电机的转动惯量的测量方法及测量装置和电机控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电机的转动惯量的测量方法、一种电机 的转动惯量的测量装置以及一种电机控制系统。
【背景技术】
[0002] 随着矢量控制技术的发展，在各场合对电机控制的精度、响应速度、能耗要求、节 约用电等提出了更高的要求。而要实现电机矢量控制的高精度，电机自身参数获取的准确 与否至关重要。一般电机厂家会给出电机的相关参数，包括：定转子电阻、电感、磁极对数、 电机的转动惯量等。然而，电机厂家所提供的转动惯量一般是根据UG模型进行折算，或根 据mr2计算所得，其中，m为转子质量、r为转子半径，但是，这两种计算转动惯量的方法都存 在一定的误差。
[0003] 相关技术中，提出了 一种基于磁场定向控制的永磁同步电机参数测量的方法，其 是基于运动方程、考虑负载转矩为零、考虑加速和减速的情况下，计算得到转动惯量，其具 有一定的局限性，如果测量电机的负载转矩无法为零，则该方法将不再适用。
[0004] 相关技术中，还提出了一种用于永磁无传感器控制的自调节方法和装置，其是在 运动方程的基础上，在计算转动惯量时忽略加速过程中摩擦力矩和负载力矩，当精度存在 误差时加入补偿的摩擦系数，而采用该方法计算得到的转动惯量适用的场合依然存在一定 的局限性，不适用于带载测量的情况。
[0005] 相关技术中，还提出了一种他励直流电机转动惯量的测量方法，该方法在计算转 动惯量时，过分的依赖特定的测量仪器，而不具有通用性和一般性。
[0006] 相关技术中，还提出了一种测量直流无刷电机参数的方法，该方法提供了一套测 量电机参数的装置能够较好的计算摩擦系数，但在计算转动惯量时不是基于通用运动方程 得到，具备一定的局限性。
[0007] 综上，相关技术中在计算或测量转动惯量时，存在运用场合的局限、测量精度等问 题，因此，相关技术存在改进的需要。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术缺陷。
[0009] 为此，本发明的第一个目的在于提出一种电机的转动惯量的测量方法，能够在带 载的情况下测量转动惯量，且测量精度高。
[0010] 本发明的第二个目的在于提出一种电机的转动惯量的测量装置。本发明的第三个 目的在于提出一种电机控制系统。
[0011] 为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的电机的转动惯量的测量方法，包 括以下步骤：在第一预设时间段获取第一直轴参考电流和第一交轴参考电流，并控制所述 电机的转速以第一角加速度进行加速，其中，所述第一直轴参考电流的幅值和所述第一交 轴参考电流的幅值相等；在所述第一预设时间段的第一采样点对所述电机的电流进行采样 以获得第一采样电流，并根据所述第一采样电流计算所述电机的第一电磁转矩；在第二预 设时间段获取第二直轴参考电流和第二交轴参考电流，并控制所述电机的转速以第二角加 速度进行加速，其中，所述第二直轴参考电流的幅值和所述第二交轴参考电流的幅值相等； 在所述第二预设时间段的第二采样点对所述电机的电流进行采样以获得第二采样电流，并 根据所述第二采样电流计算所述电机的第二电磁转矩；根据所述第一电磁转矩、所述第二 电磁转矩以及所述第一角加速度、所述第二角加速度计算所述电机的转动惯量。
[0012] 根据本发明实施例提出的电机的转动惯量的测量方法，在第一预设时间段控制电 机的转速以第一角加速度进行加速，并在第一预设时间段的第一采样点对电机的电流进行 采样以获得第一采样电流，进而根据第一采样电流计算电机的第一电磁转矩，在第二预设 时间段控制电机的转速以第二角加速度进行加速，并在第二预设时间段的第二采样点对电 机的电流进行采样以获得第二采样电流，进而根据第二采样电流计算电机的第二电磁转 矩，之后根据第一电磁转矩、第二电磁转矩以及第一角加速度、第二角加速度计算电机的转 动惯量。从而，该电机的转动惯量的测量方法不考虑负载转矩是否为零，能够在带载的情况 下测量转动惯量，且测量精度高，而且计算简单、实现容易。
