一種開關磁阻電機全域非線性電感測試裝置及測試方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電感測試技術領域，具體涉及一種開關磁阻電機全域非線性電感測試 裝置及測試方法。
【背景技術】
[0002] 開關磁阻電機由于存在結構簡單、控制方便、可靠性能高、成本低等優(yōu)點，現(xiàn)已得 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(zhuǎn)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】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術不足，提供一種可以結合點擊飽和 特性和電感非線性，精確測量電機飽和、電感，減小電機性能評價誤差的一種開關磁阻電機 全域非線性電感測試裝置及測試方法。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術方案是：
[0005] -種開關磁阻電機全域非線性電感測試裝置，包括測試平臺、被測開關磁阻電機、 直流電壓源、計算機、電流傳感器、電壓傳感器、步進電機、步進電機控制器及聯(lián)動機構，其 中測試平臺上設有被測開關磁阻電機、直流電壓源、步進電機及步進電機控制器，直流電源 和被測開關磁阻電機之間通過兩條導線連接，一條導線上設有電流傳感器，另一條導線上 設有開關，電流傳感器和被測開關磁阻電機之間的導線上接有根導線，開關和被測開關磁 阻電機之間的導線上接有另一根導線，兩根導線接到電壓傳感器上，在電壓傳感器上伸出 連根導線與計算機連接，電流傳感器通過導線與計算機連接；所述被測開關磁阻電機通過 聯(lián)動機構與步進電機相連，步進電機通過導線與步進電機控制器相連。
[0006] 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：
[0007] 步驟一、步進電機控制器控制步進電機以固定的小角度帶動開關磁阻電機轉(zhuǎn)子， 測量時，使開關磁阻電機轉(zhuǎn)子可以固定在一個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為電機額定電流，R為電機繞組電阻，同時使得Im=l. 2*In ;
[0008] 根據(jù)電機繞組電壓方程可知：
[0009] 可以解得電流函數(shù)
[0010] 步驟二，通過給定電機繞組一個階越電壓U，通過電流傳感器采集繞組電流變化， 采樣時間為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為電機繞組電阻，L為此刻的電機電感， AT為采樣時間。由此可以看出上述方程中只有電機電感L為未知量，利用計算機可以計算 出電流Io+L/2此刻的電機電感L數(shù)值。
[0013] 步驟三，時間段，電流的初始值為，結束值為12，所以電流等式可以表示為 ：
[0015] 利用計算機可以計算出電流Ii+L/2此刻的電機電感L數(shù)值；
[0016] 步驟四，控制步進電機旋轉(zhuǎn)一個微小固定角度e，步進電機轉(zhuǎn)子帶動開關磁阻電 機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個微小固定角度e，該位置為e〇+0，通過上述的操作過程和測試過程，測試 該位置的輸入電機繞組的電流響應，利用上述電感計算公式計算0〇+0位置的不同電流飽 和程度的電機電感值；
[0017] 步驟五，重復步驟一到步驟四測量電感變化一個周期內(nèi)每個位置的電機飽和電 感。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：
[0019] 1.本裝置結構簡單，操作方便，測試精度高；
[0020] 2.本測試方法可結合點擊飽和特性和電感非線性，精確測量電機飽和、電感，減小 電機性能評價誤差。
【附圖說明】
[0021] 圖1是一種開關磁阻電機全域非線性電感測試裝置示意圖；
[0022] 圖2是開關磁阻電機繞組電壓階越的電流響應波形；
[0023] 圖3是有計算機繪制出的電機非線性電感曲線族。
[0024] 圖中：1.測試平臺、2.被測開關磁阻電機、3.直流電壓源、4.計算機、5.電流傳感 器、6.電壓傳感器、7.步進電機、8.步進電機控制器、9.聯(lián)動機構。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明提供的一種進行介紹：
[0026]如圖1所示，一種開關磁阻電機全域非線性電感測試裝置，包括測試平臺1、被測 開關磁阻電機2、直流電壓源3、計算機4、電流傳感器5、電壓傳感器6、步進電機7、步進電 機控制器8及聯(lián)動機構9,其中測試平臺1上設有被測開關磁阻電機2、直流電壓源3、步進 電機7及步進電機控制器8,直流電源3和被測開關磁阻電機2之間通過兩條導線連接，一 條導線上設有電流傳感器5,另一條導線上設有開關，電流傳感器5和被測開關磁阻電機2 之間的導線上接有1根導線，開關和被測開關磁阻電機2之間的導線上接有另一根導線，兩 根導線接到電壓傳感器6上，在電壓傳感器6上伸出連根導線與計算機4連接，電流傳感器 5通過導線與計算機4連接；所述被測開關磁阻電機2通過聯(lián)動機構9與步進電機相連7， 步進電機7通過導線與步進電機控制器8相連。
[0027] 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：
[0028] 步驟一、步進電機控制器8控制步進電機以固定的小角度帶動開關磁阻電機轉(zhuǎn) 子，測量時，使開關磁阻電機轉(zhuǎn)子可以固定在一個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為電機額定電流，R為電機繞組電阻，同時使得Im=l. 2*In ;
[0029] 根據(jù)電機繞組電壓方程可知
