一种真空环境下永磁同步电机的测试装置及测试方法与流程

1.本发明涉及电机测试技术。


背景技术：

2.永磁同步电机以其高功率密度和轻量化的优点，广泛应用于航天器的伺服系统中，然而，航天器所处的严苛的极端环境对应电机的性能提出了很高的挑战，真空环境便是其中一种。为了测试永磁同步电机及其控制器在真空环境下的性能，需要搭建额外的测试平台，保证电机和驱动器处于真空环境下还可以实现电机调速，启动停止，转向改变的控制。


技术实现要素：

3.本发明针对真空环境下的永磁同步电机控制系统，提出一种可以实现电机性能测试的设备和方法。
4.本发明采用的技术方案：一种真空环境下永磁同步电机控制系统，它包括永磁同步电机本体（5）、电机控制器（6）和电源（7），所述电源（7）通过电机控制器（6）给永磁同步电机本体（5）提供工作电源，其特征是：它还包括制动器（2）、转矩转速传感器（3）、无线数据收发器（4）和无线遥控器（10）；所述制动器（2）、转矩转速传感器（3）、无线数据收发器（4）、永磁同步电机本体（5）、电机控制器（6）和电源（7）位于真空环境中；所述制动器（2）、转矩转速传感器（3）和永磁同步电机本体（5）通过联轴器联结在一起实现同轴运动，所述无线数据收发器（4）用于接收来自无线遥控器（10）发射的无线信号；转矩转速传感器（3）用于采集永磁同步电机本体（5）的转矩转速数据；所述无线数据收发器（4）的控制信号输出端与电机控制器（6）的控制信号输入端连接。
5.进一步地，它还包括真空箱（1），所述真空箱（1）内为真空环境；所述制动器（2）、转矩转速传感器（3）、无线数据收发器（4）、永磁同步电机本体（5）、电机控制器（6）和电源（7）位于真空箱（1）中；进一步地，无线数据收发器（4）包括转矩转速信号采样模块（41）、数字信号处理模块（42）和无线信号收发模块（43），所述转矩转速信号采样模块（41）用于接收来自转矩转速传感器（3）发送的转矩转速数据并发送给数字信号处理模块（42）；所述数字信号处理模块（42）用于对转矩转速信号采样模块（41）发送的转速数据进行处理，还用于对无线信号收发模块（43）发送的信号进行处理，以及用于将处理后的数据发送给电机控制器（6）；无线信号收发模块（43）用于接收来自无线遥控器（10）发射的无线信号，并发送给数字信号处理模块（42）；
进一步地，无线遥控器（10）发射的无线信号包括永磁同步电机本体（5）的启动信号、永磁同步电机本体（5）的停止信号、永磁同步电机本体（5）的正转信号、永磁同步电机本体（5）的反转信号、永磁同步电机本体（5）的加速信号和永磁同步电机本体（5）的减速信号。
6.基于上述系统的一种真空环境下永磁同步电机控制方法，它包括以下步骤：步骤一、将制动器（2）、转矩转速传感器（3）、无线数据收发器（4）、永磁同步电机本体（5）、电机控制器（6）和电源（7）封闭在真空箱（1）中，将无线遥控器（10）置于真空箱（1）外，并将真空箱（1）抽真空；步骤二、采用无线遥控器（10）向无线信号收发模块（43）发出永磁同步电机启动信号；步骤三、无线信号收发模块（43）接收步骤二中无线遥控器（10）发出的永磁同步电机启动信号，并发送给数字信号处理模块（42）；步骤四、数字信号处理模块（42）对所述永磁同步电机启动信号进行处理，并发送给电机控制器（6）；步骤五、电机控制器（6）根据步骤四中数字信号处理模块（42）处理后的对永磁同步电机启动信号控制永磁同步电机本体（5）工作；步骤六、记录步骤五中永磁同步电机本体（5）的启动状态；步骤七、采用无线遥控器（10）逐一向无线信号收发模块（43）发出永磁同步电机停止信号、正转信号、反转信号、加速信号或减速信号；步骤八、无线信号收发模块（43）接收步骤二中无线遥控器（10）发出的永磁同步电机停止信号、正转信号