一种开关磁阻电机全域非线性电感测试方法技术

一种开关磁阻电机全域非线性电感测试方法，属于电机测试领域。本发明专利技术的目的是解决采用传统ＬＣＲ表测量开关磁阻电机电感误差大的问题。本发明专利技术通过步进电机改变并固定开关磁阻电机的转子位置，给开关磁阻电机的相绕组加载阶跃电压，计算机通过电流传感器采集相绕组的电流值，采集周期由计算机程序控制，并计算转子位置为某一固定角度时不同相绕组电流值对应的瞬时电感，控制步进电机按步进角度旋转，并按如上方法测量出不同转子位置时瞬时电感的电流的关系，最后获得全域的非线性电感信息。本发明专利技术用于测量开关磁阻电机的全域非线性电感。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是涉及，属于电机测试 领域。
技术介绍
开关磁阻电机由于具有结构简单、控制方便、可靠性能高、成本低等优点， 现己得到各行各业的重视和认可。而开关磁阻电机是一种高磁饱和工作的电机， 其参数为非线性。特别是电机的电感参数，电机的电感不仅与电机转子位置有关，同时与电机绕组电流有关。传统采用的LCR表测量电机电感，忽略了电机 饱和特性和电感的非线性，给电机性能评价造成了巨大误差。为此开关磁阻电 机饱和电感的测量，对电机本体设计与优化，电机调速系统的整体性能显得至 关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决采用传统LCR表测量开关磁阻电机电感误差大的问 题，提供了 。本专利技术方法使用的装置包括开关磁阻电机、直流电源、开关、电流传感器、 计算机、步进电机和步进电机控制器，开关磁阻电机的相绕组的电源正极输入 端与直流电源的正极相连，直流电源的负极与开关的一端相连，开关的另一端 与相绕组的电源负极输入端相连，电流传感器采集相绕组的电流并输出给计算机，步进电机控制器的输出端与步进电机的控制端相连，步进电机的输出轴与 开关磁阻电机的转子轴固定连接，包括以下步骤步骤一、设定n为开关磁阻电机的转子测量位置的变量，且初始化为n-l;步骤二、步进电机控制器控制步进电机旋转一个步进角度eb，与步进电机固定连接的转子轴使开关磁阻电机的转子固定在测量位置& ， 0^en S36(T ;步骤三、闭合开关，直流电源给开关磁阻电机的相绕组加载阶跃电压U;步骤四、计算机通过电流传感器采集相绕组的电流值，采样周期为AT; 步骤五、计算机通过下述公式获取每个采样周期AT内相绕组的瞬时电感L(e,、,i)，进而获得在转子测量位置ej寸，不同的相绕组的电流值对应相绕组的 瞬时电感L(e。,i):其中，i。为某个采样周期AT开始时的电流初始值，i为某个采样周期AT结束时的电流结束值，R为相绕组的等效电阻， 步骤六、当相绕组的电流值饱和后，断开开关； 步骤七、判断是否满足nxeb^36(T，判断结果为是，n=n+l，执行步骤二，判断结果为否，完成获取开关磁阻电 机全域非线性电感。本专利技术的优点开关磁阻电机不同位置时的电感被精确测量，测量精度高， 测量方法简单，获得全域范围的非线性电感的数据。附图说明图1是本专利技术方法流程图，图2是本专利技术测量装置结构示意图，图3是相 绕组两端加载的阶跃电压示意图，图4是转子位置固定时随着采样时间变化而 变化的相绕组电流曲线示意图，图5是全域非线性电感曲线簇示意图。具体实施例方式具体实施方式一下面结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式方法使用的装置包括开关磁阻电机、直流电源3、开关4、电流传感器5、计算机6、 步进电机7和步进电机控制器8，开关磁阻电机的相绕组1的电源正极输入端与 直流电源3的正极相连，直流电源3的负极与开关4的一端相连，开关4的另 一端与相绕组1的电源负极输入端相连，电流传感器5采集相绕组1的电流并输出给计算机6，步进电机控制器8的输出端与步进电机7的控制端相连，步进电机7的输 出轴与开关磁阻电机的转子轴2固定连接，包括以下步骤步骤一、设定n为开关磁阻电机的转子测量位置的变量，且初始化为n二l;步骤二、步进电机控制器8控制步进电机7旋转一个步进角度eb，与步进电机7固定连接的转子轴2使开关磁阻电机的转子固定在测量位置e。，0"n S360。；步骤三、闭合开关4，直流电源3给开关磁阻电机的相绕组1加载阶跃电压U;步骤四、计算机6通过电流传感器5采集相绕组1的电流值，采样周期为AT; 步骤五、计算机6通过下述公式获取每个采样周期AT内相绕组1的瞬时电感L( ,i)，进而获得在转子测量位置ej寸，不同的相绕组l的电流值对应相绕组1的瞬时电感L(e,，，i):其中，i。为某个采样周期AT开始时的电流初始值，i为某个采样周期AT结束时的电流结束值，R为相绕组l的等效电阻， 步骤六、当相绕组l的电流值饱和后，断开开关4; 步骤七、判断是否满足nxeb^36(T，判断结果为是，n=n+l，执行步骤二，判断结果为否，完成获取开关磁阻电 机全域非线性电感。开关磁阻电机的电感是非线性的，转子位置不同时，电感不同；相绕组1 中电流值不同时，电感也不同。精确测量开关磁阻电机的非线性电感难度很大。