CN106872809A - 一种基于压频控制方法的定子相序检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于压频控制方法的驱动电机定子相序检测装置。由上位机、通讯模块、低压电池、高压电池、逆变器、示波器、定子构成；通过压频控制使低压电池、高压电池、逆变器、通讯模块、上位机联合工作并控制定子供电电压和供电电压保护，进而通过示波器观测定子相电流，实现定子相序正确性检测；同现有技术相比，能够在定子线圈还未浸漆固定且无需与定子配套的转子配合，即能够检测定子相序是否连接错误，能够在电机总成装配前，发现相序错误，并及时返工。同时提供了一种定子供电电压超限保护功能，有效地降低了电机总成故障率，提升了产品质量，节约了成本，该方法实现简单、通用性强、可靠性好、检测精度高。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车用驱动电机技术领域，涉及一种驱动电机定子相序检测装置，特别是一种基于压频控制方法的驱动电机定子相序检测装置。
背景技术
随着传统能源即将面临枯竭的严峻问题、以及排放污染对人类生存环境的威胁，新能源汽车作为一种低排放，少污染的交通工具在全球范围内飞速发展，已经成为各大汽车厂的重要战略发展方向。
驱动电机作为新能源汽车的一个关键动力源，其定子绕组相序的正确与否至关重要，如果定子绕组的相序接错，会导致电机的旋转方向不正确，还直接影响电机的转矩输出，导致电机无法正常运转、甚至烧毁。
在本发明以前的现有技术中，专利文献CN102331531B公开了一种检测电机定子相序的装置，该装置需要与待测定子相匹配的转子配合，手动转动转子，通过示波器观测反电动势波形，检测定子相序是否正确，因此在利用此方法进行定子相序检测时，必须是与定子相匹配的转子已经生产装配完毕，否则对于没有相匹配转子的定子相序无法通过此方法检测，且检测过程中，由于未给电机供电，需要手动转动转子，批量检测时，需要的人力成本较高。专利文献CN204439731U中公开了一种电机定子相序检测装置，此方法不需要相匹配的转子配合，通过切换电源开关观测指示机构旋转方向，此检测方法不够精准，容易出现识别错误。且检测过程中需要手动切换，批量检测时，需要的人力成本较高。专利文献CN103825518A中公开了一种三相永磁同步电动机相序检测和转子初始位置定位系统及方法，是在转子安装完毕后才进行定子相序检测，未能够在定子生产下线初期时，及时检测相序是否正确，批量检测时，如果定子相序连接错误，将导致定子返工困难，工期延误，甚至报废，造成很大的经济损失。
发明内容
针对上述现有技术的缺点和不足，本发明目的在于，提供一种基于压频控制方法的定子相序检测装置，该检测装置无需安装配套转子，在定子线圈刚下线且还未浸漆固定时即可进行检测，可有效地降低电机总成故障率，提升产品质量，节约成本，且实现简单、通用性强、可靠性好、检测精度高。
现将本发明构思及技术解决方案叙述如下：
本发明一种基于压频控制方法的定子相序检测装置的基本构思是，通过调压调频的方式使定子的运动曲线保持平滑，控制定子电压幅值和电压频率的占空比，进而控制定子端的三相供电电压大小，使定子供电电压实现超限保护功能，以确保能够通过示波器清晰地观测定子的相电流波形，保证检测精确度。
本发明一种基于压频控制方法的定子相序检测装置的具体技术解决方案，其特征在于：由上位机、通讯模块、低压电池、高压电池、逆变器、示波器、定子构成；通过压频控制使低压电池、高压电池、逆变器、通讯模块、上位机联合工作并控制定子供电电压和供电电压保护，进而通过示波器观测定子相电流，实现定子相序正确性检测；所述的上位机将设置好的定子极对数、电压幅值、电压频率信号通过通讯模块发送至逆变器的控制模块；所述低压电池给逆变器中的控制模块供电；所述的逆变器由控制模块、驱动模块、绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)组成；所述逆变器的控制模块包括高压电源信号、高压电源电压信号处理模块、电机机械转速转换至电角速度模块、电压变换模块、电压调制模块；所述高压电池通过逆变器中的绝缘栅双极型晶体管IGBT工作转换成三相电后给定子供电。
