一種開關(guān)磁阻電機(jī)全域非線性電感測試裝置及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電感測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種開關(guān)磁阻電機(jī)全域非線性電感測試 裝置及測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 開關(guān)磁阻電機(jī)由于存在結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、可靠性能高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已得 到各行各業(yè)的重視和認(rèn)可。而開關(guān)磁阻電機(jī)是一種高磁飽和工作的電機(jī)，其參數(shù)為非線性。 特別是電機(jī)的電感參數(shù)，電機(jī)的電感不僅與電機(jī)轉(zhuǎn)子位置有關(guān)，同時(shí)與電機(jī)繞組電流有關(guān)。 傳統(tǒng)采用的LCR表測量電機(jī)電感，忽略了電機(jī)飽和特性和電感的非線性，給電機(jī)性能評(píng)價(jià) 造成了巨大誤差。為此開關(guān)磁阻電機(jī)飽和電感的測量，對(duì)電機(jī)本體設(shè)計(jì)與優(yōu)化，電機(jī)調(diào)速系 統(tǒng)的整體性能顯得至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種可以結(jié)合點(diǎn)擊飽和 特性和電感非線性，精確測量電機(jī)飽和、電感，減小電機(jī)性能評(píng)價(jià)誤差的一種開關(guān)磁阻電機(jī) 全域非線性電感測試裝置及測試方法。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種開關(guān)磁阻電機(jī)全域非線性電感測試裝置，包括測試平臺(tái)、被測開關(guān)磁阻電機(jī)、 直流電壓源、計(jì)算機(jī)、電流傳感器、電壓傳感器、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)控制器及聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其 中測試平臺(tái)上設(shè)有被測開關(guān)磁阻電機(jī)、直流電壓源、步進(jìn)電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)控制器，直流電源 和被測開關(guān)磁阻電機(jī)之間通過兩條導(dǎo)線連接，一條導(dǎo)線上設(shè)有電流傳感器，另一條導(dǎo)線上 設(shè)有開關(guān)，電流傳感器和被測開關(guān)磁阻電機(jī)之間的導(dǎo)線上接有根導(dǎo)線，開關(guān)和被測開關(guān)磁 阻電機(jī)之間的導(dǎo)線上接有另一根導(dǎo)線，兩根導(dǎo)線接到電壓傳感器上，在電壓傳感器上伸出 連根導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)連接，電流傳感器通過導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)連接；所述被測開關(guān)磁阻電機(jī)通過 聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)與步進(jìn)電機(jī)相連，步進(jìn)電機(jī)通過導(dǎo)線與步進(jìn)電機(jī)控制器相連。
[0006] 一種開關(guān)磁阻電機(jī)全域非線性電感測試方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟一、步進(jìn)電機(jī)控制器控制步進(jìn)電機(jī)以固定的小角度帶動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子， 測量時(shí)，使開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子可以固定在一個(gè)角度直流電壓源輸出直流恒定電壓U，U 的幅值為1. 2*In*R，In為電機(jī)額定電流，R為電機(jī)繞組電阻，同時(shí)使得Im=l. 2*In ;
[0008] 根據(jù)電機(jī)繞組電壓方程可知：
[0009] 可以解得電流函數(shù)
[0010] 步驟二，通過給定電機(jī)繞組一個(gè)階越電壓U，通過電流傳感器采集繞組電流變化， 采樣時(shí)間為AT，所以電流等式可以表示為：
[0012] 其中：其中：U為電壓源輸出的直流電壓，R為電機(jī)繞組電阻，L為此刻的電機(jī)電感， AT為采樣時(shí)間。由此可以看出上述方程中只有電機(jī)電感L為未知量，利用計(jì)算機(jī)可以計(jì)算 出電流Io+L/2此刻的電機(jī)電感L數(shù)值。
[0013] 步驟三，時(shí)間段，電流的初始值為，結(jié)束值為12，所以電流等式可以表示為 ：
[0015] 利用計(jì)算機(jī)可以計(jì)算出電流Ii+L/2此刻的電機(jī)電感L數(shù)值；
[0016] 步驟四，控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)微小固定角度e，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)開關(guān)磁阻電 機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個(gè)微小固定角度e，該位置為e〇+0，通過上述的操作過程和測試過程，測試 該位置的輸入電機(jī)繞組的電流響應(yīng)，利用上述電感計(jì)算公式計(jì)算0〇+0位置的不同電流飽 和程度的電機(jī)電感值；
[0017] 步驟五，重復(fù)步驟一到步驟四測量電感變化一個(gè)周期內(nèi)每個(gè)位置的電機(jī)飽和電 感。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：
