一种永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统及其运作方法

专利名称：一种永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统及其运作方法
技术领域：
本发明涉及一种永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统及其运作方法。
背景技术：
永磁同步电机(PMSM)与直流电机、感应电机、普通同步电机相比，具 有较高的能量密度和效率，其具有体积小、惯性低、响应快、控制灵活等优 点，逐渐成为交流伺服系统执行电机的主流，尤其是在高精度、高性能要求 的功率伺服系统领域。它通常采用的控制方式是低速时采用矢量控制，高速时 采用弱磁控制。永磁同步电机的矢量控制需要准确的实时检测转子绝对角位置， 旋转变压器简称旋变，具有耐恶劣环境、耐振动，高可靠性，高精度等优点， 获得越来越广泛的应用。目前大部分电机厂家对永磁同步电机的旋变安装后均 未作零点标定，使得用户使用时还须为每台电机作零点标定，极为不便，也不
利于该电机的批量生产。综上所述，现有技术中存在如下技术问题永磁同步 电机的旋转变压器安装后均未作零点标定，不利于该电机的批量生产。

发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，来 保证永磁同步电机批量生产一致性。
具体来说，本发明的目的在于提供一种永磁同步电机旋转变压器标定及调 零系统的运行方法，使得永磁同步电机在安装时，通过该系统对旋转变压器进 行零点标定和调零处理，使安装后的永磁同步电机与其旋转变压器的角位置零 点一致，便于批量生产。
该系统大体构造如下旋转变压器的机械安装 将旋转变压器安装在永磁同步电机的一个端面，先将旋变转子安装固定在电机转轴上，使之与电机 转子同步转动；再将旋变定子预安装在电机壳体上，即把旋变定子在径向上 限位，轴相可以转动。
运行步骤大体如下
旋转变压器粗调零点
根据电机设计的三相反电动势零点角度，主控计算机给精密伺服电机控制 单元一个角度指令，控制精密伺服电机带动拨叉给旋变定子一个初步的角度定 位，此时旋变的零点与永磁同步电机的零点粗略对应。
旋转变压器零点标定-
采用旋变位置解码单元从旋转变压器输出信号中解算出电机转子角度信 息，通过SPI串行通信将该信息传送至信号分析处理单元，同时信号分析处理 单元还会采集永磁同步电机的三相反电动势，通过分析比较旋变角度信号与三 相反电动势的相位信号计算出它们的零点相位差值，即为旋转变压器的零点标 定值，信号分析处理单元会将该零点标定值传送至主控计算机，录入数据库。
旋转变压器精确调零-
根据零点标定值，主控计算机给精密伺服电机控制单元一个角度指令，控 制精密伺服电机带动拨叉将旋变定子精确调零，安装螺钉将旋变定子固定在电 机壳体上。
具体技术方案如下
一种永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，包括 旋转变压器转子，其安装固定在电机转轴上，与电机转子同步转动； 旋转变压器定子，其预安装在电机壳体上，径向上限位，轴向可转动； 主控计算机，其向电机控制单元发出角度指令；电机控制单元，其对旋转变压器定子进行初步的角度定位和最后的精确调零; 旋转变压器位置解码单元，其计算旋转变压器的零点标定值； 信号分析处理单元，其将该零点标定值传送至主控计算机，录入数据库。 主控计算机，电机控制单元，旋转变压器位置解码单元和信号分析处理单 元之间的通信和连接采用本领域常用通信和连接方式。
旋转变压器位置解码单元通过SPI串行通信向分析处理单元传送信号，主 控计算机与信号分析处理单元之间通过总线连接。
主控计算机根据电机设计的三相反电动势零点角度向电机控制单元发出角 度指令。
电机控制单元为精密伺服电机控制单元，其带动拨叉给旋转变压器定子初 步的角度定位和最后的精确调零。
旋转变压器位置解码单元从旋转变压器输出的两组正、余弦波信号中解算 出电机转子角度信息，通过SPI串行通信将该信息传送至信号分析处理单元， 同时信号分析处理单元采集永磁同步电机的三相反电动势，通过分析比较旋转 变压器角度信号与三相反电动势的相位信号计算出它们的零点相位差值，即为 旋转变压器的零点标定值。
主控计算机根据该零点标定值，给电机控制单元一个角度指令，控制其带 动拨叉将旋转变压器定子精确调零。
旋转变压器定子由螺钉固定在电机壳体上。
一种永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统的运行方法，采用如下步骤
