針對(duì)電機(jī)的動(dòng)態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩的實(shí)時(shí)測(cè)量問題，以開關(guān)磁阻電機(jī)為研究對(duì)象，提出了一種用于測(cè)量電機(jī)動(dòng)、靜態(tài)扭矩的實(shí)時(shí)測(cè)量方案，并設(shè)計(jì)了電機(jī)扭矩測(cè)試系統(tǒng)。

 1 扭矩測(cè)量原理

    為實(shí)現(xiàn)電機(jī)在動(dòng)態(tài)和靜態(tài)下的扭矩測(cè)量，本文設(shè)計(jì)了扭轉(zhuǎn)角扭矩測(cè)量法，即通過(guò)檢測(cè)彈性聯(lián)軸器的形變量來(lái)實(shí)現(xiàn)扭矩的測(cè)量。測(cè)量原理如下:被測(cè)動(dòng)力電機(jī)與反作用力負(fù)載電機(jī)通過(guò)彈性聯(lián)軸器同軸相連，兩個(gè)電機(jī)均分別安裝了旋轉(zhuǎn)變壓器。當(dāng)兩個(gè)電機(jī)均處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，將兩個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)到的兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度差置零(此時(shí)彈性聯(lián)軸器的形變量為零)。測(cè)量靜態(tài)扭矩時(shí)，反作用力負(fù)載電機(jī)處于卡死狀態(tài)，運(yùn)行被測(cè)動(dòng)力電機(jī)，系統(tǒng)最終處于一個(gè)平衡狀態(tài)，此時(shí)彈性聯(lián)軸器因受到扭矩的作用產(chǎn)生形變，通過(guò)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)出彈性聯(lián)軸器的扭轉(zhuǎn)角B，從而可測(cè)出被測(cè)動(dòng)力電機(jī)的靜態(tài)扭矩值M。測(cè)量動(dòng)態(tài)扭矩時(shí)，被測(cè)動(dòng)力電機(jī)和反作用力負(fù)載電機(jī)的運(yùn)行方向相反，反作用力負(fù)載電機(jī)提供一個(gè)反向扭矩，由于被測(cè)動(dòng)力電機(jī)的扭矩比反作用力負(fù)載電機(jī)的扭矩大，兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向和被測(cè)動(dòng)力電機(jī)的運(yùn)行方向相同，系統(tǒng)最終處于一個(gè)平衡狀態(tài)，此時(shí)彈性聯(lián)軸器因受到扭矩的作用產(chǎn)生形變，通過(guò)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)出彈性聯(lián)軸器的扭轉(zhuǎn)角，因此，被測(cè)動(dòng)力電機(jī)的動(dòng)態(tài)扭矩值M也測(cè)出。

2  硬件設(shè)計(jì)

    為了能夠采集旋轉(zhuǎn)變壓器的角度信號(hào)、提高測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性，系統(tǒng)的硬件部分包括以下模塊:對(duì)數(shù)據(jù)具有高速處理功能的主控制器模塊;能夠給旋轉(zhuǎn)變壓器提供正弦波激勵(lì)信號(hào)和互補(bǔ)信號(hào)，并且可以將旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的解碼模塊;用于SRM電機(jī)控制和過(guò)流處理的電流檢測(cè)模塊。

2. 1主拉制器模塊

    為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性，采用FPGA和ARM作為系統(tǒng)的主控制器。FPGA實(shí)現(xiàn)的功能為:配置AD2S1210模塊，讀取并行位置解碼信號(hào)，驅(qū)動(dòng)和控制被測(cè)動(dòng)力電機(jī)，驅(qū)動(dòng)反作用力負(fù)載電機(jī)并根據(jù)需要設(shè)置其負(fù)載大小，與ARM通信。ARM實(shí)現(xiàn)的功能為:接收FPGA中的扭矩?cái)?shù)據(jù)，向FPGA發(fā)送命令信號(hào)，與上位機(jī)通信，電流檢測(cè)與顯示。

2.2  AD2S1210解碼模塊

    旋轉(zhuǎn)變壓器對(duì)其輸人信號(hào)有較高的要求，而且其輸出的模擬信號(hào)在受到外界干擾時(shí)不能被控制器直接使用，必須通過(guò)良好的信號(hào)接口電路處理。系統(tǒng)選用AD2S1210作為旋轉(zhuǎn)變壓器的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，為了檢測(cè)彈性聯(lián)軸器的型變量，將AD2S1210配置為“普通模式一位置輸出”模式。為了提高系統(tǒng)的精度，數(shù)字信號(hào)輸出的分辨率設(shè)置為16 bit，位置精度可以達(dá)到0. 3.