永磁同步电机出厂测试系统方案
永磁同步电机出厂测试系统方案
永磁同步伺服电机性能测试平台系统搭建的两种方案目前永磁同步电动机的测试平台主要为两类:测功机测试平台;对拖式测试平台.一、测功机测试平台适用于各类大中小型交、直流电机的测试。
该测试系统由：闭环控制系统、测试信号采集系统、数据处理及显示系统、测试台架等组成。
1、测功机：测功机又名测功器，是在测试电机功率时充当负载的仪器。
主要分磁滞测功机、磁粉测功机和电涡流测功机。
其原理是通过其控制器改变其励磁电流或激励电流来改变负载力矩。
2、系统介绍整个测试平台主要由四个部分组成：一套伺服驱动器和永磁同步电机、相关参数的测量装置、测功机和工控计算机。
测试方法：搭建测试平台后，起动伺服驱动器向被测电机供电，使被测电机工作在速度模式下，然后根据测试要求调节测功机到指定负载。
电参数测量装置可测得电机的电压、电流、功率因数和输入功率等参数。
温度测量装置通过安置在电机内部的或外表的温度传感器可测得电机绕组温度、轴承、编码器或电机外壳等的温度。
测功机显示电机转速、转矩和输出功率等参数。
可通过数据采集卡连接到工控计算机用相关软件对各测试数据进行采集和分析。
交、直流电机测试系统，分别包括空载测试、负载测试、堵转测试。
在空载测试时，可以自动完成启动过程中转速的变化曲线，分析电机的启动特性；全面记录电机的机械特性及工作特性，具有方法科学、测量准确、自动化程度高等特点。
操作系统软件结合计算机进行数据采集和处理，提供了彩色图形曲线显示、数据表格打印、数据存储等功能，软件系统的开发和使用基于WINDOWS2000操作系统平台，具有友好的用户界面接口，操作非常简便，易学易用。
3、电机测试项目1）电机空载自动采集测试：A)额定电压时的空载电流I,电压U。
B)空载转速2) 电机负载采样测试：A)输入功率,输入电流，输入电压B)输出功率、扭矩、转速3）电机堵转测试：实测转矩法。
二、系统配置:二、对拖式测试平台1、系统组成：对拖式测试平台主要由四部分组成：两套伺服驱动器和永磁同步电机、相关参数的测量装置、转矩转速传感器和工控计算机。
一种永磁直线同步电机初始相位检测新方法
第24卷 第7期2017年7月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONEIC Vol.242017 No.7一种永磁直线同步电机初始相位检测新方法李振宇1，张文涛1，张志钢2，程国苗2（1.桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院，广西 桂林 541000；2.上海微电子装备（集团）股份有限公司 精密运动工程部，上海 201203）摘 要：文章首先分析了目前常用的磁场相位对准方式及其缺点，在此基础上提出了一种改进的脉冲振荡对相程序法。
该方法主要是将线圈的一个通电周期分成四拍，改变各拍的输入电流的幅值和相位，按照二分法原则将电流相位依次减小原来的一半，幅值的大小确保能够克服摩擦力，通过检测电机运动状态，由三相电机出力方程就可以得出磁场相位。
实验数据显示，该方法可实现相位对准精度达0.02°，最大绝对偏差小于0.024°。
在永磁直线同步电机的高精密运动控制中具有重要意义。
关键词：永磁直线同步电机；初始相位；精密运动控制中图分类号：TP273 文献标志码：AA New Method to Detect Initial Phase of Permanent Magnet LinearSynchronous Motor (PMLSM)Li Zhenyu 1, Zhang Wentao 1, Zhang Zhigang 2, Cheng Guomiao 2(1. School of electronic engineering and automation, Guilin University of Electronic Technology, Guangxi, Guilin, 541000, China;2. Precision Motion Engineering Department, Shanghai Micro Electronics Equipment (Group) CO.LTD, Shanghai, 201203, China)Abstract：At first, common magnetic field phase alignment methods and their shortcomings were analyzed in this paper. On this basis, a programmed phase alignment based on impulse oscillation was put forward. As to this method, a power cycle of rotor coil is divided into four periods. Change amplitude and phase of input current of each