一种固定型号电动执行机构转矩间接测量方法及系统

本发明属于三相异步电动机执行机构参数测量，特别是涉及一种固定型号电动执行机构转矩间接测量方法及系统。

背景技术：

1、三相异步电动机具有结构简单、节能高效、承载能力强、运行平稳和可靠性高等优点，在电动执行机构中得到了广泛的应用，其电动执行机构的负载转矩信息的获取，对工业控制和安全来说至关重要。但是某些工作环境无法通过负载转矩传感器获得其负载转矩信息，或者负载传感器价格一般比较高，会增加电动执行机构的成本，这些问题都迫使通过间接且成本更低的方法去获取电动执行机构的负载转矩的信息。

2、现有技术中，实际输出转矩可通过多种方式获取：传感器采样法、功率平衡法、磁链估计法等。这些方法不能实现输出转矩的有效且简单的获取，或者这些方法是针对所有电机的普遍测量方法，具体到固定产品型号的电动执行机构不能实现输出转矩的准确获取。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出了一种固定型号电动执行机构转矩间接测量方法及系统，用以更为有效、简单且准确地实现间接获取实际输出转矩。因为需要间接测量，那么就需要测量其他参数来代替负载转矩。从能量传递的角度首先考虑到的是电磁转矩，因为感应电机能量传递的关键就是通过电磁转矩将磁供能传递到机械能，机械能就是实际输出转矩和转速来体现。

2、本发明中的一种固定型号电动执行机构转矩间接测量方法，包括如下步骤：

3、步骤一：测量并记录电机未工作时的温度t1，测量电动执行机构的定子绕组电阻阻值；

4、步骤二：对电动执行机构上电，利用电压传感器和电流传感器测量相电压和相电流，同时用温度传感器测量电机工作时的温度t2,利用相应定子绕组材料的阻值温度系数关系式结合t2，求出随着温度变化到t2时候的阻值，这样能提高参数计算的准确性；

5、步骤三：通过步骤一和步骤二测量到的数据，计算出电磁转矩；

6、步骤四：对电动执行机构加阶跃负载转矩变化，得到电磁转矩和负载转矩对应关系，从计算出的电磁转矩获取对应的负载转矩。

7、进一步的，步骤三中，三相异步电动机电磁转矩的采用的计算公式为：

8、

9、其中np是三相异步电动机定子侧绕组的极对数，ψs是定子侧的磁链(ψs＝[ψsaψsbψsc)，is是定子侧的相电流(is＝[isaisbisc])，表示叉乘。

10、进一步的，步骤四具体过程如下：

11、4.1：对电动执行机构加阶跃负载转矩变化，获取电磁转矩和负载转矩的瞬态关系图；

12、4.2：求取阶跃稳态后的电磁转矩数值并和稳态后的阶跃负载转矩做线性比较，得到电磁转矩和负载转矩一一对应关系，根据计算出的电磁转矩获取对应的负载转矩。

13、本发明中的一种固定型号电动执行机构转矩间接测量系统，包括：

14、定子绕组电阻阻值测量单元，用于测量并记录电机未工作时的温度t1，测量电动执行机构的定子绕组电阻阻值；

15、定子绕组材料阻值计算单元，用于对电动执行机构上电，测量相电压和相电流，同时测量电机工作时的温度t2，利用相应定子绕组材料的阻值温度系数关系式结合t2，求出随着温度变化到t2时的阻值；

16、电磁转矩计算单元，用于计算出电磁转矩；

17、负载转矩计算单元，用于对电动执行机构加阶跃负载转矩变化，得到电磁转矩和负载转矩对应关系，从计算出的电磁转矩获取对应的负载转矩。

18、本发明有益效果：

19、本发明通过电磁转矩和负载转矩一一对应关系，克服了具体到固定产品型号的电动执行机构不能实现输出转矩的准确获取，实现了更为有效、简单且准确地间接获取实际输出转矩。

技术特征：

1.一种固定型号电动执行机构转矩间接测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的固定型号电动执行机构转矩间接测量方法，其特征在于，所述步骤一中，电动行机构的三相异步电动机其内部定子绕组采用星形连接形式，测量离线下三根电源线端点的三个阻值；通过方程求解出三相绕组每相对应的阻值，并采集电机在线温度，已知电机定子绕组的材质为铜，根据铜的阻值温度系数计算出在线阻值，提高电磁转矩计算的准确性。

3.根据权利要求2所述的固定型号电动执行机构转矩间接测量方法，其特征在于，所述步骤三中，计算出电磁转矩具体为：

4.根据权利要求3所述的固定型号电动执行机构转矩间接测量方法，其特征在于，所述步骤四具体过程如下：

5.一种固定型号电动执行机构转矩间接测量系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种固定型号电动执行机构转矩间接测量方法及系统，属于三相异步电动机执行机构参数测量技术领域，该方法首先通过电机温度，测量电动执行机构工作时的定子绕组电阻阻值。其次对电动执行机构进行上电后，利用电压传感器和电流传感器测量相电压和相电流，同时用温度传感器测量电机工作时的温度。然后通过步骤一和步骤二获取到的数据，计算出电磁转矩。最后对电动执行机构加阶跃负载转矩变化，得到电磁转矩和负载转矩一一对应关系，从计算出的电磁转矩获取对应的负载转矩。有效、简单且准确地实现间接获取实际输出负载转矩。

技术研发人员：尚群立,杨胜夺
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1