專利名稱：一種開關磁阻電機全域非線性電感測試方法
技術領域：
本發(fā)明是涉及一種開關磁阻電機全域非線性電感測試方法，屬于電機測試 領域。
背景技術：
開關磁阻電機由于具有結構簡單、控制方便、可靠性能高、成本低等優(yōu)點， 現(xiàn)己得到各行各業(yè)的重視和認可。而開關磁阻電機是一種高磁飽和工作的電機， 其參數(shù)為非線性。特別是電機的電感參數(shù)，電機的電感不僅與電機轉子位置有
關，同時與電機繞組電流有關。傳統(tǒng)采用的LCR表測量電機電感，忽略了電機 飽和特性和電感的非線性，給電機性能評價造成了巨大誤差。為此開關磁阻電 機飽和電感的測量，對電機本體設計與優(yōu)化，電機調(diào)速系統(tǒng)的整體性能顯得至 關重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決采用傳統(tǒng)LCR表測量開關磁阻電機電感誤差大的問 題，提供了 一種開關磁阻電機全域非線性電感測試方法。
本發(fā)明方法使用的裝置包括開關磁阻電機、直流電源、開關、電流傳感器、 計算機、步進電機和步進電機控制器，開關磁阻電機的相繞組的電源正極輸入 端與直流電源的正極相連，直流電源的負極與開關的一端相連，開關的另一端 與相繞組的電源負極輸入端相連，
電流傳感器采集相繞組的電流并輸出給計算機，
步進電機控制器的輸出端與步進電機的控制端相連，步進電機的輸出軸與 開關磁阻電機的轉子軸固定連接，
一種開關磁阻電機全域非線性電感測試方法包括以下步驟
步驟一、設定n為開關磁阻電機的轉子測量位置的變量，且初始化為n-l;
步驟二、步進電機控制器控制步進電機旋轉一個步進角度eb，與步進電機固定連接的轉子軸使開關磁阻電機的轉子固定在測量位置& ， 0^en S36(T ;
步驟三、閉合開關，直流電源給開關磁阻電機的相繞組加載階躍電壓U;
步驟四、計算機通過電流傳感器采集相繞組的電流值，采樣周期為AT; 步驟五、計算機通過下述公式獲取每個采樣周期AT內(nèi)相繞組的瞬時電感
L(e,、,i)，進而獲得在轉子測量位置ej寸，不同的相繞組的電流值對應相繞組的 瞬時電感L(e。,i):
其中，i。為某個采樣周期AT開始時的電流初始值，
i為某個采樣周期AT結束時的電流結束值，
R為相繞組的等效電阻， 步驟六、當相繞組的電流值飽和后，斷開開關； 步驟七、判斷是否滿足nxeb^36(T，
判斷結果為是，n=n+l，執(zhí)行步驟二，判斷結果為否，完成獲取開關磁阻電 機全域非線性電感。
本發(fā)明的優(yōu)點開關磁阻電機不同位置時的電感被精確測量，測量精度高， 測量方法簡單，獲得全域范圍的非線性電感的數(shù)據(jù)。


圖1是本發(fā)明方法流程圖，圖2是本發(fā)明測量裝置結構示意圖，圖3是相 繞組兩端加載的階躍電壓示意圖，圖4是轉子位置固定時隨著采樣時間變化而 變化的相繞組電流曲線示意圖，圖5是全域非線性電感曲線簇示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一下面結合圖1至圖5說明本實施方式，本實施方式方法
使用的裝置包括開關磁阻電機、直流電源3、開關4、電流傳感器5、計算機6、 步進電機7和步進電機控制器8，開關磁阻電機的相繞組1的電源正極輸入端與 直流電源3的正極相連，直流電源3的負極與開關4的一端相連，開關4的另 一端與相繞組1的電源負極輸入端相連，電流傳感器5采集相繞組1的電流并輸出給計算機6，
步進電機控制器8的輸出端與步進電機7的控制端相連，步進電機7的輸 出軸與開關磁阻電機的轉子軸2固定連接，
一種開關磁阻電機全域非線性電感測試方法包括以下步驟
步驟一、設定n為開關磁阻電機的轉子測量位置的變量，且初始化為n二l;
步驟二、步進電機控制器8控制步進電機7旋轉一個步進角度eb，與步進
電機7固定連接的轉子軸2使開關磁阻電機的轉子固定在測量位置e。，
0"n S360。；
