CN111953253A - 一种电机极对数辨识系统和矢量控制电机极对数辨识方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电机极对数辨识系统，包括运算中心、驱动器和位置传感器；驱动器包括电源以及并联于电源两端的多个计量桥臂，每个计量桥臂由两个串联连接的开关管组成，每个计量桥臂中两个开关管串联连接处作为驱动器输出端接入待测电机输入端；位置传感器固定安装于待测电机，运算中心设有若干个PWM信号输出端，每个PWM信号输出端与每个计量桥臂的两端对应连接，驱动器输出端、位置传感器还分别接入运算中心输入端。本发明还提供了一种矢量控制电机极对数辨识方法，包括使用上述计量系统计量电机极对数的步骤。采用本发明的技术方案，能够快速计量得出电机极对数，计量精度高，计算过程简单，适用范围广。

Description

一种电机极对数辨识系统和矢量控制电机极对数辨识方法
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别是指一种电机极对数辨识系统和矢量控制电机极对数辨识方法。
背景技术
电机是能够将电能转换为电机轴转动的机械动能的重要的能量转换装置，如今，电机在国民经济各个工业部门中均有广泛的运用，电机在制造出库以后，相应的供应商会提供电机极对数，然而，在实际应用中，由于电机使用手册缺失等原因，使用户无法知晓电机极对数，而用户迫切需要根据电机极对数选择针对电机运行的相应控制模式，以达到精准控制的目的，这时，用户即迫切需要计量得出电机极对数，现有技术中，电机极对数的计量主要有两种方法，第一种方法是通过在待测电机上安装霍尔传感器元件，通过霍尔传感器元件获取电机运行时的某个参数，当电机转子转动一周时，相应霍尔传感器测量所得参数的变化次数即为电机极对数，这种方法，当电机转速很快时，测量精度较差，第二种方法是首先测量电机运行时的相电流，并绘制出相应的相电流时变曲线，再根据相电流时变曲线应用傅里叶变换方法经过复杂的计算得出电机极对数，这种方法耗费的运算时间较长，人工劳动强度大，上述两种方法均不无法在现场应用环境中快速计量得出电机极对数，因而适用范围有限。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电机极对数辨识系统。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供了一种电机极对数辨识系统，包括运算中心、驱动器和位置传感器；
驱动器：所述驱动器用于驱动待测电机运行，所述驱动器包括电源以及并联连接在电源两端的多个计量桥臂，所述计量桥臂数量与待测电机定子相数相同，每个计量桥臂由两个串联连接的开关管组成，每个计量桥臂中两个开关管串联连接处作为所述驱动器输出端接入待测电机输入端；
位置传感器：所述位置传感器固定安装于待测电机，用于获取待测电机运行时转子的相位角；
运算中心：所述运算中心用于计量待测电机的极对数，所述运算中心设有若干个PWM信号输出端，每个PWM信号输出端与每个计量桥臂的两端一一对应连接，所述驱动器输出端、位置传感器还分别接入所述运算中心输入端。
所述运算中心为DSP控制器、FPGA控制器、STM32控制器或微芯控制器。
所述开关管为MOS管、IPM模块或IGBT模块。
所述位置传感器为增量式编码器、绝对式编码器、旋转变压器、磁编码器或光栅尺。
所述待测电机为永磁同步电机、直流无刷电机、三相交流电机或多相交流电机。
此外，本发明还提供了一种使用所述电机极对数辨识系统的矢量控制电机极对数辨识方法，包括以下步骤：
步骤一：运算中心采用基于矢量控制的电机控制算法。d轴给定占空比为Ud的PWM信号，其中Ud小于待测电机额定电流的占空比。q轴给定占空比为0，矢量控制算法初始电角度给定为0°。通过位置传感器获取待测电机停止运行时的终止相角θ0；
步骤二：通过运算中心再次给定d轴占空比为Ud的PWM信号，q轴给定占空比仍为0，给定初始电角度为90°。通过位置传感器获取待测电机停止运行时的终止相角θt；
步骤三：根据下式计算得出θerr：
Figure BDA0002627750280000031
步骤四：根据下式计算得出待测电机极对数p，其中p采用四舍五入法取整。
Figure BDA0002627750280000032
本发明的有益效果在于：采用本发明的技术方案，能够在各种场合运用电机时，使用户快速计量得出电机极对数，便于用户根据需要选择针对电机运行的相应控制模式，从而以达到精准控制的目的，不仅计量精度高，而且适用范围广，能够适用于各种不同类型的电机产品，此外，需要用户进行计算的过程极少，减轻了用户劳动强度。
附图说明
图1是发明电机极对数辨识系统的电路原理图。
图2是三相交流电机在给定电角度为0°和Ud时的转子位置示意图；
图3是三相交流电机在给定电角度为90°和Ud时的转子位置示意图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，本发明提供了一种电机极对数辨识系统，包括运算中心、驱动器和位置传感器；
驱动器：所述驱动器用于驱动待测电机运行，所述驱动器包括电源以及并联连接在电源两端的多个计量桥臂，所述计量桥臂数量与待测电机定子相数相同，每个计量桥臂由两个串联连接的开关管组成，每个计量桥臂中两个开关管串联连接处作为所述驱动器输出端接入待测电机输入端；优选所述开关管为MOS管、IPM模块或IGBT模块。另外，所述待测电机为永磁同步电机、直流无刷电机、三相交流电机或多相交流电机。
位置传感器：所述位置传感器固定安装于待测电机，用于获取待测电机运行时转子的相位角；优选所述位置传感器为增量式编码器、绝对式编码器、旋转变压器、磁编码器或光栅尺。
运算中心：所述运算中心用于计量待测电机的极对数，所述运算中心设有若干个PWM信号输出端，每个PWM信号输出端与每个计量桥臂的两端一一对应连接，所述驱动器输出端、位置传感器还分别接入所述运算中心输入端。优选所述运算中心为DSP控制器、FPGA控制器、STM32控制器或微芯控制器。
此外，本发明还提供了一种使用如前所述电机极对数辨识系统的矢量控制电机极对数辨识方法，包括以下步骤：
步骤一：运算中心采用基于矢量控制的电机控制算法。d轴给定占空比为Ud的PWM信号，其中Ud小于待测电机额定电流的占空比。q轴给定占空比为0，矢量控制算法初始电角度给定为0°。通过位置传感器获取待测电机停止运行时的终止相角θ0；
步骤二：通过运算中心再次给定d轴占空比为Ud的PWM信号，q轴给定占空比仍为0，给定初始电角度为90°。通过位置传感器获取待测电机停止运行时的终止相角θt；
步骤三：根据下式计算得出θerr：
Figure BDA0002627750280000051
步骤四：根据下式计算得出待测电机极对数p，其中p采用四舍五入法取整。
Figure BDA0002627750280000052
采用本发明的技术方案，能够在各种场合运用电机时，使用户快速计量得出电机极对数，便于用户根据需要选择针对电机运行的相应控制模式，从而以达到精准控制的目的，不仅计量精度高，而且适用范围广，能够适用于各种不同类型的电机产品，此外，需要用户进行计算的过程极少，减轻了用户劳动强度。

