CN210954264U - 磁阻式永磁同步电机无位置传感器标定测试台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了磁阻式永磁同步电机无位置传感器标定测试台及标定方法，包括油泵、磁阻式永磁同步电机、电机控制器、上位机组件、压力控制组件、油路组件和CAN通信组件；通过标定测试台调节电流矢量角度，并观察电机电流幅值指令值，找到在不同转速和转矩负载下的最小电流幅值，从而得到了在该转速/转矩下的转矩/电流特性，实现了磁阻式永磁同步电机无位置传感器控制下的电机转矩特性标定。可以将标定好的数据放在电机控制算法查询表格中，提高电机控制器的功率因数，可以有效减少控制器的发热。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种电动液压转向助力泵应用中磁阻式永磁同步电机无位置传感器标定测试台。
背景技术
在新能源电动汽车电子液压转向助力应用中，磁阻式永磁同步电机逐步取代表贴式磁钢永磁同步电机和异步电机，成为电子液压转向助力动力源的主流趋势，磁阻式永磁同步电机具有高功率体积密度、高效率等优势，但是磁阻式永磁同步电机的转矩和电流特性不是成线性关系，这导致在电子液压转向助力无位置传感器永磁同步电机控制应用中，不容易标定出电机的转矩/电流特性。
在电动汽车主驱应用中，磁阻式永磁同步电机装有旋转变压器或者磁感应编码器等位置传感器装置，因此可以将被测电机安装在动态测功仪上用转矩控制模式标定电机的转矩/电流特性。
而在辅助动力应用中，为节省成本，磁阻式永磁同步电机没有安装位置传感器，通常使用被动负载作为电机驱动对象，如电子液压转向助力应用中，电机驱动转向助力油泵进行抽油，电机驱动被动负载只能用转速控制模式下进行，转速模式下不能直接得到电机的转矩/电流特性，影响电机的控制效果，不能得到准确的转矩/电流特性，导致控制器无功电流增加，控制器发热增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了磁阻式永磁同步电机无位置传感器标定测试台，通过标定测试台调节电流矢量角度，并观察电机电流幅值指令值，找到在不同转速和转矩负载下的最小电流幅值，从而得到了在该转速/转矩下的转矩/电流特性，实现了磁阻式永磁同步电机无位置传感器控制下的电机转矩特性标定。标定好的数据放在电机控制算法查询表格中，提高电机控制器的功率因数，可以有效减少控制器的发热。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：磁阻式永磁同步电机无位置传感器标定测试台，包括油泵、磁阻式永磁同步电机、电机控制器、上位机组件、压力控制组件、油路组件和CAN通信组件；所述油泵的输入轴与磁阻式永磁同步电机的输出轴通过联轴器连接在一起；所述电机控制器安装在磁阻式永磁同步电机上，上位机组件与电机控制器通过CAN通信组件连接；所述油路组件安装在油泵的进油口和出油口上；所述压力控制组件安装在油路组件上。
所述油路组件包括油箱、进油管和回油管，所述进油管和回油管分别安装在油箱的两侧；所述进油管和回油管分别连接在油泵上；所述压力控制组件安装在进油管或回油管上。
所述压力控制组件包括节流阀块和安装在节流阀块上的压力传感器；所述压力传感器通过数据线与上位机组件连接。
磁阻式永磁同步电机无位置传感器标定方法，包括以下步骤：
步骤一、 测试平台通电后，初始化电机控制器系统参数，包括磁阻式永磁同步电机参数等；
步骤二、上位机组件与电机控制器进行CAN通讯，接收磁阻式永磁同步电机的转速指令，转速指令值为磁阻式永磁同步电机的额定转速，使磁阻式永磁同步电机在额定转速下运行；
步骤三、调节节流阀块开度，使油泵的负载固定在设定值，从而固定油泵的输出功率，即磁阻式永磁同步电机的输出功率固定；
步骤四、在上位机组件上调节电流矢量角度值，直到电流指令幅值最小时，此时的电流矢量角度值为电机最大转矩/电流曲线上的特征点，从而得到磁阻式永磁同步电机在该输出转矩下的直轴电流和交轴电流的最佳分配关系；