步驟三、閉合開關4，直流電源3給開關磁阻電機的相繞組1加載階躍電壓
U;
步驟四、計算機6通過電流傳感器5采集相繞組1的電流值，采樣周期為AT; 步驟五、計算機6通過下述公式獲取每個采樣周期AT內(nèi)相繞組1的瞬時電
感L( ,i)，進而獲得在轉子測量位置ej寸，不同的相繞組l的電流值對應相繞
組1的瞬時電感L(e,，，i):
其中，i。為某個采樣周期AT開始時的電流初始值，
i為某個采樣周期AT結束時的電流結束值，
R為相繞組l的等效電阻， 步驟六、當相繞組l的電流值飽和后，斷開開關4; 步驟七、判斷是否滿足nxeb^36(T，
判斷結果為是，n=n+l，執(zhí)行步驟二，判斷結果為否，完成獲取開關磁阻電 機全域非線性電感。
開關磁阻電機的電感是非線性的，轉子位置不同時，電感不同；相繞組1 中電流值不同時，電感也不同。精確測量開關磁阻電機的非線性電感難度很大。
本實施方式中將開關磁阻電機的A相繞組兩端接上直流電源3，并用開關4 控制直流電源3是否加載，直流電源3加載的電壓為U。電流傳感器5測量的是A相繞組中的電流值。
首先設定n=i，此時開關磁阻電機的轉子位置為e,，轉子位置的確定很容
易，零位置為預先設定的，可以獲得轉子轉動后到達的位置確定的角度信息。
本方法涉及的轉子可以不用從零位置開始旋轉，為了獲得轉子360度范圍內(nèi)全 域的電機的電感信息，只要讓控制轉子轉動的步進電機7轉動360度即可。
步進電機控制器8控制步進電機7轉動，每次旋轉的步進角度為0b，步進 電機7的輸出軸與開關磁阻電機的轉子軸2固定連接，即，步進電機7每旋轉 一個步進角度eb，開關磁阻電機也跟著旋轉角度6b，即當11=2時，開關磁阻電
機的轉子位置為e,+eb，依此類推。
當n=i，開關磁阻電機的轉子位置為e、時，測量開關磁阻電機的相繞組1
中瞬時電感L^，i)的測量工作原理如下 此時相繞組1的電壓方程為
<formula>formula see original document page 7</formula> (1)
可以解得相繞組l的電流為
<formula>formula see original document page 7</formula> (2)
其中，i。為某個采樣周期AT開始時的電流初始值， i為某個采樣周期AT結束時的電流結束值， R為相繞組l的等效電阻，
U為相繞組1兩端加載的電壓值，即直流電源3的電壓{|，如圖3所示。
計算機6開始采樣并計算，采樣主要指通過電流傳感器5采集相繞組1中 的電流值，采樣周期為AT，在對應一個采樣周期的相繞組1的瞬時電感L(e,，i) 根據(jù)公式(2)獲得，此時獲得的相繞組1的瞬時電感L(^，i)為相繞組1的電流 值為(i。+i)/2時對應的電感值，因為計算機的采樣周期AT很小，可達lns，所 以，我們近似的認為此時的瞬時電感L(e,，i)為電流為某個采樣周期AT結束時的電流結束值i對應的瞬時電感L(e,，i)，依此類推，計算各個采樣周期電流結束值
對應的瞬時電感L(e,，g、 L(epi2)……L(e,，in)、 L(e,,im)，直到相繞組i的電 流飽和，不再變大，結束采樣，如圖4所示，相繞組i的非線性電感也經(jīng)歷了 一個周期，經(jīng)歷了這個周期，獲得了轉子位置為e,時，隨著相繞組i中的電流 值不伺而變化的一組瞬時電感L(e,，i)值。
第一個采樣周期，相繞組i的電流初始值i。，電流結束值為i"代入公式 (2)獲得相繞組i電流值i,對應的瞬時電感L(e,，i,);
第二個采樣周期，相繞組i的電流初始值i,，電流結束值為12，代入公式 (2)獲得相繞組i電流值^對應的瞬時電感L(epi^;
依此類推，直到獲得相繞組i的飽和電流值im對應的瞬時電感L(epim)。
按照如上方法獲得轉子其它位置時隨相繞組i中的電流值不同而變化的各 組瞬時電感L(e。,i)值，即完成全域非線性電感的測試，測試的結果繪制成如圖 5所示的曲線，圖中繪制的是一簇曲線，橫坐標為開關磁阻電機的轉子位置，縱 坐標為瞬時電感，多條曲線分別表示相繞組的電流值為i,、 i2、 i3……in、 ^時
