等效电感：
式中 U0——定子绕组开路时的旋转电压
Ik——五相同时短路时每相的短路电流
f——电流或电压交变的频率
n——转速，r／min
zr——转子齿数
fcp——同相同型号步进电动机驱动时的步进脉冲频率
m1——同型号驱动步进电动机的逻辑通电状态数相绕组的自感：
L11=0．8L (5)
相绕组之间的互感：
L12=-0．2L (6)
以上方法简便易行，最主要的不足是只能得到电感的不饱和值。混合式步进电动机的转子为永磁励磁，不象普通同步电机那样可以加大励磁电流来增大短路电流的值。一般，混合式电动机的等效电感相对较大，短路电流甚小，上述方法测出的电感为不饱和值。精确分析的要求。但是在文献中还没有见到较好的测试方法。为此作者提出了一种可叫做“五相驱动堵转实验”的方法，可以较好的测出绕组电感的饱和效应。本文对这种方法作系统的介绍，并给出测试结果的实例。
2五相驱动堵转实验法的提出
如果是单独的铁心线圈，要测取电感的饱和值并不困难，有很多方法，例如加正弦交流电、加跃变的直流电压、直流电流衰减等都可以。现在是五相混合式步进电动机，一般都是单定子结构，定子五相绕组电路的磁系统互相耦合在一起，在不计电感随转子位置的变化及铁心的涡流磁滞效应时，相绕组的电感是五相电流的函数。即：
要逐个改变5个电流的值测取上式表示的函数关系是不现实的，即使测出这样复杂的函数，其具体表达及应用也非常困难，所以上述表达式只有理论上的意义。
解决上述困难可以利用五相电动机本身的对称性，在稳态运行过程中，五相绕组的电流是对称的。对于步进电动机，相绕组的电流是周期函数，各相电流的幅值及波形相同，只是在时间上有一定的相移。事实上
代入式(7)得：
在实际运行过程中，考虑到各相绕组电流的对称性，绕组电感考虑各相电流的非线性特性可以用单一的该相电流值的函数表示。从理论上讲，不同运行状况下，电流波形不同，式(9)的函数关系不是严格相同的，为了不使问题过分复杂化，不考虑运行状况改变时电流波形变化的影响。
通过上述分析可以看出，为了测得绕组电感的饱和值，不能用一相绕组通电的办法，需要在五相绕组内同时通电，而且相位关系要和实际运行状况一致，电流波形也和实际运行状况相同。但是考虑到实际运行过程中电流波形也要改变，所以要求测试时的电流波形尽量与实际运行状况相接近。基于以上分析，作者提出了“五相驱动堵转实验”测取电感的方法(见图1)。
该方法将被测电动机安装在支架上，用分度头或其他卡具将电动机的转子位置固定，将五相绕组接成五星形，五个绕组引出端与驱动器相接，驱动器的控制电源和功放电源分开加，再加上CP脉冲时，驱动器就成为一台五相逆变器给电动机供电。这时绕组电流的频率由cP脉冲频率如式(5)的关系决定，调节功放级的电压可以改变绕组电流的幅值。测取相电压和相电流的基波幅值(V1和I1)，它们之间的相位差(φ1)及周期(τ)，则得：
相绕组的电阻：
相绕组的等效电抗：
相绕组的等效电感：
考虑到偶次谐波齿层磁导的存在，电感的值实际与转子位置有一定的关系，以上测出的相电感只是埘应某一位置的值。可以用分度头在一个齿距角范围内改变若干位置，分别测试后求出平均值，作为最终的测试结果。也可以分度头的位置不变，分别测出五相绕组的电感，求出5个电感的平均值，这与在一个齿距角范围内每隔72o电角度测一次求出的平均值是一样的。改变电流的幅度便得出测出电感与相电流的函数关系，见式(9)。
为了给五相绕组供电，需要五相的逆变器，可是没有专门的五相逆变器产品，这里直接采用五相步进电动机的驱动器，或稍稍改造一下，既解决了实际的困难，同时又保证测试时相绕组的电压、电流波形与实际运行状况接近，更符合本测试方法的要求。
3采样及数据处理
如图l所示，在实验系统中，使用一块PCL812数据采集板。根据具体情况，应用时
有下列特点：
(1)保证电压、电流同时刻。为了不增加硬件电路的复杂性，没有在电压、电流通道加采样／保持器。采取对电流和电压进行等间隔轮流采样，然后在相邻的2个电流之间利用插值的方法插入一电流值，使它与中间的电压相对应，同样对电压进行插值。这样虽然是对二通道分时间段进行采样的，却能达到与二通道同时采样相同的效果(当然要求A／D转换频率较高，而信号频率相对较低)。
(2)消除干扰。由于驱动器工作在开关模式，容易产生较强的干扰。相绕组电压波形主要是强的尖峰干扰，一般能达到满量程，如12位双极性A／D，则干扰值能冲到O～10或4 085～4 095，因此只要剔除此值，并用其相邻二点值之平均替换即可。实验证明，这种方法能有效地克服电压信号的干扰。由于电流信号变化范围较大，小信号时易受工频随机干扰，可利用以下关系校正。因为
所以若
即
可视为干扰，因此可利用
的关系式判断。应注意的是，若第一点的值不正确，可能引起较大偏差，甚至使信号失真，因此若发现校正点数超出一周期点数的10％；即视此次采样为无效，用这种办法就可避免出现偏差。应指出的是，式(14)中L是待测量，它的准确值在测试过程中还不知道，可用一个适当的估计值代入就足够了。
(3)相电压(或电流)周期r的测定。为了求得电感的值，需要知道电压、电流交变的频率或周期，频率可以按式(4)求出，也可在采样时另外测出周期。PCL812数据采集板有三种触发模式，即软件触发、外部脉冲触发和内部频率可编程触发方式。为了简化周期的求取，采用了后一种触发方式。这样，只要知道一个周期的采样点数N，即可求得
本文关键字：电动机 驱动电路及控制电路，单元电路 - 驱动电路及控制电路