步骤五、调节节流阀块的开度，增加油泵的负载，即增加磁阻式永磁同步电机的输出转矩，重复角度调节的过程，找到其他磁阻式永磁同步电机输出转矩下的直轴电流和交轴电流的最佳分配关系，找到在不同转速和转矩负载下的最小电流幅值，从而标定出磁阻式永磁同步电机的所有转速/转矩/电流特性。
所述电机控制器包括转速闭环调节器和电流解耦器，所述转速闭环调节器接收电机转速指令和电机转速反馈，输出电机电流幅值指令；所述电流解耦器接收电流幅值指令，以及上位机输入的电流矢量角度值，解耦计算出电机直轴电流指令和交轴电流指令。
所述电机控制器包括直轴电流调节器、交轴电流调节器和电压调节器；所述直轴电流调节器接收直轴电流指令和反馈信号，调节输出直轴电压指令；交轴电流调节器接收交轴电流指令和反馈信号，调节输出交轴电压指令；直轴电压指令和交轴电压指令经过空间电压矢量调制计算，输出电机电压指令，并最终通过电压调节器输出电机电压指令。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
通过标定测试台调节电流矢量角度，并观察电机电流幅值指令值，找到在不同转速和转矩负载下的最小电流幅值，从而得到了在该转速/转矩下的转矩/电流特性，实现了磁阻式永磁同步电机无位置传感器控制下的电机转矩特性标定。标定好的数据放在电机控制算法查询表格中，提高电机控制器的功率因数，可以有效减少控制器的发热。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明标定测试台结构示意图；
附图2为本发明电机控制器转速闭环控制功能框图；
附图3为本发明电流闭环控制功能框图；
附图4为本发明控制系统功能框图；
附图5为本发明电机标定操作流程图；
图中：1、上位机组件；2、CAN通信组件；3、电机控制器；4、磁阻式永磁同步电机；5、联轴器；6、油泵；7、进油管；8、油箱；9、回油管；10、压力传感器；11、数据线；12、节流阀块。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示磁阻式永磁同步电机无位置传感器标定测试台，包括油泵6、磁阻式永磁同步电机4、电机控制器3、上位机组件1、压力控制组件、油路组件和CAN通信组件2；油泵6的输入轴与磁阻式永磁同步电机4的输出轴通过联轴器5连接在一起；电机控制器3安装在磁阻式永磁同步电机4上，上位机组件与电机控制器通过CAN通信组件2连接；油路组件安装在油泵6的进油口和出油口上；压力控制组件安装在油路组件上。
油泵6立恒液压的高压齿轮泵HGP-1A型齿轮泵。
上位机组件1包括显示器、输入键盘和主机，可直接选择带有指定数据接口的电脑整机。
油路组件包括油箱8、进油管7和回油管9，进油管7和回油管9分别安装在油箱8的两侧；进油管7和回油管9分别连接在油泵6上；压力控制组件安装在进油管7或回油管9上，优选的安装在回油管9。
压力控制组件包括节流阀块12和安装在节流阀块12上的压力传感器11；压力传感器11通过数据线10与上位机组件连接。
磁阻式永磁同步电机无位置传感器标定方法，包括以下步骤：
步骤一、 测试平台通电后，初始化电机控制器3系统参数，包括磁阻式永磁同步电机4参数等；
步骤二、上位机组件与电机控制器3进行CAN通讯，接收磁阻式永磁同步电机4的转速指令，转速指令值为磁阻式永磁同步电机4的额定转速，使磁阻式永磁同步电机4在额定转速下运行；
步骤三、调节节流阀块12开度，使油泵6的负载固定在设定值，从而固定油泵6的输出功率，即磁阻式永磁同步电机4的输出功率固定；
步骤四、在上位机组件上调节电流矢量角度值，直到电流指令幅值最小时，此时的电流矢量角度值为电机最大转矩/电流曲线上的特征点，从而得到磁阻式永磁同步电机4在该输出转矩下的直轴电流和交轴电流的最佳分配关系；
