電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量方法及測(cè)量裝置和電機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量方法、一種電機(jī) 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量裝置以及一種電機(jī)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著矢量控制技術(shù)的發(fā)展，在各場(chǎng)合對(duì)電機(jī)控制的精度、響應(yīng)速度、能耗要求、節(jié) 約用電等提出了更高的要求。而要實(shí)現(xiàn)電機(jī)矢量控制的高精度，電機(jī)自身參數(shù)獲取的準(zhǔn)確 與否至關(guān)重要。一般電機(jī)廠家會(huì)給出電機(jī)的相關(guān)參數(shù)，包括：定轉(zhuǎn)子電阻、電感、磁極對(duì)數(shù)、 電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等。然而，電機(jī)廠家所提供的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一般是根據(jù)UG模型進(jìn)行折算，或根 據(jù)mr2計(jì)算所得，其中，m為轉(zhuǎn)子質(zhì)量、r為轉(zhuǎn)子半徑，但是，這兩種計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法都存 在一定的誤差。
[0003] 相關(guān)技術(shù)中，提出了 一種基于磁場(chǎng)定向控制的永磁同步電機(jī)參數(shù)測(cè)量的方法，其 是基于運(yùn)動(dòng)方程、考慮負(fù)載轉(zhuǎn)矩為零、考慮加速和減速的情況下，計(jì)算得到轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，其具 有一定的局限性，如果測(cè)量電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩?zé)o法為零，則該方法將不再適用。
[0004] 相關(guān)技術(shù)中，還提出了一種用于永磁無(wú)傳感器控制的自調(diào)節(jié)方法和裝置，其是在 運(yùn)動(dòng)方程的基礎(chǔ)上，在計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)忽略加速過(guò)程中摩擦力矩和負(fù)載力矩，當(dāng)精度存在 誤差時(shí)加入補(bǔ)償?shù)哪Σ料禂?shù)，而采用該方法計(jì)算得到的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量適用的場(chǎng)合依然存在一定 的局限性，不適用于帶載測(cè)量的情況。
[0005] 相關(guān)技術(shù)中，還提出了一種他勵(lì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量方法，該方法在計(jì)算轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量時(shí)，過(guò)分的依賴特定的測(cè)量?jī)x器，而不具有通用性和一般性。
[0006] 相關(guān)技術(shù)中，還提出了一種測(cè)量直流無(wú)刷電機(jī)參數(shù)的方法，該方法提供了一套測(cè) 量電機(jī)參數(shù)的裝置能夠較好的計(jì)算摩擦系數(shù)，但在計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)不是基于通用運(yùn)動(dòng)方程 得到，具備一定的局限性。
[0007] 綜上，相關(guān)技術(shù)中在計(jì)算或測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，存在運(yùn)用場(chǎng)合的局限、測(cè)量精度等問(wèn) 題，因此，相關(guān)技術(shù)存在改進(jìn)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的旨在至少在一定程度上解決上述的技術(shù)缺陷。
[0009] 為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提出一種電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量方法，能夠在帶 載的情況下測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，且測(cè)量精度高。
[0010] 本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出一種電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量裝置。本發(fā)明的第三個(gè) 目的在于提出一種電機(jī)控制系統(tǒng)。
[0011] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明第一方面實(shí)施例提出的電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量方法，包 括以下步驟：在第一預(yù)設(shè)時(shí)間段獲取第一直軸參考電流和第一交軸參考電流，并控制所述 電機(jī)的轉(zhuǎn)速以第一角加速度進(jìn)行加速，其中，所述第一直軸參考電流的幅值和所述第一交 軸參考電流的幅值相等；在所述第一預(yù)設(shè)時(shí)間段的第一采樣點(diǎn)對(duì)所述電機(jī)的電流進(jìn)行采樣 以獲得第一采樣電流，并根據(jù)所述第一采樣電流計(jì)算所述電機(jī)的第一電磁轉(zhuǎn)矩；在第二預(yù) 設(shè)時(shí)間段獲取第二直軸參考電流和第二交軸參考電流，并控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速以第二角加 速度進(jìn)行加速，其中，所述第二直軸參考電流的幅值和所述第二交軸參考電流的幅值相等； 在所述第二預(yù)設(shè)時(shí)間段的第二采樣點(diǎn)對(duì)所述電機(jī)的電流進(jìn)行采樣以獲得第二采樣電流，并 根據(jù)所述第二采樣電流計(jì)算所述電機(jī)的第二電磁轉(zhuǎn)矩；根據(jù)所述第一電磁轉(zhuǎn)矩、所述第二 電磁轉(zhuǎn)矩以及所述第一角加速度、所述第二角加速度計(jì)算所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量方法，在第一預(yù)設(shè)時(shí)間段控制電 機(jī)的轉(zhuǎn)速以第一角加速度進(jìn)行加速，并在第一預(yù)設(shè)時(shí)間段的第一采樣點(diǎn)對(duì)電機(jī)的電流進(jìn)行 采樣以獲得第一采樣電流，進(jìn)而根據(jù)第一采樣電流計(jì)算電機(jī)的第一電磁轉(zhuǎn)矩，在第二預(yù)設(shè) 時(shí)間段控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速以第二角加速度進(jìn)行加速，并在第二預(yù)設(shè)時(shí)間段的第二采樣點(diǎn)對(duì)電 機(jī)的電流進(jìn)行采樣以獲得第二采樣電流，進(jìn)而根據(jù)第二采樣電流計(jì)算電機(jī)的第二電磁轉(zhuǎn) 矩，之后根據(jù)第一電磁轉(zhuǎn)矩、第二電磁轉(zhuǎn)矩以及第一角加速度、第二角加速度計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量。從而，該電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量方法不考慮負(fù)載轉(zhuǎn)矩是否為零，能夠在帶載的情況 下測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，且測(cè)量精度高，而且計(jì)算簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易。
