[發明專利]一種星載二維指向機構永磁同步電機極點檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201710760250.9
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107666262A
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 張勇;楊萍;鄧容;靳瀟倫;孫勝利;陳凡勝;林長青;韓昌佩
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/20;H02P27/12
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所31311
• 代理人: 李秀蘭

技術領域

本發明涉及二維指向機構電機控制技術領域，特別是涉及一種星載二維指向機構永磁同步電機極點檢測裝置及方法，該方法同樣也可以應用于其它的旋轉結構形式，和其他對極的永磁同步電機的極點確認。

背景技術

目前二維指向機構已廣泛應用于航天領域，用于擴大相機的觀測視場。二維指向機構所用的永磁同步電機具有體積小，力矩大，轉矩脈動小，精度高的特定，因此被廣泛應用于航天領域。

電機控制系統中PWM技術，對比常用的SPWM和SVPWM技術，實踐和理論證明后者在輸出電壓或電機線圈繞組中的電流都具有更低的高次諧波和更高的電壓利用率等優點。為了充分發揮電機的轉矩效率，電機的電氣零位需要進行準確確認。

實際應用過程中，一種方法是采用在電機電樞中加入施加特定方向的電壓矢量，將電機轉子固定在電氣零度的位置，再讀取位置傳感器的輸出得到位置傳感器的零位偏差；另一種方法可以通過無傳感器控制方法獲取轉子的初始位置，再同時讀取傳感器的輸出角度，計算得到傳感器零位偏差，該方法受限域無傳感器轉子位置估算的精度，無法獲得比較精確的傳感器的零位偏差。詳見相關文獻賈洪平“基于高頻注入法的永磁同步電動機轉子初始位置檢測研究”(中國電機工程學報)，胡任之“永磁同步電動機位置傳感器零位偏差估計方法”(微電機)等。

專利“一種實現永磁同步電機機械零位在線找尋與補償的方法”(CN104753425A)，該方法利用安裝在永磁同步電機上的霍爾位置傳感器對永磁同步電機機械零點進行位置粗側，并利用增量式圓光柵對永磁同步電機機械零點進行位置精測，實現對永磁同步電機機械零點的在線找尋與補償。

專利“一種電機機械零點校準方法”(CN104767467A)，通過對電機的直軸分量注入電流，定子產生的磁場將電機轉子吸附到初始電角度位置。然后使電機進入速度控制模式，通過得到的編碼器的有效值進行分析得到電機零點。

上述現有的技術中針對電機零點的確認并未考慮到電機旋轉角度受限后的情況，及如何通過有效的測試確認該極點的正確性。

本發明圍繞星載角度受限的二維指向機構六對極永磁同步電機進行其極點確認，并通過二維指向機構在受限角度內的電流環的特性驗證確認電機極點的準確性，最終提升電機的轉矩效率。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種星載二維指向機構永磁同步電機極點檢測裝置及方法。解決了轉角受限六對極永磁同步電機的極點的確認。

本發明所采用的技術方案是:極點檢測裝置由穩壓電源2，感應同步器前放盒3，大理石臺4，掃描與指向控制電路箱5，數據采集及處理計算機6組成。其中：二維指向機構1為被測對象，其機構為二維正交軸系，軸端分別裝有東西維永磁同步電機7、南北維永磁同步電機8、東西維感應同步器10和南北維感應同步器9；穩壓電源2為28V電壓輸出，輸出最大電流3A；用于給感應同步器前放盒和掃描與指向控制電路箱供電，同時也給電機供直流電；大理石臺4平整度為0級以上；感應同步器前放盒3用于實時采集兩維角度信息，角度采樣頻率50KHz，測角穩定度優于0.3角秒；二維指向機構1和掃描指向控制電路箱5共同組成二維指向機構控制系統，指向控制精度優于0.5角秒；數據采集和處理計算機6獲取感應同步器的角度信息用于顯示。

極點檢測裝置按如下方式進行布局：指向機構1放置于大理石臺4上，感應同步器前放盒3放置于大理石臺上，連接指向機構1與感應同步器前放盒3之間的電纜，連接感應同步器前放盒3和掃描與指向控制電路箱5之間的電纜，連接穩壓電源2與指向機構1上被測電機的電纜，連接掃描與指向控制電路箱5與數據采集及處理計算機電纜。

極點檢測裝置實現的方法如下：

(1)二維指向機構永磁同步電機極點確認裝置進行布局

(2)按照6個非零向量給定子繞組通以直流電，定子繞組按U₆₀開關狀態110，則A和B相接正極，C相接負極。電源電壓從0V逐步調整到電機額定電壓15V。

(3)若上述狀態下力矩為零的位置在轉動范圍內，上位機顯示設備上讀取測角裝置獲取的感應同步器的位置信息θ_60-1；然后手動波動機構讓其偏離當前位置后，自由擺動后再次穩定后記錄位置信息θ_60-2；再次反方向波動機構讓其偏離當前位置后，自由擺動后再次穩定后記錄位置信息θ_60-3。