[0013] 具体地，在本发明的一个实施例中，可根据以下公式计算所述电机的转动惯量：
[0014]
[0015] 其中，J为所述电机的转动惯量，\为所述第一角加速度，&为所述第二角加速度， t为所述第一电磁转矩，Y2为所述第二电磁转矩。
[0016] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第一电磁转矩和所述第二电磁转矩根 据以下公式计算得到 ：
[0017]
[0018] 其中，t为所述第一电磁转矩，Y2为所述第二电磁转矩，Lsq为两相旋转坐标系下 的交轴电感，Lsq为两相旋转坐标系下的直轴电感，Ke为所述电机的转子磁链，Isql为两相旋 转坐标系下的第一交轴电流，Isq2为两相旋转坐标系下的第二交轴电流，Isdl为两相旋转坐 标系下的第一直轴电流，Isd2为两相旋转坐标系下的第二直轴电流，P为所述电机的磁极对 数。
[0019] 另外，在本发明的一个实施例中，对所述第一采样电流进行Clarke坐标变换和 Park坐标变换以获得所述第一交轴电流Isql和所述第一直轴电流Isdl ;对所述第二采样电 流进行Clarke坐标变换和Park坐标变换以获得所述第二交轴电流Isq2和所述第二直轴电 k Isd2。
[0020] 为达到上述目的，本发明第二方面实施例还提出了一种电机的转动惯量的测量装 置，包括：获取模块，所述获取模块用于在第一预设时间段获取第一直轴参考电流和第一交 轴参考电流，并在第二预设时间段获取第二直轴参考电流和第二交轴参考电流，其中，所述 第一直轴参考电流的幅值和所述第一交轴参考电流的幅值相等，所述第二直轴参考电流的 幅值和所述第二交轴参考电流的幅值相等；采样模块，所述采样模块用于在所述第一预设 时间段的第一采样点对所述电机的电流进行采样以获得第一采样电流，并在所述第二预设 时间段的第二采样点对所述电机的电流进行采样以获得第二采样电流；控制模块，所述控 制模块用于在所述第一预设时间段控制所述电机的转速以第一角加速度进行加速，根据所 述第一采样电流计算所述电机的第一电磁转矩，并在所述第二预设时间段控制所述电机的 转速以第二角加速度进行加速，根据所述第二采样电流计算所述电机的第二电磁转矩，以 及根据所述第一电磁转矩、所述第二电磁转矩以及所述第一角加速度、所述第二角加速度 计算所述电机的转动惯量。
[0021] 根据本发明实施例提出的电机的转动惯量的测量装置，通过控制模块在第一预设 时间段控制电机的转速以第一角加速度进行加速，根据第一米样电流计算电机的第一电磁 转矩，并在第二预设时间段控制电机的转速以第二角加速度进行加速，根据第二采样电流 计算电机的第二电磁转矩，以及根据第一电磁转矩、第二电磁转矩以及第一角加速度、第二 角加速度计算电机的转动惯量。从而，该电机的转动惯量的测量装置不考虑负载转矩是否 为零，能够在带载的情况下测量转动惯量，且测量精度高，而且操作简单、实现容易。
[0022] 具体地，在本发明的一个实施例中，所述控制模块根据以下公式计算所述电机的 转动惯# -
[0023]
[0024] 其中，J为所述电机的转动惯量，\为所述第一角加速度，&为所述第二角加速度， t为所述第一电磁转矩，Y2为所述第二电磁转矩。
[0025] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述控制模块根据以下公式计算所述第一 电磁转矩和所述第二电磁转矩：
[0026]
[0027] 其中，t为所述第一电磁转矩，Y2为所述第二电磁转矩，Lsq为两相旋转坐标系下 的交轴电感，Lsq为两相旋转坐标系下的直轴电感，Ke为所述电机的转子磁链，Isql为两相旋 转坐标系下的第一交轴电流，Isq2为两相旋转坐标系下的第二交轴电流，Isdl为两相旋转坐 标系下的第一直轴电流，Isd2为两相旋转坐标系下的第二直轴电流，P为所述电机的磁极对 数。
[0028] 另外，在本发明的一个实施例中，所述控制模块对所述第一采样电流进行Clarke 坐标变换和Park坐标变换以获得所述第一交轴电流Isql和所述第一直轴电流Isdl，并对所 述第二采样电流进行Clarke坐标变换和Park坐标变换以获得所述第二交轴电流Isq