Claims (6)

1.一种电机极对数辨识系统，其特征在于：包括运算中心、驱动器和位置传感器；
驱动器：所述驱动器用于驱动待测电机运行，所述驱动器包括电源以及并联连接在电源两端的多个计量桥臂，所述计量桥臂数量与待测电机定子相数相同，每个计量桥臂由两个串联连接的开关管组成，每个计量桥臂中两个开关管串联连接处作为所述驱动器输出端接入待测电机输入端；
位置传感器：所述位置传感器固定安装于待测电机，用于获取待测电机运行时转子的相位角；
运算中心：所述运算中心用于计量待测电机的极对数，所述运算中心设有若干个PWM信号输出端，每个PWM信号输出端与每个计量桥臂的两端一一对应连接，所述驱动器输出端、位置传感器还分别接入所述运算中心输入端。
2.如权利要求1所述的电机极对数辨识系统，其特征在于：所述运算中心为DSP控制器、FPGA控制器、STM32控制器或微芯控制器。
3.如权利要求1所述的电机极对数辨识系统，其特征在于：所述开关管为MOS管、IPM模块或IGBT模块。
4.如权利要求1所述的电机极对数辨识系统，其特征在于：所述位置传感器为增量式编码器、绝对式编码器、旋转变压器、磁编码器或光栅尺。
5.如权利要求1所述的电机极对数辨识系统，其特征在于：所述待测电机为永磁同步电机、直流无刷电机、三相交流电机或多相交流电机。
6.一种使用如权利要求1至5任一项所述电机极对数辨识系统的矢量控制电机极对数辨识方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：运算中心采用基于矢量控制的电机控制算法，d轴给定占空比为Ud的PWM信号，其中Ud小于待测电机额定电流的占空比。q轴给定占空比为0，矢量控制算法初始电角度给定为0°，通过位置传感器获取待测电机停止运行时的终止相角θ0；
步骤二：通过运算中心再次给定d轴占空比为Ud的PWM信号，q轴给定占空比仍为0，给定初始电角度为90°。通过位置传感器获取待测电机停止运行时的终止相角θt；
步骤三：根据下式计算得出θerr：
Figure FDA0002627750270000021
步骤四：根据下式计算得出待测电机极对数p，其中p采用四舍五入法取整；
Figure FDA0002627750270000022
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