本发明进一步提供一种基于压频控制方法的定子相序检测装置，其特征在于：上位机中设置与待测定子相同的极对数，其范围在4-20对、设置定子供电电压的幅值范围在5V～母线电压/1.732V之间、设置定子供电电压的频率范围为2～20HZ；极对数、定子供电电压幅值、电压频率控制指令，通过通讯模块发送至逆变器的控制模块中。
本发明进一步提供一种基于压频控制方法的定子相序检测装置，其特征在于：逆变器的控制模块接通讯模块指令，根据接收到的电压幅值，送至高压电源电压信号处理模块对电压幅值进行超限保护；根据接收到的极对数、电压频率在电机机械转速转换至电角速度模块中计算输出电角速度值；母线电压值、电角速度值、电压幅值再通过电压变换模块，计算出Alpha轴电压值，Beta轴电压值，再经电压调制模块计算输出相应的占空比，且当电压幅值超过设定值上限时限制至最大值，当电压幅值小于设定值下限时限制至最小值。
本发明进一步提供一种基于压频控制方法的定子相序检测装置，其特征在于：逆变器的控制模块将占空比输出给驱动模块，通过驱动模块中的功率放大电路实现弱电控制强电，驱动IGBT工作输出三相交流电，为定子提供供电电压。
本发明进一步提供一种基于压频控制方法的定子相序检测装置，其特征在于：定子U相与逆变器的绝缘栅双极型晶体管IGBT输出的U相连接，定子V相与逆变器的绝缘栅双极型晶体管IGBT输出的V相连接，定子W相与逆变器的绝缘栅双极型晶体管IGBT输出的W相连接，逆变器的绝缘栅双极型晶体管IGBT的供电端正极与高压电池正极相连接，逆变器的绝缘栅双极型晶体管IGBT的供电端负极与高压电池负极相连接，提供定子供电回路，使用量程为0-100V的高压供电电源。
本发明进一步提供一种基于压频控制方法的定子相序检测装置，其特征在于：逆变器中控制模块的电压幅值控制指令和电压频率控制指令决定占空比的幅值和频率，进而控制定子端的三相供电电压大小。
本发明一种基于压频控制方法的定子相序检测装置同现有技术相比，能够在定子线圈下线、还未浸漆固定时，且无需与定子配套的转子配合，即能够检测定子相序是否连接错误，能够在电机总成装配前，发现相序错误，并及时返工。同时提供了一种定子供电电压超限保护功能，此部分功能在控制模块中的母线电压信号处理部分，当电压幅值超过电压设定值上限时，限制电压幅值至最大值，进而保护定子在检测相序的过程中不会由于供电电压过高而受到损害；当电压幅值小于电压设定值下限时，限制电压幅值至最小值，保证定子供电电压不能过低，确保能够通过示波器清晰地观测相电流波形，保证检测精确度。当定子通电后，观测相电流相序关系，判断定子相序是否连接错误。本发明有效地降低了电机总成故障率，提升了产品质量，节约了成本，该方法实现简单、通用性强、可靠性好、检测精度高。
附图说明
图1：本发明中所述的电机定子相序检测装置示意图
其中：1-上位机 2-通讯模块 3-低压电池 4-高压电池 5-逆变器 6-示波器 7-定子，5-逆变器中包含控制模块、驱动模块和IGBT
图2：本发明中所述逆变器的控制模块的主功能示意框图
其中：8-通讯软件 9-高压电源信号 10-高压电源电压信号处理 11-电机机械转速转换至电角速度模块 12-电压变换模块 13-电压调制模块 14-U相占空比 15-V相占空比 16-W相占空比
具体实施方案
现结合附图对本发明系一种基于压频控制方法的定子相序检测装置的具体实施方式作进一步详细说明。
下面参照说明书附图中的各部分，详细阐述本发明的具体实施方式：
步骤1：将低压电池3与逆变器5中的控制模块连接，实现控制模块供电；
步骤2：将定子U相与逆变器中IGBT的U相输出端连接，定子V相与逆变器IGBT的V相输出端连接，定子W相与逆变器IGBT的W相输出端连接，逆变器的绝缘栅双极型晶体管IGBT的供电端正极与高压电池4正极相连接，负极与高压电池4负极相连接，提供定子供电回路，推荐使用量程0-100V的高压供电电源。
步骤3：将逆变器的控制模块与通讯模块2连接，通讯模块2与上位机1连接，且上位机1中需要安装通讯软件，提供通讯信息传递回路。