[0030] 可以解得電流函數(shù)
[0031] 步驟二，通過給定電機繞組一個階越電壓U，通過電流傳感器采集繞組電流變化， 采樣時間為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為電機繞組電阻，L為此刻的電機電感， AT為采樣時間。由此可以看出上述方程中只有電機電感L為未知量，利用計算機可以計算 出電流Io+L/2此刻的電機電感L數(shù)值。
[0034] 步驟三，時間段，電流的初始值為，結束值為12，所以電流等式可以表示為 ：
[0036] 利用計算機可以計算出電流Ii+L/2此刻的電機電感L數(shù)值；
[0037] 步驟四，控制步進電機旋轉(zhuǎn)一個微小固定角度0，步進電機轉(zhuǎn)子帶動開關磁阻電 機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個微小固定角度e，該位置為9〇+ 0，通過上述的操作過程和測試過程，測試 該位置的輸入電機繞組的電流響應，利用上述電感計算公式計算0〇+0位置的不同電流飽 和程度的電機電感值；
[0038] 步驟五，重復步驟一到步驟四測量電感變化一個周期內(nèi)每個位置的電機飽和電 感。
[0039] 本發(fā)明使用了步進電機控制7帶動被測開關磁阻電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，步進電機控制器 可以控制步進電機以固定的小角度帶動開關磁阻電機轉(zhuǎn)子。同時可以使開關磁阻電機轉(zhuǎn)子 可以固定在連續(xù)的不同角度，再對開關磁阻電機非線性電感進行測量。
[0040] 本發(fā)明采用一個直流電壓源3,該電壓源輸出直流恒定電壓，通過給定電機繞組一 個階越電壓U，通過電流傳感器采集繞組電流變化。利用計算機進行電流采集，采集AT時 間內(nèi)繞組電流初始值和終止值，利用電感計算公式，計算出該△ T時間內(nèi)的繞組電感，該電 感可以認定為該AT時間內(nèi)繞組電流初始值的電感。通過計算機繪制電感與電機轉(zhuǎn)子位置 以及繞組電流的曲線族，如圖3所示。
【主權項】
1. 一種開關磁阻電機全域非線性電感測試裝置，其特征在于：包括測試平臺（1)、被測 開關磁阻電機（2)、直流電壓源（3)、計算機（4)、電流傳感器（5)、電壓傳感器（6)、步進電機 (7)、步進電機控制器（8)及聯(lián)動機構（9)，其中測試平臺（1)上設有被測開關磁阻電機（2)、 直流電壓源（3)、步進電機（7)及步進電機控制器（8)，直流電源（3)和被測開關磁阻電機 (2)之間通過兩條導線連接，一條導線上設有電流傳感器（5)，另一條導線上設有開關，電流 傳感器（5)和被測開關磁阻電機（2)之間的導線上接有1根導線，開關和被測開關磁阻電機 (2)之間的導線上接有另一根導線，兩根導線接到電壓傳感器（6)上，在電壓傳感器（6)上 伸出連根導線與計算機（4)連接，電流傳感器（5)通過導線與計算機（4)連接；所述被測開 關磁阻電機（2)通過聯(lián)動機構（9)與步進電機相連（7)，步進電機（7)通過導線與步進電機 控制器（8)相連。2. -種開關磁阻電機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、步進電機控制器（8)控制步進電機以固定的小角度帶動開關磁阻電機轉(zhuǎn)子，測 量時，使開關磁阻電機轉(zhuǎn)子可以固定在一個角度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為電機額定電流，R為電機繞組電阻，同時使得Im=L 2*In ; 根據(jù)電機繞組電壓方程可知：可以解得電流函數(shù)步驟二，通過給定電機繞組一個階越電壓U，通過電流傳感器采集繞組電流變化，采樣 時間為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為電機繞組電阻，L為此刻的電機電感，Λ T 為采樣時間。由此可以看出上述方程中只有電機電感L為未知量，利用計算機可以計算出 電流（IdI1) /2此刻的電機電感L數(shù)值。 步驟三，AT1時間段，電流的初始值為I1，結束值為I2，所以電流等式可以表示為 ：利用計算機可以計算出電流（IfI2) /2此刻的電機電感L數(shù)值； 步驟四，控制步進電機旋轉(zhuǎn)一個微小固定角度Θ，步進電機轉(zhuǎn)子帶動開關磁阻電機轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)一個微小固定角度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 置的輸入電機繞組的電流響應，利用上述電感計算公式計算Qtl+Θ位置的不同電流飽和程 度的電機電感值； 步驟五，重復步驟一到步驟四測量電感變化一個周期內(nèi)每個位置的電機飽和電感。
【專利摘要】本發(fā)明屬于電感測試技術領域，具體涉及一種開關磁阻電機全域非線性電感測試裝置及測試方法；提供一種可以結合點擊飽和特性和電感非線性，精確測量電機飽和、電感，減小電機性能評價誤差的一種開關磁阻電機全域非線性電感測試裝置及測試方法；包括測試平臺（1）、被測開關磁阻電機（2）、直流電壓源（3）、計算機（4）、電流傳感器（5）、電壓傳感器（6）、步進電機（7）、步進電機控制器（8）及聯(lián)動機構（9），其中測試平臺（1）上設有被測開關磁阻電機（2）、直流電壓源（3）、步進電機（7）及步進電機控制器（8）。
【IPC分類】G01R27/26
【公開號】CN104897971
【申請?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
【申請人】北京精密機電控制設備研究所, 中國運載火箭技術研究院
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2014年3月6日