基于虛擬儀器的開關(guān)磁阻電機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案

1.6 需要注意的事項

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

(2)傳感器所獲取的信號中必然會摻進一些雜波，如果不進行必要的濾波處理，結(jié)果將可能與實際值相差比較大。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，應該注意它們的測量范圍。同時，為了保證足夠的精度，應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，而且可以借助PC機實現(xiàn)很強的數(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機進行實時計算以得出磁鏈和轉(zhuǎn)矩值并顯示出來。

2.1 磁鏈計算

磁鏈值的求取可以依照式(1)進行：

式中：Ts 為每兩次采樣間隔時間;R 為電機繞組的阻值。

為了盡可能地減少數(shù)據(jù)運算時間，提高運行速度，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) 存儲下來，這樣在運行時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)矩計算

轉(zhuǎn)矩的計算原理如式(2)所示：

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

3 運行分析

電機輕載穩(wěn)定運行時的狀態(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)測情況。假定工作中出現(xiàn)的最嚴重情況是PC機不能正常工作，且霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器均已損壞。此時備用的DSP 將開始代替PC 機工作。在負載為1.25 NM,轉(zhuǎn)速為1 200 rad,導通角為4°，并斷角為20°時，電壓和電流波形如圖4所示。

圖4 中，橫坐標為1 ms/格，縱坐標為電壓曲線100 V/格，電流曲線3 A/格。對于在強迫換向階段，圖4中電壓曲線出現(xiàn)的毛刺，分析原因是此時繞組兩端開關(guān)雖然均已斷開，但繞組磁場能量仍然通過兩端的二極管進行釋放。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，因此在強迫換流階段，采樣電阻端電壓不穩(wěn)定。

4 結(jié)語

本方案所設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)非常直觀且精確地表現(xiàn)了電機運行的各項重要參數(shù)，相比于傳統(tǒng)使用各種設(shè)備來觀測數(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運行情況，實時修改導通角、關(guān)斷角和脈沖時間間隔等參數(shù)，以控制電機的運行速度和輸出轉(zhuǎn)矩等。實驗證明，該控制系統(tǒng)的實用性和可靠性比之前大大提高。另外，備用的檢測回路和DSP運算系統(tǒng)，也為該系統(tǒng)增加了更高的可靠性。