一种三相电机全自动调相系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及三相电机调相技术领域，尤其是涉及一种三相电机全自动调相系统。


背景技术：

[0002]
随着社会的发展，电机已经应用到社会的各个领域内，无刷电机作为一种新兴电机种类，获得了广发的应用。无刷电机由电动机和驱动器组成，是一种典型的几点一体化产品，由于去除了电刷，几大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰，并且噪音低，寿命长。由于无刷电机在制作时大部分组件都是漆包线绕制而成的，所以存在一定的电感量，所以定子线圈上的电流和电压的相位会有一定的相位差，导致输入侧的功率因素降低，无功功率增大。
[0003]
目前，为了解决上述问题，研究人员提出了相位角控制装置及控制方法，例如中国专利cn103580558b中公开了一种基于直流无刷电机电流相位角的控制装置和控制方法，该装置包括速度设定模块、中央处理器、电流放大电路、智能功率模块、霍尔传感器以及给上述各个模块供电的电源模块，提高了电机效率，减小了电机的发热量。但是该专利中的电机控制装置的调相精度较低，并且安全性能无法保障，所以亟需一种调相精度高的电机调相系统。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种精度高、安全性好、自动化程度高的三相电机全自动调相系统。
[0005]
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
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一种三相电机全自动调相系统，包括待测电机、相位调整装置、数据采集及电机控制装置、工控机和第一电源；所述的待测电机与相位调整装置相连；所述的待测电机和相位调整装置分别与第一电源相连；所述的待测电机和相位调整装置分别与数据采集及电机控制装置相连；所述的数据采集及电机控制装置与工控机进行通信。
[0007]
优选地，所述的相位调整装置包括伺服电机驱动模块、伺服电机和联轴器；所述的伺服电机通过联轴器与待测电机相连；所述的伺服电机驱动模块与伺服电机相连。
[0008]
更加优选地，所述的伺服电机驱动模块为智能功率模块ipm。
[0009]
更加优选地，所述的数据采集及电机控制装置包括fpga控制器、信号采集器、模拟信号调理电路、模数转换模块、第一隔离器、第二隔离器、第三隔离器、信号转换模块、第二电源和继电器；
[0010]
所述的信号采集器、模拟信号调理电路、模数转换模块、第一隔离器和fpga 控制器依次连接；所述的信号采集器的输入端与待测电机相连；
[0011]
所述的fpga控制器通过第二隔离器与伺服电机驱动模块相连；所述的fpga 控制器通过第三隔离器和继电器与待测电机相连；
[0012]
所述的信号转换模块一端与fpga控制器相连，另一端与工控机相连；
[0013]
所述的第二电源与fpga控制器相连。
[0014]
更加优选地，所述的信号采集器为霍尔传感器。
[0015]
更加优选地，所述的模数转换模块为八通道模数转换器adc。
[0016]
更加优选地，所述的第一隔离器、第二隔离器和第三隔离器分别为光电隔离器或数字隔离器。
[0017]
更加优选地，所述的信号转换模块为ft2232转换电路。
[0018]
优选地，所述的工控机通过usb接口与数据采集及电机控制装置进行通信。
[0019]
优选地，所述的第一电源为三相交流电源。
[0020]
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
[0021]
一、精度高：本实用新型中调相系统将信号采集器采集的信号经过模拟信号调理后送入模数转换模块，提高了采集数据的精度，从而提高了调相装置的精度和灵敏度。
[0022]
二、安全性好：本实用新型中的调相系统设置了三个隔离器来隔离fpga控制器与电机，提高了系统的安全性能。
[0023]
三、自动化程度高：本实用新型中的调相系统在工控机发出调相指令后就无需人工操作，系统会自动完成对待测电机的调相工作，系统的自动化程度高。
附图说明
[0024]
图1为本实用新型中调相系统的结构示意图；
[0025]
图2为本实用新型中调相系统采集的待测电机在自驱方式下的三相反电势与霍尔信号示意图；
[0026]
图3为本实用新型中反电势的实时相位图。
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图中标号所示：
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1、待测电机，2、相位调整装置，3、数据采集及电机控制装置，4、工控机， 5、第一电源，201、伺服电机驱动模块，202、伺服电机，203、联轴器，301、fpga 控制器，302、信号采集器，303、模拟信号调理电路，304、模数转换模块，305、第一隔离器，306、第二隔离器，307、第三隔离器，308、信号转换模块，309、第二电源，310、继电器。
具体实施方式
[0029]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。
[0030]
一种三相电机全自动调相系统，其结构如图1所示，包括：
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待测电机1；
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相位调整装置2，用于接受数据采集及电机控制装置3的指令，控制伺服电机 202带动待测电机1转动；
[0033]
数据采集及电机控制装置3，用于采集待测电机1的霍尔信号，同时通过工控机4的指令控制相位调整装置2和待测电机1的运行和停止；
[0034]
工控机4，用于判断电机是否需要进行调相并且对数据采集及电机控制装置3 发送调相指令。
[0035]
第一电源5，用于为待测电机1和伺服电机202供电，本实施例中的第一电源 5选用三相交流电源。
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下面对各主要模块进行详细描述：
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一、相位调整装置2
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包括伺服电机驱动模块201、伺服电机202和联轴器203，伺服电机202通过联轴器203与待测电机1相连，伺服电机驱动模块201与伺服电机202相连。
[0039]
本实施例中的伺服电机驱动模块201选用智能功率模块ipm。
[0040]
二、数据采集及电机控制装置3
[0041]
包括信号采集器302、模拟信号调理电路303、模数转换模块304、第一隔离器305、第二隔离器306、第三隔离器307、信号转换模块308、第二电源309和继电器310，信号采集器302、模拟信号调理电路303、模数转换模块304、第一隔离器305和fpga控制器301依次连接，信号采集器302的输入端与待测电机1相连，fpga控制器301通过第二隔离器306与伺服电机驱动模块201相连，fpga 控制器301通过第三隔离器307和继电器310与待测电机1相连，信号转换模块 308一端与fpga控制器301相连，另一端与工控机4相连，第二电源309与fpga 控制器301相连。
[0042]
本实施例中的信号采集器302为霍尔传感器。
[0043]
本实施例中的模数转换模块308选用8通道转换器adc，采样速率达1m，实现8通道同时采集。
[0044]
本实施例中的第一隔离器305、第二隔离器306和第三隔离器307分别为光电隔离器或数字隔离器，可以根据具体实施情况选取。
[0045]
本实施例中的信号转换模块308具体为ft2232转换电路，可以将usb转为 uart/fifo，使用同步模式驱动，最大传输速度达40mbyte/s(320mbps)。
[0046]
三、工控机4
[0047]
通过usb接口与数据采集及电机控制装置3进行通信。
[0048]
本实施例中的调相系统运行过程具体为：
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(1)工控机4给fpga控制器301发送指令，控制驱动电机202使能，使待测电机1运转起来；
[0050]
(2)工控机4发送信号采集命令，fpga控制器301启动信号采集，并把数据通过信号转换模块308将信号转换后上传至工控机4；
[0051]
(3)一段时间后，本实施例取3秒，fpga控制器301发送命令切断第一电源5；
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(4)工控机4发送停止采集命令，得到如图2所示的三相反电势与霍尔信号波形图，以及图3所示的反电势的实时相位图；
[0053]
(5)工控机4判断电机是否需要进行调相，若需要则发送调相指令给数据采集及电机控制装置；
[0054]
(6)完成待测电机1的自动调相。
[0055]
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种
等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。