(1) 将旋转变压器安装在永磁同步电机的一个端面；
(2) 旋转变压器粗调零点；
(3) 旋转变压器零点标定；(4)旋转变压器精确调零。
步骤(1)中，先将旋转变压器转子安装固定在电机转轴上，使之与电机 转子同步转动；再将旋转变压器定子预安装在电机壳体上，使之在径向上限 位，轴向可以转动。
旋转变压器定子部分预安装在电机端面壳体上，螺钉未拧紧，待旋转变压 器精确调零后再拧紧螺钉将旋转变压器定子固定在电机壳体上。
步骤(2)中，根据电机设计的三相反电动势零点角度，主控计算机给精密 伺服电机控制单元一个角度指令，控制精密伺服电机带动拨叉给旋转变压器定 子一个初步的角度定位，此时旋转变压器的零点与永磁同步电机的零点粗略对 应。
步骤(3)中，旋转变压器位置解码单元从旋转变压器输出的两组正、余弦 波信号中解算出电机转子角度信息，通过SPI串行通信将该信息传送至信号分 析处理单元，同时信号分析处理单元采集永磁同步电机的三相反电动势，通过 分析比较旋转变压器角度信号与三相反电动势的相位信号计算出它们的零点相 位差值，即为旋转变压器的零点标定值，信号分析处理单元将该零点标定值传 送至主控计算机，录入数据库。
步骤(4)中，根据零点标定值，主控计算机给精密伺服电机控制单元一个 角度指令，控制精密伺服电机带动拨叉将旋转变压器定子精确调零，安装螺钉 将旋转变压器定子固定在电机壳体上，完成电机旋转变压器零点调节。


图1为永磁同歩电机旋转变压器安装结构示意图2为永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统示意图。
图中1、旋转变压器定子部分，2、旋转变压器转子部分，3、螺钉，4、永磁同步电 机，5、电机转轴，6、主控计算机，7、精密伺服电机控制单元，8、拨叉机构， 9、信号分析处理单元，10、总线，11、位置角度解码单元，12、 SPI， 13、功 率放大单元，14、低通滤波单元
具体实施例方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种 优选实施例。
如图1所示旋变转子部分安装固定在电机转轴上，旋变定子部分安装在 电机端面壳体上，旋变定子预安装好后，3颗螺钉未拧紧，此时旋变定子只会产 生轴向转动，待旋变精确调零后拧紧螺钉将旋变定子固定在电机壳体上。
如图2所示
旋转变压器粗调零点
根据电机设计的三相反电动势零点角度，主控计算机给精密伺服电机控制 单元一个角度指令，控制精密伺服电机带动拨叉给旋变定子一个初步的角度定 位，此时旋变的零点与永磁同步电机的零点粗略对应。
旋转变压器零点标定
旋变位置解码单元从旋转变压器输出的两组正、余弦波信号中解算出电机 转子角度信息，通过SPI串行通信将该信息传送至信号分析处理单元，同时信
号分析处理单元还会采集永磁同步电机的三相反电动势；通过分析比较旋变角 度信号与三相反电动势的相位信号计算出它们的零点相位差值，即为旋转变压
器的零点标定值，信号分析处理单元会将该零点标定值传送至主控计算机，录 入数据库。
旋转变压器精确调零根据零点标定值，主控计算机给精密伺服电机控制单元一个角度指令，控 制精密伺服电机带动拨叉将旋变定子精确调零，安装螺钉将旋变定子固定在电 机壳体上，完成电机旋变零点调节。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方 式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经 改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，其特征在于，包括旋转变压器转子，其安装固定在电机转轴上，与电机转子同步转动；旋转变压器定子，其预安装在电机壳体上，径向上限位，轴向可转动；主控计算机，其向电机控制单元发出角度指令；电机控制单元，其对旋转变压器定子进行初步的角度定位和最后的精确调零；旋转变压器位置解码单元，其计算旋转变压器的零点标定值；信号分析处理单元，其将该零点标定值传送至主控计算机，录入数据库。
2、 如权利要求l所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，其特征 在于，主控计算机，电机控制单元，旋转变压器位置解码单元和信号分析处理 单元之间的通信和连接采用本领域常用通信和连接方式。
3、 如权利要求1或2所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，其 特征在于，旋转变压器位置解码单元通过SPI串行通信向分析处理单元传送信 号，主控计算机与信号分析处理单元之间通过总线连接。
