专利名称：开关磁阻发电机检测装置的制作方法
开关磁阻发电机检测装置技术领域 本发明涉及一种发电机检测装置。
背景技术：
开关磁阻电机具有结构简单、造价便宜、启动转矩大、调速性能好、容错性高、适用于工况复杂环境等优点，成为研究的热门电机之一。截至目前，开关磁阻电动机技术发展已趋于成熟，开关磁阻电动机在家电、工业生产、汽车、航空等领域应用也愈广泛。在某些特殊应用中，需要开关磁阻电机工作在发电运行状态，将机械能转化为电能输出。如电机再生制动以提高电能的利用率，车用启动/发电一体电机以节省空间减轻重量等应用。目前，开关磁阻发电机尚处于研究阶段，存在一些技术难题亟待解决，如开通角关断角的确定、不同转速的角度提前量、最大功率的跟踪等。如果将发电机中的电参数可视化，并加以一定的智能分析，将极大地简化其开发调试过程。

发明内容
本发明的目的是提供一种开关磁阻发电机检测装置。本发明的技术方案是，一种开关磁阻发电机检测装置包括转子位置信号采集模块、电压/电流信号采集模块、单片机、上位机通信模块及上位机组成转子位置信号采集模块和电压/电流信号采集模块输出接单片机接上位机通信模块，上位机将接收到的开关磁阻发电机转子位置信号和各相绕组电压电流数据绘制成波形时序图，并计算出相绕组的励磁开通角、关断角、不同转速对应的角度提前量的参数。所述的转子位置信号采集模块包括光电隔离电路，光电隔离电路输出接边沿捕捉电路，边沿捕捉电路输出接定时计数器，时钟输出接定时计数器。电压/电流信号采集模块包括霍尔电压/电流传感器，霍尔电压/电流传感器输出接缓冲放大器，缓冲放大器输出接AD采集电路。本发明具有如下的技术效果1、本装置实时采集开关磁阻发电机系统的转子位置信号、发电机控制器直流母线和发电机各相绕组的电压电流数据，发送到上位机软件以波形时序方式显示，使得可以更清楚地了解发电机的工作情况，且上位机软件结合开关磁阻发电机模型对数据加以处理分析，求出控制参数供开发调试参考；2、本装置与开关磁阻发电机和上位机之间的信号传输均米取电气隔离方式，不会对发电机运行产生干扰。


图I是开关磁阻发电机开发辅助装置方框图。图2是转子位置信号采样模块的方框图。图3是电压电流采样模块的方框图。图4是开关磁阻发电机开发辅助装置使用方框图。
图5是数据帧结构图；图6是上位机软件主进程流程图；图7是上位机软件开关磁阻发电机模型仿真流程图。
具体实施例方式以下参照附图并举本装置在8/6极开关磁阻发电机上应用的实施例予以说明。如图I所示，是开关磁阻发电机检测装置方框图，包括转子位置信号采集模块 101、电压/电流信号采集模块102、单片机103、上位机通信模块104及上位机105 ;转子位置信号采集模块101捕捉开关磁阻发电 机转子位置信号的跳变沿，将跳变的时间间隔发送给单片机103 ;单片机103将该时间间隔细分128份，并以该细分后的时间间隔频率控制电压电流采集模块102对开关磁阻发电机控制器和发电机各相绕组的电压电流进行采样；单片机103将跳变时间间隔换算成发电机转速，将所述的转子位置、转速、电压电流数据打包并通过上位机通信模块104发送到上位机105。上位机105将接收到的数据以波形时序图的方式显示，并结合开关磁阻发电机模型进行仿真，求解出开关磁阻发电机100的控制参数。本实施例中，单片机103采用台湾笙泉公司的MPC82G516A单片机。如图2、图3、图4所示，转子位置信号采集模块101包括光电隔离电路201，光电隔离电路201输出接边沿捕捉电路202，边沿捕捉电路202输出接定时计数器203，时钟204 输出接定时计数器203 ;电压/电流信号采集模块102包括霍尔电压/电流传感器301，霍尔电压/电流传感器301输出接缓冲放大器302，缓冲放大器302输出接AD采集电路303 ； 开关磁阻发电机100的开关磁阻发电机转子位置信号经转子位置信号采集模块101的光电隔离电路201，到达边沿捕捉电路202，当位置信号由低电平到高电平或由高电平到低电平翻转时，边沿捕捉电路202输出一信号到定时计数器203，时钟204输出接定时计数器203， 定时计数器203将当前的时刻值发送给单片机103。需要说明的是，本实施例中边沿捕捉电路202和定时计数器203集成在MPC82G516A单片机中，此处为方便描述，将单片机内核与集成外设分作两个模块，开关磁阻发电机100的开关磁阻发电机控制器直流母线和发电机各相绕组电压/电流信号经电压电流采集模块102中的霍尔电压/电流传感器301的磁电隔离后，到达缓冲放大器302进行阻抗变换以及信号放大处理，以适合AD采集电路303的输入要求。