[0013] 具體地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可根據(jù)以下公式計(jì)算所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：
[0014]
[0015] 其中，J為所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，\為所述第一角加速度，&為所述第二角加速度， t為所述第一電磁轉(zhuǎn)矩，Y2為所述第二電磁轉(zhuǎn)矩。
[0016] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一電磁轉(zhuǎn)矩和所述第二電磁轉(zhuǎn)矩根 據(jù)以下公式計(jì)算得到 ：
[0017]
[0018] 其中，t為所述第一電磁轉(zhuǎn)矩，Y2為所述第二電磁轉(zhuǎn)矩，Lsq為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下 的交軸電感，Lsq為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直軸電感，Ke為所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈，Isql為兩相旋 轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的第一交軸電流，Isq2為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的第二交軸電流，Isdl為兩相旋轉(zhuǎn)坐 標(biāo)系下的第一直軸電流，Isd2為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的第二直軸電流，P為所述電機(jī)的磁極對(duì) 數(shù)。
[0019] 另外，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所述第一采樣電流進(jìn)行Clarke坐標(biāo)變換和 Park坐標(biāo)變換以獲得所述第一交軸電流Isql和所述第一直軸電流Isdl ;對(duì)所述第二采樣電 流進(jìn)行Clarke坐標(biāo)變換和Park坐標(biāo)變換以獲得所述第二交軸電流Isq2和所述第二直軸電 k Isd2。
[0020] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明第二方面實(shí)施例還提出了一種電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量裝 置，包括：獲取模塊，所述獲取模塊用于在第一預(yù)設(shè)時(shí)間段獲取第一直軸參考電流和第一交 軸參考電流，并在第二預(yù)設(shè)時(shí)間段獲取第二直軸參考電流和第二交軸參考電流，其中，所述 第一直軸參考電流的幅值和所述第一交軸參考電流的幅值相等，所述第二直軸參考電流的 幅值和所述第二交軸參考電流的幅值相等；采樣模塊，所述采樣模塊用于在所述第一預(yù)設(shè) 時(shí)間段的第一采樣點(diǎn)對(duì)所述電機(jī)的電流進(jìn)行采樣以獲得第一采樣電流，并在所述第二預(yù)設(shè) 時(shí)間段的第二采樣點(diǎn)對(duì)所述電機(jī)的電流進(jìn)行采樣以獲得第二采樣電流；控制模塊，所述控 制模塊用于在所述第一預(yù)設(shè)時(shí)間段控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速以第一角加速度進(jìn)行加速，根據(jù)所 述第一采樣電流計(jì)算所述電機(jī)的第一電磁轉(zhuǎn)矩，并在所述第二預(yù)設(shè)時(shí)間段控制所述電機(jī)的 轉(zhuǎn)速以第二角加速度進(jìn)行加速，根據(jù)所述第二采樣電流計(jì)算所述電機(jī)的第二電磁轉(zhuǎn)矩，以 及根據(jù)所述第一電磁轉(zhuǎn)矩、所述第二電磁轉(zhuǎn)矩以及所述第一角加速度、所述第二角加速度 計(jì)算所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量裝置，通過(guò)控制模塊在第一預(yù)設(shè) 時(shí)間段控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速以第一角加速度進(jìn)行加速，根據(jù)第一米樣電流計(jì)算電機(jī)的第一電磁 轉(zhuǎn)矩，并在第二預(yù)設(shè)時(shí)間段控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速以第二角加速度進(jìn)行加速，根據(jù)第二采樣電流 計(jì)算電機(jī)的第二電磁轉(zhuǎn)矩，以及根據(jù)第一電磁轉(zhuǎn)矩、第二電磁轉(zhuǎn)矩以及第一角加速度、第二 角加速度計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。從而，該電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量裝置不考慮負(fù)載轉(zhuǎn)矩是否 為零，能夠在帶載的情況下測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，且測(cè)量精度高，而且操作簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易。
[0022] 具體地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述控制模塊根據(jù)以下公式計(jì)算所述電機(jī)的 轉(zhuǎn)動(dòng)慣# -
[0023]
[0024] 其中，J為所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，\為所述第一角加速度，&為所述第二角加速度， t為所述第一電磁轉(zhuǎn)矩，Y2為所述第二電磁轉(zhuǎn)矩。
[0025] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述控制模塊根據(jù)以下公式計(jì)算所述第一 電磁轉(zhuǎn)矩和所述第二電磁轉(zhuǎn)矩：
[0026]
[0027] 其中，t為所述第一電磁轉(zhuǎn)矩，Y2為所述第二電磁轉(zhuǎn)矩，Lsq為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下 的交軸電感，Lsq為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直軸電感，Ke為所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈，Isql為兩相旋 轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的第一交軸電流，Isq2為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的第二交軸電流，Isdl為兩相旋轉(zhuǎn)坐 標(biāo)系下的第一直軸電流，Isd2為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的第二直軸電流，P為所述電機(jī)的磁極對(duì) 數(shù)。
[0028] 另外，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述控制模塊對(duì)所述第一采樣電流進(jìn)行Clarke 坐標(biāo)變換和Park坐標(biāo)變換以獲得所述第一交軸電流Isql和所述第一直軸電流Isdl，并對(duì)所 述第二采樣電流進(jìn)行Clarke坐標(biāo)變換和Park坐標(biāo)變換以獲得所述第二交軸電流Isq