---大會組委會點評---
開關磁阻電機(srm)具有結構簡單、堅固耐用、轉子慣量低、成本低廉、控制方法靈活、可獲得各種所需的機械特性、在寬廣的調速范圍內均具有較高的效率等優點，因此驅動系統(srd)作為一種新型的交流驅動系統而備受矚目，在電力傳動領域有廣闊的發展前景。
磁鏈特性是開關磁阻電機的基本特性，但由于其雙凸極結構和磁路的高度飽和，磁鏈是轉子位置和電流的非線性函數，建立精確的磁鏈模型較為困難，磁鏈特性的檢測和開關磁阻電機的精確建模得到了廣泛的研究。建立開關磁阻電機的磁鏈特性模型是優化電機設計，提高電機性能和進行無位置傳感器控制的必要步驟。
論文《基于tms320f2812的開關磁阻電機磁鏈特性檢測》在分析總結多位學者在開關磁阻電機磁鏈特性檢測方法的基礎上，建立了基于dsp芯片tms320f2812的srm磁鏈檢測系統，得到srm磁鏈電流特性曲線和磁鏈－轉子位置－電流模型，為anfis逼近磁鏈、電流和轉子位置的非線性關系提供精確的訓練樣本。
該論文選題恰當，實驗系統設計合理，實驗結果較為精確，為后續無位置傳感器控制方法的研究提供了理論基礎。
1 引言
開關磁阻電動機驅動系統(srd)是一種新型的交流驅動系統，它結構簡單、堅固耐用、成本低廉、控制參數多、控制方法靈活、可獲得各種所需的機械特性，從而在寬廣的調速范圍內均具有較高的效率而備受矚目，在電力傳動領域有廣闊的發展前景。
磁鏈特性是開關磁阻電機的基本特性，建立開關磁阻電機的磁鏈特性模型是優化電機設計，提高電機性能和進行無位置傳感器控制的必要步驟，多位學者在開關磁阻電機磁鏈特性檢測方面做了大量研究，krishnan等討論了測量磁鏈特性的高頻疊加法和磁鏈直接與間接檢測法，并闡述了磁鏈直接與間接檢測法的實施細節。lovat等評述了當前測量磁鏈特性的幾種方法。ray等探討了模擬運算電路監測磁鏈的方法，但要求電路中的電阻參數與繞組的電阻值精確匹配。ferrero、walivadekar、ramanarayanan等研究了采用數值積分估計繞組磁鏈的方法。virendra kumar sharma總結了以上方法的優缺點，提出了鉛酸電池勵磁的磁鏈特性測量方法。
隨著數字處理技術的進步，基于示波器、dsp 和pc 機等工具的磁鏈特性數字檢測法也得到了廣泛的研究和應用。文獻[1]借助于數字示波器和pc 機進行電壓電流采集計算磁鏈；文獻[2]以labview為控制核心進行數據采集和磁鏈計算，該方法具有操作簡單、顯示直觀的特點。國內的詹瓊華和許鎮琳也分別在基于檢測繞組和dsp 的磁鏈特性實驗檢測方面作了研究。
除了實驗方法以外，磁鏈特性檢測還可以使用計算機軟件輔助分析，如有限元分析方法。有限元分析作為電機設計中的重要手段，可以和實驗檢測相互對照，對電機優化設計和控制都有重要作用。
本文在分析總結多位學者在開關磁阻電機磁鏈特性檢測方法的基礎上，建立了基于dsp芯片tms320f2812 srm磁鏈檢測系統，利用adc模塊實時采集不同轉子位置的電壓、電流信號，將數據傳送到上位機，根據間接磁鏈測量原理，由數字離散方法計算磁鏈值，得到srm磁鏈電流特性曲線，建立了srm磁鏈－轉子位置－電流模型。
2 srm磁鏈特性測量原理
磁鏈特性的精度對于srm無位置傳感器轉子位置的估計至關重要，國內外許多專家在實驗的基礎上提出了各種測量磁鏈特性的方法，其中最常用的一種算法為階躍電壓法。在相繞組通電之前，繞組中無電流流過，認為初始磁鏈值為零，然后給相繞組突加階躍電壓，電流逐漸上升達到穩定值，磁鏈值也逐漸增加，檢測電流上升過程中的電壓電流值即可計算出磁鏈。
(1)
該方法不必檢測初始磁鏈值，只需要保證繞組充分放電完成就可以認為初始磁鏈值為零。
磁鏈的計算采用數值方法，數值方法對相電流信號和相電壓信號進行離散采樣，借助計算機，通過數值計算方法求出各個時刻的磁鏈值。
(2)
3 srm磁鏈檢測系統概述
基于dsp的sr電動機磁鏈檢測裝置如圖1所示。dsp是整個系統的控制核心，pwm單元為功率開關s1提供開通信號，adc單元在繞組通電后由霍爾電壓和電流傳感器實時采樣相繞組端電壓和電流值，sci單元將采集到的電壓電流數據傳送到上位機，dsp芯片tms320f2812時鐘頻率為150mhz，運行速度快，支持多組中斷，在數據采集和電機控制系統有廣泛應用。
實驗樣機為四相8/6極sr電動機，額定功率pn=1.5kw，額定轉速nn=1500r/min，額定電壓u=48v，定子電阻r=0.23ω。利用dsp芯片tms320f2812進行電壓、電流采樣，采樣數據傳到上位機處理。