period, reduce current phase by half under dichot-omy, and ensure the amplitude is great enough to overcome the friction. By detecting motor’s motion state, magnetic field phase can be obtained via three-phase motor output equation. Experimental data shows that the method can achieve a phase alignment accuracy of 0.02°, the maximum absolute deviation is below 0.024° and this has a great significance to high-precision motion control of PMLSM.Key words：permanent magnet linear synchronous motor；initial phase；precision motion controlDOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2017.07.004文章编号：1671-1041(2017)07--0015-040 引言永磁直线同步电机(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor, PMLSM) 因其省去了旋转电机中旋转运动向直线运动的转变过程，可直接实现直线运动，而且具有推力大、可靠性高等优点，从而为现代工业中的高速、高精度伺服控制提供了理想的解决方式[1,2]。
新能源汽车永磁同步电机及控制检测系统的设计应用刍议
新能源汽车永磁同步电机及控制检测系统的设计应用刍议摘要：为了更好适应当前新能源汽车的行业发展需求，设计一种新能源汽车永磁同步电机及控制检测系统极为必要。
基于此，本文在明确设计需求与技术指标的基础上，提出了一种系统检测设计方案。
同时，从动力系统、软件系统、硬件系统三方面入手，阐述了该系统的设计方案。
关键词：新能源汽车；永磁同步电机；控制系统；弱磁控制引言：产业发展的特点决定了新能源汽车驱动电机新产品开发频次高、测试任务重，尤其针对402小时及以上的可靠性耐久试验、运行高效区间识别分析、电机及控制器冗余特性挖掘等检测要求及标准严苛。
因此迫切需要在现有试验水平的基础上全面完善和提升软硬件模块化自动检测功能，有效减少人工干预。
一、新能源汽车永磁同步电机及控制系统的检测试验设计需求与技术指标（一）设计需求电流环/力矩环/速度环的自动智能化输入和精准反馈；特定恒工况/变工况等多种测试要求下的软硬件模块集成化控制；测试过程中的安全风险监控自锁及复位功能实现（包含温升、振动、噪音等）；测试工作效率得到大力提升；确保安全防护的智能化全面覆盖。
（二）主要技术指标第一，参照并高于GB/T 18488的要求，对温升、转矩-转速特性、持续转矩、持续功率、峰值转矩、峰值功率、堵转转矩、最高工作转速等关键测试项点开展自动检测功能研究及实现；第二，根据中国国家认可委员会CNAS体系要求及公司安全法规，通过软件硬件自锁互锁功能实现测试过程中的安全监测全覆盖。
二、新能源汽车永磁同步电机及控制检测系统的设计方案（一）动力系统总体介绍1.电池在新能源汽车中，动力系统中的电池必须具备充电技术成熟、能量高、连续放电率达、充电时间短的特点，且拥有较好的环保性与安全性[1]。
为了满足上述要求，主要选用了磷酸铁锂电池。
2.整车控制器该构件为新能源汽车控制系统中的核心，依托CAN总线控制器，将电机控制系统信号、制动踏板信号、加速踏板信号等依照特定逻辑传输至电机控制器。
一种永磁同步电机测试系统及测试方法
一、引言永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)是一种非常先进的电机，被广泛应用于各种领域，如机床、风力发电和电动汽车等。
在实际应用中，为确保永磁同步电机的性能和可靠性，对其进行测试至关重要。
本文针对永磁同步电机测试技术进行了深入研究，提出了一种永磁同步电机测试系统及测试方法。
二、永磁同步电机测试系统系统组成本文提出的永磁同步电机测试系统由主控制器、电机控制器、电机驱动器、传感器、数据采集卡、电源、负载等组成。
测试方法本文针对永磁同步电机测试，提出了一种基于闭环控制的测试方法，主要包括如下环节：1、电机控制器控制电机参数。
首先设置好电机运行参数，如转速、电流、功率等参数。
2、传感器检测电机参数。
传感器对电机参数进行检测，包括电流、电压、角度等。
3、数据采集卡采集数据。
使用数据采集卡采集传感器检测到的电机参数数据。
4、计算机控制数据分析。
计算机对采集到的数据进行分析，主要包括电机相位差、效率、功率因数等参数。
5、控制电机运行状态。
根据电机运行状态，如动态、静态等运行状态，控制电机的运行方式。
