[发明专利]一种永磁同步电机齿槽转矩的测量及补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机齿槽转矩的测量及补偿方法。

背景技术

由于永磁同步电机具有体积小、效率高、运行可靠的优点，目前，在电动汽车上应用普遍，但是在永磁同步电机中，永磁转子的磁极与定子齿槽的相对位置不同时，主磁路的磁导不一样，永磁体转子与定子齿之间存在切向力，试图将转子定位在磁导最大的位置，这种力即为齿槽转矩。齿槽转矩在电机不通电流时，即存在，并且和电流大小没有关系，齿槽转矩的存在影响电机的低速输出性能，比如转矩波动、噪声和振动。在涉及高精度运动控制领域，齿槽转矩的抑制尤为重要。对于已经生产完成或者电机本体改变不能完全解决齿槽转矩问题的情况，采用控制的方法抑制齿槽转矩对系统的影响，是可行的方法。而控制实施抑制的基础是齿槽转矩的量化分析，因此，齿槽转矩的测量以及补偿在永磁同步电机的控制中尤为重要。

现有齿槽转矩测量和补偿方法，存在的不足之处在于易受外部扭矩干扰，齿槽转矩量化和补偿不够精确，实用性比较差。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种永磁同步电机齿槽转矩的测量及补偿方法，能够实现齿槽转矩永磁同步电机齿槽转矩的精确测量和补偿。

基于同一发明构思，本发明具有两个独立的技术方案：

1、一种永磁同步电机齿槽转矩的测量方法，其特征在于：在被测电机上设有转子位置检测单元和转矩传感器；

转子位置检测单元获得当前转子位置信号，并将转子位置信号传送至上位机，进行转子位置信息显示；转矩传感器获得当前齿槽转矩信号，并将齿槽转矩信号传送至示波器，进行齿槽转矩信息显示；

将转子位置调整至下一间隔位置，重复上述检测，直至达到需要测试的转子位置范围，最终获得齿槽转矩与转子位置的关系曲线。

转矩传感器通过联轴器与被测电机轴连接；转矩传感器与固定调节工装连接固定；通过固定调节工装调节、固定被测电机轴角度位置即转子位置。

转子位置的测试间隔为0.5电角度，需要测试的转子位置范围根据被测电机的参数计算获得。

示波器含有频率模块和计算模块，可以根据频率转矩换算公式，直接计算出实际齿槽转矩，频率转矩换算公式具体如下，

Torque = A*F+B；其中，F为转矩传感器输出的频率值；A为频率扭矩的换算系数；B为转矩计算偏移量；Torque为实际齿槽转矩。

固定调节工装包括调节杆、法兰盘、端板、花键套，调节杆、法兰盘、端板、花键套固定成一体，转矩传感器通过花键套与固定调节工装固定；电机轴、转矩传感器轴、花键套三者保证同轴；被测电机固定在端板上，法兰盘固定在端板上。

2、一种利用上述方法的永磁同步电机齿槽转矩补偿方法，其特征在于：基于测量获得的齿槽转矩与转子位置关系曲线，将齿槽转矩数据取反，得到Tcomm-ost0；根据通讯控制造成的延时T以及当前的转速值计算得到对应的延时相位；根据延时相位，将Tcomm-ost0移相，得到需要补偿的转矩值Tcomm-ost。

本发明具有的有益效果：

本发明转子位置检测单元获得当前转子位置信号，并将转子位置信号传送至上位机，进行转子位置信息显示；转矩传感器获得当前齿槽转矩信号，并将齿槽转矩信号传送至示波器，进行齿槽转矩信息显示；将转子位置调整至下一间隔位置，重复上述检测，直至达到需要测试的转子位置范围，最终获得齿槽转矩与转子位置的关系曲线。基于测量获得的齿槽转矩与转子位置关系曲线，进行齿槽转矩补偿。本发明在齿槽转矩的测量和补偿过程中，可以避免由于伺服电机的转矩波动或者电机控制导致的转矩波动，造成齿槽转矩测量不准的问题，可以实现精确的测量和补偿。 

本发明转矩传感器通过联轴器与被测电机轴连接；转矩传感器与固定调节工装连接固定；固定调节工装包括调节杆、法兰盘、端板、花键套，调节杆、法兰盘、端板、花键套固定成一体，转矩传感器通过花键套与固定调节工装固定；电机轴、转矩传感器轴、花键套三者保证同轴；被测电机固定在端板上，法兰盘固定在端板上。通过固定调节工装调节、固定被测电机轴角度位置即转子位置，更加方便对转子位置的调整。

本发明齿槽转矩补偿时，将齿槽转矩数据取反，得到Tcomm-ost0；根据通讯控制造成的延时T以及当前的转速值计算得到对应的延时相位；根据延时相位，将Tcomm-ost0移相，得到需要补偿的转矩值Tcomm-ost，充分考虑到了通讯控制造成的延时T，进一步保证补偿的精确性。

附图说明

图1为本发明永磁同步电机齿槽转矩的测量及补偿系统框图；