电机动态扭矩一般使用扭矩传感器测量,但扭矩传感器应变片粘贴的角度容易发生改变,且长期使用容易变形,造成电机动态扭矩测量结果的误差较大,无法对电机矩频特性进行长期稳定测量。为此,本文提出一种扭矩传感器行为模型测量矩频特性的方案,该方案以直流无刷电机为负载电机,通过采用线性回归的方法对负载电机的电流、转速和扭矩之间的关系建立行为模型来测量扭矩,采用对负载电机输出的霍尔信号变化次数进行计数来测量转速,并设计了基于负载电机行为模型测量电机矩频特性的系统,实现电机矩频特性的长期稳定测量。该测试系统主要包括以下部分:主控器模块、负载电机驱动模块、电流检测模块、通信模块以及电源模块。本文采用最小二乘法来求解出模型的最佳参数,从而得出行为模型三维空间的平面方程。确定行为模型表达式之后,输入负载电机的电流和转速,通过行为模型就可以直接精准计算出电机的扭矩。系统采用ARM+FPGA作为主控器,提高系统的实时性和可靠性。ARM主要用于控制电机,接收和处理数据,以及与上位机通信;FPGA主要用于负载电机转子位置的检测和对负载电机的换相控制。通过MODBUS通信协议,完成了主控制器与上位机通信,实现通过上位机对系统的参数设计和调试,并将系统测量电机的电流、转速、扭矩等参数在上位机界面实时显示。以750W永磁同步电机为被测对象,分别使用该方法与使用扭矩传感器测量矩频特性方法对该系统进行测试,基于该行为模型与使用扭矩传感器测量矩频特性方法测得的结果基本一致,该系统测量电机转速时最大相对误差为0.119%,测量电机扭矩时最大相对误差为1.58%,重复性误差为0.083%,非线性误差为0.79%。表明该方法可代替扭矩传感器彻底实现电机动态矩频特性的长期稳定测量,并且在体积、成本、结构、操作和维护等方面都更具优势。