步骤4：上位机1中打开通讯软件界面，设置与待测定子极对数相同的极对数、推荐设定的极对数范围在4-20对极、设置定子供电电压的幅值，推荐设置的电压幅值范围在5V～母线电压/1.732V之间、设置定子供电电压的频率，推荐设置频率范围为2～20HZ。
步骤5：极对数、定子供电电压幅值、电压频率控制指令，通过通讯模块2发送至逆变器5的控制模块中。
步骤6：逆变器5的控制模块接收通讯模块2发送的控制指令，根据接收到的电压幅值，通过控制模块中的高压电源电压信号处理模块，对电压幅值进行超限保护；根据接收到的极对数、电压频率在电机机械转速转换至电角速度模块中计算电角速度值；母线电压值、电角速度值、电压幅值再通过控制模块的电压变换模块，计算出Alpha轴电压值，Beta轴电压值，计算所得的Alpha轴电压值和Beta轴电压值，再经过控制模块的电压调制模块计算，输出相应的占空比，且当电压幅值设置超过设定值上限时，限制设定值至最大值；保护被检测定子在供电电压过高的情况下，不受损害。当电压幅值设置小于设定值下限时，限制设定值至最小值；保证定子供电电压不至过低，确保检测精确度。
步骤7：步骤6中计算所得的占空比，输出给逆变器中的驱动模块，驱动模块通过内部的功率放大电路实现弱电控制强电，驱动IGBT工作，IGBT工作后，输出三相交流电，为定子提供供电电压。
步骤8：定子通入三相交流电后，通过示波器观测相电流相序，检测定子相序是否正确。
Claims (6)
1.一种基于压频控制方法的定子相序检测装置，其特征在于：由上位机、通讯模块、低压电池、高压电池、逆变器、示波器、定子构成；通过压频控制使低压电池、高压电池、逆变器、通讯模块、上位机联合工作并控制定子供电电压和供电电压保护，通过示波器观测定子相电流，实现定子相序正确性检测；所述的上位机设置定子极对数、电压幅值、电压频率信号，通过通讯模块发送至逆变器的控制模块；所述低压电池给逆变器中的控制模块供电；所述的逆变器由控制模块、驱动模块、绝缘栅双极型晶体管IGBT构成；所述逆变器的控制模块包括高压电源信号、高压电源电压信号处理模块、电机机械转速转换至电角速度模块、电压变换模块、电压调制模块；所述高压电池通过逆变器中的绝缘栅双极型晶体管IGBT工作转换成三相电后给定子供电。
2.根据权利要求1所述的一种基于压频控制方法的定子相序检测装置，其特征在于：上位机中设置与待测定子相同的极对数，其范围在4-20对、设置定子供电电压的幅值范围在5V～母线电压/1.732V之间、设置定子供电电压的频率范围为2～20HZ；极对数、定子供电电压幅值、电压频率控制指令，通过通讯模块发送至逆变器的控制模块中。
3.根据权利要求1所述的一种基于压频控制方法的定子相序检测装置，其特征在于：逆变器的控制模块接通讯模块指令，根据接收到的电压幅值，送至高压电源电压信号处理模块对电压幅值进行超限保护；根据接收到的极对数、电压频率在电机机械转速转换至电角速度模块中计算出电角速度值；母线电压、电角速度、电压幅值通过电压变换模块，计算Alpha轴电压值，Beta轴电压值，再经电压调制模块计算输出相应的占空比，且当电压幅值超过设定值上限时限制至最大值，当电压幅值小于设定值下限时限制至最小值。
4.根据权利要求1所述的一种基于压频控制方法的定子相序检测装置，其特征在于：逆变器的控制模块输出占空比给驱动模块，通过驱动模块中的功率放大电路实现弱电控制强电，驱动IGBT工作输出三相交流电，为定子提供供电电压。
5.根据权利要求1所述的一种基于压频控制方法的定子相序检测装置，其特征在于：定子U相与逆变器的绝缘栅双极型晶体管IGBT输出的U相连接，定子V相与逆变器的绝缘栅双极型晶体管IGBT输出的V相连接，定子W相与逆变器的绝缘栅双极型晶体管IGBT输出的W相连接，逆变器的绝缘栅双极型晶体管IGBT的供电端正极与高压电池正极相连接，逆变器的绝缘栅双极型晶体管IGBT的供电端负极与高压电池负极相连接，使用量程为0-100V的高压供电电源。
6.根据权利要求3所述的一种基于压频控制方法的定子相序检测装置，其特征在于：逆变器中控制模块的电压幅值控制指令和电压频率控制指令决定占空比的幅值和频率，进而控制定子端的三相供电电压大小。
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