永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩參數(shù)測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩參數(shù)測(cè)量裝置，用于測(cè)量永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩參數(shù)，所述裝置包括直流穩(wěn)壓電源、逆變器、驅(qū)動(dòng)控制器、編碼器、扭矩儀及測(cè)功機(jī)，所述測(cè)功機(jī)通過所述扭矩儀與所述永磁同步電機(jī)的輸出軸相連，所述永磁同步電機(jī)與所述編碼器、所述驅(qū)動(dòng)控制器及所述逆變器之間構(gòu)建成電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述逆變器與所述直流穩(wěn)壓電源相連。本實(shí)用新型考慮到電機(jī)運(yùn)行過程中參數(shù)變化對(duì)轉(zhuǎn)矩估算帶來的影響，采用永磁同步電機(jī)矢量控制算法將三相電流通過PARK變換分解到d、q軸上，通過查表控制d、q軸的電流從而達(dá)到精確控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的目的，控制所需表格中的參數(shù)由實(shí)測(cè)得出，所以控制精度較高。
【專利說明】永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩參數(shù)測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及永磁同步電機(jī)(permanent magnet synchronous motor,簡(jiǎn)稱為PMSM)，具體地說是一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩參數(shù)測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著純電動(dòng)汽車的迅速發(fā)展，永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用得越來越廣泛，同時(shí)對(duì)電機(jī)參數(shù)的精度要求也越來越高。在永磁同步電機(jī)牽引控制系統(tǒng)中，主要的控制對(duì)象為電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，由于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中并無力矩傳感器，那么就需要精確的電機(jī)參數(shù)來估算輸出力矩。
[0003]目前估算電機(jī)參數(shù)的方法有很多，例如申請(qǐng)?zhí)枮?01010268861.X的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)就公開了一種永磁同步電機(jī)的參數(shù)獲取方法。該方法為測(cè)量直流母線電壓，采用數(shù)字式滯環(huán)型脈沖調(diào)制解調(diào)控制方式，控制逆變器向PMSM輸出電流；并檢測(cè)PMSM中與輸入電流對(duì)應(yīng)的線電壓和相電流；并根據(jù)控制逆變器向PMSM輸出的不同的電流，計(jì)算永磁同步電機(jī)的定子電阻、永磁體勵(lì)磁磁鏈的磁感應(yīng)強(qiáng)度Vf和/或d軸的電感值Ld以及q軸的電感值Lq，實(shí)現(xiàn)了對(duì)PMSM中上述三個(gè)參數(shù)精確計(jì)算，并有效的提高了矢量控制技術(shù)對(duì)PMSM的控制效果。此方法在一般的控制系統(tǒng)中較為實(shí)用，當(dāng)電機(jī)參數(shù)測(cè)出以后就可根據(jù)電機(jī)方程計(jì)算輸出轉(zhuǎn)矩。但是這種方法的缺陷也十分明顯，其缺陷就是電機(jī)參數(shù)精度不高，從而導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)矩誤差較大。在永磁同步電機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，電機(jī)內(nèi)部參數(shù)應(yīng)該是時(shí)變的，而這種方法測(cè)得的參數(shù)只是一個(gè)固定值，并不是一條變化的曲線。在純電動(dòng)汽車牽引系統(tǒng)中，要保持電機(jī)運(yùn)行中電機(jī)輸出力矩被精確的估算，那么必須要測(cè)量出電機(jī)參數(shù)的變化曲線。
[0004]和轉(zhuǎn)矩估算有關(guān)的電機(jī)參數(shù)主要為永磁體勵(lì)磁磁鏈、d軸的電感值Ld以及q軸的電感值L,。要精確測(cè)量上述三個(gè)參數(shù)的變化曲線較難，需要測(cè)的數(shù)據(jù)量也十分龐大，但是由電機(jī)原理可知這三個(gè)參數(shù)之所以會(huì)發(fā)生變化，主要是因?yàn)殡姍C(jī)定子電流發(fā)生變化，所以只要測(cè)量在不同電流下電機(jī)輸出的力矩也能達(dá)成同樣的效果，電機(jī)參數(shù)的變化因素也已包含在內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型針對(duì)上述問題，提供一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩參數(shù)測(cè)量裝置，該裝置可精確估算永磁同步電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。
[0006]按照本實(shí)用新型的技術(shù)方案:一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩參數(shù)測(cè)量裝置，用于測(cè)量永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩參數(shù)，所述裝置包括直流穩(wěn)壓電源、逆變器、驅(qū)動(dòng)控制器、編碼器、扭矩儀及測(cè)功機(jī)，所述測(cè)功機(jī)通過所述扭矩儀與所述永磁同步電機(jī)的輸出軸相連，所述永磁同步電機(jī)與所述編碼器、所述驅(qū)動(dòng)控制器及所述逆變器之間構(gòu)建成電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述逆變器與所述直流穩(wěn)壓電源相連。
