基于磁共能修正的开关磁阻电机磁链曲线测试方法技术

基于磁共能修正的开关磁阻电机磁链曲线测试方法及装置。目前使用的测试设备测试繁琐、测试结果不准确，不适用于磁链在线测试、现场测试和大规模生产产品测试等情况。本发明专利技术组成包括：直流可调稳压电源（1），所述的直流可调稳压电源与开关磁阻电机驱动器（2）连接，所述的开关磁阻电机驱动器分别与三相开关磁阻电机（3）、CAN分析仪（4）连接，所述的CAN分析仪与PC机（5）连接。本发明专利技术用于无需锁定电机转子位置的磁链在线测试、现场测试和大规模生产产品测试。

Measurement method of flux linkage curve of Switched Reluctance Motor Based on magnetic common energy correction

Method and device for testing magnetic flux linkage curve of Switched Reluctance Motor Based on magnetic common energy correction. At present, the testing equipment used is cumbersome and inaccurate in testing results. It is not suitable for on-line testing of magnetic flux linkage, field testing and large-scale production testing. The invention comprises: adjustable DC power supply (1), the DC adjustable power supply and switch reluctance motor drive (2) connected to the switched reluctance motor drive respectively with three-phase switched reluctance motor (3), CAN (4) CAN analyzer connected to the analyzer and PC machine (5) connection. The invention is used for on-line test of flux linkage, field test and large-scale production test without locking the rotor position of the motor.

