一種開關磁阻電機磁鏈特性在線測量方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種新的SRM磁鏈特性測量方法,它無需分度頭和夾緊裝置,只需將用于測量的控制器接入開關磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)(SRD),控制其運行一段時間,就可以在現(xiàn)場在線自動獲取SRM的磁鏈特性。而且所得結(jié)果數(shù)據(jù)直接保存在控制器中,可以直接為控制程序所使用,本方法可以直接在工業(yè)現(xiàn)場,不需要將電機從工作現(xiàn)場搬移至專業(yè)實驗室進行測量,而是在工作現(xiàn)場實現(xiàn)在線測量,工作量小,操作方便。
【專利說明】一種開關磁阻電機磁鏈特性在線測量方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及開關磁阻電機(SRM)領域,尤其涉及開關磁阻電機的磁鏈特性測量。
【背景技術】
[0002] 開關磁阻電機(SwitchedReluctanceMotor,簡稱SRM)的磁鏈特性是實現(xiàn)其優(yōu)化 控制的主要依據(jù)。由于SRM的雙凸極結(jié)構(gòu)和磁路飽和性質(zhì),導致其磁鏈特性呈現(xiàn)高度的非 線性,一般無法通過解析計算獲取實用的磁鏈特性。
[0003]目前獲取SRM磁鏈特性的方法主要有有限元法(FEA)、直接測量方法和間接測量 方法。
[0004] (1)有限元法:磁鏈可以通過專業(yè)的軟件和詳細的開關磁阻電機設計數(shù)據(jù)計算得 至|J。然而專業(yè)的軟件是很昂貴的,而且SRM設計數(shù)據(jù)用戶通常是無法得到的。另一方面,F(xiàn)EA 的計算過程很耗時,并且計算結(jié)果精度在很大程度上依賴于對有限元網(wǎng)格的具體劃分。
[0005] (2)直接測量方法:直接測量方法是借助安裝在電機上的磁傳感器測量磁通密度 來獲得磁鏈。
[0006] (3)間接測量方法:間接測量方法的思想就是通過其它容易測量的變量來計算磁 鏈。這些變量通常是電壓、電流和電阻,其測量相對比較方便,所以間接測量方法被普遍使 用。間接測量方法可以被歸納為測試線圈法、電壓脈沖注入法和轉(zhuǎn)矩法。
[0007] 以上各方法中直接測量方法借助磁傳感器測量磁鏈,價格昂貴,在實際中使用較 少。間接測量方法通過測量電壓和電流等其它量進行計算,間接得到電機的磁鏈特性。其 測量過程為:
[0008] (1)使用一個機械定位裝置(通常是分度頭)精確定位轉(zhuǎn)子位置,并使用夾緊裝置 將轉(zhuǎn)子固定;
[0009] (2)對繞組通電,測量電壓和電流,計算得到該位置的磁鏈。
[0010](3)改變轉(zhuǎn)子位置,重復上述步驟(1)和(2),獲取完整的SRM磁鏈特性。
[0011] 在實際操作中發(fā)現(xiàn),該方法對夾緊裝置的要求較高,在較大轉(zhuǎn)矩的情況下會夾住 的轉(zhuǎn)子仍然會滑動,影響了測量精度,其原因可從SRM的轉(zhuǎn)矩方程分析得到。SRM的轉(zhuǎn)矩方 程Te可表示為
【權(quán)利要求】
1. 一種開關磁阻電機磁鏈特性在線測量方法,其特征在于:包括建立基于開關磁阻電 機磁鏈特性數(shù)據(jù)的數(shù)學模型、采用相應的信號檢測和處理手段, 所述建立數(shù)學模型包括: 描述相電流i和轉(zhuǎn)子位置角度e的函數(shù)的式1: =1*[u(i)-ri(l)]dt +-mej? 其中,eu是轉(zhuǎn)子非對齊位置,0a是轉(zhuǎn)子對齊位置,0"是主開關器件的開通角,0#是 轉(zhuǎn)子介于0"和ea之間的任意位置角度,t#是對應轉(zhuǎn)子位置e#的瞬時時刻,V是磁鏈,r 是相電阻,u是相電壓,i是相電流; 用于求解磁鏈的電壓、電流值是由電壓、電流檢測電路所得,不同時刻電壓、電流值是 離散信號,計算磁鏈的式2:
其中△ t是相鄰兩個采樣點的時間間隔,p是與第時刻相對應的采樣點,采樣點1對 應的時間是t = O ; 所述方法包括如下步驟: A. 控制器輸出參考電流值iMf與相電流i相比較,并結(jié)合當前的轉(zhuǎn)子位置e輸出開關 信號給功率變換器,SRM通電后帶動負載轉(zhuǎn)動; B. 磁鏈計算模塊檢測相電壓u、電流i和轉(zhuǎn)子位置0,進行計算得到一條位于iMf附近 的磁鏈特性曲線; 所述步驟B用于求解磁鏈的電壓、電流值是由電壓、電流檢測電路所得,不同時刻電 壓、電流值是離散信號,如式2計算磁鏈的離散公式; 在線計算時,電壓和電流值經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC轉(zhuǎn)換后通過直接存儲器存取DM方 式緩存到數(shù)組中,在雙ADC模式下進行連續(xù)采樣,設置緩沖區(qū),采樣分別是相電流、相電壓, ADC的緩沖區(qū)為雙倍采樣路數(shù)的存儲單元以記錄當前時刻和前一時刻的電流、電壓值,利用 控制器DM功能對ADC轉(zhuǎn)換值讀取; C. 控制器調(diào)節(jié)iMf值,使其從接近O值逐漸增加,并在每一個輸出值上保持一段時間以 進行磁鏈計算,直至iMf達到電機的額定電流值,獲得式IV (i,9)數(shù)據(jù)。
2. -種權(quán)利要求1所述的開關磁阻電機磁鏈特性在線測量方法,其特征在于:所述步 驟C所獲數(shù)據(jù)保存于控制器中,供控制器直接使用。
3. -種權(quán)利要求1所述的開關磁阻電機磁鏈特性在線測量方法,其特征在于:所述步 驟C所獲數(shù)據(jù)通過控制器的串行通信口將其傳送到PC機供外部使用。
【文檔編號】G01R33/12GK104330755SQ201410425778
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】陳海進, 李躍輝 申請人:南通大學