[0007]所述驅(qū)動(dòng)控制器包括轉(zhuǎn)速環(huán)PI調(diào)節(jié)器、q軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器、d軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器、PARK逆變換模塊、SVPWM模塊、PARK變換模塊及CLAKE變換模塊，所述轉(zhuǎn)速環(huán)PI調(diào)節(jié)器、所述q軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器、所述PARK逆變換模塊、所述SVPWM模塊、所述逆變器、所述永磁同步電機(jī)與所述編碼器構(gòu)成所述轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述d軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器、所述PARK逆變換模塊、所述SVPWM模塊、所述逆變器、所述CLAKE變換模塊及所述PARK變換模塊構(gòu)成所述電流閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0008]所述扭矩儀分別通過聯(lián)軸器與所述永磁同步電機(jī)及所述測(cè)功機(jī)相連。
[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于:本實(shí)用新型考慮到電機(jī)運(yùn)行過程中參數(shù)變化對(duì)轉(zhuǎn)矩估算帶來的影響，采用永磁同步電機(jī)矢量控制算法將三相電流通過PARK變換分解到d、q軸上，通過查表控制d、q軸的電流從而達(dá)到精確控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的目的，控制所需表格中的參數(shù)由實(shí)測(cè)得出，所以控制精度較高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0011]圖2為本實(shí)用新型構(gòu)建成的電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0012]圖3為本實(shí)用新型構(gòu)建成的轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明。
[0014]圖1?圖3中，包括轉(zhuǎn)速環(huán)PI調(diào)節(jié)器1、q軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器2、d軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器
3、PARK逆變換模塊4、SVPWM模塊5、逆變器(Inverter) 6、PARK變換模塊7、CLAKE變換模塊8、編碼器(Encoder) 9、永磁同步電機(jī)10、轉(zhuǎn)矩電流表格11、直流穩(wěn)壓電源12、驅(qū)動(dòng)控制器13、扭矩儀14、測(cè)功機(jī)15等。
[0015]如圖1所示，本實(shí)用新型是一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩參數(shù)測(cè)量裝置，用于測(cè)量永磁同步電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩參數(shù)，該裝置包括直流穩(wěn)壓電源12、逆變器6、驅(qū)動(dòng)控制器13、編碼器9、扭矩儀14及測(cè)功機(jī)15，測(cè)功機(jī)15通過扭矩儀14與永磁同步電機(jī)10的輸出軸相連，扭矩儀14分別通過聯(lián)軸器與永磁同步電機(jī)10及測(cè)功機(jī)15相連。永磁同步電機(jī)10與編碼器9、驅(qū)動(dòng)控制器13及逆變器6之間構(gòu)建成電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，逆變器6與直流穩(wěn)壓電源12相連。
[0016]驅(qū)動(dòng)控制器13包括轉(zhuǎn)速環(huán)PI調(diào)節(jié)器1、q軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器2、d軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器3、PARK逆變換模塊4、SVPWM模塊5、PARK變換模塊7及CLAKE變換模塊8，如圖2、圖3所示。轉(zhuǎn)速環(huán)PI調(diào)節(jié)器1、q軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器2、PARK逆變換模塊4、SVPWM模塊5、逆變器6、永磁同步電機(jī)10與編碼器9構(gòu)成轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)，d軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器3、PARK逆變換模塊4、SVPWM模塊5、逆變器6、CLAKE變換模塊8及PARK變換模塊7構(gòu)成電流閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0017]其中:轉(zhuǎn)速環(huán)PI調(diào)節(jié)器I用于加快轉(zhuǎn)速響應(yīng)時(shí)間，調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)進(jìn)度；電流環(huán)調(diào)節(jié)器
