[实用新型]一种星载二维指向机构永磁同步电机极点检测装置

说明书

技术领域

本专利涉及二维指向机构电机控制技术领域，特别是涉及一种星载二维指向机构永磁同步电机极点检测装置，它同样也可以应用于其它的旋转结构形式，和其他对极的永磁同步电机的极点确认。

背景技术

目前二维指向机构已广泛应用于航天领域，用于扩大相机的观测视场。二维指向机构所用的永磁同步电机具有体积小，力矩大，转矩脉动小，精度高的特定，因此被广泛应用于航天领域。

电机控制系统中PWM技术，对比常用的SPWM和SVPWM技术，实践和理论证明后者在输出电压或电机线圈绕组中的电流都具有更低的高次谐波和更高的电压利用率等优点。为了充分发挥电机的转矩效率，电机的电气零位需要进行准确确认。

实际应用过程中，一种方法是采用在电机电枢中加入施加特定方向的电压矢量，将电机转子固定在电气零度的位置，再读取位置传感器的输出得到位置传感器的零位偏差；另一种方法可以通过无传感器控制方法获取转子的初始位置，再同时读取传感器的输出角度，计算得到传感器零位偏差，该方法受限域无传感器转子位置估算的精度，无法获得比较精确的传感器的零位偏差。详见相关文献贾洪平“基于高频注入法的永磁同步电动机转子初始位置检测研究”(中国电机工程学报)，胡任之“永磁同步电动机位置传感器零位偏差估计方法”(微电机)等。

专利“一种实现永磁同步电机机械零位在线找寻与补偿的方法”(CN104753425A)，该方法利用安装在永磁同步电机上的霍尔位置传感器对永磁同步电机机械零点进行位置粗侧，并利用增量式圆光栅对永磁同步电机机械零点进行位置精测，实现对永磁同步电机机械零点的在线找寻与补偿。

专利“一种电机机械零点校准方法”(CN104767467A)，通过对电机的直轴分量注入电流，定子产生的磁场将电机转子吸附到初始电角度位置。然后使电机进入速度控制模式，通过得到的编码器的有效值进行分析得到电机零点。

上述现有的技术中针对电机零点的确认并未考虑到电机旋转角度受限后的情况，及如何通过有效的测试确认该极点的正确性。

本专利围绕星载角度受限的二维指向机构六对极永磁同步电机进行其极点确认，并通过二维指向机构在受限角度内的电流环的特性验证确认电机极点的准确性，最终提升电机的转矩效率。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本专利提供了一种星载二维指向机构永磁同步电机极点检测装置。解决了转角受限六对极永磁同步电机的极点的确认。

本专利所采用的技术方案是:极点检测装置由稳压电源2，感应同步器前放盒3，大理石台4，扫描与指向控制电路箱5，数据采集及处理计算机6组成。其中：二维指向机构1为被测对象，其机构为二维正交轴系，轴端分别装有东西维永磁同步电机7、南北维永磁同步电机8、东西维感应同步器10和南北维感应同步器9；稳压电源2为28V电压输出，输出最大电流3A；用于给感应同步器前放盒和扫描与指向控制电路箱供电，同时也给电机供直流电；大理石台4平整度为0级以上；感应同步器前放盒3用于实时采集两维角度信息，角度采样频率50KHz，测角稳定度优于0.3角秒；二维指向机构1和扫描指向控制电路箱5共同组成二维指向机构控制系统，指向控制精度优于0.5角秒；数据采集和处理计算机6获取感应同步器的角度信息用于显示。

极点检测装置按如下方式进行布局：指向机构1放置于大理石台4上，感应同步器前放盒3放置于大理石台上，连接指向机构1与感应同步器前放盒3之间的电缆，连接感应同步器前放盒3和扫描与指向控制电路箱5之间的电缆，连接稳压电源2与指向机构1上被测电机的电缆，连接扫描与指向控制电路箱5与数据采集及处理计算机电缆。

极点检测装置实现的方法如下：

(1)二维指向机构永磁同步电机极点确认装置进行布局

(2)按照6个非零向量给定子绕组通以直流电，定子绕组按U₆₀开关状态110，则A和B相接正极，C相接负极。电源电压从0V逐步调整到电机额定电压15V。

(3)若上述状态下力矩为零的位置在转动范围内，上位机显示设备上读取测角装置获取的感应同步器的位置信息θ_60-1；然后手动波动机构让其偏离当前位置后，自由摆动后再次稳定后记录位置信息θ_60-2；再次反方向波动机构让其偏离当前位置后，自由摆动后再次稳定后记录位置信息θ_60-3。