一種開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈特性在線測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈特性在線測量方法，屬于開關(guān)磁阻電機(jī)控制領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM)具有結(jié)構(gòu)簡單、容錯(cuò)性強(qiáng)、工作可靠和效率高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在 工業(yè)、家用電器、航空航天等領(lǐng)域等許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。為了獲取較大力矩，電機(jī)的導(dǎo)磁 磁路通常被設(shè)計(jì)得較為飽和，這樣就難以建立參數(shù)化、解析化數(shù)學(xué)模型，無法對其系統(tǒng)性能 進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)估。由于磁鏈特性是電機(jī)數(shù)學(xué)模型的重要組成部分，因此，獲得磁鏈特性并建立 準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高性能控制的首要任務(wù)。現(xiàn)有較為可行的磁鏈特性獲取方法通 常有兩種，分別是有限元分析方法和實(shí)驗(yàn)測量法。
[0003] 有限元分析法是采用有限元分析軟件對電機(jī)磁場進(jìn)行靜態(tài)分析計(jì)算來求取不同 轉(zhuǎn)子位置下磁鏈曲線。有限元法雖然全面考慮了電機(jī)的各種因素，提高了準(zhǔn)確性，但計(jì)算過 于耗時(shí)繁瑣，且受電機(jī)尺寸和電機(jī)個(gè)體差異影響較大，沒有得到廣泛的應(yīng)用。因此實(shí)驗(yàn)測量 法依然是目前獲取磁鏈特性的主要方法，而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測量法為堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)測量法，其測量 精度高，但需要增加額外的測試平臺和設(shè)備，數(shù)據(jù)需隨轉(zhuǎn)子位置變化的每一個(gè)角度逐個(gè)記 錄，屬于離線測量，可移植性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足，提供一種開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈 特性在線測量方法。
[0005] 技術(shù)方案：本發(fā)明方法在開關(guān)磁阻電機(jī)功率變換器的不同開關(guān)模式下，通過對其 繞組相電壓重構(gòu)，估算繞組磁鏈等效電阻，并根據(jù)誤差實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)與優(yōu)化；在此基礎(chǔ)上，采用 一種基于半周期激勵(lì)磁鏈的在線實(shí)驗(yàn)測量方法，構(gòu)建以DSP為核心的在線檢測系統(tǒng)；通過 一系列有序的空載和帶載運(yùn)行，采集必要的相電壓、相電流、位置角度數(shù)據(jù)，經(jīng)由控制系統(tǒng) 軟件計(jì)算出磁鏈，然后將數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)繪制磁鏈特性曲線。
[0006] 一種開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈特性在線測量方法，該方法包括如下步驟：
[0007] 步驟（1)，在不同功率變換器的開關(guān)模式下，考慮功率器件IGBT的導(dǎo)通壓降，根據(jù) 開關(guān)磁阻電機(jī)的電壓方程得出磁鏈1微分表達(dá)式；
[0008] 步驟（2)，為了簡化分析，假設(shè)功率器件IGBT導(dǎo)通壓降VT和二極管導(dǎo)通壓降V D相 同（由于\和VD隨電流變化的特征相同），根據(jù)步驟⑴得出磁鏈！D k表達(dá)式；
[0009] 步驟（3)，根據(jù)步驟（2)中磁鏈表達(dá)式得出開關(guān)磁阻電機(jī)的磁鏈等效電阻；
[0010] 步驟（4)，選取一個(gè)初始磁鏈等效電阻，進(jìn)行一次測量，再根據(jù)等效電阻校準(zhǔn)原理 判斷其偏向，若等效電阻偏大，則在下一次測試中減小等效電阻，反之，增大等效電阻，直到 等效電阻匹配為止；
[0011] 步驟（5)，根據(jù)步驟（4)中校準(zhǔn)好的磁鏈等效電阻，基于磁鏈在線檢測平臺，通過 半周期激勵(lì)磁鏈的在線實(shí)驗(yàn)測量，具體的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
