/400/800/1k/2k/4k/8k/10kHz.
在实验设备限制的条件下,我们如何选择测试结果最准确的频率呢?
首先第一个错误的答案就是选择开关频率。开关频率作为DC-AC的逆变调制频率,最终的结果是电机电流是正弦波,这个正弦波是由频率高很多倍的开关频率调制出来的。
通俗地说,开关频率决定了这个正弦波电流的分辨率,或者连续度,或者谐波。
对于电桥测试的原理,是施加正弦波激励到RL电机阻抗网络上,通过分析返回的正弦波电流,进行傅里叶分解,获取实部和虚部,进而或者阻抗和感抗,就可以计算电感了。
所以说,如果施加频率等于开关频率的正弦波,与电机实际工况相差甚远。
另外频率高,容易出现趋肤效应,直接影响测试结果。
普通的电桥,施加的正弦激励幅值一般是0.1~2V,如果正弦波频率太高,大幅度提高了感抗,就会降低响应电流,影响电流采样精度,同样也会影响电感的测试结果。
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那么该如何选择正确的频率呢?
以某电机为例,定子电阻0.15ohm,不弱磁工作最大电频率是800Hz,既然施加正弦波激励,那么就应该选择800Hz作为电桥测试电感的频率。不同频率测试结果如下:
通过测试发现,800Hz和1kHz测试的结果差不多,大概都是72uH左右。
为什么100Hz测试的结果差这么多呢?
这要从感抗说起,施加100Hz正弦波激励,根据测试结果,其感抗只有0.019ohm,阻抗0.15ohm,即感抗远远小于阻抗,那么在傅里叶分解时,因为二者差距太大,直接影响了傅里叶分解的计算精度。
如果提高激励频率到800Hz或1kHz,感抗大于阻抗,就不会影响感抗的测试精度,进而提高了电感的测试精度。
所以选择电机额定工作状态下的最大电频率比较合适。
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再换个电机验证,工作频率100Hz,定子电阻6.5ohm,选择电感测试频率100Hz,不同频率下电感结果如下:
800Hz和1000Hz结果接近,100Hz结果低一些。
对于该电机,无论实际工作频率多少,我都会选择100Hz的结果。
因为100Hz下感抗已经足够大了,不存在感抗太小影响精度的问题。那么为什么800Hz感抗更大,结果增大了呢?
因为这个时候总的阻抗非常大,测试施加的激励幅值只有2V,或者1.5V,那么导致反馈电流非常小,会影响采样的精度,进而影响电感结果的结果。
所以说,综上考虑,我取100Hz的结果。
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通过以上案例,总结下结论:
不能选取开关频率作为测试频率;
尽量选取电机工作频率作为测试频率;
如果测试时总的阻抗太大,导致电桥采样精度降低,要降低测试频率。