6、评估电机性能。
根据分析结果和实际工作情况，评估电机的运行性能和可靠性。
三、永磁同步电机测试方法1、测试环节分析。
进行永磁同步电机测试时，需要分析测试环节，选择相应的测试方法和测试参数。
2、电机测试环境搭建。
搭建测试环境，包括安装传感器、采集卡、控制器等设备。
3、电机测试接线。
根据测试参数，对永磁同步电机进行接线，确保接线正确。
4、测试数据采集。
根据测试要求，采集不同时间点的电机运行状态数据，并记录相关参数。
5、数据分析。
针对采集到的数据，进行分析，提取有用信息，评估电机运行性能。
6、测试结果整理。
根据分析结果，对测试结果进行整理，总结得出具有实际应用意义的结论。
四、系统架构分析实际的永磁同步电机测试系统需要依据不同的使用需求而设计，其具体的系统架构会存在差异，但一般需要包含如下模块：1、硬件模块。
基于磁路饱和的永磁同步电机初始位置角检测方案
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技 术探 讨 与研 究
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基于磁路饱和的
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永磁同步电机控制系统参数测定实验报告
课程名称：电气装备计算机控制技术指导老师：成绩：实验名称：永磁同步电机控制系统参数测定实验类型：同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1.掌握永磁同步电机的基本结构和原理2.探究永磁同步电机矢量控制算法的实现方法3.研究PID控制器在电机控制系统中的整定方法4.掌握运用MATLAB/Simulink实现电气控制相关控制系统的虚拟仿真实验二、实验内容和原理1.实验内容依照上节设计的控制结构图，在MATLAB/simulink模块中建立仿真模型。
系统参数设置：永磁电机转子磁通为0.22Wb，定子电阻为2.875Ω，d轴和q轴电感均为8.5mH，极对数设为1，额定转速设定为3000r/min，转动惯量为0.05kgm2。
逆变器直流侧电压设定为600V，脉冲产生模块（SVWPM）中开关频率为5kHz，转速调节器比例系数Kp1、积分系数Kt1和电流调节器比例系数Kp2、及积分系数Kt2自行设定2.实验原理（1）永磁同步电机的基本分类与组成永磁同步电机的分类多种多样，按照转子结构的不同可以分为表面式和内置式两种。
表面式指永久磁极镶于转子导磁材料的外表面，这种结构易于获得足够的磁通密度和较高的矫顽力，但是这种结构的电机很难实现恒功率调速（弱磁调速），一般只能用于恒转矩的工业场合；内置式永磁同步电机是指永久磁极嵌于转子导磁材料内部，这种结构能够利用电枢反应实现弱磁调速，在恒功率和恒转矩场合都能应用。
根据电机转子磁钢几何形状的不同，转子磁场在空间的分布也不相同，应用广泛的主要有梯形波和正弦波两种。
所以，当转子旋转时，产生在定子上的反电动势波形也有两种：一种为梯形波；另一种为正弦波。
这样的变化就使得两种电机在模型、原理及控制方法上有所区别，为了区分由它们组成的永磁同步电机调速系统，习惯上把正弦波永磁同步电动机组成的调速系统称为正弦型永磁同步电动机(PMSM)调速系统，而由梯形波(方波)永磁同步电动机组成的调速系统，在原理和控制方法上与直流电动机调速系统类似，故称这种系统为无刷直流电动机(BLDCM)调速系统。
永磁同步电机电阻、电感、反电动势测试解决方案
永磁同步电机电阻、电感、反电动势测试解决方案一、标准及设计依据● GB/T 21418 永磁无刷电动机系统通用技术条件● GB/T 14817 永磁式直流伺服电动机通用技术条件● GB/T 7345 控制电机基本技术要求● GB/T 13958 无直流励磁绕组同步电动机试验方法● GB/T 22669 三相永磁同步电动机试验方法定子电感：电动机静止时的定子绕组两端的电感。
定子电阻：在20℃下电动机每相绕组的直流电阻。
反电动势系数：在规定条件下，电动机绕组开路时，单位转速在电枢绕组中所产生的线感应电动势值。
二、永磁同步电机电阻、电感、反电动势测试解决方案01.永磁同步电机电阻、电感、反电动势测试系统拓扑图图示：永磁同步电机电阻、电感、反电动势测试系统拓扑图02.永磁同步电机电阻、电感、反电动势测试系统构成描述如永磁同步电机电阻、电感、反电动势测试系统构成拓扑图所示，测试平台主要由定制信号源、电量采集测试设备、被试电机、扭矩转速传感器、扭矩转速变送器、负载电机、负载电机控制器、上位机、夹具固定工装、控制通讯线路、安装平台等部分构成。
定制信号源：为被试电机电阻、电感测试提供信号源——输出直流完成电阻测试/输出1000Hz频率交流完成电感测试；电量采集测试设备：完成被试电机相关电压、电流、频率、功率等参数测试；被试电机：用户提供；扭矩转速传感器：用于测试被试电机输出扭矩转速；扭矩转速变送器：用于将扭矩转速传感器输出信号变送为上位机可接受信号；负载电机：作为负载设备，施加设定负载扭矩/转速，完成相关试验项目；负载电机控制器：给出控制信号，控制负载电机动作；上位机：控制整个试验流程，完成试验，输出试验结果；夹具固定工装、控制通讯线路、安装平台等部分为辅助部分，共同组成测试平台，完成检测试验项目。
