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[導讀] 開關磁阻電機（SRM）的結構和工作原理比較簡單，容錯性能好，且在低速時只需較小電流便可獲取較大轉矩，高速時恒功率區范圍較寬。但由于SRM定子、轉子的雙凸極結構、繞組電流的非正弦特性以及鐵心磁通密度的深度飽和，使得SRM的平穩控制比較難以實現，尤其是在降低其運行時的噪聲方面。本文中的數據是采用美國NI公司推出的PCI-6143數據采集卡，并以LabVIEW8.6為開發環境編寫程序而獲取的...

關鍵詞：PCI-6143SRMNI公司相電壓

　　0 引言

　　開關磁阻電機（SRM）的結構和工作原理比較簡單，容錯性能好，且在低速時只需較小電流便可獲取較大轉矩，高速時恒功率區范圍較寬，可以用在煤礦、紡織、化工、電動汽車等工作環境較惡劣的場所。但由于SRM定子、轉子的雙凸極結構、繞組電流的非正弦特性以及鐵心磁通密度的深度飽和，使得SRM的平穩控制比較難以實現，尤其是在降低其運行時的噪聲方面。目前常見的SRM 控制系統往往側重于電機性能的單一方面，不能很好地實現多種參數的綜合調節。如果控制系統可以實時反映SRM在運行狀態時的各項重要參數，并且進行統籌分析，將使得工作效率大大提高。虛擬儀器的數據處理能力強大，操作界面友好，同時其開發周期短，體積小，受到越來越廣泛的關注。

　　本文中的數據是采用美國NI公司推出的PCI-6143數據采集卡，并以LabVIEW8.6為開發環境編寫程序而獲取的。考慮到該系統可能在比較惡劣的工作環境下使用，為了更安全有效地實現實時控制，同時利用DSP作為PC機的備用處理器。實驗用樣機是一臺8/6極，功率為150 W的SRM。

　　1 開關磁阻電機監控系統組成

　　SRM運行監控系統主要由SRM驅動系統及各類傳感器、數據采集卡、PC機以及DSP組成。系統結構框圖如圖1所示。

　　1.1 相電壓信號檢測

　　相電壓是反映SRM啟動、穩定運行、調速或者制動狀態的一個重要參數。利用霍爾電壓傳感器測量相電壓作為主測量回路。霍爾電壓傳感器的初級線圈并聯于電機某一相繞組兩端。為了使其工作在最佳狀態，應在初級線圈串聯適當大小的電阻，最好是可調電阻。霍爾電壓傳感器的次級線圈則串聯一個阻值適當的精密電阻，通過運算放大器處理后接入數據采集卡。

　　考慮到過電壓時霍爾傳感器容易燒壞，采用電阻分壓電路作為備用電壓測量回路。通過測量分壓電阻兩端的電壓，可以用推算出SRM相電壓。這種方法簡單易行，但精度比較低。需要注意的是，測量電路與主電路之間需要有光電耦合器隔離開來，以免兩個回路之間互相影響。

　　1.2 相電流信號檢測

　　根據電磁感應定律，通電導線周圍存在磁場，其大小與導線中的電流成正比，故可以利用霍爾效應測量出磁場，也就可以確定導線中電流的大小。利用霍爾電流傳感器可以較準確地測量SRM相電流大小，并且測量電路與主電路之間隔離，沒有電接觸，是一種安全的測量方式。當出現過流時，霍爾電流傳感器也較容易損壞。故而在每一相繞組中串聯一個阻值比較小，但精度和功率較大的電阻。通過測量該電阻端電壓，可以測知繞組電流。當然，其精度也是比較低的，但也可以作為電流測量的備用回路。

　　SRM的相電流波形根據運行方式和運行條件的不同而有比較大的變化，并且會出現脈動現象。為了盡可能真實地反映電流的變化情況，需要把數據采集卡的采樣頻率設置得比較大，最好在10 kHz以上。另外，檢測電路也應該具有快速性能好、檢測頻帶范圍寬，并且主電路與控制電路有良好隔離的特點。電流檢測電路主要實現電流的觀測及過流保護兩種功能。