CN101615825B - 一种永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统及其运作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统及其运作方法，使得永磁同步电机在安装时，通过该系统对旋转变压器进行零点标定和调零处理，安装后的永磁同步电机与其旋转变压器的角位置零点一致，便于批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统及其运作方法。
背景技术
永磁同步电机(PMSM)与直流电机、感应电机、普通同步电机相比，具有较高的能量密度和效率，其具有体积小、惯性低、响应快、控制灵活等优点，逐渐成为交流伺服系统执行电机的主流，尤其是在高精度、高性能要求的功率伺服系统领域。它通常采用的控制方式是低速时采用矢量控制，高速时采用弱磁控制。永磁同步电机的矢量控制需要准确的实时检测转子绝对角位置，旋转变压器简称旋变，具有耐恶劣环境、耐振动，高可靠性，高精度等优点，获得越来越广泛的应用。目前大部分电机厂家对永磁同步电机的旋变安装后均未作零点标定，使得用户使用时还须为每台电机作零点标定，极为不便，也不利于该电机的批量生产。综上所述，现有技术中存在如下技术问题：永磁同步电机的旋转变压器安装后均未作零点标定，不利于该电机的批量生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，来保证永磁同步电机批量生产一致性。
具体来说，本发明的目的在于提供一种永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统的运行方法，使得永磁同步电机在安装时，通过该系统对旋转变压器进行零点标定和调零处理，使安装后的永磁同步电机与其旋转变压器的角位置零点一致，便于批量生产。
该系统大体构造如下：旋转变压器的机械安装--将旋转变压器安装在永磁同步电机的一个端面，先将旋变转子安装固定在电机转轴上，使之与电机转子同步转动；再将旋变定子预安装在电机壳体上，即把旋变定子在径向上限位，轴相可以转动。
运行步骤大体如下：
旋转变压器粗调零点：
根据电机设计的三相反电动势零点角度，主控计算机给精密伺服电机控制单元一个角度指令，控制精密伺服电机带动拨叉给旋变定子一个初步的角度定位，此时旋变的零点与永磁同步电机的零点粗略对应。
旋转变压器零点标定：
采用旋变位置解码单元从旋转变压器输出信号中解算出电机转子角度信息，通过SPI串行通信将该信息传送至信号分析处理单元，同时信号分析处理单元还会采集永磁同步电机的三相反电动势，通过分析比较旋变角度信号与三相反电动势的相位信号计算出它们的零点相位差值，即为旋转变压器的零点标定值，信号分析处理单元会将该零点标定值传送至主控计算机，录入数据库。
旋转变压器精确调零：
根据零点标定值，主控计算机给精密伺服电机控制单元一个角度指令，控制精密伺服电机带动拨叉将旋变定子精确调零，安装螺钉将旋变定子固定在电机壳体上。
具体技术方案如下：
一种永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，包括：
旋转变压器转子，其安装固定在电机转轴上，与电机转子同步转动；
旋转变压器定子，其预安装在电机壳体上，径向上限位，轴向可转动；
主控计算机，其向电机控制单元发出角度指令；
电机控制单元，其对旋转变压器定子进行初步的角度定位和最后的精确调零；
旋转变压器位置解码单元，其计算旋转变压器的零点标定值；
信号分析处理单元，其将该零点标定值传送至主控计算机，录入数据库。
主控计算机，电机控制单元，旋转变压器位置解码单元和信号分析处理单元之间的通信和连接采用本领域常用通信和连接方式。
旋转变压器位置解码单元通过SPI串行通信向分析处理单元传送信号，主控计算机与信号分析处理单元之间通过总线连接。
主控计算机根据电机设计的三相反电动势零点角度向电机控制单元发出角度指令。
电机控制单元为精密伺服电机控制单元，其带动拨叉给旋转变压器定子初步的角度定位和最后的精确调零。
旋转变压器位置解码单元从旋转变压器输出的两组正、余弦波信号中解算出电机转子角度信息，通过SPI串行通信将该信息传送至信号分析处理单元，同时信号分析处理单元采集永磁同步电机的三相反电动势，通过分析比较旋转变压器角度信号与三相反电动势的相位信号计算出它们的零点相位差值，即为旋转变压器的零点标定值。
主控计算机根据该零点标定值，给电机控制单元一个角度指令，控制其带动拨叉将旋转变压器定子精确调零。
旋转变压器定子由螺钉固定在电机壳体上。
一种永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统的运行方法，采用如下步骤：
(1)将旋转变压器安装在永磁同步电机的一个端面；
(2)旋转变压器粗调零点；
(3)旋转变压器零点标定；
(4)旋转变压器精确调零。
步骤(1)中，先将旋转变压器转子安装固定在电机转轴上，使之与电机转子同步转动；再将旋转变压器定子预安装在电机壳体上，使之在径向上限位，轴向可以转动。
旋转变压器定子部分预安装在电机端面壳体上，螺钉未拧紧，待旋转变压器精确调零后再拧紧螺钉将旋转变压器定子固定在电机壳体上。
步骤(2)中，根据电机设计的三相反电动势零点角度，主控计算机给精密伺服电机控制单元一个角度指令，控制精密伺服电机带动拨叉给旋转变压器定子一个初步的角度定位，此时旋转变压器的零点与永磁同步电机的零点粗略对应。
步骤(3)中，旋转变压器位置解码单元从旋转变压器输出的两组正、余弦波信号中解算出电机转子角度信息，通过SPI串行通信将该信息传送至信号分析处理单元，同时信号分析处理单元采集永磁同步电机的三相反电动势，通过分析比较旋转变压器角度信号与三相反电动势的相位信号计算出它们的零点相位差值，即为旋转变压器的零点标定值，信号分析处理单元将该零点标定值传送至主控计算机，录入数据库。
步骤(4)中，根据零点标定值，主控计算机给精密伺服电机控制单元一个角度指令，控制精密伺服电机带动拨叉将旋转变压器定子精确调零，安装螺钉将旋转变压器定子固定在电机壳体上，完成电机旋转变压器零点调节。
附图说明
图1为永磁同步电机旋转变压器安装结构示意图；