4、 如权利要求1或2所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，其特征在于，主控计算机根据电机设计的三相反电动势零点角度向电机控制单元 发出角度指令。
5、 如权利要求1或2所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，其 特征在于，电机控制单元为精密伺服电机控制单元，其带动拨叉给旋转变压器 定子初步的角度定位和最后的精确调零。
6、 如权利要求1或2所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，其特征在于，旋转变压器位置解码单元从旋转变压器输出的两组正、余弦波信号 中解算出电机转子角度信息，通过SPI串行通信将该信息传送至信号分析处理 单元，同时信号分析处理单元采集永磁同步电机的三相反电动势，通过分析比较旋转变压器角度信号与三相反电动势的相位信号计算出它们的零点相位差 值，即为旋转变压器的零点标定值。
7、 如权利要求6所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，其特征 在于，主控计算机根据该零点标定值，给电机控制单元一个角度指令，控制其 带动拨叉将旋转变压器定子精确调零。
8、 如权利要求l所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统，其特征 在于，旋转变压器定子由螺钉固定在电机壳体上。
9、 一种使用如权利要求卜8所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零系 统的运行方法，其特征在于，采用如下步骤(1) 将旋转变压器安装在永磁同步电机的一个端面；(2) 旋转变压器粗调零点；(3) 旋转变压器零点标定；(4) 旋转变压器精确调零。
10、 如权利要求9所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零方法，其特 征在于，步骤(1)中，先将旋转变压器转子安装固定在电机转轴上，使之与 电机转子同步转动；再将旋转变压器定子预安装在电机壳体上，使之在径向 上限位，轴向可以转动。
11、 如权利要求10所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调零方法，其 特征在于，旋转变压器定子部分预安装在电机端面壳体上，螺钉未拧紧，待旋 转变压器精确调零后再拧紧螺钉将旋转变压器定子固定在电机壳体上。
12、 如权利要求9-11中任一项所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调 零方法，其特征在于，步骤(2)中，根据电机设计的三相反电动势零点角度， 主控计算机给精密伺服电机控制单元一个角度指令，控制精密伺服电机带动拨叉给旋转变压器定子一个初步的角度定位，此时旋转变压器的零点与永磁同步 电机的零点粗略对应。
13、 如权利要求9-11中任一项所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调 零方法，其特征在于，步骤(3)中，旋转变压器位置解码单元从旋转变压器输 出的两组正、余弦波信号中解算出电机转子角度信息，通过SPI串行通信将该 信息传送至信号分析处理单元，同时信号分析处理单元采集永磁同步电机的三 相反电动势，通过分析比较旋转变压器角度信号与三相反电动势的相位信号计 算出它们的零点相位差值，即为旋转变压器的零点标定值，信号分析处理单元 将该零点标定值传送至主控计算机，录入数据库。
14、 如权利要求9-11中任一项所述的永磁同步电机旋转变压器标定及调 零方法，其特征在于，步骤(4)中，根据零点标定值，主控计算机给精密伺服 电机控制单元一个角度指令，控制精密伺服电机带动拨叉将旋转变压器定子精 确调零，安装螺钉将旋转变压器定子固定在电机壳体上，完成电机旋转变压器 零点调节。
全文摘要
本发明涉及一种永磁同步电机旋转变压器标定及调零系统及其运作方法，使得永磁同步电机在安装时，通过该系统对旋转变压器进行零点标定和调零处理，安装后的永磁同步电机与其旋转变压器的角位置零点一致，便于批量生产。
文档编号H02K11/00GK101615825SQ200910116810
公开日2009年12月30日 申请日期2009年5月18日 优先权日2009年5月18日
发明者勇 冯, 瑞 吴, 跃 王, 陈立冲 申请人:奇瑞汽车股份有限公司