CN206894546U - 一种永磁同步电机旋变初始零位角校准系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种永磁同步电机旋变初始零位角校准系统，属于电机校准领域。本实用新型包括上位机、校准台架，所述校准台架上设有带动被测电机转动的稳速电机、用于获取被测电机转矩的转矩仪，所述稳速电机包括稳速控制器和与稳速控制器相连的第一电机，被测电机包括被测控制器和与被测控制器相连的第二电机，所述第一电机和第二电机通过连接轴同轴连接，所述转矩仪与连接轴相连，所述上位机分别与转矩仪、被测控制器和稳速控制器相连，所述上位机控制被测电机和稳速电机运动。本实用新型能够满足高速功率需求，提高检测精度，有效降低现有产品缺陷；降低成本，减少人工强度，提高调整效率。

Description

一种永磁同步电机旋变初始零位角校准系统

技术领域

本实用新型涉及电机校准领域，尤其涉及一种永磁同步电机旋变初始零位角校准系统。

背景技术

永磁同步电机转子的位置信息直接影响电机转矩控制、速度控制的精度和动态性能，需要安装位置传感器来获取电机转子的准确位置信息，通常采用旋转变压器（简称旋变）来实现，旋转变压器用于各种伺服控制系统，而旋转变压器的零位角和永磁同步电机的零位角存在偏差，即通常说的零位初始角。永磁同步电机和旋转变压器的制作与安装公差又导致偏差不固定，因此需要采用一种校准系统对旋转变压器初始角度位置进行校准。

传统的零位初始角检测系统是给待测电机绕组通以额定电流大小的直流电流，或施加固定电角度的电压（电流）矢量，电机停稳之后读取的旋变角度即为零位初始角度。此种系统操作复杂，耗时较长，效率比较低。。由于电机负载或电机摩擦转矩比较大时会有较大的检测误差，导致影响零位初始角度的精度。

实用新型内容

为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种永磁同步电机旋变初始零位角校准系统。

本实用新型校准系统，包括上位机、校准台架，所述校准台架上设有带动被测电机转动的稳速电机、用于获取被测电机转矩的转矩仪，所述稳速电机包括稳速控制器和与稳速控制器相连的第一电机，被测电机包括被测控制器和与被测控制器相连的第二电机，所述第一电机和第二电机通过连接轴同轴连接，所述转矩仪与连接轴相连，所述上位机分别与转矩仪、被测控制器和稳速控制器相连，所述上位机控制被测电机和稳速电机运动。

本实用新型作进一步改进，所述校准台架上还设有触摸屏，所述触摸屏设置在转矩仪和上位机之间。

本实用新型作进一步改进，所述触摸屏和稳速控制器中设有终端电阻。

本实用新型作进一步改进，所述终端电阻的阻值为120欧姆。

本实用新型作进一步改进，所述上位机、触摸屏、转矩仪、稳速控制器、被测控制器之间通过CAN总线连接。

本实用新型作进一步改进，所述CAN总线采用屏蔽双绞线。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：初始角度校正准确度高，能够满足高速功率需求，提高检测精度，有效降低现有产品缺陷；降低成本，不需要再使用工装进行标定，减少了调试工序，减少人工强度，提高调整效率；操作更加简单易懂，只需关注旋转变压器手动调整位置，整个校准过程简单可靠。

附图说明

图1为本实用新型系统结构示意图；

图2为本实用新型CAN网络连接示意图；

图3为本实用新型系统的校准方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型的永磁同步电机旋变初始零位角校准系统包括上位机、校准台架，所述校准台架上设有带动被测电机转动的稳速电机、触摸屏、用于获取被测电机转矩的转矩仪，所述稳速电机包括稳速控制器和与稳速控制器相连的第一电机，被测电机包括被测控制器和与被测控制器相连的第二电机，所述第一电机和第二电机通过连接轴同轴连接，所述转矩仪分别与连接轴和触摸屏相连，所述上位机分别与触摸屏、被测控制器和稳速控制器相连，所述上位机控制被测电机和稳速电机运动，本例的稳速电机和被测电机被固定在校准台架上，然后由稳速电机拖动被测电机转动。

如图2所示，所述上位机、触摸屏、转矩仪、稳速控制器、被测控制器之间通过CAN（Controller Area Network, 控制器局域网络）总线连接，所有的数据传送通过CAN网络进行通讯，所述触摸屏进行显示和简单的操作，通过CAN网络发送数据及指令给电脑上位机，然后电脑上位机给两台电机发送控制指令，通过电机控制器控制两个电机的运行。

本例的触摸屏也可以设置在电脑端，或者与上位机合二为一设置。通过线缆与转矩仪等装置相连。本例的校准系统结构简单，操作方便，只需将待测电机固定在校准台架上，与第一电机和电脑上位机连接好，即可进行校准。

