[发明专利]基于改进全相位FFT测相的电机轴功率高精度测量方法

权利要求书

1.一种基于改进全相位FFT测相的电机轴功率高精度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对电机转矩和转速测量与稳幅；

S2：对步骤S1获得的电机转矩和转速信号进行采样和频率相位测量；

S3：利用步骤S1和S2的数据计算电机轴功率。

2.根据权利要求1所述的基于改进全相位FFT测相的电机轴功率高精度测量方法，其特征在于，所述步骤S1的过程是：

利用JC型转矩转速传感器测量电机的转矩和转速，获得两路同频率同幅度但不同相位的输出信号，对该两路输出信号通过增益控制稳定在一个固定的幅度值。

3.根据权利要求1所述的基于改进全相位FFT测相的电机轴功率高精度测量方法，其特征在于，所述步骤S2的过程是：

对稳幅后的两路输出信号进行同步采样，通过改进全相位FFT算法对采样后输出信号的频率和相位进行测量，能够获得高精度的输出信号频率和初始相位，将两路信号的初始相位相减能够获得输出信号的相位差。

4.根据权利要求1所述的基于改进全相位FFT测相的电机轴功率高精度测量方法，其特征在于，所述步骤S3的过程是：

电机轴功率计算公式为：

P＝2πTS

其中，T是转矩，S是转速，JC型转矩转速传感器输出信号的相位差和转矩的关系，信号频率和转速的关系可分别描述为：

T＝K₁D

S＝K₂F

其中，D为相位差，F为信号频率，K₁和K₂为与JC型转矩转速传感器参数有关的比例系数，设对采样的数据进行改进全相位FFT操作，得到两路输出信号的频谱X_ap1(k)和X_ap2(k)，k＝0，1，2，...，N-1，其中N为改进全相位FFT运算的点数，设当k＝m时，频谱取得最大值：

X_ap1(m)＝a₁+jb₁

X_ap2(m)＝a₂+jb₂

其中，a₁、a₂、b₁、b₂分别为两个谱线的实部和虚部；

因此，两路输出信号相位差：

其中θ₁、θ₂分别为两路信号的相位；

信号频率：

F＝mf_s/N

其中，f_s为采样频率，N为采样数，因此，电机轴功率为：

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于改进全相位FFT测相的电机轴功率高精度测量方法，其特征在于，改进全相位FFT的处理过程是：

首先利用长度为N的理想窗函数对时间序列进行截取，然后再截取这个序列的延迟1到N-1个单元的总计N-1个长度为N的延迟序列，最后将这N个序列周期延拓，并以第一个截取的长度为N的序列作为主周期，把N个周期延拓后的序列的元素值在此主周期内对应叠加，从而获得全相位预处理后的序列，再对此序列做N点FFT运算：

对于复指数序列为，经过FFT理后得到：

其中，x′_i(n)＝x_i[(n+i)]_N，x_i(n)＝x(n-i)，由于所以：

信号频谱的相位值等于原信号的初相位，全相位FFT算法是使用理想窗函数对序列进行截取，由于理想窗函数频带较宽，那么序列受到频谱泄露的问题影响会比较严重，而改进的全相位FFT算法是使用频带较窄的窗函数截取时间序列，那么其受到频谱泄露问题的影响会降低，抗干扰能力会增强。