[0019] 1.本裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，測試精度高；
[0020] 2.本測試方法可結(jié)合點(diǎn)擊飽和特性和電感非線性，精確測量電機(jī)飽和、電感，減小 電機(jī)性能評(píng)價(jià)誤差。
【附圖說明】
[0021] 圖1是一種開關(guān)磁阻電機(jī)全域非線性電感測試裝置示意圖；
[0022] 圖2是開關(guān)磁阻電機(jī)繞組電壓階越的電流響應(yīng)波形；
[0023] 圖3是有計(jì)算機(jī)繪制出的電機(jī)非線性電感曲線族。
[0024] 圖中：1.測試平臺(tái)、2.被測開關(guān)磁阻電機(jī)、3.直流電壓源、4.計(jì)算機(jī)、5.電流傳感 器、6.電壓傳感器、7.步進(jìn)電機(jī)、8.步進(jìn)電機(jī)控制器、9.聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種進(jìn)行介紹：
[0026]如圖1所示，一種開關(guān)磁阻電機(jī)全域非線性電感測試裝置，包括測試平臺(tái)1、被測 開關(guān)磁阻電機(jī)2、直流電壓源3、計(jì)算機(jī)4、電流傳感器5、電壓傳感器6、步進(jìn)電機(jī)7、步進(jìn)電 機(jī)控制器8及聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)9,其中測試平臺(tái)1上設(shè)有被測開關(guān)磁阻電機(jī)2、直流電壓源3、步進(jìn) 電機(jī)7及步進(jìn)電機(jī)控制器8,直流電源3和被測開關(guān)磁阻電機(jī)2之間通過兩條導(dǎo)線連接，一 條導(dǎo)線上設(shè)有電流傳感器5,另一條導(dǎo)線上設(shè)有開關(guān)，電流傳感器5和被測開關(guān)磁阻電機(jī)2 之間的導(dǎo)線上接有1根導(dǎo)線，開關(guān)和被測開關(guān)磁阻電機(jī)2之間的導(dǎo)線上接有另一根導(dǎo)線，兩 根導(dǎo)線接到電壓傳感器6上，在電壓傳感器6上伸出連根導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)4連接，電流傳感器 5通過導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)4連接；所述被測開關(guān)磁阻電機(jī)2通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)9與步進(jìn)電機(jī)相連7， 步進(jìn)電機(jī)7通過導(dǎo)線與步進(jìn)電機(jī)控制器8相連。
[0027] 一種開關(guān)磁阻電機(jī)全域非線性電感測試方法，包括以下步驟：
[0028] 步驟一、步進(jìn)電機(jī)控制器8控制步進(jìn)電機(jī)以固定的小角度帶動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn) 子，測量時(shí)，使開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子可以固定在一個(gè)角度直流電壓源輸出直流恒定電壓 U，U的幅值為1. 2*In*R，In為電機(jī)額定電流，R為電機(jī)繞組電阻，同時(shí)使得Im=l. 2*In ;
[0029] 根據(jù)電機(jī)繞組電壓方程可知
[0030] 可以解得電流函數(shù)
[0031] 步驟二，通過給定電機(jī)繞組一個(gè)階越電壓U，通過電流傳感器采集繞組電流變化， 采樣時(shí)間為AT，所以電流等式可以表示為：
[0033] 其中：其中：U為電壓源輸出的直流電壓，R為電機(jī)繞組電阻，L為此刻的電機(jī)電感， AT為采樣時(shí)間。由此可以看出上述方程中只有電機(jī)電感L為未知量，利用計(jì)算機(jī)可以計(jì)算 出電流Io+L/2此刻的電機(jī)電感L數(shù)值。
[0034] 步驟三，時(shí)間段，電流的初始值為，結(jié)束值為12，所以電流等式可以表示為 ：
[0036] 利用計(jì)算機(jī)可以計(jì)算出電流Ii+L/2此刻的電機(jī)電感L數(shù)值；
[0037] 步驟四，控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)微小固定角度0，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)開關(guān)磁阻電 機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個(gè)微小固定角度e，該位置為9〇+ 0，通過上述的操作過程和測試過程，測試 該位置的輸入電機(jī)繞組的電流響應(yīng)，利用上述電感計(jì)算公式計(jì)算0〇+0位置的不同電流飽 和程度的電機(jī)電感值；
[0038] 步驟五，重復(fù)步驟一到步驟四測量電感變化一個(gè)周期內(nèi)每個(gè)位置的電機(jī)飽和電 感。
[0039] 本發(fā)明使用了步進(jìn)電機(jī)控制7帶動(dòng)被測開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)控制器 可以控制步進(jìn)電機(jī)以固定的小角度帶動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子。同時(shí)可以使開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子 可以固定在連續(xù)的不同角度，再對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)非線性電感進(jìn)行測量。
