基于虛擬儀器的開關(guān)磁阻電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.6 需要注意的事項(xiàng)

(1)由于SRM為8/6極，A、C兩相并不同時(shí)導(dǎo)通，這兩相可以共用一個(gè)電流傳感器。同樣，B、D兩相也可共用一個(gè)電流傳感器。

(2)傳感器所獲取的信號(hào)中必然會(huì)摻進(jìn)一些雜波，如果不進(jìn)行必要的濾波處理，結(jié)果將可能與實(shí)際值相差比較大。LabVIEW的Filter模塊提供了比較常用的一些濾波方式，可以很方便地去除雜波。

(3)選擇電壓和電流傳感器時(shí)，應(yīng)該注意它們的測(cè)量范圍。同時(shí)，為了保證足夠的精度，應(yīng)該使得電壓傳感器和電流傳感器工作在最佳狀態(tài)。2 轉(zhuǎn)矩和磁鏈值顯示

虛擬儀器不僅可以快速執(zhí)行數(shù)據(jù)采集的任務(wù)，而且可以借助PC機(jī)實(shí)現(xiàn)很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。在獲取轉(zhuǎn)速、端電壓和相電流數(shù)據(jù)以后，可以利用PC機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算以得出磁鏈和轉(zhuǎn)矩值并顯示出來。

2.1 磁鏈計(jì)算

磁鏈值的求取可以依照式(1)進(jìn)行：

式中：Ts 為每?jī)纱尾蓸娱g隔時(shí)間;R 為電機(jī)繞組的阻值。

為了盡可能地減少數(shù)據(jù)運(yùn)算時(shí)間，提高運(yùn)行速度，也可以用查表方法得出磁鏈值。即先將不同的電流i與角度θ 下的磁鏈值ψ(i,θ) 存儲(chǔ)下來，這樣在運(yùn)行時(shí)可以很快用線性擬合的方法得出不同電流與角度下的磁鏈值。當(dāng)然，這樣處理的結(jié)果是使得誤差增大。但誤差依在可接受的范圍以內(nèi)[6].

2.2 轉(zhuǎn)矩計(jì)算

轉(zhuǎn)矩的計(jì)算原理如式(2)所示：

式中：J 為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;ω 為電機(jī)轉(zhuǎn)速;B 為粘滯磨擦系數(shù);TL 為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

3 運(yùn)行分析

電機(jī)輕載穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)監(jiān)控圖如3所示。為了觀看方便，圖中只給出了單相的監(jiān)測(cè)情況。假定工作中出現(xiàn)的最嚴(yán)重情況是PC機(jī)不能正常工作，且霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器均已損壞。此時(shí)備用的DSP 將開始代替PC 機(jī)工作。在負(fù)載為1.25 NM,轉(zhuǎn)速為1 200 rad,導(dǎo)通角為4°，并斷角為20°時(shí)，電壓和電流波形如圖4所示。

圖4 中，橫坐標(biāo)為1 ms/格，縱坐標(biāo)為電壓曲線100 V/格，電流曲線3 A/格。對(duì)于在強(qiáng)迫換向階段，圖4中電壓曲線出現(xiàn)的毛刺，分析原因是此時(shí)繞組兩端開關(guān)雖然均已斷開，但繞組磁場(chǎng)能量仍然通過兩端的二極管進(jìn)行釋放。由于采用一般的橋式整流電路作為直流電源，其輸出電壓并不能保證恒定不變，因此在強(qiáng)迫換流階段，采樣電阻端電壓不穩(wěn)定。

4 結(jié)語(yǔ)

本方案所設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)非常直觀且精確地表現(xiàn)了電機(jī)運(yùn)行的各項(xiàng)重要參數(shù)，相比于傳統(tǒng)使用各種設(shè)備來觀測(cè)數(shù)據(jù)，大大提高了工作效率，也節(jié)省了成本。該系統(tǒng)可以根據(jù)SRM運(yùn)行情況，實(shí)時(shí)修改導(dǎo)通角、關(guān)斷角和脈沖時(shí)間間隔等參數(shù)，以控制電機(jī)的運(yùn)行速度和輸出轉(zhuǎn)矩等。實(shí)驗(yàn)證明，該控制系統(tǒng)的實(shí)用性和可靠性比之前大大提高。另外，備用的檢測(cè)回路和DSP運(yùn)算系統(tǒng)，也為該系統(tǒng)增加了更高的可靠性。