特征测量系统.doc

摘要： 磁通量特性和扭矩特性，被视作是开关磁阻电机（SRM）的指纹，是机器行为模拟和控制目的建模中要求的必不可少的基本数据。相对于其他类型的电机，例如异步电机和同步电机，开关磁阻电机（SRMs）基本是由一种由于在磁饱和区域的典型运转的强烈非线性行为而描述的。因此，没有可以应用到精确描述SRMs特征的函数。一种精确地SRM模型不可避免的需要完整的以数据密集型查找表形式的电机特征来表现出电机的行为。总的来说，SRM的特征能够通过有限元（FE）模拟计算出来。然而，真正的SRMs却与因为端部影响而通常不考虑在有限元仿真模型的模拟模型是不相同的。因此，实验测量是首选。测量和准备SRM的特点是一项复杂和费时的任务，如果手工完成。在确定SRM特征时，如果测量程序自动化，时间的花费以及可能的人为误差可以尽量减少。本文介绍了一种SRM自动测量系统。测量系统是专为汽车类的SRMs而设计的，例如起动机，发电机，混合或主推进马达。测量方法的应用，系统设计描述都将在本文进行介绍。此外，关于限制和测量精度提出了讨论。 导言 开关磁阻电机受到越来越多的普及，作为一个有吸引力的出现能替代传统的汽车应用电机。SRM的主要优点是它们的结构简单，坚固性好，可靠性好和较低的生产成本。所有这些特点使SRMs成为一种适用于汽车的驱动器例如，起动发电机或推进电机驱动有前途的解决方案。但是，在控制方面有相当大的困难，这反映出了了这一机型由于强非线性的机械特性的主要缺点。由于SRMs通常在磁饱和下运作，也没有分析方程来描述他们的行为。为了预测机器的行为和实现最优控制，是绝对必要准确的了解磁通量和静态转矩特性之间的联系的知识。图 1显示了一个SRM磁通量和扭矩特性，它们可以被看作是SRM的指纹。磁通量和静态扭矩特性，可以利用有限元方法进行计算。然而，由于端部的影响，计算出的磁特性并不总是绝对正确的。这些影响在有限元计算中确定SRMs的确切磁特性是很难进行模拟和考虑的。根据这些原因，最好是通过实验测量的方法来确定机械的特征。 磁通量特性 b）扭矩特性 图1 开关磁阻电机的特性 实验测量方法是费时和复杂的。手工测量需要很大的精力和时间的。此外，由于人为错误而造成的不准确是可能的。因此，曾有很多文献报道测量SRM特征能完全实现自动化系统[3][4]。在[3]中的系统是专为确定磁通量的特征而设计的。 [4]提出了一个测量系统，它可以执行两个测量量通量联系和扭矩特性，但是，只能在相对较低的扭矩和电流范围。本文提出了一种测量SRMs磁通量的和扭矩特性的自动测量系统，其中机器的性能可能各不相同，范围可以从几kW到数百kW。测量系统的特点和要求不同于其他应用于电流和扭矩水平的SRMs。下一节讨论测量机用于汽车类SRMs的特点规格。 测量方法应该根据要求的规格进行适合的描述。设计概念和系统要求选定的测量方法应该基于选择和讨论的方法。该系统的设计和构造，使双方的磁通量和静态扭矩特性的测量可以用相同的硬件平台进行测量。这种测量系统的功能通过载于本文件的末尾的实验结果得到测量证明和实例验证。 汽车类SRMs和测量系统的规格 如今在汽车领域，有一种趋势，用内部内燃机（ICE）和机械传动与电气传动以取代传统的推进器。在电机中，开关磁阻电机（SRM）在汽车应用中是一个高潜力的候选。不仅在车辆传动系方面有应用，在机械驱动系统中也有使用SRMs的，例如：动力转向机[16]。一般而言，SRMs在汽车应用可分为两个主要类别，如图 2所示。 在推进传动系统类别中SRM，开关磁阻电机SRM驱动器耦合到推进系统并对在机械传动中的功率流有影响。本机电源类别范围从几kW（起动/发电机，推进驾驶轻型车辆）到上百kW（混合型，为重型车辆使用的主要推进器）。扭矩水平明显的在数百个nm范围内。然而，它也取决于耦合齿轮比率。在第二类（执行器及辅助驱动）中，开关磁阻电机的驱动器在载体中被用作执行器的外围设备。它们的功率和扭矩范围范围明显低于前一类别。 SRM的特点的决定是基于静态测量，即将测量机转子锁定在停滞状态。因此，决定性的参数就应该是考虑扭矩和测量机目前的水平。 （注：速度是零。因此，电力机器的额定功率是不相关的。）根据目前的水平，电力供应和测量系统里的转换器应该是准尺寸孔，以使测量结果可以进行所有现有评价范围 的汽车类别的SRMs。关于扭矩水平，机械部分，即转子锁定机制，同样应该是准尺寸孔，这样不仅能经受住变换的转矩，而且还能减少测量中转子的振荡。因此，该系统的主要挑战是在大电流，高扭矩下如何实行测量。在这篇文章中