、反转信号、加速信号或减速信号，并发送给数字信号处理模块（42）；步骤九、数字信号处理模块（42）逐一对所述永磁同步电机停止信号、正转信号、反转信号、加速信号或减速信号进行处理，并发送给电机控制器（6）；步骤十、电机控制器（6）根据步骤九中数字信号处理模块（42）处理后的对永磁同步电机停止信号、正转信号、反转信号、加速信号或减速信号对应控制永磁同步电机本体（5）工作；步骤十一、对应记录步骤十中永磁同步电机本体（5）的停止信号、正转信号、反转信号、加速信号或减速状态；步骤十二、将步骤六中记录的永磁同步电机本体（5）的启动状态和步骤十一中记录的永磁同步电机本体（5）的停止信号、正转信号、反转信号、加速信号或减速状态作为一次真空环境下永磁同步电机的测试结果。
7.本发明获得的有益效果：利用本发明所提出的方法，可以将电机测试平台整体放置于真空环境中，通过无线控制器的方式测试电机，同时该方法可以同时测试电机和电机控制器的整体在真空环境下的性能。
附图说明
8.图1是真空环境下永磁同步电机控制系统测试装置的结构示意图；图2是无线数据收发器上的功能模块；图3是无线遥控器按键分布示意图。
具体实施方式
9.具体实施方式一、结合图1-3说明本具体实施方式，一种真空环境下永磁同步电机控制系统，它包括永磁同步电机本体（5）、电机控制器（6）和电源（7），所述电源（7）通过电机控制器（6）给永磁同步电机本体（5）提供工作电源，它还包括制动器（2）、转矩转速传感器（3）、无线数据收发器（4）和无线遥控器（10）；所述制动器（2）、转矩转速传感器（3）、无线数据收发器（4）、永磁同步电机本体（5）、电机控制器（6）、电源（7）和无线遥控器（10）位于真空环境中；所述制动器（2）、转矩转速传感器（3）和永磁同步电机本体（5）通过联轴器联结在一起实现同轴运动，所述无线数据收发器（4）用于接收来自无线遥控器（10）发射的无线信号；转矩转速传感器（3）用于采集永磁同步电机本体（5）的转矩转速数据；所述无线数据收发器（4）的控制信号输出端与电机控制器（6）的控制信号输入端连接。
10.进一步地，它还包括真空箱（1），所述真空箱（1）内为真空环境；所述制动器（2）、转矩转速传感器（3）、无线数据收发器（4）、永磁同步电机本体（5）、电机控制器（6）和电源（7）位于真空箱（1）中；进一步地，无线数据收发器（4）包括转矩转速信号采样模块（41）、数字信号处理模块（42）和无线信号收发模块（43），所述转矩转速信号采样模块（41）用于接收来自转矩转速传感器（3）发送的转矩转速数据并发送给数字信号处理模块（42）；所述数字信号处理模块（42）用于对转矩转速信号采样模块（41）发送的转速数据进行处理，还用于对无线信号收发模块（43）发送的信号进行处理，以及用于将处理后的数据发送给电机控制器（6）；无线信号收发模块（43）用于接收来自无线遥控器（10）发射的无线信号，并发送给数字信号处理模块（42）；进一步地，无线遥控器（10）发射的无线信号包括永磁同步电机本体（5）的启动信号、永磁同步电机本体（5）的停止信号、永磁同步电机本体（5）的正转信号、永磁同步电机本体（5）的反转信号、永磁同步电机本体（5）的加速信号和永磁同步电机本体（5）的减速信号。
11.工作原理： 图1为真空环境下永磁同步电机控制系统测试装置，包括真空箱（1），
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制动器（2）、
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转矩转速传感器（3）、无线数据收发器（4）、永磁同步电机（5）电机控制器（6）、电源（7）和无线遥控器（10）；电源（7）采用电池实现；真空箱（1）需将除了