本实施方式中将开关磁阻电机的A相绕组两端接上直流电源3，并用开关4 控制直流电源3是否加载，直流电源3加载的电压为U。电流传感器5测量的是A相绕组中的电流值。首先设定n=i，此时开关磁阻电机的转子位置为e,，转子位置的确定很容易，零位置为预先设定的，可以获得转子转动后到达的位置确定的角度信息。本方法涉及的转子可以不用从零位置开始旋转，为了获得转子360度范围内全 域的电机的电感信息，只要让控制转子转动的步进电机7转动360度即可。步进电机控制器8控制步进电机7转动，每次旋转的步进角度为0b，步进 电机7的输出轴与开关磁阻电机的转子轴2固定连接，即，步进电机7每旋转 一个步进角度eb，开关磁阻电机也跟着旋转角度6b，即当11=2时，开关磁阻电机的转子位置为e,+eb，依此类推。当n=i，开关磁阻电机的转子位置为e、时，测量开关磁阻电机的相绕组1中瞬时电感L^，i)的测量工作原理如下 此时相绕组1的电压方程为<formula>formula see original document page 7</formula> (1)可以解得相绕组l的电流为<formula>formula see original document page 7</formula> (2)其中，i。为某个采样周期AT开始时的电流初始值， i为某个采样周期AT结束时的电流结束值， R为相绕组l的等效电阻，U为相绕组1两端加载的电压值，即直流电源3的电压{|，如图3所示。计算机6开始采样并计算，采样主要指通过电流传感器5采集相绕组1中 的电流值，采样周期为AT，在对应一个采样周期的相绕组1的瞬时电感L(e,，i) 根据公式(2)获得，此时获得的相绕组1的瞬时电感L(^，i)为相绕组1的电流 值为(i。+i)/2时对应的电感值，因为计算机的采样周期AT很小，可达lns，所 以，我们近似的认为此时的瞬时电感L(e,，i)为电流为某个采样周期AT结束时的电流结束值i对应的瞬时电感L(e,，i)，依此类推，计算各个采样周期电流结束值对应的瞬时电感L(e,，g、 L(epi2)……L(e,，in)、 L(e,,im)，直到相绕组i的电 流饱和，不再变大，结束采样，如图4所示，相绕组i的非线性电感也经历了 一个周期，经历了这个周期，获得了转子位置为e,时，随着相绕组i中的电流 值不伺而变化的一组瞬时电感L(e,，i)值。第一个采样周期，相绕组i的电流初始值i。，电流结束值为i"代入公式 (2)获得相绕组i电流值i,对应的瞬时电感L(e,，i,);第二个采样周期，相绕组i的电流初始值i,，电流结束值为12，代入公式 (2)获得相绕组i电流值^对应的瞬时电感L(epi^;依此类推，直到获得相绕组i的饱和电流值im对应的瞬时电感L(epim)。按照如上方法获得转子其它位置时随相绕组i中的电流值不同而变化的各 组瞬时电感L(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关磁阻电机全域非线性电感测试方法，该方法使用的装置包括开关磁阻电机、直流电源（３）、开关（４）、电流传感器（５）、计算机（６）、步进电机（７）和步进电机控制器（８），开关磁阻电机的相绕组（１）的电源正极输入端与直流电源（３）的正极相连，直流电源（３）的负极与开关（４）的一端相连，开关（４）的另一端与相绕组（１）的电源负极输入端相连，　电流传感器（５）采集相绕组（１）的电流并输出给计算机（６），　步进电机控制器（８）的输出端与步进电机（７）的控制端相连，步进电 机（７）的输出轴与开关磁阻电机的转子轴（２）固定连接，　其特征在于，一种开关磁阻电机全域非线性电感测试方法包括以下步骤：　步骤一、设定ｎ为开关磁阻电机的转子测量位置的变量，且初始化为ｎ＝１；　步骤二、步进电机控制器（８）控 制步进电机（７）旋转一个步进角度θ↓［ｂ］，与步进电机（７）固定连接的转子轴（２）使开关磁阻电机的转子固定在测量位置θ↓［ｎ］，　０≤θ↓［ｎ］≤３６０°；　步骤三、闭合开关（４），直流电源（３）给开关磁阻电机的相绕组（１）加载 阶跃电压Ｕ；　步骤四、计算机（６）通过电流传感器（５）采集相绕组（１）的电流值，采样周期为ΔＴ；　步骤五、计算机（６）通过下述公式获取每个采样周期ΔＴ内相绕组（１）的瞬时电感Ｌ（θ↓［ｎ］，ｉ），进而获得在转子测量位置θ↓［ｎ］ 时，不同的相绕组（１）的电流值对应相绕组（１）的瞬时电感Ｌ（θ↓［ｎ］，ｉ）：　ｉ＝Ｕ／Ｒ＋（ｉ↓［０］－Ｕ／Ｒ）ｅ↑［Ｒ／Ｌ（θ↓［ｎ］，ｉ）ΔＴ］　其中，ｉ↓［０］为某个采样周期ΔＴ开始时的电流初始值，　ｉ为某个采样周 期ΔＴ结束时的电流结束值，　Ｒ为相绕组（１）的等效电阻，　步骤六、当相绕组（１）的电流值饱和后，断开开关（４）；　步骤七、判断是否满足ｎ×θ↓［ｂ］≤３６０°，　判断结果为是，ｎ＝ｎ＋１，执行步骤二，判断结果为否，完 成获取开关磁阻电机全域非线性电感。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴红星，刘奉海，寇宝泉，嵇恒，侯云鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]