一种用于电源线拉力试验的拉力直驱控制系统和装置制造方法及图纸

本申请公开一种用于电源线拉力试验的拉力直驱控制系统和装置，包括拉力直驱机构、拉力传感器、DSP控制芯片和IPM逆变电路；拉力直驱动机构对电源线的直接拉力达到预设拉力值状态前，PWM控制信号控制IPM逆变电路进行第一逆变输出，第一逆变输出用于控制拉力直驱动机构进入低速移动运行状态；拉力直驱动机构对电源线直接拉力达到预设拉力值后，PWM控制信号控制IPM逆变电路进行第二逆变输出，第二逆变输出用于控制拉力直驱动机构保持恒定拉力运行状态。本方案可对拉力直驱机构进行模式切换的闭环控制，测量精度高，系统灵敏度和响应速度也相应提高，消除传统电源线拉力试验因系统迟滞现象而引起的拉力过冲问题，避免爆发力的产生。产生。产生。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电源线拉力试验的拉力直驱控制系统和装置


[0001]本申请实施例涉及检测
，特别涉及一种用于电源线拉力试验的拉力直驱控制系统和装置。

技术介绍

[0002]对电源线的拉力检测实验是验证电源线质量的检测方式，通常采用拉力直驱机构对电源线施加外力，将电源线逐渐拉紧，随后拉力上升到规定值，并在规定的拉力值持续1s，随后把拉力下降到零，重复25次，得出电源线的检测报告。
[0003]相关技术中，对电源线施加拉力的拉力驱动大多采用配重试验，通过凸轮分割器控制配重升降来产生对电源线的拉力，此种方式对时间控制精度不高，不利于精准测试。还有就是通过伺服电机连接机械传动机构，如伺服电机带动皮带、丝杆或减速箱等机构来对电源线施加拉力，再额外通过传感器检测拉力值。这种机械传动机构的检测过程无法精准对电机进行调控，电机和机械结构之间产生的连接会导致系统稳定性较差，且电机的机械传动存在损耗，灵敏度和响应速度也不高，施力过程可能存在爆发力损坏电源线。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种用于电源线拉力试验的拉力直驱控制系统和装置，解决机械结构系统检测的灵敏度和响应速度不高，以及拉力过冲的问题。
[0005]一方面，提供一种用于电源线拉力试验的拉力直驱控制系统，所述系统包括拉力直驱机构、拉力传感器、DSP控制芯片和IPM逆变电路；其中的所述DSP控制芯片与所述IPM逆变电路构成直驱闭环控制，对所述拉力直驱机构进行闭环控制；
[0006]所述IPM逆变电路接入有经过整流滤波后的电源输入，用于输出逆变后作用于所述拉力直驱动机构的三相驱动电压；所述拉力直驱动机构连接所述拉力传感器，用于获取直接作用于电源线的拉力值；
[0007]所述DSP控制芯片连接所述拉力传感器和所述IPM逆变电路的两路逆变输出，用于对输入的拉力值和逆变输出进行分析，确定所述拉力直驱机构的运行状态，并基于所述运行状态输出作用于所述IPM逆变器的PWM控制信号；
[0008]其中，所述拉力直驱动机构在对电源线的直接拉力达到预设拉力值状态前，所述PWM控制信号控制所述IPM逆变电路进行第一逆变输出，所述第一逆变输出用于控制所述拉力直驱动机构进入低速移动运行状态；所述拉力直驱动机构在对电源线的直接拉力达到所述预设拉力值后，所述PWM控制信号控制所述IPM逆变电路进行第二逆变输出，所述第二逆变输出用于控制所述拉力直驱动机构保持恒定拉力运行状态。
[0009]具体的，在所述拉力直驱动机构处于低速移动运行状态时，所述拉力直驱动机构通过无速度传感器矢量控制算法在电机动子上产生直线移动的行波磁场，与电机定子永磁体的励磁磁链相互作用，产生的直接拉力并收紧电源线；
[0010]所述DSP控制芯片基于采集的两路所述第一逆变输出进行坐标变换，计算出转子
