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1、第27卷第2期水电能源科学Vol.27No.22009年4月WaterResourcesandPowerApr.2009文章编号:100027709(2009)0220191203数字式异步电机转矩转速测量装置的研制杨红权易长松吴希再(华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉430074)摘要:在异步电机高性能矢量控制或电机测试系统中,为更好地研究异步电机控制方案对电机转矩、转速等参数的采集、存储、显示,研究了一种用于实验室基于软件技术的改进型数字式异步电机转矩转速测量装置,通过对异步电机基本参数测量即可
2、实现转矩转速的测量。实验结果表明,该转矩转速测试装置精度高、抗干扰能力强、操作简单,大大提高了测量装置的可靠性和寿命,降低了测量装置的成本。关键词:异步电机;转矩转速测量;传感器;80C196KC单片机中图分类号:TM306;TP212文献标志码:A随着计算机辅助设计技术、微机电系统、信息变形引起贴在扭轴表面的电阻应变片阻值变化,理论及数据分析算法的不断涌现,传感器系统正朝通过传感器转换为相应电信号形成应变型转矩传[1]着微型化、智能化和多功能化方向发展。转矩、转感器,该信号使用方便、精度高、易于集成。平
3、速测量是电机产品研究开发、测试分析、质量检验衡力法是通过外加已知并与被测转矩方向相反的等必不可少的内容,转矩、转速又是各种旋转机械转矩,当传动轴静止或匀速转动时外加转矩与被动力输出的重要参数,通过测量电机的转矩、转速测转矩相等,方法简单,但必须通过另一种方法测可分析机构的受力状况和物理现象的机理。传感量外加转矩或力及力臂,因此引入了测量累计误[2]器作为转矩、转速测量仪器的核心部分,决定仪器差。能量转化法是通过能量守恒原理间接测量的主要性能指标。随着低功耗微电子技术的发展,转矩,不易实现。各类转矩传感器性
4、能越来越好,测量精度越来越上述均为机械式传感器,将扭矩大小转为物高,但以往的转矩传感器均属于结构型传感器,均理参数变化测量,体积大、耗材多、易损坏、维修量需利用弹性元件的机械变形。鉴此,本文研究了一大、成本高。采用电参量对电机转矩测量时需已种基于软件技术的改进型异步电机转矩转速测量知电机基本参数,采用电压模型法和电流模型法方法,通过测量异步电机端口输入电压、电流、定子对磁链和转矩观测时,又由于定子、转子电阻在运电阻等基本参数,建立了异步电机稳态运行数学模行中受温度影响较大,致使观测结果误差大。本型即状态方
5、程,以此计算异步电机的转矩转速。文采用转矩测量方法就避免了此影响,提高了测量精度。在任意旋转坐标系中,以异步电机定子1异步电机转矩测量原理电流、转子磁链为状态变量建立电机稳态方程为:电机转矩的测量方法可分为传递法、平衡力-k1Ids+ωgIqs+k2Ψdr+k3ωrΨqr+kUds=0法及能量转化法。传递类转矩传感器应用广泛,-ωgIds-k1Iqs-k3ωrΨdr+k2Ψqr+kUqs=0(1)按转矩信号产生方式可分为光学式、光电式、磁电k4Ids-k5Ψdr+(ωg-ωr)Ψqr=0式、应变式、电容式
6、、钢弦式及机械式,还可根据信k4Iqs-(ωg-ωr)Ψdr-k5Ψqr=02号传输方法的不同分为接触型和非接触型。传递其中,k1=Rs/(σLs)+Lm/(σLsLrTr);k2=法是将被测转矩传递到弹性元件上,根据弹性元Lm/(σLsLrTr);k3=Lm/(σLsLr);k4=Lm/Tr;2件物理参数的变化测量转矩。变化的参数可为变k5=1/Tr;k=1/(σLs);σ=1-Lm/(LsLr)(漏磁系形、应力或应变等。电机主轴旋转时产生的弹性数)。收稿日期:2008208213,修回日期:20092
7、01206作者简介:杨红权(19762),男,博士研究生、讲师,研究方向为大功率电力电子变流技术、新型电机及其驱动控制系统,E2mail:yehust@tom.com通讯作者:吴希再(19422),男,教授,研究方向为电气控制和继电保护,E2mail:hustdzs@vip.sina.com·192·水电能源科学2009年电磁转矩为:红外光源发出红外光,当测速盘的齿将发光二极管3npLm的光线遮挡住时,光敏三极管就输出一个高电平,Te=(ΨdrIqs-ΨqrIds)(2)2Lr当光线通过齿缝射到光敏管时,
8、光敏管就输出一个式中,Uds、Uqs、Ids、Iqs分别为定子电压、电流在旋低电平,轴每转一圈就可得到与齿数相应的脉冲。转坐标系中的值;Ψdr、Ψqr为转子磁链在旋转坐标脉冲信号经整形处理后形成规则的矩形脉冲送入系中的值;Rs、Rr为电机定子、转子的电阻;Ls、Lr单片机进行处理计算,在单片机内对脉冲周期进行为电机定子、转子的自感;Lm为电机定转子之间测量,即可实现电机转子转速的测量计算。的互感;Tr为电机转子绕组时间常数;n