步骤五、调节节流阀块12的开度，增加油泵6的负载，即增加磁阻式永磁同步电机4的输出转矩，重复角度调节的过程，找到其他磁阻式永磁同步电机4输出转矩下的直轴电流和交轴电流的最佳分配关系，找到在不同转速和转矩负载下的最小电流幅值，从而标定出磁阻式永磁同步电机4的所有转速/转矩/电流特性。
优选的，磁阻式永磁同步电机4的额定功率可选为为3 kW，极对数为4，额定转速为1500 r/min，额定电压为540 V，额定电流为10A，直轴电感量为15.88 mH，交轴电感量为36.03mH，电机凸极效果较明显。
上位机组件与电机控制器3进行CAN（Controller Area Network，控制局域网）通讯，给电机控制器3发送电机转速指令。电机控制器3与电机三相线电气连接，电机控制器3经过转速闭环控制运算后控制磁阻式永磁同步电机4在额定转速下转动。磁阻式永磁同步电机4与油泵6机械连接，油泵6的油路入口和出口上接着油管组件，磁阻式永磁同步电机4转动后驱动油泵6旋转并在油管中产生一定的液压油流量，调节节流阀块12可以设置油路的压力。
节流阀块12为手动调节方式，当需要自动调节时可以进行选配。节流阀块12的型号为：液压管式单向节流阀LA-H10L。
电机控制器3包括转速闭环调节器和电流解耦器，转速闭环调节器接收电机转速指令和电机转速反馈，输出电机电流幅值指令；电流解耦器接收电流幅值指令，以及上位机输入的电流矢量角度值，解耦计算出电机直轴电流指令和交轴电流指令。
电机控制器3包括直轴电流调节器、交轴电流调节器和电压调节器；直轴电流调节器接收直轴电流指令和反馈信号，调节输出直轴电压指令；交轴电流调节器接收交轴电流指令和反馈信号，调节输出交轴电压指令；直轴电压指令和交轴电压指令经过空间电压矢量调制计算，输出电机电压指令，并最终通过电压调节器输出电机电压指令。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (3)
1.磁阻式永磁同步电机无位置传感器标定测试台，其特征在于：包括油泵、磁阻式永磁同步电机、电机控制器、上位机组件、压力控制组件、油路组件和CAN通信组件；所述油泵的输入轴与磁阻式永磁同步电机的输出轴通过联轴器连接在一起；所述电机控制器安装在磁阻式永磁同步电机上，上位机组件与电机控制器通过CAN通信组件连接；所述油路组件安装在油泵的进油口和出油口上；所述压力控制组件安装在油路组件上。
2.根据权利要求1所述的磁阻式永磁同步电机无位置传感器标定测试台，其特征在于：所述油路组件包括油箱、进油管和回油管，所述进油管和回油管分别安装在油箱的两侧；所述进油管和回油管分别连接在油泵上；所述压力控制组件安装在进油管或回油管上。
3.根据权利要求1所述的磁阻式永磁同步电机无位置传感器标定测试台，其特征在于：所述压力控制组件包括节流阀块和安装在节流阀块上的压力传感器；所述压力传感器通过数据线与上位机组件连接。
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| CN110531262A (zh) * | 2019-08-31 | 2019-12-03 | 恒荣动力科技（徐州）有限公司 | 磁阻式永磁同步电机无位置传感器标定测试台及标定方法 |
| CN113241989A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-08-10 | 绍兴光大芯业微电子有限公司 | 针对罩极电机实现最优效率点控制的方法、装置、处理器及其计算机可读存储介质 |
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| CN113241989A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-08-10 | 绍兴光大芯业微电子有限公司 | 针对罩极电机实现最优效率点控制的方法、装置、处理器及其计算机可读存储介质 |
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