AD采集电路303将各模拟电压电流信号转换成数字信号发送到单片机103。图5所示，是本实施例的数据帧结构图；数据帧由帧头401、帧编号402、数据长度 403、数据内容404、校验码405、帧结束标志406依次构成。其中数据内容由转子位置AOI、 转速A02、母线电压A03、母线电流A04、A相电压A05、A相电流A06、B相电压A07、B相电流、C相电压、C相电流、D相电压、D相电流A08依次构成，由于篇幅所限，附图中省略了 B 相电流、C相电压、C相电流、D相电压。本实施例中帧头401固定为十六进制0x55AA;帧编号402从0开始，每发送一帧数据增1，长度为4字节；数据长度403为数据内容404的字节长度；校验码405为从帧编号402第一字节开始，到数据内容404最后一字节之间数据的按字节异或操作结果，长度为I字节。帧结束标志406固定为十六进制0x5A5A。如图6所示，是上位机软件主进程流程图；打开程序后，首先运行步骤S501，将计算机通信端口打开，为接收数据作准备。当单片机103向上位机发送数据包后，执行步骤S502，接收数据帧，一帧数据接收完毕后，依次执行步骤S503，取出数据帧中的数据内容 404部分，再执行步骤S504，将数据存入缓冲区，再执行步骤S505，将数字图形化，绘出转子位置时序图、各电压电流波形图。一轮操作执行完后，等待单片机103发送下一帧数据包， 执行步骤S502这样周而复始，如此这般实时显示出开关磁阻发电机的工作状态如图7所示，是上位机中软件开关磁阻发电机模型仿真流程图；当上位机105接收大于开关磁阻发电机100 —个电周期的数据后，就可以运行仿真流程载入开关磁阻发电机模型S601，接收数据导入模型S602，开始仿真分析S603，仿真完成输出仿真结果S604后进程结束返回。当开关磁阻电机100转子转过60度即为一个电周期。本实施例所使用的开关磁阻发电机仿真模型能够求解优化开关磁阻发电机的相励磁开通角、关断角，给出不同转速下的角度提前量参数。
权利要求
1.一种开关磁阻发电机检测装置，其特征在于包括转子位置信号采集模块(101)、电压/电流信号采集模块(102)、单片机(103)、上位机通信模块(104)及上位机(105)组成转子位置信号采集模块(101)和电压/电流信号采集模块(102)输出接单片机(103) 接上位机通信模块(104)，上位机(105)将接收到的开关磁阻发电机转子位置信号和各相绕组电压电流数据绘制成波形时序图，并计算出相绕组的励磁开通角、关断角、不同转速对应的角度提前量的参数。
2.根据权利要求I所述的开关磁阻发电机检测装置，其特征在于所述的转子位置信号采集模块(101)包括光电隔离电路(201)，光电隔离电路(201)输出接边沿捕捉电路(202)，边沿 捕捉电路(202)输出接定时计数器(203)，时钟(204)输出接定时计数器 (203)。
3.根据权利要求I所述的开关磁阻发电机检测装置，其特征在于电压/电流信号采集模块(102)包括霍尔电压/电流传感器(301)，霍尔电压/电流传感器(301)输出接缓冲放大器(302)，缓冲放大器(302)输出接AD采集电路(303)。
全文摘要
本发明公开了一种开关磁阻发电机检测装置包括转子位置信号采集模块、电压/电流信号采集模块、单片机、上位机通信模块及上位机组成。本发明具有如下的技术效果1、本装置实时采集开关磁阻发电机系统的转子位置信号、发电机控制器直流母线和发电机各相绕组的电压电流数据，发送到上位机软件以波形时序方式显示，使得可以更清楚地了解发电机的工作情况，且上位机软件结合开关磁阻发电机模型对数据加以处理分析，求出控制参数供开发调试参考；2、本装置与开关磁阻发电机和上位机之间的信号传输均采取电气隔离方式，不会对发电机运行产生干扰。
文档编号G01R31/34GK102621492SQ20121010178
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月2日 优先权日2012年4月2日
发明者刘江永, 彭寒梅, 戴建利, 易灵芝, 易芳, 曾武, 禹云辉, 陈禹 申请人:湘潭大学