2、3用于加快電流響應(yīng)時(shí)間，調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)進(jìn)度；PARK逆變換模塊4用于將數(shù)據(jù)從旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)換到靜止兩相坐標(biāo)軸；SVPWM模塊5用于計(jì)算空間矢量PWM ；PARK變換模塊7用于將數(shù)據(jù)從靜止兩相坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)換到旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)軸；CLAKE變換模塊8用于將數(shù)據(jù)從三相坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)換到靜止兩相坐標(biāo)軸。
[0018]下面以功率為10kw，額定電流為100A，額定力矩為60N的永磁同步電機(jī)為例說明使用本實(shí)用新型進(jìn)行測(cè)量的具體過程，包括以下步驟:[0019]I)如圖2所示，將永磁同步電機(jī)10、編碼器(Encoder) 9、CLAKE變換模塊8、PARK變換模塊7、PI調(diào)節(jié)器(轉(zhuǎn)速環(huán)PI調(diào)節(jié)器l、q軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器2、d軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器3)、PARK逆變換模塊4、SVPWM模塊5及逆變器6構(gòu)建成電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)的PI參數(shù)，讓電流、轉(zhuǎn)速的波動(dòng)降至最??；
[0020]2)將電機(jī)10的轉(zhuǎn)速升至額定轉(zhuǎn)速，然后以一個(gè)定值，例如5N.m,為單位逐步增加給定轉(zhuǎn)矩；每次加負(fù)載時(shí)，首先將d軸電流降為0，此時(shí)電機(jī)的輸出力矩為q軸電流與轉(zhuǎn)子磁鏈產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩并無磁阻轉(zhuǎn)矩，電流穩(wěn)定后逐漸減小d軸電流，觀察當(dāng)定子的合成電流降至最小時(shí)記錄此時(shí)的d、q軸電流和與其相對(duì)應(yīng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；采用MTPA (最大轉(zhuǎn)矩電流t匕)的方式確保定子單位電流輸出轉(zhuǎn)矩最大。
[0021]3)根據(jù)測(cè)得的d、q軸電流參數(shù)與相應(yīng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩制作轉(zhuǎn)矩-電流表格11，如表1所示，將其寫入控制程序中，如圖3所示，當(dāng)給定轉(zhuǎn)矩傳入控制器時(shí)，直接由查表給出d、q軸電流給定，完成對(duì)永磁同步電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的精確控制。
[0022]表1
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩參數(shù)測(cè)量裝置，用于測(cè)量永磁同步電機(jī)(10)的轉(zhuǎn)矩參數(shù)，其特征是:所述裝置包括直流穩(wěn)壓電源(12)、逆變器(6)、驅(qū)動(dòng)控制器(13)、編碼器(9)、扭矩儀(14)及測(cè)功機(jī)(15)，所述測(cè)功機(jī)(15)通過所述扭矩儀(14)與所述永磁同步電機(jī)(10)的輸出軸相連，所述永磁同步電機(jī)(10)與所述編碼器(9)、所述驅(qū)動(dòng)控制器(13)及所述逆變器(6)之間構(gòu)建成電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述逆變器(6)與所述直流穩(wěn)壓電源(12)相連。
2.按照權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩參數(shù)測(cè)量裝置，其特征是:所述驅(qū)動(dòng)控制器(13 )包括轉(zhuǎn)速環(huán)PI調(diào)節(jié)器(I)、q軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器(2 )、d軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器(3 )、PARK逆變換模塊(4 )、SVPWM模塊(5 )、PARK變換模塊(7 )及CLAKE變換模塊(8 )，所述轉(zhuǎn)速環(huán)PI調(diào)節(jié)器(I)、所述q軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器(2 )、所述PARK逆變換模塊(4 )、所述SVPWM模塊(5 )、所述逆變器(6)、所述永磁同步電機(jī)(10)與所述編碼器(9)構(gòu)成所述轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述d軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器(3 )、所述PARK逆變換模塊(4 )、所述SVPWM模塊(5 )、所述逆變器(6 )、所述CLAKE變換模塊(8)及所述PARK變換模塊(7)構(gòu)成所述電流閉環(huán)控制系統(tǒng)。
3.按照權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩參數(shù)測(cè)量裝置，其特征是:所述扭矩儀(14)分別通過聯(lián)軸器與所述永磁同步電機(jī)(10)及所述測(cè)功機(jī)(15)相連。
【文檔編號(hào)】H02P21/14GK203406821SQ201320459264
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】龔旦, 高明強(qiáng), 陸斌 申請(qǐng)人:新譽(yù)集團(tuán)有限公司