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无线遥控器之外的其他部分全都罩住，并抽成真空状态。制动器（2）、转矩转速传感器（3）和永磁同步电机（5）三者需要用联轴器联结在一起，实现同轴转动。永磁同步电机（5）需要与电机控制器（6）相连，电机控制器接收来自电池的直流电，将其转化为三相交流电，带动电机运转。之所以采用电池作为能量来源，是为了保证真空罩与外界没有线缆的联结。
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无线遥控器（10）要发送电机的启动、停止、正反转、加减速的信号，
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无线数据收发器（4）可以接受遥控器的信号，将其转化为指令给电机控制器（6）。同时无线数据收发器（4）还要从转矩转速传感器（3）接收转速和转矩的信号，并将其发送给
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电机控制器。
12.图2为无线数据收发器（4）的功能模块，转速转矩信号采样电路用来接收转速转矩传感器（3）发送的信号，将其转化为数字信息给数字信号处理单元，无线信号收发模块也要和数字信号处理单元通讯，用来识别无线遥控器（10）发送的指令。最终数字信号处理单元
和电机控制器（6）进行通讯，将转速，转矩信息，控制指令给电机控制器（6），从而通过无线的方式控制电机，保证电机在真空环境下进行测试。
13.图3为无线遥控器（10）上的按键设置，需要具有启动、停止、正转、反转、加速、减速等功能，遥控器上对应的按键按下之后，通过天线发送给无线数据收发器（4），从而识别电机控制指令。
14.具体实施方式二、基于具体实施方式一的一种真空环境下永磁同步电机控制方法，它包括以下步骤：步骤一、将制动器（2）、转矩转速传感器（3）、无线数据收发器（4）、永磁同步电机本体（5）、电机控制器（6）和电源（7）封闭在真空箱（1）中，将无线遥控器（10）置于真空箱（1）外，并将真空箱（1）抽真空；步骤二、采用无线遥控器（10）向无线信号收发模块（43）发出永磁同步电机启动信号；步骤三、无线信号收发模块（43）接收步骤二中无线遥控器（10）发出的永磁同步电机启动信号，并发送给数字信号处理模块（42）；步骤四、数字信号处理模块（42）对所述永磁同步电机启动信号进行处理，并发送给电机控制器（6）；步骤五、电机控制器（6）根据步骤四中数字信号处理模块（42）处理后的对永磁同步电机启动信号控制永磁同步电机本体（5）工作；步骤六、记录步骤五中永磁同步电机本体（5）的启动状态；步骤七、采用无线遥控器（10）逐一向无线信号收发模块（43）发出永磁同步电机停止信号、正转信号、反转信号、加速信号或减速信号；步骤八、无线信号收发模块（43）接收步骤二中无线遥控器（10）发出的永磁同步电机停止信号、正转信号、反转信号、加速信号或减速信号，并发送给数字信号处理模块（42）；步骤九、数字信号处理模块（42）逐一对所述永磁同步电机停止信号、正转信号、反转信号、加速信号或减速信号进行处理，并发送给电机控制器（6）；步骤十、电机控制器（6）根据步骤九中数字信号处理模块（42）处理后的对永磁同步电机停止信号、正转信号、反转信号、加速信号或减速信号对应控制永磁同步电机本体（5）工作；步骤十一、对应记录步骤十中永磁同步电机本体（5）的停止信号、正转信号、反转信号、加速信号或减速状态；步骤十二、将步骤六中记录的永磁同步电机本体（5）的启动状态和步骤十一中记录的永磁同步电机本体（5）的停止信号、正转信号、反转信号、加速信号或减速状态作为一次真空环境下永磁同步电机的测试结果。