CN104333288A - 一种永磁同步电机齿槽转矩的测量及补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种永磁同步电机齿槽转矩的测量及补偿方法，其特征在于：在被测电机上设有转子位置检测单元和转矩传感器；转子位置检测单元获得当前转子位置信号，并将转子位置信号传送至上位机，进行转子位置信息显示；转矩传感器获得当前齿槽转矩信号，并将齿槽转矩信号传送至示波器，进行齿槽转矩信息显示；将转子位置调整至下一间隔位置，重复上述检测，直至达到需要测试的转子位置范围，最终获得齿槽转矩与转子位置的关系曲线。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁同步电机齿槽转矩的测量及补偿方法。
背景技术
由于永磁同步电机具有体积小、效率高、运行可靠的优点，目前，在电动汽车上应用普遍，但是在永磁同步电机中，永磁转子的磁极与定子齿槽的相对位置不同时，主磁路的磁导不一样，永磁体转子与定子齿之间存在切向力，试图将转子定位在磁导最大的位置，这种力即为齿槽转矩。齿槽转矩在电机不通电流时，即存在，并且和电流大小没有关系，齿槽转矩的存在影响电机的低速输出性能，比如转矩波动、噪声和振动。在涉及高精度运动控制领域，齿槽转矩的抑制尤为重要。对于已经生产完成或者电机本体改变不能完全解决齿槽转矩问题的情况，采用控制的方法抑制齿槽转矩对系统的影响，是可行的方法。而控制实施抑制的基础是齿槽转矩的量化分析，因此，齿槽转矩的测量以及补偿在永磁同步电机的控制中尤为重要。
现有齿槽转矩测量和补偿方法，存在的不足之处在于易受外部扭矩干扰，齿槽转矩量化和补偿不够精确，实用性比较差。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种永磁同步电机齿槽转矩的测量及补偿方法，能够实现齿槽转矩永磁同步电机齿槽转矩的精确测量和补偿。
基于同一发明构思，本发明具有两个独立的技术方案：
1、一种永磁同步电机齿槽转矩的测量方法，其特征在于：在被测电机上设有转子位置检测单元和转矩传感器；
转子位置检测单元获得当前转子位置信号，并将转子位置信号传送至上位机，进行转子位置信息显示；转矩传感器获得当前齿槽转矩信号，并将齿槽转矩信号传送至示波器，进行齿槽转矩信息显示；
将转子位置调整至下一间隔位置，重复上述检测，直至达到需要测试的转子位置范围，最终获得齿槽转矩与转子位置的关系曲线。
转矩传感器通过联轴器与被测电机轴连接；转矩传感器与固定调节工装连接固定；通过固定调节工装调节、固定被测电机轴角度位置即转子位置。
转子位置的测试间隔为0.5电角度，需要测试的转子位置范围根据被测电机的参数计算获得。
示波器含有频率模块和计算模块，可以根据频率转矩换算公式，直接计算出实际齿槽转矩，频率转矩换算公式具体如下，
Torque = A*F+B；其中，F为转矩传感器输出的频率值；A为频率扭矩的换算系数；B为转矩计算偏移量；Torque为实际齿槽转矩。
固定调节工装包括调节杆、法兰盘、端板、花键套，调节杆、法兰盘、端板、花键套固定成一体，转矩传感器通过花键套与固定调节工装固定；电机轴、转矩传感器轴、花键套三者保证同轴；被测电机固定在端板上，法兰盘固定在端板上。
2、一种利用上述方法的永磁同步电机齿槽转矩补偿方法，其特征在于：基于测量获得的齿槽转矩与转子位置关系曲线，将齿槽转矩数据取反，得到Tcomm-ost0；根据通讯控制造成的延时T以及当前的转速值计算得到对应的延时相位；根据延时相位，将Tcomm-ost0移相，得到需要补偿的转矩值Tcomm-ost。
本发明具有的有益效果：
本发明转子位置检测单元获得当前转子位置信号，并将转子位置信号传送至上位机，进行转子位置信息显示；转矩传感器获得当前齿槽转矩信号，并将齿槽转矩信号传送至示波器，进行齿槽转矩信息显示；将转子位置调整至下一间隔位置，重复上述检测，直至达到需要测试的转子位置范围，最终获得齿槽转矩与转子位置的关系曲线。基于测量获得的齿槽转矩与转子位置关系曲线，进行齿槽转矩补偿。本发明在齿槽转矩的测量和补偿过程中，可以避免由于伺服电机的转矩波动或者电机控制导致的转矩波动，造成齿槽转矩测量不准的问题，可以实现精确的测量和补偿。
本发明转矩传感器通过联轴器与被测电机轴连接；转矩传感器与固定调节工装连接固定；固定调节工装包括调节杆、法兰盘、端板、花键套，调节杆、法兰盘、端板、花键套固定成一体，转矩传感器通过花键套与固定调节工装固定；电机轴、转矩传感器轴、花键套三者保证同轴；被测电机固定在端板上，法兰盘固定在端板上。通过固定调节工装调节、固定被测电机轴角度位置即转子位置，更加方便对转子位置的调整。
本发明齿槽转矩补偿时，将齿槽转矩数据取反，得到Tcomm-ost0；根据通讯控制造成的延时T以及当前的转速值计算得到对应的延时相位；根据延时相位，将Tcomm-ost0移相，得到需要补偿的转矩值Tcomm-ost，充分考虑到了通讯控制造成的延时T，进一步保证补偿的精确性。
附图说明
图1为本发明永磁同步电机齿槽转矩的测量及补偿系统框图；
图2为本发明永磁同步电机齿槽转矩的测量方法流程图；
图3为本发明永磁同步电机齿槽转矩的补偿方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，系统包括转矩测量模块和转矩补偿模块。
转矩测量模块：在被测电机上设有转子位置检测单元和转矩传感器；转子位置检测单元获得当前转子位置信号，并将转子位置信号传送至上位机，进行转子位置信息显示；转矩传感器获得当前齿槽转矩信号，并将齿槽转矩信号传送至示波器，进行齿槽转矩信息显示；将转子位置调整至下一间隔位置，重复上述检测，直至达到需要测试的转子位置范围，最终获得齿槽转矩与转子位置的关系曲线。转矩传感器通过联轴器与被测电机轴连接；转矩传感器与固定调节工装连接固定；通过固定调节工装调节、固定被测电机轴角度位置即转子位置，使得转子位置的调整更加方便。固定调节工装包括调节杆、法兰盘、端板、花键套，调节杆、法兰盘、端板、花键套固定成一体，转矩传感器通过花键套与固定调节工装固定；电机轴、转矩传感器轴、花键套三者保证同轴；被测电机固定在端板上，法兰盘固定在端板上。
实施时，位置检测单元包括电机位置传感器、位置检测反馈电路，此为现有技术，可以实时将转子位置通过CAN通讯反馈至上位机。位置传感器采用旋转变压器，固定在电机转子轴上面，位置检测反馈电路采用旋变解码芯片及其外围电路，通讯软件基于TI DSP 320F2xxx芯片，采用CAN通讯。位置检测反馈电路通过SPI通讯，将旋变解码芯片输出的电机位置测试值传输给TI芯片，TI芯片将接收到的位置信息解析后发至CAN总线。位置检测单元检测反馈精度达到0.1电角度。上位机通过CAN通讯读取所述位置检测单元传输到CAN总线上面的电机位置信号，实时显示。上位机采用MFC界面显示电机位置信息，显示精度等同于所述位置检测单元检测反馈精度。
转矩补偿模块：为对测量模块的输出数据经过移相和延时处理，累加到系统的转矩指令或者内部转矩需求中。由TI DSP 320F2xxx软件实现，转矩补偿模块取转矩测量模块输出的电机转子位置——齿槽转矩曲线作为输入，输出是电机控制中所需要的齿槽转矩补偿值。
如图2所示，本发明测量方法具体实施时包括以下步骤：
步骤1：位置检测单元上电，CAN通讯正常后，读取上位机显示的当前转子位置，通过固定调节工装的调节杆调节转子位置到零位，并通过固定调节工装对转子位置进行固定。测试时，将转子固定到转子零位值不一定是必须的，也可以根据齿槽转矩的周期特性固定在其他位置，固定零位置的目的是便于数据处理，提高参考便利。
步骤2：从示波器中读取转矩传感器输出的转矩信号，通过转矩信号和实际转矩的换算关系，计算出实际转矩，记录上位机读取的位置和实际转矩。不同的转矩传感器输出信号不同，但是都有具体的公式换算。使用转矩传感器输出转矩信号换算的优点是避免转矩显示器对转矩信号的处理造成失真，测量更加准确。本发明实施例中，采用的转矩传感器输出转矩是频率信号，采用的示波器含有频率模块和计算模块，可以设置频率转矩换算公式，因此，测试时可以直接得到实际齿槽转矩。
本发明实施例中，根据所用转矩传感器的参数，实际齿槽转矩的计算按照公式：Torque = A*F+B。其中，F为转矩传感器输出的频率值；A为频率扭矩的换算系数；B为转矩计算偏移量；Torque为实际齿槽转矩。
步骤3：将转子位置调整至下一间隔位置，重复步骤2，直至达到需要测试的转子位置范围。转子位置检测单元的位置检测精度直接影响到测量数据的精确度，本发明中采用的位置检测精度可达0.1电角度。测试中，有两个数据需要注意：一是测试数据位置间隔，二是测试位置范围。测试数据位置间隔决定齿槽转矩—位置曲线精确度，测试位置范围决定测试的齿槽转矩周期数。
本发明实施例中，转子位置检测精度达到0.1电角度，采用的测试数据间隔为0.5电角度，即从零位置开始，每隔0.5电角度，测试一次。
根据电机的极数和槽数计算出一个电周期中，齿槽转矩的周期数。根据齿槽转矩的周期数，确定预设停止测试位置。比如所测电机的一个电周期中，齿槽转矩周期数为n，则电角度(360/n)度，即对应一个齿槽转矩周期。测试时，最少测试0至(360/n)度位置，为了减小测量误差的影响，可以适当测试几个齿槽转矩周期，求取平均值。
步骤4：电机位置到达预设停止测试位置，停止测试。根据测试数据，得到齿槽转矩和转子位置曲线。
如图3所示，本发明补偿方法具体实施时包括以下步骤：
步骤1：将测量模块输出的齿槽转矩数据取反，得到Tcomm-ost0；
步骤2：根据电机控制的特点，找到由于通讯控制造成的延时T，根据T以及当前的转速值计算得到对应的延时相位；
步骤3：根据延时相位，将Tcomm-ost0移相，得到需要补偿的转矩值Tcomm-ost。若此时转矩需求是Tcomm，则电机控制需要执行的转矩指令应为：T = Tcomm - Tcomm-ost。
Claims (6)
1.一种永磁同步电机齿槽转矩的测量方法，其特征在于：在被测电机上设有转子位置检测单元和转矩传感器；
转子位置检测单元获得当前转子位置信号，并将转子位置信号传送至上位机，进行转子位置信息显示；转矩传感器获得当前齿槽转矩信号，并将齿槽转矩信号传送至示波器，进行齿槽转矩信息显示；
将转子位置调整至下一间隔位置，重复上述检测，直至达到需要测试的转子位置范围，最终获得齿槽转矩与转子位置的关系曲线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：转矩传感器通过联轴器与被测电机轴连接；转矩传感器与固定调节工装连接固定；通过固定调节工装调节、固定被测电机轴角度位置即转子位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：转子位置的测试间隔为0.5电角度，需要测试的转子位置范围根据被测电机的参数计算获得。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：示波器含有频率模块和计算模块，可以根据频率转矩换算公式，直接计算出实际齿槽转矩，频率转矩换算公式具体如下，
Torque = A*F+B；其中，F为转矩传感器输出的频率值；A为频率扭矩的换算系数；B为转矩计算偏移量；Torque为实际齿槽转矩。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：固定调节工装包括调节杆、法兰盘、端板、花键套，调节杆、法兰盘、端板、花键套固定成一体，转矩传感器通过花键套与固定调节工装固定；电机轴、转矩传感器轴、花键套三者保证同轴；被测电机固定在端板上，法兰盘固定在端板上。
6.一种利用权利要求1所述方法的永磁同步电机齿槽转矩补偿方法，其特征在于：基于测量获得的齿槽转矩与转子位置关系曲线，将齿槽转矩数据取反，得到Tcomm-ost0；根据通讯控制造成的延时T以及当前的转速值计算得到对应的延时相位；根据延时相位，将Tcomm-ost0移相，得到需要补偿的转矩值Tcomm-ost。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105841867A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-08-10 | 广东工业大学 | 永磁电机齿槽转矩的测量方法 |
| CN108540021A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-09-14 | 江西精骏电控技术有限公司 | 一种驱动电机转矩脉动主动补偿方法 |
| CN111277181A (zh) * | 2018-12-04 | 2020-06-12 | 西门子股份公司 | 同步电机的齿槽转矩的补偿 |
| CN112152534A (zh) * | 2020-10-20 | 2020-12-29 | 华中科技大学 | 一种基于静态测量的同步电机瞬态转矩测量装置及方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002186270A (ja) * | 2000-12-12 | 2002-06-28 | Yaskawa Electric Corp | サーボ制御装置 |
| JP3547657B2 (ja) * | 1999-07-22 | 2004-07-28 | 三菱電機株式会社 | モータ制御システム |
| CN101557193A (zh) * | 2009-04-22 | 2009-10-14 | 华中科技大学 | 非正弦反电动势表面式交流永磁电机矢量控制方法 |
| CN101723225A (zh) * | 2009-11-27 | 2010-06-09 | 上海永大吉亿电机有限公司 | 电梯用永磁同步曳引机齿槽转矩的补偿方法 |
| CN101799337A (zh) * | 2009-11-27 | 2010-08-11 | 上海永大吉亿电机有限公司 | 永磁同步电动机齿槽转矩的自动检测方法 |
| JP4910444B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2012-04-04 | 株式会社明電舎 | Ｐｍモータの制御装置 |
| CN103808444A (zh) * | 2014-02-14 | 2014-05-21 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种永磁同步电机齿槽转矩的测量系统 |
-
2014
- 2014-11-20 CN CN201410669121.5A patent/CN104333288A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3547657B2 (ja) * | 1999-07-22 | 2004-07-28 | 三菱電機株式会社 | モータ制御システム |
| JP2002186270A (ja) * | 2000-12-12 | 2002-06-28 | Yaskawa Electric Corp | サーボ制御装置 |
| JP4910444B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2012-04-04 | 株式会社明電舎 | Ｐｍモータの制御装置 |
| CN101557193A (zh) * | 2009-04-22 | 2009-10-14 | 华中科技大学 | 非正弦反电动势表面式交流永磁电机矢量控制方法 |
| CN101723225A (zh) * | 2009-11-27 | 2010-06-09 | 上海永大吉亿电机有限公司 | 电梯用永磁同步曳引机齿槽转矩的补偿方法 |
| CN101799337A (zh) * | 2009-11-27 | 2010-08-11 | 上海永大吉亿电机有限公司 | 永磁同步电动机齿槽转矩的自动检测方法 |
| CN103808444A (zh) * | 2014-02-14 | 2014-05-21 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种永磁同步电机齿槽转矩的测量系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘承军等: "永磁同步电机齿槽定位力矩补偿", 《电动机数学报》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105841867A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-08-10 | 广东工业大学 | 永磁电机齿槽转矩的测量方法 |
| CN105841867B (zh) * | 2016-05-20 | 2018-11-16 | 广东工业大学 | 永磁电机齿槽转矩的测量方法 |
| CN108540021A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-09-14 | 江西精骏电控技术有限公司 | 一种驱动电机转矩脉动主动补偿方法 |
| CN111277181A (zh) * | 2018-12-04 | 2020-06-12 | 西门子股份公司 | 同步电机的齿槽转矩的补偿 |
| CN111277181B (zh) * | 2018-12-04 | 2023-05-26 | 西门子股份公司 | 同步电机齿槽转矩的补偿方法及补偿设备 |
| CN112152534A (zh) * | 2020-10-20 | 2020-12-29 | 华中科技大学 | 一种基于静态测量的同步电机瞬态转矩测量装置及方法 |
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