[0012] a.系統(tǒng)采用電流單閉環(huán)運(yùn)行方式，設(shè)置初始給定電流，通過電流斬波控制方式將 繞組中的電流穩(wěn)定在給定值附近；
[0013]b.導(dǎo)通角設(shè)置為0°，關(guān)斷角設(shè)置為22.5°，保證每相繞組激勵(lì)區(qū)間為電感半周 期上升區(qū)，以便能夠獲取轉(zhuǎn)子由非對齊到對齊所有的磁鏈數(shù)據(jù)；
[0014] c.啟動(dòng)電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高至200-300r/min左右時(shí)，以一個(gè)采樣周期開始對三相電 流、磁鏈、位置角度和直流母線電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣；
[0015] d.獲取4096個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)之后發(fā)出停機(jī)指令，并將采樣獲取的數(shù)據(jù)樣本存儲至 主控板的外部RAM中；
[0016] e.重新設(shè)置給定電流值（間隔為5A)，反復(fù)以上操作，直到完成0-60A電流范圍內(nèi) 所有數(shù)據(jù)的測量工作；
[0017] 步驟（6)，根據(jù)步驟（5)中獲得的數(shù)據(jù)，經(jīng)由控制系統(tǒng)軟件計(jì)算出磁鏈，最后將數(shù) 據(jù)上傳到上位機(jī)繪制磁鏈曲線；
[0018] 根據(jù)以上所述方法即可得到開關(guān)磁阻電機(jī)的磁鏈特性曲線。
[0019] 有益效果：由于采用了上述技術(shù)方案，直接利用電機(jī)的電壓、電流和位置角度計(jì)算 磁鏈，無需增加額外的測試設(shè)備，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡單可靠，運(yùn)行高效，成本更加低廉。 以三相12/8極開關(guān)磁阻電機(jī)為控制對象，首先對磁鏈等效電阻校準(zhǔn)與優(yōu)化，從而提高測量 精度，然后根據(jù)電機(jī)的空載和帶載運(yùn)行，采集采集必要的相電壓、相電流、位置角度數(shù)據(jù)。測 得結(jié)果對于分析電機(jī)性能，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的控制方法，以及研宄無位置傳感器控制算法等方面 提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為數(shù)學(xué)建模、性能分析等后續(xù)研宄提供參考。
[0020] 優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明的磁鏈在線測量方法簡易可行，計(jì)算量大大降低，測量結(jié)果準(zhǔn)確可 靠，實(shí)用性尚。
【附圖說明】
[0021] 圖1是開關(guān)磁阻電機(jī)不同開關(guān)模式下的電路原理圖。
[0022] 其中，（a)為勵(lì)磁模式，（b)為自然續(xù)流模式，（c)為退磁模式。
[0023] 圖2是開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈等效電阻原理圖。
[0024] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例樣機(jī)磁鏈等效電阻校準(zhǔn)曲線圖。
[0025] 圖4是開關(guān)磁阻電機(jī)半周期激勵(lì)磁鏈的在線實(shí)驗(yàn)測量原理圖。
[0026] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例樣機(jī)在線測量磁鏈曲線圖。
[0027] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例實(shí)驗(yàn)硬件平臺示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 實(shí)施例1 :該方法在開關(guān)磁阻電機(jī)功率變換器的不同開關(guān)模式下，通過對其繞組 相電壓重構(gòu)，估算繞組磁鏈等效電阻，并根據(jù)誤差實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)與優(yōu)化；在此基礎(chǔ)上，采用一種 基于半周期激勵(lì)磁鏈的在線實(shí)驗(yàn)測量方法，構(gòu)建以DSP為核心的在線檢測系統(tǒng)；通過一系 列有序的空載和帶載運(yùn)行，采集必要的相電壓、相電流、位置角度數(shù)據(jù)，經(jīng)由控制系統(tǒng)軟件 計(jì)算出磁鏈，然后將數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)繪制磁鏈特性曲線。
[0029] 一種開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈特性在線測量方法，該方法包括如下