电角度估计值θ
e
，并基于所述转子电角度估计值计算出反馈所述IPM逆变电路的第一PWM控制信号。
[0011]具体的，当所述拉力传感器检测到所述拉力直驱动机构产生的直接拉力达到所述预设拉力值后，所述拉力直驱机构为堵动工作状态；
[0012]所述DSP控制芯片切换为固定电磁空间矢量的拉力反馈闭环控制；通过检测所述第二逆变输出的电压空间矢量的模长，调节并输出作用于所述IPM逆变电路的第二PWM控制信号。
[0013]具体的，所述DSP控制芯片还连接有电流检测与调理电路和隔离驱动电路；所述电流检测与调理电路连接所述IPM逆变电路的两路逆变输出，用于调理和检测两路逆变输出的驱动电流i
a
和i
b
；所述DSP控制芯片通过ADC模块接收驱动电流，并根据所述拉力传感器检测的直接拉力计算并输出所述PWM控制信号；
[0014]所述隔离驱动电路连接在所述DSP控制芯片和所述IMP逆变电路之间，用于对输出的所述PWM控制信号进行电压隔离以及驱动所述IPM逆变电路。
[0015]具体的，所述直驱闭环控制包括速度环和电流环，所述速度环的基准转速输入为电机转子实时转速n
ref
，所述电流环的第一基准电流i
sdref
为0；
[0016]所述DSP控制芯片基于采集的两路所述第一逆变输出进行坐标变换，计算出转子电角度估计值θ
e
，并基于所述转子电角度估计值计算出反馈所述IPM逆变电路的第一PWM控制信号，包括：
[0017]在第i周期内，将采集的驱动电流i
a
和i
b
进行定点运算，并根据相位关系计算出驱动电流i
c
；i是大于0的正整数；
[0018]采用Clark变换对三相逆变输出的驱动电流i
a
、i
b
和i
c
进行正交坐标变换，将三相驱动电流从as
‑
bs
‑
cs坐标系转换为α
‑
β坐标系下的中间驱动电流i
sα
和i
sβ
；
[0019]获取第i
‑
1周期的转子电角度估计值，并采用Park变换对α
‑
β坐标系下的所述中间驱动电流i
sα
和i
sβ
进行旋转坐标变换，转换成d
‑
q
‑
n坐标系下的反馈电流i
sd
和i
sq
；其中，i
sd
反馈于所述速度环，i
sq
反馈于所述电流环；
[0020]分别获取所述速度环和电流环在第i
‑
1周期内比例积分PI调节输出的中间驱动电压V
sdref
和V
sqref
，结合第i周期内的所述反馈驱动电流i
sd
和i
sq
，计算获得第i周期内的所述转子电角度估计值；其中，所述转子电角度估计值用于Park变换和Park逆变换计算。
[0021]具体的，所述计算获得第i周期内的所述转子电角度估计值后，所述方法还包括：
[0022]基于第i周期的所述转子电角度估计值和所述反馈驱动电流，计算出电机转子的估算转速n，并基于估算转速n和实时转速n
ref
的差值进行PI调节，获得所述速度环的第二基准电流i
sqref
；所述第一基准电流和第二基准电流和分别与所述中间驱动电流i
sα
和i
sβ
的差值进行PI调节，输出为d
‑
q
‑
n坐标系下的所述中间驱动电压V
sdref
和V
sqref
；
[0023]基于所述中间驱动电压V
sdref
和V
sqref
作为逆变换输入，结合计算的所述转子电角度估计值进行Park逆变换，获得第i周期的电压空间矢量V
