4.0电机参数的含义及测量方法
4.0电机参数的含义及仪器仪表测量方法
1.首先给出workbench中设置电机参数的两张图片:
根据workbench中对电机需要的参数来看,作如下的整理翻译及解释
2.Magnetic structure 电机磁结构
英文名 | 中文翻译 | 解释 |
---|---|---|
Surface Mounted PMSM | 表面安装式永磁同步电动机 | 也叫作外转子电机,作为转子的永磁体在电机结构的外圈 |
Internal PMSM | 内部永磁同步电动机 | 也叫作内转子电机,作为转子的永磁体在电机结构的内部 |
外转子电机的Ld:Lq可以近似认为为1。
3. Electrical parameters 电气参数
英文名 | 中文翻译 | 单位 | 解释 |
---|---|---|---|
Pole Pairs | 极对数 | 三相交流电机每组线圈都会产生N、S磁极,每个电机每相含有的磁极个数就是极数 | |
Max. Application Speed | 最大转速 | rpm 转每分 | 电机运转速度的常用单位,指一分钟电机转多少圈 |
Nominal Current | 额定电流 | Apk | 电机工作的额定电流,实际电流过大,容易烧电机,过小的话电机就会不出力 |
Nominal DC Voltage | 额定电压 | V 伏 | 电机额定的工作电压 |
Rs | 相电阻 | Ohm 欧姆 | 电机的三根相线是Y型连接的状态,相线端点到中星点的阻值 |
Ld | d轴电感 | mH 毫亨 | |
Ld/Lq ratio | Ld与Lq的比值 | ||
B-Emf constant | 反电动势 | Vrms/krpm 每1千转产生的伏特 | |
Inertia | 转动惯量 | uNms2 | |
Friction | 阻尼系数 | uNms |
4. Sensors 传感器
英文名 | 中文翻译 | 单位 | 解释 |
---|---|---|---|
Hall Sensors | 霍尔传感器 | 与电机的定子长在一起,感应转子磁体与定子的角度偏差,为定子的绕组电流换向提供重要依据;同时根据霍尔传感器的信号变化频率,可以计算出电机的运转速度 | |
Sensor Displacement | 传感器安装角度 | deg 角度 | 电机厂家在生产制造时,将三颗霍尔传感器按两种不同位置或正反极性放置,会在检测转子时产生120° 60° 两种位置信号 |
Placement electrical angle | 放置的电角度 | deg 角度 | 霍尔传感器在与定子安装的时候,不一定能完整的对应到零角度偏差,所以在实际使用的时候还会有一个偏移电角度的参数。这个参数如果设置的不正确,会在启动的时候可能启动不成功 |
Quadrature encoder | 正交编码器 | 在高精度或位置伺服 的应用下,需要精确的检测转子的位置,大多采用正交编码器,AB两相正交信号,Z相过零信号。编码器与转子通过连轴器连接在一起,编码器转轴随电子转子一起转动 | |
Pulses per mechanical | 转轴转动一圈,产生的脉冲个数 | 这个脉冲数,会被MCU转化为机械位置和速度信息 |
电机正常工作,在接线时,UWV相线与三根HALL信号线需要正确匹配。后续会专门介绍怎么测试出来霍尔线电机相线的匹配关系。
电机的各种参数,厂家一般都会附带说明。如果实在没有这些参数了,可以按照接下来介绍的方式来测量
5.电机参数的测量
1.电机电阻(Rs)
相电阻RS,这个参数最好测量。万用表测量两根相线间的电阻除以2即可。Rs=Rab/2。
测试的时候,尽量用表字精度高些的万用表来测,一般电阻值也就在几ohm或零点几ohm。测试电机的电阻最准确的方式是用电桥,但两种方法的测量结果相差不大。
2.电机电感(Ls)
相电感。最好的测试方法是用电桥在1Khz的频率下两相电感的总电感量除以2。Ls=Lab/2。
电桥可能不是太好找。那就用无RLC设备电感测试的方法来做。需要用示波器和DC电源,来测量另外的参数,计算转化过来。
Rs使用万用表测试得到。增加DC电源电压到5-10V,电流限值在500ma;如果能直接设置为电流源最好。电源地与示波器地夹和其中一根相线连接好,示波器探头夹另一根相线。电源正极快速给夹示波器探头的相线快速上电及断电(我用了一个微触开关来通断电源)。测试示波器上电流上升或电流下降的波形。
使用上升或下降为63%处的时间为t=Ld/Rs。 以示波器上测试到的时间和万用表测到的电阻,便可以计算出来了。
我采用的是下降沿的,上升沿波形不好。如图。
3.电机极对数(P)
用示波器探头的地线夹,夹住电机的一根相线;另一根相线用探头夹住。然后匀速的旋转电机一圈,会在示波器上出现连续的对应的波形,数一下峰峰点的个数,应该是为偶数值,再除以2就是极对数值。如果是6个峰峰值,那就是电机6极,3对极。
4.电机反电动势(Ke)
和测量电机极对数一样,示波器的探头和地线夹各接电机一根相线,转动电机测出反的电动势波形,取中间一个波形,测量其峰峰值和频率。
计算公式:Ke=1000pVpp/(21.73260*f);
P为电机极对数,Vpp为峰峰值,f为频率。
示例测试的如图。
- 峰峰值测量
- 频率测量
5.电机霍尔传感器安装角度
霍尔传感器是可以识别转子磁场极性的传感装置;霍尔传感器根据其面对的磁极,输出逻辑电平0或1,因此霍尔传感器必须装在定子上。通常在三相永磁电机中安装三个霍尔传感器,用来反馈转子的位置信息。他们通常间隔120°或者60°。
下图是间隔120°安装的霍尔传感器输出的典型波形,需要注意的是,一个周期是指电机的一对磁极转动一个电周期。
对120度还是60度,不能单一的理解为实际安装在定子上的位置的角度;他是检测到转子磁极的信号角度。三根霍尔线,看每根的上升沿,能找到依次的120度关系就是120度的,60度的关系就是60度的。有时测量的三根线并非ABC准确的顺序,需要人为识别一下顺序关系。
6.电机霍尔传感器偏移角度
ST FOC电机库电角度的约定是:默认电机A相的反电动势最高点作为电角度的0度;电机HallA的上升沿到电机A相反电动势最高点的延迟角度为同步电角度;
测量这个参数,需要做点准备工作,把三根相线用三根阻值1K左右的电阻各自连接之后,把电阻的另一端连在一起,让三根相线形成一个中性共地点。如果不加电阻,就相当于直接短接相线,电机的转动像发电机,会需要很大的力。
连接好后,示波器的地夹加载中性点上,示波器探头夹住需要测量的A相线。均匀快速的转动电机。
示例测量如图。
霍尔信号的测量,需要给霍尔传感器供电,一般为5V。霍尔信号线上必须存在上拉电源,因为霍尔传感器相当于PNP开关,导通时hall信号为低电平,否则为高电平。
电机的均匀快速旋转,可以用个电钻夹住中心轴,电钻来拖动旋转。
关于电机三根相线与三根霍尔线,怎样测量匹配,会做单独的介绍。
ST的开源方案–空间矢量控制,驱动永磁同步电机的学习及分享计划CSDN链接
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