[0040] 本發(fā)明采用一個(gè)直流電壓源3,該電壓源輸出直流恒定電壓，通過給定電機(jī)繞組一 個(gè)階越電壓U，通過電流傳感器采集繞組電流變化。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行電流采集，采集AT時(shí) 間內(nèi)繞組電流初始值和終止值，利用電感計(jì)算公式，計(jì)算出該△ T時(shí)間內(nèi)的繞組電感，該電 感可以認(rèn)定為該AT時(shí)間內(nèi)繞組電流初始值的電感。通過計(jì)算機(jī)繪制電感與電機(jī)轉(zhuǎn)子位置 以及繞組電流的曲線族，如圖3所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種開關(guān)磁阻電機(jī)全域非線性電感測試裝置，其特征在于：包括測試平臺(tái)（1)、被測 開關(guān)磁阻電機(jī)（2)、直流電壓源（3)、計(jì)算機(jī)（4)、電流傳感器（5)、電壓傳感器（6)、步進(jìn)電機(jī) (7)、步進(jìn)電機(jī)控制器（8)及聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)（9)，其中測試平臺(tái)（1)上設(shè)有被測開關(guān)磁阻電機(jī)（2)、 直流電壓源（3)、步進(jìn)電機(jī)（7)及步進(jìn)電機(jī)控制器（8)，直流電源（3)和被測開關(guān)磁阻電機(jī) (2)之間通過兩條導(dǎo)線連接，一條導(dǎo)線上設(shè)有電流傳感器（5)，另一條導(dǎo)線上設(shè)有開關(guān)，電流 傳感器（5)和被測開關(guān)磁阻電機(jī)（2)之間的導(dǎo)線上接有1根導(dǎo)線，開關(guān)和被測開關(guān)磁阻電機(jī) (2)之間的導(dǎo)線上接有另一根導(dǎo)線，兩根導(dǎo)線接到電壓傳感器（6)上，在電壓傳感器（6)上 伸出連根導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)（4)連接，電流傳感器（5)通過導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)（4)連接；所述被測開 關(guān)磁阻電機(jī)（2)通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)（9)與步進(jìn)電機(jī)相連（7)，步進(jìn)電機(jī)（7)通過導(dǎo)線與步進(jìn)電機(jī) 控制器（8)相連。2. -種開關(guān)磁阻電機(jī)全域非線性電感測試方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟一、步進(jìn)電機(jī)控制器（8)控制步進(jìn)電機(jī)以固定的小角度帶動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子，測 量時(shí)，使開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子可以固定在一個(gè)角度Qtl，直流電壓源輸出直流恒定電壓U，U的 幅值為I. 2*In*R，In為電機(jī)額定電流，R為電機(jī)繞組電阻，同時(shí)使得Im=L 2*In ; 根據(jù)電機(jī)繞組電壓方程可知：可以解得電流函數(shù)步驟二，通過給定電機(jī)繞組一個(gè)階越電壓U，通過電流傳感器采集繞組電流變化，采樣 時(shí)間為ΛΤ，所以電流等式可以表示為：其中：其中：U為電壓源輸出的直流電壓，R為電機(jī)繞組電阻，L為此刻的電機(jī)電感，Λ T 為采樣時(shí)間。由此可以看出上述方程中只有電機(jī)電感L為未知量，利用計(jì)算機(jī)可以計(jì)算出 電流（IdI1) /2此刻的電機(jī)電感L數(shù)值。 步驟三，AT1時(shí)間段，電流的初始值為I1，結(jié)束值為I2，所以電流等式可以表示為 ：利用計(jì)算機(jī)可以計(jì)算出電流（IfI2) /2此刻的電機(jī)電感L數(shù)值； 步驟四，控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)微小固定角度Θ，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)一個(gè)微小固定角度Θ，該位置為Gtl+Θ，通過上述的操作過程和測試過程，測試該位 置的輸入電機(jī)繞組的電流響應(yīng)，利用上述電感計(jì)算公式計(jì)算Qtl+Θ位置的不同電流飽和程 度的電機(jī)電感值； 步驟五，重復(fù)步驟一到步驟四測量電感變化一個(gè)周期內(nèi)每個(gè)位置的電機(jī)飽和電感。
【專利摘要】本發(fā)明屬于電感測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種開關(guān)磁阻電機(jī)全域非線性電感測試裝置及測試方法；提供一種可以結(jié)合點(diǎn)擊飽和特性和電感非線性，精確測量電機(jī)飽和、電感，減小電機(jī)性能評(píng)價(jià)誤差的一種開關(guān)磁阻電機(jī)全域非線性電感測試裝置及測試方法；包括測試平臺(tái)（1）、被測開關(guān)磁阻電機(jī)（2）、直流電壓源（3）、計(jì)算機(jī)（4）、電流傳感器（5）、電壓傳感器（6）、步進(jìn)電機(jī)（7）、步進(jìn)電機(jī)控制器（8）及聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)（9），其中測試平臺(tái)（1）上設(shè)有被測開關(guān)磁阻電機(jī)（2）、直流電壓源（3）、步進(jìn)電機(jī)（7）及步進(jìn)電機(jī)控制器（8）。
【IPC分類】G01R27/26
【公開號(hào)】CN104897971
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410080645
【發(fā)明人】鄭再平, 鄭繼貴, 閆海媛, 王蕓, 郭喜彬, 劉國慶
【申請(qǐng)人】北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2014年3月6日