sαref...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电源线拉力试验的拉力直驱控制系统，其特征在于，所述系统包括拉力直驱机构、拉力传感器、DSP控制芯片和IPM逆变电路；其中的所述DSP控制芯片与所述IPM逆变电路构成直驱闭环控制系统，对所述拉力直驱机构进行闭环控制；所述IPM逆变电路接入有经过整流滤波后的电源输入，用于输出逆变后作用于所述拉力直驱动机构的三相驱动电压；所述拉力直驱动机构连接所述拉力传感器，用于产生直接作用于电源线的直线拉力；所述DSP控制芯片连接所述拉力传感器和所述IPM逆变电路的两路逆变输出，用于对输入的拉力值和逆变输出进行分析，确定所述拉力直驱机构的运行状态，并基于所述运行状态输出作用于所述IPM逆变器的PWM控制信号；其中，所述拉力直驱动机构在对电源线的直接拉力达到预设拉力值状态前，所述PWM控制信号控制所述IPM逆变电路进行第一逆变输出，所述第一逆变输出用于控制所述拉力直驱动机构进入低速移动运行状态；所述拉力直驱动机构在对电源线的直接拉力达到所述预设拉力值后，所述PWM控制信号控制所述IPM逆变电路进行第二逆变输出，所述第二逆变输出用于控制所述拉力直驱动机构保持恒定拉力运行状态。2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述拉力直驱机构由永磁电机构成，与所述拉力传感器刚性连接；在所述拉力直驱动机构处于低速移动运行状态时，所述拉力直驱动机构通过无速度传感器矢量控制算法在电机动子上产生直线移动的行波磁场，与电机定子永磁体的励磁磁链相互作用，产生的直接拉力并收紧电源线；所述DSP控制芯片基于采集的两路所述第一逆变输出进行坐标变换，计算出转子电角度估计值θ
e
，并基于所述转子电角度估计值计算出反馈所述IPM逆变电路的第一PWM控制信号；当所述拉力传感器检测到所述拉力直驱动机构产生的直接拉力达到所述预设拉力值后，所述拉力直驱机构为堵动工作状态；所述DSP控制芯片切换为固定电磁空间矢量的拉力反馈闭环控制；通过检测所述第二逆变输出的电压空间矢量的模长，调节并输出作用于所述IPM逆变电路的第二PWM控制信号。3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述DSP控制芯片还连接有电流检测与调理电路和隔离驱动电路；所述电流检测与调理电路连接所述IPM逆变电路的两路逆变输出，用于调理和检测两路逆变输出的驱动电流i
a
和i
b
；所述DSP控制芯片通过ADC模块接收驱动电流，并根据所述拉力传感器检测的直接拉力计算并输出所述PWM控制信号；所述隔离驱动电路连接在所述DSP控制芯片和所述IPM逆变电路之间，用于对输出的所述PWM控制信号进行电压隔离以及驱动所述IPM逆变电路。4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述直驱闭环控制包括速度环和电流环，所述速度环的基准转速输入为电机转子实时转速n
ref
，所述电流环的第一基准电流i
sdref
为0；所述DSP控制芯片基于采集的两路所述第一逆变输出进行坐标变换，计算出所述转子电角度估计值θ
e
，并基于所述转子电角度估计值计算出反馈所述IPM逆变电路的第一PWM控制信号，包括：在第i周期内，将采集的驱动电流i
a
和i
b
进行定点运算，并根据相位关系计算出驱动电
流i
c
；i是大于0的正整数；采用Clark变换对三相逆变输出的驱动电流i
a
、i
b
和i
c
进行正交坐标变换，将驱动电流从as
‑
bs
‑
cs坐标系转换为α
‑
β坐标系下的中间驱动电流i
sα
和i
sβ
；获取第i
‑
1周期的转子电角度估计值，并采用Park变换对α
‑
β坐标系下的所述中间驱动电流i
sα
和i
sβ
进行旋转坐标变换，转换成d
‑
q
‑
n坐标系下的反馈电流i
sd...

【专利技术属性】
技术研发人员：周俊杰，徐建楚，梁佳娜，章仁杰，何晓波，冯伟平，滕鹏飞，
申请(专利权)人：浙江方圆检测集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：