的瞬時電感曲線，全面的反映了瞬時電感1^9,1力的數(shù)值。
具體實施方式
二本實施方式與實施方式一的不同之處在于，它還包括電
壓傳感器9，電壓傳感器9采集相繞組1的電壓并輸出給計算機6，其它與實施 方式一相同。
電壓傳感器9監(jiān)測加載在相繞組1兩端的電壓值是否正常。
具體實施方式
三本實施方式與實施方式一的不同之處在于，步驟三所述 階躍電壓l^L2IeR，其中，Ie為相繞組1的額定電流，R為相繞組1的等效電
阻，其它與實施方式一相同。
加載在相繞組1兩端的電壓值這樣設置果比較好，不會將電機燒了。
8
權利要求
1、一種開關磁阻電機全域非線性電感測試方法，該方法使用的裝置包括開關磁阻電機、直流電源(3)、開關(4)、電流傳感器(5)、計算機(6)、步進電機(7)和步進電機控制器(8)，開關磁阻電機的相繞組(1)的電源正極輸入端與直流電源(3)的正極相連，直流電源(3)的負極與開關(4)的一端相連，開關(4)的另一端與相繞組(1)的電源負極輸入端相連，電流傳感器(5)采集相繞組(1)的電流并輸出給計算機(6)，步進電機控制器(8)的輸出端與步進電機(7)的控制端相連，步進電機(7)的輸出軸與開關磁阻電機的轉子軸(2)固定連接，其特征在于，一種開關磁阻電機全域非線性電感測試方法包括以下步驟步驟一、設定n為開關磁阻電機的轉子測量位置的變量，且初始化為n＝1；步驟二、步進電機控制器(8)控制步進電機(7)旋轉一個步進角度θb，與步進電機(7)固定連接的轉子軸(2)使開關磁阻電機的轉子固定在測量位置θn，0≤θn≤360°；步驟三、閉合開關(4)，直流電源(3)給開關磁阻電機的相繞組(1)加載階躍電壓U；步驟四、計算機(6)通過電流傳感器(5)采集相繞組(1)的電流值，采樣周期為ΔT；步驟五、計算機(6)通過下述公式獲取每個采樣周期ΔT內(nèi)相繞組(1)的瞬時電感L(θn，i)，進而獲得在轉子測量位置θn時，不同的相繞組(1)的電流值對應相繞組(1)的瞬時電感L(θn，i)其中，i0為某個采樣周期ΔT開始時的電流初始值， i為某個采樣周期ΔT結束時的電流結束值， R為相繞組(1)的等效電阻，步驟六、當相繞組(1)的電流值飽和后，斷開開關(4)；步驟七、判斷是否滿足n×θb≤360°，判斷結果為是，n＝n+1，執(zhí)行步驟二，判斷結果為否，完成獲取開關磁阻電機全域非線性電感。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種開關磁阻電機全域非線性電感測試方法，其 特征在于它還包括電壓傳感器(9)，電壓傳感器(9)采集相繞組(1)的電壓并輸出 給計算機(6)。
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種開關磁阻電機全域非線性電感測試方法，其 特征在于步驟三所述階躍電壓lK2IeR，其中，Ie為相繞組(l)的額定電流，R 為相繞組(l)的等效電阻。
全文摘要
一種開關磁阻電機全域非線性電感測試方法，屬于電機測試領域。本發(fā)明的目的是解決采用傳統(tǒng)LCR表測量開關磁阻電機電感誤差大的問題。本發(fā)明通過步進電機改變并固定開關磁阻電機的轉子位置，給開關磁阻電機的相繞組加載階躍電壓，計算機通過電流傳感器采集相繞組的電流值，采集周期由計算機程序控制，并計算轉子位置為某一固定角度時不同相繞組電流值對應的瞬時電感，控制步進電機按步進角度旋轉，并按如上方法測量出不同轉子位置時瞬時電感的電流的關系，最后獲得全域的非線性電感信息。本發(fā)明用于測量開關磁阻電機的全域非線性電感。
文檔編號G01R31/34GK101533071SQ20091007182
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權日2009年4月20日
發(fā)明者侯云鵬, 劉奉海, 吳紅星, 寇寶泉, 恒 嵇 申請人:哈爾濱工業(yè)大學