图2为永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统示意图。
图中：
1、旋转变压器定子部分，2、旋转变压器转子部分，3、螺钉，4、永磁同步电机，5、电机转轴，6、主控计算机，7、精密伺服电机控制单元，8、拨叉机构，9、信号分析处理单元，10、总线，11、位置角度解码单元，12、SPI，13、功率放大单元，14、低通滤波单元
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
如图1所示：旋变转子部分安装固定在电机转轴上，旋变定子部分安装在电机端面壳体上，旋变定子预安装好后，3颗螺钉未拧紧，此时旋变定子只会产生轴向转动，待旋变精确调零后拧紧螺钉将旋变定子固定在电机壳体上。
如图2所示：
旋转变压器粗调零点：
根据电机设计的三相反电动势零点角度，主控计算机给精密伺服电机控制单元一个角度指令，控制精密伺服电机带动拨叉给旋变定子一个初步的角度定位，此时旋变的零点与永磁同步电机的零点粗略对应。
旋转变压器零点标定：
旋变位置解码单元从旋转变压器输出的两组正、余弦波信号中解算出电机转子角度信息，通过SPI串行通信将该信息传送至信号分析处理单元，同时信号分析处理单元还会采集永磁同步电机的三相反电动势；通过分析比较旋变角度信号与三相反电动势的相位信号计算出它们的零点相位差值，即为旋转变压器的零点标定值，信号分析处理单元会将该零点标定值传送至主控计算机，录入数据库。
旋转变压器精确调零：
根据零点标定值，主控计算机给精密伺服电机控制单元一个角度指令，控制精密伺服电机带动拨叉将旋变定子精确调零，安装螺钉将旋变定子固定在电机壳体上，完成电机旋变零点调节。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，其特征在于，包括：
旋转变压器转子，其安装固定在电机转轴上，与电机转子同步转动；
旋转变压器定子，其预安装在电机壳体上，径向上限位，轴向可转动；
主控计算机，其向电机控制单元发出角度指令；
电机控制单元，其对旋转变压器定子进行初步的角度定位和最后的精确调零；
旋转变压器位置解码单元，其与信号分析处理单元共同计算旋转变压器的零点标定值；
信号分析处理单元，其将该零点标定值传送至主控计算机，录入数据库。
2.如权利要求1所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，其特征在于，旋转变压器位置解码单元通过SPI串行通信向信号分析处理单元传送信号，主控计算机与信号分析处理单元之间通过总线连接。
3.如权利要求1所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，其特征在于，主控计算机根据电机设计的三相反电动势零点角度向电机控制单元发出角度指令。
4.如权利要求1所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，其特征在于，电机控制单元为精密伺服电机控制单元，其带动拨叉给旋转变压器定子初步的角度定位和最后的精确调零。
5.如权利要求1所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，其特征在于，旋转变压器位置解码单元从旋转变压器输出的两组正、余弦波信号中解算出电机转子角度信息，通过SPI串行通信将该信息传送至信号分析处理单元，同时信号分析处理单元采集永磁同步电机的三相反电动势，通过分析比较旋转变压器角度信号与三相反电动势的相位信号计算出它们的零点相位差值，即为旋转变压器的零点标定值。
6.如权利要求5所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，其特征在于，主控计算机根据该零点标定值，给电机控制单元一个角度指令，控制其带动拨叉将旋转变压器定子精确调零。
7.如权利要求1所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，其特征在于，旋转变压器定子由螺钉固定在电机壳体上。
8.一种使用如权利要求1-7所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统的运行方法，其特征在于，采用如下步骤：
(1)将旋转变压器安装在永磁同步电机的一个端面；
(2)旋转变压器粗调零点；
(3)旋转变压器零点标定；(4)旋转变压器精确调零。
9.如权利要求8所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统的运行方法，其特征在于，步骤(1)中，先将旋转变压器转子安装固定在电机转轴上，使之与电机转子同步转动；再将旋转变压器定子预安装在电机壳体上，使之在径向上限位，轴向可以转动。
10.如权利要求9所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统的运行方法，其特征在于，旋转变压器定子部分预安装在电机端面壳体上，螺钉未拧紧，待旋转变压器精确调零后再拧紧螺钉将旋转变压器定子固定在电机壳体上。
11.如权利要求8-10中任一项所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统的运行方法，其特征在于，步骤(3)中，旋转变压器位置解码单元从旋转变压器输出的两组正、余弦波信号中解算出电机转子角度信息，通过SPI串行通信将该信息传送至信号分析处理单元，同时信号分析处理单元采集永磁同步电机的三相反电动势，通过分析比较旋转变压器角度信号与三相反电动势的相位信号计算出它们的零点相位差值，即为旋转变压器的零点标定值，信号分析处理单元将该零点标定值传送至主控计算机，录入数据库。
12.如权利要求8-10中任一项所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统的运行方法，其特征在于，步骤(4)中，根据零点标定值，主控计算机给电机控制单元一个角度指令，电机控制单元带动拨叉将旋转变压器定子精确调零，安装螺钉将旋转变压器定了固定在电机壳体上，完成电机旋转变压器零点调节。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |