CN106154101A - 永磁同步电机动力线与驱动线接法判定方法与判定装置 - Google Patents

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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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    • G01R31/58—Testing of lines, cables or conductors

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Abstract

本发明公开一种判定永磁同步电机动力线(A、B、C)与驱动线(U、V、W)连接的方法，并设计判定相序连接的装置。基于永磁同步电机动力线、驱动线以及霍尔信号的理论关系，编写判定方法程序。利用单片机对比较器和霍尔传感器的输入信号进行判定，间接判定动力线与霍尔信号的对应关系；单片机程序通过对驱动线信号和霍尔信号的分析，判定驱动线与霍尔信号对应关系，最终在液晶显示器上显示动力线与驱动线对应关系。本发明针对动力线与驱动线接线问题，提出一种判定正确相序接线的方法，设计判定相序的装置。通过设计的判定装置能够快速、准确得到相序接法，避免接线出错带来的电机故障、使用寿命缩短的问题。

Description

永磁同步电机动力线与驱动线接法判定方法与判定装置
技术领域
本发明涉及永磁同步电机领域，具体涉及到永磁同步电机动力线与驱动线接法判定方法与判定装置。
背景技术
永磁同步电机的高效率、高功率、高转矩、易控制等优点，使其被广泛应用到数控车床、机器人、电动汽车、航空航天上。永磁同步电机系统通常由驱动器、控制器、开关型霍尔位置传感器、电机本身构成。驱动器主要依据六项脉冲信号导通与关断六个IGBT管，输出三相驱动电压；控制器依据输出的霍尔信号完成六项脉冲的程序编写；开关型霍尔位置传感器主要对绕组信号进行检测。永磁同步电机动力线与驱动线的接法一直以来都是通过所给的技术资料进行连接，如动力线UVW分别接驱动线ABC表示正转，动力线VWU分别接驱动线ABC表示反转等等。但是，在没有技术资料下对于非专业技术人员来说，正确的接好动力线与驱动线显得十分困难。对于有些特定用途的永磁同步电机来说，如水泵电机转向必须正转，反转会使叶轮螺母松脱，导致叶轮脱落，最终出现电机故障等等，这就要求技术人员对正转接线清楚，避免接线错误。传统的动力线与驱动线接线方法是进行试凑接入，观察电机运行情况，直到达到要求结果，这对特定转向永磁同步电机显然是不允许的。随后，有些研究者通过手动转动电机，利用示波器测得电机每一相反电动势以及霍尔信号，判定霍尔传感器与绕组的位置关系。然后，依据控制器、驱动器所给技术资料，判定霍尔信号与驱动线关系，最终判定动力线与驱动线的对应关系。手动转动不能够保证电机稳定运行，这样测得反电动势、霍尔信号必然会有误差，精度不高，导致判定出现误差，手动转动下反电动势数值较小，需要高精度示波器测量。判定霍尔信号与驱动线对应关系还是停留在查找技术资料，对非专业技术人员显然不可行。为此，本发明依据前者方法的缺陷，设计动力线与驱动线接线判定装置，提出一种判定方法。
发明内容
本发明旨在提供一种永磁同步电机动力线与驱动线接法判定方法与判定装置，便于非专业技术人员也能够准确快速判定接线，实现电机的正常运行。
为解决以上技术问题，本发明提供以下技术方案：
动力线与驱动线判定方法以及判定装置设计如下：
1)依据运动的转子在永磁体中会产生反电动势，而反电动势与三相绕组位置是一一对应的，通过判定反电动势与霍尔位置传感器对应关系，可以间接判定三相霍尔位置传感器与三相动力线对应关系；
2)通过手动转动电机几个周期，会在动力线产生反电动势电压值，为了避免因为手动转速过慢产生的反电动势过小，将三相电压值彼此做比较，通过比较器得到比较的数字信号；
3)将得到的数字信号接入到单片机端口P0.0、P0.1、P0.2；
4)给霍尔传感器提供5V电压，测量手动转动电机下，开关型霍尔位置传感器的输出信号H1、H2、H3；
5)将霍尔输出信号接入单片机端口P0.3、P0.4、P0.5；
6)依据三相动力线两两比较信号，如EAB、EAC、EBC数字信号可以判定EA、EB、EC数字信号；
7)通过对比H1、H2、H3开关量与EA、EB、EC数字量，得到三相霍尔传感器与三相动力线对应关系，这部分可以通过单片机程序判定，判定结果由液晶1602进行显示；
8)选取某时刻三相霍尔数字信号接入换相控制器。一方面对于技术人员来说，可以依据霍尔数字信号编写换相程序；另一方面在程序已有的情况下，通入霍尔数字信号会使得六个IGBT管一个导通，一个关断，一个悬空，用万用表测得驱动线(U、V、W)上会产生电压，依据输入的霍尔数字信号与驱动器测得信号可以判定，二者对应关系；
9)单片机对测得的霍尔数字信号进行延长处理，目的是为了数字信号保持时间长些，可以在驱动线上测得电压值；
10)P0.3为霍尔信号H1的输出端口，P0.4为霍尔信号H2的输出端口，P0.5为霍尔信号H3的输出端口，如H1、H2、H3信号为1、0、悬空即单片机P0.3、P0.4、P0.5端口分别输出数字量1、0、悬空的信号，信号接入换相控制器，在驱动控制器的驱动线上必然会产生电压值，如U相显示电压值，V、W没有电压，这样可以确定P0.3口与H1对应，下一个时刻如果V相显示电压值，U、W没有电压，则霍尔信号中为1数字信号与其对应；
11)为了实现上述方法的智能化判定，对测得驱动线三相信号U、V、W进行降压处理，降压值要符合比较器工作电压。同样将得到的数字量比较信号通入单片机端口，编写程序判定三相数字霍尔信号H1、H2、H3与U、V、W对应关系，调用单片机判定得到的H1、H2、H3与A、B、C对应关系，得到最终动力线A、B、C与驱动线U、V、W对应接线关系，并在液晶显示屏显示对应关系。
附图说明
图1是本发明动力线与驱动线接法判定装置框图。
图2是本发明驱动控制器与换相控制器系统连接框图。
图3是本发明霍尔信号与驱动控制器信号连接框图。
具体实施方式
为说明本发明技术方案、优点、效益，下面将结合说明书附图对本发明技术方案进行详细描述。
结合图1本发明动力线与驱动线接法判定装置：主要由比较器、永磁同步电机、开关型霍尔位置传感器、AC/DC降压电路、单片机以及液晶显示屏。
比较器：传统方法用示波器观测三相反电动势波形，在手动转动下电机的反电动势过小，波形也不稳定，给判定带来困扰。采用数字量比较器，用反电动势两两作为比较器的输入信号，输出二者比较的数字量，避开测量值过小问题，示波器测量波形不稳定的困扰。如在某时刻EAB=1，下一个时刻EAC=1，由于都是数字量，这样可以定义EA=1，EB=0，下一时刻EA=1，EC=0，依据换相变换原理每次只能改变一相以及变换的上一时刻与下一时刻开关量不变性，确定另一相开关量。在这里EA=1，EB=0，EC=1，下一时刻EA=1，EB=0，EC=0，依据此方法确定整个周期EA、EB、EC开关量，方便与霍尔数字信号进行对比。在这里关于算法的理论，用单片机编写程序判定，将最终判定的EA、EB、EC开关量存储，便于调用对比。
AC/DC降压电路：驱动线的三相电压测量，一方面数值过大，单片机不可测；另一方面用示波器或万用表，不能够实现智能化、出现测量安全问题等等。在这里通过AC/DC电路对电压进行降压，保证单片机能够在此电压下正常工作，降压信号通入单片机的接口，利用程序进行A/D转换。最终实现驱动线UVW与霍尔开关量H1、H2、H3的对比，判定对应关系。
永磁同步电机、开关型霍尔位置传感器、单片机以及液晶显示屏，永磁同步电机的动力线ABC通过比较器接入单片机接口，三相开关型霍尔传感器信号直接接入单片机接口，利用理论算法得到动力线ABC与霍尔信号H1、H2、H3对应关系，依据驱动线与霍尔信号H1、H2、H3对应关系，判定动力线与驱动线对应接法。通过液晶显示出最终接线结果，方便快捷准确的完成接线。
其他，前面关于动力线与驱动线的接法，都是在手动转动电机正转或者反转的情况。因此，保证永磁同步电机手动转动电机方向一致，才能判定接线。如要求正确接入反转下动力线与驱动线的相序，将动力线ABC接入比较器输入端，霍尔输出信号H1、H2、H3接入单片机接口，动力线接入AC/DC电路输入端，手动反转电机几周，在显示屏会显示动力线ABC与驱动线UVW对应接线。最后，依据动力线ABC与驱动线UVW对应关系连接，给电机供电便可实现反转。通过该装置不需要对永磁同步电机的原理，接线关系深入了解，只需要知道动力线ABC驱动线UVW即可。该装置只需要将动力线、驱动线接入到单片机系统，依据显示屏显示结果对应关系接入即可。
该方法与判定装置，能够准确、快捷的判定ABC与UVW对应接线，并且通过单片机实现方法的智能化操作，不需要深入了解系统的原理，即可完成接线。这对于特定转向的电机来说，该判定装置具有重要应用价值。

Claims (7)

1.永磁同步电机动力线与驱动线接法判定方法与判定装置，其特征在于：通过对动力线ABC与驱动线UVW接线理论方法的分析，编写相关判定程序，利用单片机实现算法的可视化、智能化，设计能够快速、准确判定接线的装置。
2.所述装置主要功能：显示屏完成接法的可视化，单片机则是完成算法的智能化，数字量比较器、AC/DC降压电路主要是针对信号进行处理，便于单片机接收、算法编写并做出判断。
3.根据权利要求书1所述的永磁同步电机动力线与驱动线接法判定方法与判定装置，其特征在于：选择数字量比较器，一方面将反电动势进行两两比较，可以避免反电动势过小难测的问题；另一方面数字量信号可以方便单片机处理，方便与霍尔信号对比。
4.根据权利要求书1所述的永磁同步电机动力线与驱动线接法判定方法与判定装置，其特征在于：AC/DC降压电路，将驱动线电压调节为单片机工作电压值，利用程序实现A/D转换。
5.根据权利要求书1所述的永磁同步电机动力线与驱动线接法判定方法与判定装置，其特征在于：显示屏可视化显示，通过单片机的程序化处理，将判定结果直接显示在显示屏，指导用户接线。
6.根据权利要求书1所述的永磁同步电机动力线与驱动线接法判定方法与判定装置，其特征在于：单片机程序算法编写，单片机主要完成装置的智能化，对理论算法进行程序编写，实现信号处理与发送。
7.根据权利要求书1所述的永磁同步电机动力线与驱动线接法判定方法与判定装置，其特征在于：抛弃传统的人工检测，要求检测设备精度高的要求的难题，采用单片机为主体，对动力线ABC、驱动线UVW、霍尔信号H1H2H3信号进行接收发送处理，利用程序处理输入信号，液晶显示最终接线结果。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108693436A (zh) * 2017-04-11 2018-10-23 郑州宇通客车股份有限公司 永磁同步电机动力线接线相序检测方法和检测系统
CN112067996A (zh) * 2020-09-16 2020-12-11 岳延香 一种永磁同步电动机空载反电动势测量方法、系统及装置

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