其中，所述触摸屏和稳速控制器中设有终端电阻，安全性更好，优选地，所述终端电阻的阻值为120欧姆。为了保证校准系统具有良好的抗干扰性，CAN网络采用屏蔽双绞线，并做好接地措施。

如图3所示，本实用新型系统的校准方法，包括如下步骤：

S1：开始，利用触摸屏设置第一电机和第二电机的额定电流、额定转速，并将参数发送至上位机电脑，上位机采集到步骤S1的参数后，生成三组控制命令，分别为零位粗调控制命令、正转控制命令和反转控制命令。

S2：零位粗调步骤：通过触摸屏设置第一电机、第二电机的电流及转速，然后上位机电脑采集到触摸屏发送的零位粗调指令后，执行零位粗调控制命令，将设置的第一电机、第二电机的电流及转速分别发送给对应的电机控制器，电机控制器控制两个电机的运行，等第一电机和第二电机运行稳定后，通过触摸屏实时读取转矩仪的反馈转矩，并手动对旋变（旋转变压器）的位置进行粗调，直至反馈扭矩接近零。

S3：零位粗调后，点击触摸屏上的零位微调按钮，上位机执行正转控制命令，根据额定电流、额定转速的值设置第一电机和第二电机的电流和转速，控制待测电机正转，记录反馈扭矩T1；然后自动跳转至反转控制命令，让第一电机和第二电机以相同的电流和转速，控制待测电机反转，记录反馈扭矩T2。

S4：最后，上位机计算反馈扭矩T1和反馈扭矩T2的平均扭矩T3，手动调节旋变初始位置，使当前反馈扭矩等于平均扭矩T3，此时，上位机提示OK，校准完成。

本例的触摸屏增加控制帧，将设置的电流命令、速度命令和执行步骤通过CAN网络传输至电脑上位机。触摸屏实时显示转矩仪数据信息，记录正反转时的转矩信息，并提示旋变零位校准是否符合预期。为了规范稳速控制器CAN协议，本例通过电脑上位机控制稳速电机进行调速。

电脑上位机作为整个系统的总控制单元，通过速度控制稳速电机，通过电流控制被测电机，并接收触摸屏的电流、速度和执行指令来调度整个系统。

作为一个实施例，在步骤S1中，设定第一电机和第二电机的额定电流为200A，额定转速为5000转/min，在零位粗调步骤S2中，设置第一电机的电流为额定电流负常数的二分之一，也就是-100A，第二电机的电流为零；转速为额定转速正常数的五分之一，也就是1000转/min。

在步骤S3中的微调过程中，正转时，设置第一电机的电流为额定电流的负常数即-200A，第二电机的电流为额定电流正常数的四分之一即50A；转速为额定转速的正常数即5000转/min；反转时，设置第一电机的电流为额定电流的正常数即200A，第二电机的电流为额定电流负常数的四分之一即-50A；转速为额定转速的负常数即-5000转/min。

当然，本例的额定电流和额定速度也可以设置为其他的数值，在粗调过程中和微调过程中，也可以设置为额定电流和额定速度的其他倍数。

本实用新型可独立实现旋变零位初始角度校准，勿须在零位角度校准之前采用预定位法，可节省不少时间和人力成本。采用上位机自动控制稳速电机转速和被测电机电流的方式，只需测试人员手动调整旋变初始位置，直至上位机软件提示校准OK。此方法可提高零位校准的一致性，使初始角度校正准确度高，能够满足高速功率需求，提高检测精度；同时保证了整个校准过程简单可靠。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种永磁同步电机旋变初始零位角校准系统，其特征在于：包括上位机、校准台架，所述校准台架上设有带动被测电机转动的稳速电机、用于获取被测电机转矩的转矩仪，所述稳速电机包括稳速控制器和与稳速控制器相连的第一电机，被测电机包括被测控制器和与被测控制器相连的第二电机，所述第一电机和第二电机通过连接轴同轴连接，所述转矩仪与连接轴相连，所述上位机分别与转矩仪、被测控制器和稳速控制器相连，所述上位机控制被测电机和稳速电机运动。

2.根据权利要求1所述的校准系统，其特征在于：所述校准台架上还设有触摸屏，所述触摸屏设置在转矩仪和上位机之间。

3.根据权利要求2所述的校准系统，其特征在于：所述触摸屏和稳速控制器中设有终端电阻。

4.根据权利要求3所述的校准系统，其特征在于：所述终端电阻的阻值为120欧姆。

5.根据权利要求2所述的校准系统，其特征在于：所述上位机、触摸屏、转矩仪、稳速控制器、被测控制器之间通过CAN总线连接。

6.根据权利要求5所述的校准系统，其特征在于：所述CAN总线采用屏蔽双绞线。