一种电机动态参数检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电机动态参数检测装置及方法，其中模拟信号输入模块中霍尔电流传感器检测电流信号，经运算放大器后输入MCU；转速信号输入模块的增量式编码器输出3路电机转子位置信号，分别为A相方波、B相方波和Z相方波，3路信号经隔离运放调理后输入MCU；电源分别向MCU、模拟信号输入模块、转速信号输入模块、显示模块和数据通讯组供电。本发明专利技术通过两套非接触式传感器分别检测出电机电流和转速，再通过MCU计算出电机动态加减速时间，并辨识电机惯量参数，其测试过程和参数辨识结果既可以通过液晶屏直接显示，又可以通过有线数据传输显示于电脑上位机，还可以通过蓝牙无线数据传输显示于手持移动端。示于手持移动端。示于手持移动端。

【技术实现步骤摘要】
一种电机动态参数检测装置及方法


[0001]本专利技术属于电机检测领域，特别涉及一种电机动态参数检测装置及方法。

技术介绍

[0002]现有技术中对电机参数的检测多使用电机性能测试设备，主要为电机测试系统(测功机)，其安装环境及维护要求较高，且体积较大，价格昂贵。测功机可精确测量转速、转矩和功率等电机参数，但由于其加载部分与电机同轴相连，无法有效测量电机惯量、阻尼系数和制动时间等动态参数，不能全面分析电机驱动系统的动态性能，故不满足生产机械和电动车辆对电机动态性能的检测要求。当前国内相关检测设备普遍存在成本高、安装调试复杂、与被测系统不兼容等问题，且一套检测方法仅能检测单一性能参数，无法适用于多参数协同检测的环境。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种电机动态参数检测装置，包括MCU和均与MCU连接的模拟信号输入模块、转速信号输入模块、电源、显示模块和数据通讯组，其中，
[0004]所述模拟信号输入模块包括3个霍尔电流传感器和3个运算放大器，1个霍尔电流传感器与一个运算放大器连接，霍尔电流传感器检测电流信号，经运算放大器后输入MCU；
[0005]所述转速信号输入模块的增量式编码器输出3路电机转子位置信号，分别为A相方波、B相方波和Z相方波，3路信号经隔离运放调理后输入MCU；
[0006]所述电源分别向MCU、模拟信号输入模块、转速信号输入模块、显示模块和数据通讯组供电；
[0007]所述显示模块包括液晶屏及SD图像存储器；
[0008]所述数据通讯组包括USB通讯口、JTAG通讯口和蓝牙模块。
[0009]优选地，所述霍尔电流传感器为HSTS08L，所述运算放大器为MCP6024。
[0010]优选地，所述模拟信号输入模块还包括滞环比较器，正相输入与电源连接，输出与MCU连接，将电源的电流信号和电压信号传输给MCU，MCU判断是否对电源进行过流和/或欠压保护。
[0011]优选地，所述隔离运放包括MCP6024和HCPL
‑
M611，对增量式编码器和MCU进行双隔离。
[0012]优选地，所述电源包括5V
‑
9V的外部电源适配器、5V
‑
9V的干电池和电源管理器。
[0013]优选地，所述电源管理器包括VRB_YMD
‑
10WR3、AMS1117
‑
3.3和K7803T
‑
500R3/1000R3，5V
‑
9V的干电池与VRB_YMD
‑
10WR3和AMS1117
‑
3.3依次连接；5V
‑
9V的外部电源适配器与K7803T
‑
500R3/1000R3连接；VRB_YMD
‑
10WR3向模拟信号输入模块供电，K7803T
‑
500R3/1000R3向MCU供电。
[0014]优选地，所述USB通讯口包括CH340G芯片。
[0015]优选地，所述蓝牙模块包括HC
‑
05BLUETOOTH蓝牙模组。
[0016]优选地，通过所述JTAG通讯口对MCU烧写程序和测试电路。
[0017]基于上述目的，本专利技术还提供了一种电机动态参数检测方法，采用上述的电机动态参数检测装置，包括以下检测方法：
[0018]转速检测：采用增量式编码器获取电机转子位置角信息，通过M/T法和PLL转速锁相环观测器法获得精确的转速信息，增量式编码器的输出信号通过隔离运放后输入MCU，所述隔离运放包括MCP6024和HCPL
‑
M611，起到双隔离的作用；增量式编码器输入的3路电机转子位置信号，分别为A相方波、B相方波和Z相方波，A、B两相方波通过相差90度角判断电机运转的正反方向，Z相方波为电机旋转一圈至零点基准位置时的脉冲；
[0019]时间计量：MCU通过采集电机进线端电流信号，校验电流有效值的突变并确定动态参数测试过程的起始时刻t1，通过检测电机转子实时转速，在转速低于预设值时，确定测试终止时刻t2，并对任意动态过程时间段[t
x
‑1,t
x
]进行计量，表示为：
[0020]Δt＝t
x
‑
t
x
‑1其中t
x
,t
x
‑1∈[t1,t2]ꢀꢀ
(1)
[0021]转矩计量：分别记录动态测试开始时刻之前的稳态电流I1和终止时刻的稳态电流和I2，由MCU计算获得初始电磁转矩T
e1
和终止电磁转矩T
e2
，表示为：
[0022]T
e1,2
