一种用于直流无刷电机控制器的老化测试装置及方法与流程

本发明属于设备测试领域，尤其是涉及一种用于直流无刷电机控制器的老化测试装置及方法。
背景技术：
：直流无刷电机控制器在出厂前需要对其进行老化测试，以检验产品质量，发现产品缺陷，剔除不合格产品；传统电机控制器老化测试采用电机对拖的方式进行，两台电机分别工作在电动状态和发电状态，可以模拟电机不同负载情况下控制器的工作状态，但是该方法造价较高且占地面积大；将直流无刷电机的转子拆下，控制器直接连接定子进行老化测试是一种简单有效方法，但是无刷直流电机控制中需要获取转子位置的反馈信息，单纯连接定子无法实现完整的电机控制程序，从而测试过程与控制器实际工作状态存在较大差异。技术实现要素：有鉴于此，本发明旨在提出一种用于直流无刷电机控制器的老化测试装置及方法，旨在解决现有技术的不足。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种用于直流无刷电机控制器的老化测试装置及方法，包括油门信号调节器、霍尔信号发生装置、电机控制器、电源、直流无刷电机以及上位机；所述的油门信号调节器，用于输出油门信号，其与电机控制器的输入端相连；所述的霍尔信号发生装置，用于模拟转子的霍尔信号，其与电机控制器的输入端相连；所述的电机控制器，用于实现直流无刷电机的控制，其与直流无刷电机的定子电性连接；所述的电源，用于为装置供电，其与电机控制器连接；所述的上位机，用于接收反馈数据，其与电机控制器的输出端连接。进一步的，所述的油门调节器为电位器，电位器的电阻体与控制器的5v电源电压引脚相连，电位器的滑动触点与控制器的电压采样引脚相连。进一步的，所述的电机控制器为tms320f28035处理器。进一步的，所述的电机控制器的三相端与无刷直流电机定子的三相端电性连接。进一步的，所述的上位机与电机控制器通过can总线相连。进一步的，所述的电机控制器上连接一热敏电阻，其用于采集电机控制器的铝基板温度。进一步的，所述的上位机的接收数据为电机控制器的电流值和温度值。一种用于直流无刷电机控制器的老化测试装置的方法，包括以下步骤：(1)打开所述的直流电源总开关以及电机控制器的电源开关，给整个装置供电；(2)启动所述的上位机，准备接收数据；(3)所述的霍尔信号发生装置，模拟电机转子信号；(4)通过所述的油门调节器来调节油门信号，观察上位机所显示数据，保持定子相电流幅值为60a；(5)观察上位机显示的控制器温度以及控制器的工作状态，直到控制器温度升到50℃，若在此期间，控制器正常工作，则老化测试合格。进一步的，步骤(3)所述的模拟转子信号的方法，包括以下步骤：(31)根据转子模拟角度的当前值，获得转子所处扇区；(32)根据步骤(31)获得频率霍尔信号，通过电机模拟速度获得角度增量；(33)通过步骤(32)获得的角度增量调整所述的转子模拟角度，以及将霍尔信号输出至电机控制器；(34)电机控制器根据霍尔信号，获得转子所处扇区，确定逆变器桥臂工作状态；上位机根据油门调节器的油门信号，确定占空比；(35)根据逆变器桥臂工作状态以及占空比，获得pwm信号并输出。进一步的，步骤(31)所述的转子模拟角度计算的当前值计算公式为，其中，θk为当前时刻的角度值，θ(k-1)为上一时刻的角度值，θ0为初始时刻角度值，ω为模拟的角速度，ts为采样时间。相对于现有技术，本发明所述的一种用于直流无刷电机控制器的老化测试装置及方法具有以下优势：(1)本发明不仅解决了目前采用电机对拖方式进行老化测试时，成本过高、占地面积大和流程复杂的缺点；而且通过所述的霍尔信号发生装置解决了将测试装置简化后，测试过程中与电机控制器实际工作时的状态存在较大差异的问题。(2)本发明成本低廉、结构简单、占地面积小，通过霍尔信号模拟转子位置，从而上位机实时监测所述的电机控制器的工作状态。附图说明构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明实施例所述的结构示意图；图2为本发明实施例所述的流程示意图；图3为本发明实施例所述的控制原理图图4为本发明实施例所述的扇区原理图；图5为本发明实施例所述的信号发生原理图；图6为本发明实施例所述的信号发生装置结构图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。