【技术实现步骤摘要】
基于磁共能修正的开关磁阻电机磁链曲线测试方法
：本专利技术涉及一种基于磁共能修正的开关磁阻电机磁链曲线测试方法及装置。
技术介绍
：开关磁阻电机（SwitchedReluctanceMotor，简称SRM）是双凸极可变磁阻电动机。其定、转子的凸极均由普通硅钢片叠加而成。转子既无绕组也无永磁体，定子极上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组串联构成一个两极磁极，称为“一相”。SRM的运动是由定、转子间气隙磁阻的变化产生的。基于SRM的特点，开关磁阻电动机具有结构简单、坚固和控制方便，且具有较宽的转速及功率调节范围，广泛应用于牵引运输、通用工业、航空、家用电器等各个领域，已成为当代电气传动热门研究课题之一。开关磁阻电机的磁链特性是电机优化设计、模型建立及运行控制的必要前提，但其特殊的双凸极结构及磁路的高度饱和性，使得磁场分布复杂，存在显著的边缘效应、涡流效应和严重的局部饱和等情况。它不可能像传统交、直流电机一样用一条二维Ψ-i磁链曲线就可以描述电机特性，它需要一组不同转子位置下的三维Ψ-i-θ磁链曲线族才能描述其特性，而且电机性能计算的准确性取决于三维磁链曲线族的准确性。现有较为可行的磁链曲线获取方法有实验测试法和有限元分析法。实验测试法一般通过设计测试电路，测试出电机绕组上的电压、电流信息进行磁链间接计算。实验测试法简单易行、测试方便、结果准确，但需要锁定转子位置，测试过程繁琐费时，不适用于磁链在线测试、现场测试和大规模生产产品测试等情况。有限元分析法是采用有限元分析软件对电机磁场进行静态分析计算来求取不同转子位置下磁链曲线。二维有限元分析法比较成熟，应用广泛，但因忽略端部的磁场效应，造成特定位置处误差较大。三维有限元法虽然全面考虑了电机的各种因素，提高了准确性，但计算过于耗时繁琐，且对计算机硬件环境要求很高，没有得到广泛的应用。目前使用的测试设备测试繁琐、测试结果不准确，不适用于磁链在线测试、现场测试和大规模生产产品测试等情况。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种基于磁共能修正的开关磁阻电机磁链曲线测试方法及装置。上述的目的通过以下的技术方案实现：一种基于磁共能修正的开关磁阻电机磁链曲线测试装置，其组成包括：直流可调稳压电源，所述的直流可调稳压电源与开关磁阻电机驱动器连接，所述的开关磁阻电机驱动器分别与三相开关磁阻电机、CAN分析仪连接，所述的CAN分析仪与PC机连接。所述的基于磁共能修正的开关磁阻电机磁链曲线测试装置，所述的开关磁阻电机驱动器包括壳体，所述的壳体内部安装有DSP控制器，所述的DSP控制器与IGBT驱动电路、模数转换器连接，所述的IGBT驱动电路与绕组连接，所述的绕组分别与电压传感器、电流传感器连接，所述的电压传感器、所述的电流传感器分别与所述的模数转换器连接，所述的DSP控制器内具有CAN接口，所述的CAN接口与所述的CAN分析仪连接。所述的基于磁共能修正的开关磁阻电机磁链曲线测试装置，所述的DSP控制器的型号为TMS320F2812，所述的电流传感器的型号为LT58-S7/SP，所述的电压传感器的型号为CLSM-10MA，所述的模数转换器采用12位高速同步数据采集芯片AD7864。所述的基于磁共能修正的开关磁阻电机磁链曲线测试装置，所述的三相开关磁阻电机为三相12/8开关磁阻电机。一种利用上述的基于磁共能修正的开关磁阻电机磁链曲线测试装置的测试方法，该方法包括如下步骤：（1）由PC机使用二维有限元法获得开关磁阻电机磁链计算曲线；（2）在电机定、转子凸极中心线对齐处，无需锁定转子位置，通过单相励磁测出对齐相θ1位置磁链曲线，再通过两相励磁并引入互感系数M准确得到相邻相θ2位置磁链曲线；（3）根据实测两条磁链曲线，按照磁共能修正原理由PC机计算磁链修正系数，并对二维有限元计算曲线进行修正，从而获得准确的三维Ψ-i-θ磁链曲线族；其中：θ1为对齐相定子凸极中心线与相邻转子槽中心线的夹角，θ2为同侧相邻相定子凸极中心线与该转子槽中心线的夹角。所述的基于磁共能修正的开关磁阻电机磁链曲线测试装置的测试方法，所述的按照磁共能修正原理计算磁链修正系数是通过对齐相θ1和相邻相θ2位置所测的磁共能WcTθ与有限元计算所得的磁共能WcFθ，根据公式1来分别获取对齐相θ1和相邻相θ2位置处磁共能修正系数Kθ1、Kθ2，其中，公式1为Kθ=WcTθ/WcFθ；根据所求Kθ1、Kθ2，通过公式2来获得不同角度位置下基于磁共能的磁链修正系数，其中，公式2为Kθ=Kθ1+K(θ1-θ)，且系数K为K=(Kθ2-Kθ1)/(θ1-θ2)。所述的基于磁共能修正的开关磁阻电机磁链曲线测试方法，所述的再通过两相励磁并引入互感系数M准确得到相邻相θ2位置磁链曲线，所述的引入互感系数M来定量描述两相激励模式与单相激励模式下磁链的差异，从而准确获得相邻相θ2位置磁链曲线；如果两相同时通电测出的磁链为Ψθ2，则按式Ψ′θ2=Ψθ2+Mi对磁链值进行校正。有益效果：1.本专利技术的直流可调稳压电源提供测试电压，为了满足电机峰值电流的要求，选用德国EA电源ps9300-75。不对称半桥电路由IGBT和快恢复二极管组成，由DSP的I/O口通过IGBT驱动电路驱动给绕组施加电压。电流传感器（LT58-S7/SP）和电压传感器（CLSM-10MA）用于检测绕组电流与绕组电压。模数转换器选用12位高速同步数据采集芯片AD7864。AD7864采集的电压、电流数据读入DSP中，通过CAN接口和CAN分析仪送给PC机完成基于磁共能修正原理的SRM三维磁链曲线族计算。由于该装置无需锁定转子位置，大大简化了测试装置。本专利技术方法无需锁定电机转子位置直接测出两条磁链曲线，通过磁共能修正原理修正有限元计算曲线，准确获取开关磁阻电机磁链曲线族；不仅可以在电机定、转子凸极中心线对齐位置处，无需锁定转子位置，快速获得对齐相θ1和相邻相θ2位置磁链曲线，并且与二维有限元法相结合，通过对端部磁场效应的补偿，可以得到准确的SRM磁链特性，为开关磁阻电机的优化设计、模型建立及控制运行提供依据。本专利技术方法对于性能、结构参数和生产工艺已经确定的同一型号开关磁阻电机，磁链特性的差异主要是由磁性材料、加工和装配误差造成，通过本专利技术方法可以进行现场测试与校正。本专利技术方法工业生产中使用的开关磁阻电机，经过长时间运行后，由于磨损、老化等原因，磁链特性也会发生变化，采用本专利技术方法也可以进行在线测试与校正。本专利技术方法适用于磁链在线测试、现场测试和大规模生产产品测试等情况。附图说明：附图1是本专利技术的结构示意图。附图2是本专利技术的电路原理图。附图3是本专利技术的样机结构与转子位置角示意图。附图4是本专利技术的均匀自然剖分图。附图5是本专利技术的局部放大剖分图。附图6是本专利技术的0度定子极与转子槽对齐位置磁力线分布图。附图7是本专利技术的22.5度定子极与转子极对齐位置磁力线分布图。附图8是本专利技术的7.5度定子极与转子极不重叠位置磁力线分布图。附图9是本专利技术的15度定子极与转子槽对齐位置磁力线分布图。附图10是本专利技术的22.5度定子极与转子极对齐位置磁通密度分布图。附图11是本专利技术的7.5度定子极与转子槽对齐位置磁通密度分布图。附图12是本专利技术的0度定子极与转子极对齐位置磁通密度分布图。附图13是本专利技术的15度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于磁共能修正的开关磁阻电机磁链曲线测试装置的测试方法，其特征是：该方法包括如下步骤：（1）由PC 机使用二维有限元法获得开关磁阻电机磁链计算曲线；（2）在电机定、转子凸极中心线对齐处，无需锁定转子位置，通过单相励磁测出对齐相θ

