[發明專利]一種開關磁阻電機磁鏈特性檢測裝置及檢測方法

在審

• 申請號: 201710280808.3
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN106872895A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 蔡燕;趙鵬程;姜文濤
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種開關磁阻電機磁鏈特性檢測裝置及檢測方法。

背景技術

開關磁阻電機為雙凸極定轉子結構，轉子沒有線圈，具有結構簡單、成本低、調速范圍寬、控制靈活、適應高溫、高速及惡劣環境等優點，適用于航空、電動汽車等領域。近年來成為各國研究和開發的熱點之一。精確的開關磁阻電機模型對于提高電機運行效率、優化調速性能、消除轉矩脈動及實現無位置傳感器控制具有重要意義。開關磁阻電機采用定子側單邊勵磁，為了提高輸出功率密度，電機通常運行于深度磁飽和狀態，這導致了其電磁特性呈高度非線性，難以用解析式準確表達。SRM建模的核心在于準確描述磁鏈ψ，電流i和位置θ三者的關系。因此準確獲取開關磁阻電機電磁特性，對其建立數學模型具有重要意義。

諸多文獻中開關磁阻電機磁鏈特性間接測量法是在常溫下測得電機繞組阻值，與繞組注入電流后測得的電壓和電流進行積分運算得到磁鏈數值。該方法忽略了電流注入繞組后繞組溫度變化對繞組阻值的影響，導致磁鏈特性的改變，此時使用常溫下繞組阻值進行運算，得到的磁鏈存在誤差。本發明創新性考慮了因電機繞組阻值隨溫度變化而變化對磁鏈特性的影響，通過數學擬合算法，擬合出SRM整個周期相同位置不同溫度T_b下的磁鏈數據與T₁溫度下磁鏈數據的關系，改進了磁鏈公式，使測量的磁鏈數據更加準確可靠。

發明內容

本發明目的在于提供一種開關磁阻電機磁鏈特性檢測裝置及檢測方法，本方法構建了以Labview為核心的磁鏈檢測系統，常溫T1下在電機不同位置，采集相電壓，相電流，以表格和圖形的形式實時顯示，并計算得到磁鏈數據，根據需要將采集到的數據以表格、文本及波形等形式保存下來。在此基礎上創新性的考慮了繞組因溫度升高帶來的阻值變化對測量磁鏈結果的影響，通過測量SRM在常溫T₁下半個周期的磁鏈數據以及其中兩個位置不同溫度下的磁鏈數據，利用數學擬合算法，擬合出SRM整個周期不同溫度下的磁鏈數據與T₁溫度下磁鏈數據的關系，使測量的磁鏈數據更加準確可靠。

本發明的技術解決方案是：

一種開關磁阻電機磁鏈特性檢測裝置及檢測方法，其特征在于該檢測裝置包括激勵回饋模塊、信號檢測模塊、信號處理模塊、數據采集模塊、上位機、夾緊裝置以及檢測方法，其中激勵回饋模塊與信號檢測模塊相連，信號檢測模塊分別與信號處理模塊和被測開關磁阻電機相連，信號處理模塊與數據采集模塊相連，數據采集模塊與上位機相連，其中數據采集模塊位于上位機主板卡槽中，夾緊裝置用于固定和調節所述開關磁阻電機位置；

所述激勵回饋模塊包括直流電源、開關S1、開關S2、電容、二極管，所述開關S1a端連接直流電源正極，b端與開關S2c端連接，電容高壓側與開關S1b端、開關S2c端連接，低壓側與直流電源負極連接，組成充電回路，二極管負極與開關S2d端連接，正極與直流電源負極連接，二極管與SRM組成放電回路；

所述信號檢測模塊包括電壓傳感器，電流傳感器和溫度傳感器；所述電壓傳感器與電容和二極管并聯連接，電流傳感器與SRM串聯連接；溫度傳感器置于SRM內部；

所述信號處理模塊，與電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器相連，信號處理模塊對傳感器輸出的信號進行濾波和電平轉換；

所述數據采集模塊為模擬量數據采集卡，數據采集模塊實時采集信號處理模塊輸出的模擬信號；

所述上位機包括數據保存單元、數據回放單元、數據處理單元；上位機實時處理、顯示、保存數據采集模塊的輸出信號；

所述夾緊裝置與SRM同軸同心相連，用于固定和調節電機轉子位置。

所述檢測方法包括以下步驟：

A.選定所述開關磁阻電機一相，利用直流電源給該相繞組通瞬時小電流，使電機位于對齊位置，然后利用夾緊裝置將電機固定在此位置，作為測試起點；

B.常溫T₁時，進行測量；

C.斷開開關S2，閉合開關S1，直流電源向電容充指定伏值的電壓，確保放電時產生的電流能夠覆蓋電機運行時的整個電流區域；

D.斷開開關S1，閉合開關S2，電容通過開關磁阻電機定子相繞組放電，電流傳感器和電壓傳感器檢測電容放電瞬時的繞組相電流、相電壓，傳感器檢測到的信號經信號處理模塊處理后，由模擬量采集板卡通過采集頻率足夠高的A/D接口采集，采集后轉換得到數字量存儲在FIFO緩存區；