[发明专利]开关磁阻电机凸极与轭部磁阻特性测量方法及系统

说明书

本发明涉及一种开关磁阻电机凸极与轭部磁阻特性测量方法及系统。本发明利用开关磁阻电机的几何对称性，导通单相绕组，以及正向串联、反向串联特定的两相绕组，测量各相磁链，基于磁路法即可以获得定转子凸极以及轭部磁阻对磁通的特性曲线。本发明无需额外的机械测量平台与测试电路，利用开关磁阻电机系统自带的功率变换器，在工业现场即可完成测量，过程简单快速，具有较强实用性；无需预知电机结构参数与硅钢片磁化特性，通用性强；有助于建立考虑相间互感影响的等效磁网络电机模型，对于提高无位置传感器控制与平滑转矩控制性能，推广开关磁阻电动机系统应用领域，十分有意义。

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机技术领域，特别是涉及一种开关磁阻电机凸极与轭部磁阻特性测量方法及系统。

背景技术

开关磁阻电机以其高效、坚固、低成本等优点，成为最具发展前景的电机之一，然而对位置传感器的依赖以及较大的转矩脉动等缺点成为限制其推广应用的最大障碍，而精确的电磁特性模型是实现无位置传感器控制与平滑转矩控制的基础。

目前常用的建模方法有有限元法、查表法、解析式法和等效磁网络法等。对于大多具有常规结构的开关磁阻电机，相间互感对磁链和输出转矩影响较小，通常可以忽略。然而当电机相数较多，易出现多相同时导通的情况，此时定转子轭部易进入磁饱和状态，导致相间出现明显互感耦合，而相间互感的存在将明显降低无位置传感器控制方法的位置检测精度，以及转矩脉动抑制性能，因此建立考虑相间互感的电机模型对于实现开关磁阻电机的高性能控制十分必要。

有限元法已包含相间磁链的相互影响，在电机设计和仿真研究阶段是一种高精度、实用的建模方法。然而对于一台实际运行的电机，有限元法必须已知电机完整的设计参数，包括几何结构和软磁材料的磁化特性；即使预知了电机的设计参数，由于目前微控制器的计算能力还无法实现实时的电机电磁场有限元计算，因此有限元建模法无法应用于电机的实时控制。对于查表法，尽管理论上可构建多维表格，即当前相电流、位置、其他相电流对当前相磁链的映射，然而将极大增加表格数据量，且磁链数据的获取与存储几乎是不可能完成的任务。解析式法需要提出拟合函数，然而构建兼具自感与互感特征的多变量拟合函数十分困难。对此研究者们通过分析磁力线路径特征，建立电机的等效磁路网络，应用电路分析方法计算磁链，并推导出转矩，是一种考虑了相间互感影响，可在微控制器上实时运行的开关磁阻电机建模方法。

建立开关磁阻电机的等效磁网络模型涉及两个关键问题，一是构建合理的等效磁网络结构；二是确定磁元件的磁阻特性。开关磁阻电机的定转子凸极以及轭部是主要的磁阻元件，目前一般使用理论计算方法得出磁阻元件的磁阻特性，该方法需要预知电机设计参数，降低了其实用性。对于定转子凸极和轭部磁阻的实测方法还未见报导。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种开关磁阻电机凸极与轭部磁阻特性测量方法及系统，能够实现定转子凸极与轭部磁阻特性的实测。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种开关磁阻电机凸极与轭部磁阻特性测量方法，包括步骤：

在开关磁阻电机空载时，通过磁链测试电路给第一相绕组施加电压，获取第一相的第一电流，根据第一电流获得第一相π/Nr位置磁链与第一电流的第一曲线，其中Nr为开关磁阻电机的转子凸极数；

通过所述磁链测试电路给正向串联的第二相绕组和第N_p相绕组施加电压，获取第二相和第N_p相的第二电流，根据第二电流获得第二相π/Nr-(2*π)/(Nr*Np)位置磁链与第二电流的第二曲线，其中N_p为开关磁阻电机的总相数；