图1所示，一种用于直流无刷电机控制器的老化测试装置及方法，包括油门信号调节器、霍尔信号发生装置、电机控制器、电源、直流无刷电机以及上位机；所述的油门信号调节器，用于输出油门信号，其与电机控制器的输入端相连；所述的霍尔信号发生装置，用于模拟转子的霍尔信号，其与电机控制器的输入端相连；图6所示，包括供电单元，mcu芯片、电平转换模块以及输出接口，所述的供电单元分别与电平转换模块和mcu芯片连接，mcu芯片与电平转换模块及输出接口依次连接，供电单元负责芯片正常工作所需要的电压，包括3.3v(通过稳压器产生)和5v，mcu使用ti公司的tms320f28035，产生三路3.3v的霍尔信号，由于控制器需要接收5v的信号，因此需要使用cd74hc244m进行电平转换，最后通过输出接口连接到电机控制器的控制板上。所述的电机控制器，用于实现直流无刷电机的控制，其与直流无刷电机的定子电性连接；所述的电源，用于为装置供电，其与电机控制器连接；所述的上位机，用于接收反馈数据，其与电机控制器的输出端连接。作为优选，所述的油门调节器为电位器，电位器的电阻体与控制器的5v电源电压引脚相连，电位器的滑动触点与控制器的电压采样引脚相连。作为优选，所述的电机控制器为tms320f28035处理器。作为优选，所述的电机控制器的三相端与无刷直流电机定子的三相端电性连接。作为优选，所述的上位机与电机控制器通过can总线相连。作为优选，所述的电机控制器上连接一热敏电阻，其用于采集电机控制器的铝基板温度。作为优选，所述的上位机的接收数据为电机控制器的电流值和温度值。图2、3所示，一种用于直流无刷电机控制器的老化测试装置的方法，包括以下步骤：(1)打开所述的直流电源总开关以及电机控制器的电源开关，给整个装置供电；(2)启动所述的上位机，准备接收数据；(3)所述的霍尔信号发生装置，模拟电机转子信号；(4)通过所述的油门调节器来调节油门信号，观察上位机所显示数据，保持定子相电流幅值为60a；(5)观察上位机显示的控制器温度以及控制器的工作状态，直到控制器温度升到50℃，若在此期间，控制器正常工作，则老化测试合格。上位机设计的整体算法主要包括两个部分，一是霍尔信号发生模块的算法，负责产生一定频率的霍尔信号；二是电机控制部分的算法，负责对电机进行控制，作为优选，步骤(3)所述的模拟转子信号的方法，包括以下步骤：图5所示，(31)根据转子模拟角度的当前值，获得转子所处扇区；(32)根据步骤(31)获得频率霍尔信号，通过电机模拟速度获得角度增量；(33)通过步骤(32)获得的角度增量调整所述的转子模拟角度，以及将霍尔信号输出至电机控制器；(34)电机控制器根据霍尔信号，获得转子所处扇区，确定逆变器桥臂工作状态；上位机根据油门调节器的油门信号，确定占空比；为了更好的描述霍尔信号与转子所处扇区之间的关系，图4所示，令halla、hallb和hallc分别为三位二进制数最高位、中间位和最低位，令α轴表示a相绕组轴线，β轴超前α轴90°；则两者关系如图2所示。在程序中，令dsp的gpio引脚分别读取halla、hallb和hallc的逻辑信号，再通过下式得到转子所处的扇区，sector＝4*halla+2*hallb+hallc令tah、tbh、tch分别表示逆变器三个桥臂的上管，tal、tbl、tcl分别表示逆变器三个桥臂的下管，则转子在不同扇区时逆变器三相桥臂开关管的工作模式如表1所示tahtaltbhtbltchtcl扇区1pwm模式关断关断关断关断导通扇区2关断关断关断导通pwm模式关断扇区3pwm模式关断关断导通关断关断扇区4关断导通pwm模式关断关断关断扇区5关断关断pwm模式关断关断导通扇区6关断导通关断关断pwm模式关断表1扇区与桥臂工作模式的关系由于油门信号是采集的电压，是模拟量，因此要通过adc模块转为数字量：式中，adthrottle为数字量，vthrottle为模拟量根据油门曲线确定最终数字量,油门曲线可以用下式表示,式中，admax为油门信号的最大值(35)根据逆变器桥臂工作状态以及占空比，获得pwm信号并输出。作为优选，步骤(31)所述的转子模拟角度计算的当前值计算公式为，其中，θk为当前时刻的角度值，θ(k-1)为上一时刻的角度值，θ0为初始时刻角度值，ω为模拟的角速度，ts为采样时间。本发明通过所述的霍尔信号发生器模拟电机旋转从而使老化测试过程更接近直流无刷电机控制器实际工作时的状态，由于无刷直流电机的转子反电动势为零，而定子可等效为阻感性负载，所以在不需要使用负载电机的情况下就可以使电机定子电流达到甚至超过额定值，所以本发明依据以上的原理，通过加入所述的霍尔信号发生器来模拟电机转子的位置，协助控制器完成老化测试；因此整个装置在无需加载强电流的情况下，就可以模拟控制器实际工作中出现的情况，实现了老化测试的目的，并且本发明无需对拖电机，成本低、占地空间小。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12