圖1 基于dsp的開關磁阻電機磁鏈檢測系統
8/6極sr電機轉子極距角為60°，由于對稱性，只測量定轉子極對極位置到凸極對凹槽位置之間30°特性曲線，設定子凸極和轉子凹槽對齊位置為零度，每隔5°進行一組電壓電流采樣。
4 實驗步驟
srm和機械夾緊裝置固定在同一工作臺上，當轉子通過機械夾緊裝置固定在某一位置后，dsp的pwm單元發出導通信號，繞組中電流逐漸上升，繞組一端串有大功率小阻值電阻，限制繞組電流上升速度和最大值。
測量時遵循以下步驟：
(1)給srm一相繞組通一小電流，使電機位于平衡位置，機械夾緊裝置將電機固定在此位置，作為測試起點；
(2)閉合開關s，給電容c充電，使其兩端電壓達到24v，斷開開關s；
(3)dsp輸出pwm信號導通功率開關s1，電容兩端電壓加到相繞組上，adc單元采樣放電過程繞組電壓，電流瞬時值，并暫存在數據存儲區，采樣完成關斷s1，sci單元將數據發送到上位機；
(4)繞組充分放電后(保證初始磁鏈ψ(0)=0)，在同一位置采樣多組數據；
(5)松開夾緊裝置，將轉子位置轉過5°，再將轉子夾緊，重復(2)-(4)步驟；
(6)采樣完成，根據式(2)對采樣的電壓和電流信號濾波和計算，繪制不同轉子位置下的磁鏈特性曲線。
dsp的ev單元通用定時器3的周期寄存器t3pr值設置電機繞組通電周期，通用定時器1的周期寄存器t1pr值設置電壓電流adc采樣周期，采樣1000組數據。eva設置為數字量輸入通道，adc模塊為同步采樣模式，排序器級聯，eva觸發啟動adc轉換，兩個通道分別采樣電流量和電壓量。
設置adc采樣周期為50μs。當pwm端口輸出功率器件開通信號后，定時器從零開始連續增計數；當計數值等于周期寄存器的值時，定時器溢出，觸發adc 單元進行電壓電流信號采樣和轉換；轉換完成后進入adc 中斷子程序，在adc 中斷子程序中存儲采樣結果，并且記錄已采樣數據個數；當采樣個數達到要求后(電壓電流采樣數據為1000 組)，定時器停止計數，相繞組關斷，再利用sci 模塊將數據傳送至上位機。
5 實驗結果與分析
根據采樣得到的電壓電流值和公式(2)計算得到不同轉子位置下的磁鏈電流曲線。
圖2為定子凸極和轉子凸極對齊位置磁鏈隨電流變化曲線，當電流上升到一定值時磁鏈值上升緩慢，趨于恒值，磁鏈在極對極位置高度飽和。
圖2 定轉子極對極位置(30°)磁鏈電流曲線
圖3 不同轉子位置下磁鏈電流特性曲線圖
圖4 磁鏈、轉子位置和電流三維曲面圖
圖3中給出了0-30°定轉子位置下的磁鏈特性曲線，圖4為磁鏈、轉子位置和電流三維曲面圖。在定子凸極和轉子凸極對齊位置(30°)磁鏈與電流成非線形關系，磁鏈高度飽和，定子凸極和轉子凹槽對齊位置(0°)，磁鏈和電流成線形關系，磁鏈特性的檢測結果同理論分析相符。實驗結果為估算轉子位置、電流和磁鏈的非線性關系提供了精確的訓練樣本。
根據公式(3)可得電感特性曲線，如圖5所示。
圖5 電流為1a-9a時電感隨轉子位置變化曲線
(3)
由圖5可看出，在同一轉子位置，電感隨著電流值的增加而減小，在定轉子極對極位置，電感隨電流的變化明顯，在定子凸極與轉子凹槽對齊位置，電感隨電流變化不明顯，電流值越大，電感飽和程度越嚴重。
作者簡介
劉麗蕓(1983-) 女 碩士研究生，研究方向為電力電子與電氣傳動。
車延博(1972-) 男 副教授/博士，研究方向為電力電子與電氣傳動。
參考文獻
[1] erkan mese and david a.torrey, an approach for sensorless bbbbbbbb estimation for switched reluctance motors using artifical neural networks. ieee transbbbbbbs on power electronics, vol.17, no.1,january 2002.
[2] wang s c, chen w s, liao w b, etal, a pc-based measurement system for determining magnetic characteristics of switched reluctance motors, powercon 2002,kunming,china,13～17 oct 2002,4:2256～2260.
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
