專利名稱：開關磁阻電機飽和電感測試方法
技術領域：
本發明是涉及開關磁阻電機飽和電感測試方法，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、成本低等優點， 現己得到各行各業的重視和認可。而開關磁阻電機是一種高磁飽和工作的電機， 其參數為非線性。特別是電機的電感參數，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。傳統采用的LCR表(電感電容電阻測定表)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。開關磁阻電機飽和電感的測量，對電機本體設計與優化，電機調速系 統的整體性能顯得至關重要，采用傳統LCR表測量開關磁阻電機的飽和電感誤 差大，無法準確獲得飽和電感的數值。
發明內容
本發明的目的是解決采用傳統LCR表測量開關磁阻電機電感誤差大的問 題，提供了開關磁阻電機飽和電感測試方法。
本發明方法使用的裝置包括開關磁阻電機、交流電流源、直流電流源、開 關、電流傳感器、電壓傳感器、計算機、步進電機和步進電機控制器，交流電 流源、直流電流源和開關依次串聯后加載在開關磁阻電機的相繞組的兩端，
電流傳感器采集相繞組的電流信號并輸出給計算機，電壓傳感器采集相繞 組兩端的電壓信號并輸出給計算機，
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，
開關磁阻電機飽和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e,，與步進電機
4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en ， o《en s36tr; 步驟三、閉合開關，串聯的交流電流源和直流電流源合成的脈動直流加載
給開關磁阻電機的相繞組；
步驟四、計算機通過電流傳感器采集相繞組的電流信號，計算機通過電壓
傳感器采集相繞組兩端的電壓信號；
步驟五、計算機通過下述公式獲取開關磁阻電機的轉子在測量位置en時的
飽和電感L:
其中，u為相繞組兩端的電壓有效值，
I為相繞組的電流有效值，
R為相繞組的等效電阻， 步驟六、判斷是否滿足nxe"36(T，
判斷結果為是，n=n+l，執行步驟二，判斷結果為否，完成獲取幵關磁阻電 機不同轉子位置飽和電感。
本發明的優點開關磁阻電機不同位置時的飽和電感被精確測量，測量精 度高，測量方法簡單。
圖1是本發明方法流程圖，圖2是本發明測量裝置結構示意圖，圖3是直 流電流源輸出電流的波形示意圖，圖4是交流電流源輸出電流的波形示意圖， 圖5是直流電流源與交流電流源串聯后合成的電流波形示意圖。
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、交流電流源3、直流電流源4、開關5、電流傳 感器6、電壓傳感器7、計算機8、步進電機9和步進電機控制器10,交流電流 源3、直流電流源4和開關5依次串聯后加載在開關磁阻電機的相繞組1的兩端，
電流傳感器6采集相繞組1的電流信號并輸出給計算機8，電壓傳感器7采集相繞組1兩端的電壓信號并輸出給計算機8，
步進電機控制器10的輸出端與步進電機9的控制端相連，步進電機9的輸 出軸與開關磁阻電機的轉子軸2固定連接，
開關磁阻電機飽和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11=1;
步驟二、步進電機控制器io控制步進電機9旋轉一個步進角度eb，與步進 電機9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 S en S 360°;
步驟三、閉合開關5，串聯的交流電流源3和直流電流源4合成的脈動直流 加載給開關磁阻電機的相繞組1;
步驟四、計算機8通過電流傳感器6采集相繞組1的電流信號，計算機8 通過電壓傳感器7采集相繞組1兩端的電壓信號；
步驟五、計算機8通過下述公式獲取開關磁阻電機的轉子在測量位置en時
的飽和電感L:
其中，U為相繞組l兩端的電壓有效值，
I為相繞組l的電流有效值，
R為相繞組1的等效電阻， 步驟六、判斷是否滿足nxeb^36(T，
判斷結果為是，n=n+l，執行步驟二，判斷結果為否，完成獲取開關磁阻電 機不同轉子位置飽和電感。
本實施方式中將開關磁阻電機的相繞組1兩端接上串聯的交流電流源3和 直流電流源4，并用開關5控制交流電流源3和直流電流源4是否加載，直流電 流源4輸出的電流為開關磁阻電機的額定電流Ie，交流電流源3輸出頻率為50Hz 的正弦電流，所述正弦電流的幅值A為開關磁阻電機的額定電流Ie的3% 5%。 直流電流源4輸出的電流如圖3所示，交流電流源3輸出的交流如圖4所示，直流電流源4和交流電流源3合成的電流如圖5所示，是額定電流Ie附近的脈 動直流，其中含有交流成分。直流電流源4和交流電流源3合成的脈動直流輸
入到相繞組1中，本實施方式中相繞組1工作在開關磁阻電機的額定電流Ie附 近，讓相繞組1的電感處于飽和狀態。
電流傳感器6測量的是相繞組1中的電流信號，電壓傳感器7測量的是相 繞組l兩端的電壓信號，測量到的電流信號和電壓信號輸出到計算機8中，計
算機8通過公式(1)求得此時開關磁阻電機的飽和電感L:
1 lfu、2
I
-R2 (1)
其中，U為相繞組1兩端的電壓有效值，
I為相繞組l的電流有效值，
R為相繞組1的等效電阻，可由LCR表測得， 輸入到相繞組1中的電流為含有交流成分的直流脈動電流，根據電壓方程 可知
!J = ixR + jo)Lxi (2)
整理可得