＝K
T
I
1,2
ꢀꢀ
(2)
[0023]其中K
T
为已知的电机转矩系数；同时记录任意t
x
时刻的电流I(t
x
)，并实时计算任意t
x
时刻的电磁转矩T
e
(t
x
)，表示为：
[0024]T
e
(t
x
)＝K
T
I(t
x
)
ꢀꢀ
(3)
[0025]速度计量：由增量式编码器持续获取从动态参数测试过程的电机转子位置角信息，由MCU计算获得起始时刻转速信息ω1和终止时刻转速信息ω2，并获得任意t
x
时刻转速ω(t
x
)；测试两次不同稳态转速下的电磁转矩，通过式(4)求得阻尼系数B
ω
和固有转矩T0，进一步若干次通过式(5)求得不同时间段的电机转动惯量J，取转动惯量J测量值的多次平均值为最终结果，
[0026][0027][0028]与现有技术相比，本专利技术通过两套传感器分别测出电机电流和转速，再通过MCU进行电机的参数辨识。其测试结果既可以通过触摸屏液晶显示出来，又可以通过串口显示到电脑等电子设备上，还能通过蓝牙进行数据传输和远程操控电机的功能。从而达到对电机参数的测试功能，有着稳定性、可靠性、适应性的强、抗干扰性强、数据分析与可视化、便携灵活性、低碳节能等优点。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例电机动态参数检测装置的结构框图；
[0030]图2为本专利技术实施例电机动态参数检测装置的MCU电路图；
[0031]图3为本专利技术实施例电机动态参数检测装置的电源电路图；
[0032]图4为本专利技术实施例电机动态参数检测装置的模拟信号输入模块电路图；
[0033]图5为本专利技术实施例电机动态参数检测装置的转速信号输入模块电路图；
[0034]图6为本专利技术实施例电机动态参数检测装置的USB通讯口及蓝牙模块电路图；
[0035]图7为本专利技术实施例电机动态参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机动态参数检测装置，其特征在于，包括MCU和均与MCU连接的模拟信号输入模块、转速信号输入模块、电源、显示模块和数据通讯组，其中，所述模拟信号输入模块包括3个霍尔电流传感器和3个运算放大器，1个霍尔电流传感器与一个运算放大器连接，霍尔电流传感器检测电流信号，经运算放大器后输入MCU；所述转速信号输入模块包括增量式编码器和隔离运放，其中增量式编码器输出3路电机转子位置信号，分别为A相方波、B相方波和Z相方波，3路信号经隔离运放调理后输入MCU；所述电源分别向MCU、模拟信号输入模块、转速信号输入模块、显示模块和数据通讯组供电；所述显示模块包括液晶屏及SD图像存储器；所述数据通讯组包括USB通讯口、JTAG通讯口和蓝牙模块。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述霍尔电流传感器为HSTS08L，所述运算放大器为MCP6024。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模拟信号输入模块还包括滞环比较器，正相输入与电源连接，输出与MCU连接，将电源的电流信号和电压信号传输给MCU，MCU判断是否对电源进行过流和/或欠压保护。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔离运放包括MCP6024和HCPL
‑
M611，对增量式编码器和MCU进行双隔离。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源包括5V
‑
9V的外部电源适配器、5V
‑
9V的干电池和电源管理器。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电源管理器包括VRB_YMD
‑
10WR3、AMS1117
‑
3.3和K7803T
‑
500R3/1000R3，5V
‑
9V的干电池与VRB_YMD
‑
10WR3和AMS1117
‑
3.3依次连接；5V
‑
9V的外部电源适配器与K7803T
‑
500R3/1000R3连接；VRB_YMD
‑
10WR3向模拟信号输入模块供电，K7803T
‑
500R3/1000R3向MCU供电。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述USB通讯口包括CH340G芯片。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述蓝牙模块包括HC
‑
05BLUETOOTH蓝牙模组。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，通过所述JTAG通讯口对MCU烧写程序和测试电路。10.一种电机动态参数检测方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁晓伟，徐华月，李剑科，王子辉，黄和平，郑海杰，
申请(专利权)人：台州市产品质量安全检测研究院，
类型：发明
国别省市：