【技术特征摘要】
2014.01.20 CN 20141002478181.一种基于磁共能修正的开关磁阻电机磁链曲线测试装置的测试方法，其特征是：该方法包括如下步骤：（1）由PC机使用二维有限元法获得开关磁阻电机磁链计算曲线；（2）在电机定、转子凸极中心线对齐处，无需锁定转子位置，通过单相励磁测出对齐相θ1位置磁链曲线，再通过两相励磁并引入互感系数M准确得到相邻相θ2位置磁链曲线；（3）根据实测两条磁链曲线，按照磁共能修正原理由PC机计算磁链修正系数，并对使用二维有限元法获得开关磁阻电机磁链计算曲线进行修正，从而获得准确的三维Ψ-i-θ磁链曲线族；其中：θ1为对齐相定子凸极中心线与相邻转子槽中心线的夹角，θ2为同侧相邻相定子凸极中心线与该转子槽中心线的夹角；该方法所使用的基于磁共能修正的开关磁阻电机磁链曲线测试装置，其组成包括：直流可调稳压电源，其特征是：所述的直流可调稳压电源与开关磁阻电机驱动器连接，所述的开关磁阻电机驱动器分别与三相开关磁阻电机、CAN分析仪连接，所述的CAN分析仪与PC机连接；所述的开关磁阻电机驱动器包括壳体，所述的壳体内部安装有DSP控制器，所述的DSP控制器与IGBT驱动电路、模数转换器连接，所述的IGBT驱动电路与绕组连接，所述的绕组分别与电压传感器、电流传感器连接，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周永勤，孙沁，张玉光，王旭东，柳恩涵，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23