=R2+(coL)2 (3) 因為交流電流源3的頻率為50Hz，所以
co = 27tf = 27Tx50 = 1007i (4)
將公式(4)代入公式(3)并整理后，得到公式(1)。 開關磁阻電機的電感是非線性的，轉子位置不同時，飽和電感不同，本實
施方式中，首先設定ri=l，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 圍內全域的電機的飽和電感信息，只要讓控制轉子轉動的步進電機9轉動360
7度即可。
步進電機控制器10控制步進電機9轉動，每次旋轉的步進角度為 ，步進 電機9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9每旋轉 一個步進角度eb，開關磁阻電機也跟著旋轉角度eb，即當n-2時，開關磁阻電 機的轉子位置為^ + eb，依此類推，根據公式(1)獲得360度范圍內全域的電 機的飽和電感。
本實施方式中相繞組1設定為A相繞組。
而開關磁阻電機是一種高磁飽和工作的電機，其參數為非線性。特別是電 機的電感參數，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。采用傳統的LCR表測量開關磁阻電機的電感時，只是在相繞組l的兩端加 載一個交流電流源3，測到的數據是多個瞬時電感，從大量瞬時電感數據中判斷、 提取轉子某個位置時的飽和電感還需要大量的工作，而本發明方法令交流電流 源3和直流電流源4串聯，合成的脈動直流輸入到相繞組1中，而且所述脈動 直流工作在被測開關磁阻電機的額定電流Ie附近，這樣，開關磁阻電機的相繞 組1的電感一直處于飽和狀態，使得測量的結果比采用傳統的LCR表準確。
權利要求
1、開關磁阻電機飽和電感測試方法，該方法使用的裝置包括開關磁阻電機、交流電流源(3)、直流電流源(4)、開關(5)、電流傳感器(6)、電壓傳感器(7)、計算機(8)、步進電機(9)和步進電機控制器(10)，交流電流源(3)、直流電流源(4)和開關(5)依次串聯后加載在開關磁阻電機的相繞組(1)的兩端，電流傳感器(6)采集相繞組(1)的電流信號并輸出給計算機(8)，電壓傳感器(7)采集相繞組(1)兩端的電壓信號并輸出給計算機(8)，步進電機控制器(10)的輸出端與步進電機(9)的控制端相連，步進電機(9)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，開關磁阻電機飽和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(10)控制步進電機(9)旋轉一個步進角度θb，與步進電機(9)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(5)，串聯的交流電流源(3)和直流電流源(4)合成的脈動直流加載給開關磁阻電機的相繞組(1)；步驟四、計算機(8)通過電流傳感器(6)采集相繞組(1)的電流信號，計算機(8)通過電壓傳感器(7)采集相繞組(1)兩端的電壓信號；步驟五、計算機(8)通過下述公式獲取開關磁阻電機的轉子在測量位置θn時的飽和電感L<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>L</mi><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mrow><mn>100</mn><mi>π</mi> </mrow></mfrac><msqrt> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mi>U</mi><mi>I</mi> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup><mi>R</mi><mn>2</mn> </msup></msqrt> </mrow>]]></math></maths>其中，U為相繞組(1)兩端的電壓有效值，I為相繞組(1)的電流有效值，R為相繞組(1)的等效電阻，步驟六、判斷是否滿足n×θb≤360°，判斷結果為是，n＝n+1，執行步驟二，判斷結果為否，完成獲取開關磁阻電機不同轉子位置飽和電感。
2、 根據權利要求l所述的開關磁阻電機飽和電感測試方法，其特征在于-直流電流源(4)輸出的電流為開關磁阻電機的額定電流Ie。
3、 根據權利要求l所述的開關磁阻電機飽和電感測試方法，其特征在于 交流電流源(3)輸出頻率為50Hz的正弦電流，所述正弦電流的幅值A為開關 磁阻電機的額定電流Ie的3% 5%。
全文摘要
開關磁阻電機飽和電感測試方法，屬于電機測試領域。本發明的目的是解決采用傳統LCR表測量開關磁阻電機飽和電感誤差大的問題。本發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脈動直流電流，所述加載的脈動直流電流由直流電流源和交流電流源串聯合成，在開關磁阻電機的額定電流附近脈動，計算機通過電流傳感器和電壓傳感器采集相繞組的電流信號和電壓信號，并計算轉子位置為某一固定角度時的飽和電感，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的飽和電感。本發明用于測量開關磁阻電機的飽和電感。
文檔編號G01R27/26GK101561468SQ20091007209
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月22日 優先權日2009年5月22日
發明者劉奉海, 吳紅星, 寇寶泉, 李立毅, 哲 趙 申請人:哈爾濱工業大學