03.永磁同步电机电阻、电感、反电动势测试系统电阻测试试验时，将电压稳定、容量足够的信号源直流直接连接在被试电机绕组出线端上，施加的电流不超过绕组额定电流的10%，通电的时间不超过1min。
永磁同步电机试验系统的设计
毕业设计题目：永磁同步电机试验系统的设计学院：电气信息学院专业：电气工程及其自动化班级：学号：学生姓名：导师姓名：完成日期：湖南工程学院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：永磁同步电机试验系统的设计姓名学院专业电气工程及其自动化班级学号指导老师教研室主任一、基本任务及要求：在规定时间内，完成以下工作：1、整体方案的确定；2、永磁同步电机试验电源的设计；3、永磁同步电机试验控制系统的设计；4、永磁同步电机试验自动采集系统的设计；5、编制技术文件；二、进度安排及完成时间：（1）3月7日至3月26日：查阅资料；撰写文献综述和开题报告；熟悉相关知识。
（2）3月26日至4月9日：毕业实习。
（3）4月10日至4月20日：整体方案的确定。
（4）4月21日至4月30日：永磁同步机型式试验控制系统的设计。
（5）5月1日至5月20日：传感器、智能仪表采集显示与串行接口系统设计。
（6）5月21日至5月30日：计算机采集处理系统设计框图。
（7）6月1日至6月9日：撰写毕业设计论文（8）6月10日至6月18日:毕业设计答辩目录摘要................................................................................................................................................ I II Abstract .......................................................................................................................................... I V 第1章概述 (5)1.1 电机型式试验简介 (5)1.2 电机测试标准 (6)1.3 电机自动测试的特点 (6)1.4 课题的研究意义 (7)1.5系统总体思路 (8)1.6本设计要解决的主要问题 (8)1.7机组选型 (8)第2章系统总体结构和测量原理 (9)2.1系统结构 (9)2.2参数测量原理 (9)第3章永磁同步电机型式试验方法 (11)3.1绝缘电阻的测定试验 (11)3.1.1试验目的 (11)3.1.2试验设备 (11)3.1.3测量方法 (11)3.2绕组直流电阻的测定 (11)3.2.1试验目的 (11)3.2.2测量仪器 (12)3.2.3试验方法 (12)3.3空载特性测定试验 (13)3.3.1试验目的 (13)3.3.2试验方法： (14)3.3.3试验设备及试验线路 (14)3.3.4注意事项 (15)3.4失步转矩的测定 (15)3.5耐电压试验（介电强度试验） (15)3.5.1试验线路 (15)3.5.2试验过程 (16)3.6绕线匝间耐电压试验 (16)3.6.1试验目的 (16)3.6.2试验冲击电压 (17)3.6.3试验方法 (17)3.7振动和噪声的测试 (17)3.7.1 (17)3.8温升试验 (17)3.9效率、功率因数测量试验（负载试验） (19)第4章硬件部分设计 (21)4.1试验电源系统的设计 (21)4.1.1电源系统总体结构 (21)4.1.2主电源电路设计 (22)4.1.3辅助电源的设计 (23)4.2控制电路介绍 (24)4.3电机试验用测量仪器介绍 (25)4.4模数采集系统介绍 (34)第5章软件部分设计 (49)5.1软件设计思路 (49)5.2各项试验控制 (50)第6章系统改进和展望 (51)6.1 系统进一步完善的建议 (51)6.2 电机试验系统的发展方向 (51)结束语 (52)参考文献 (53)致谢 (54)附图：系统总线路图 (55)永磁同步电机试验系统的设计摘要：随着电机技术的发展，多种类型的永磁同步电机得到越来越广泛的应用，为确保产品质量，电机都需要进行型式试验和出厂试验，从而对电机的测试系统的要求也越来越高。
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永磁同步伺服电机性能测试平台系统搭建的两种方案
目前永磁同步电动机的测试平台主要为两类:测功机测试平台;对拖式测试平台.
一、测功机测试平台
适用于各类大中小型交、直流电机的测试。
该测试系统由：闭环控制系统、测试信号采集系统、数据处理及显示系统、测试台架等组成。
1、测功机：
测功机又名测功器，是在测试电机功率时充当负载的仪器。
主要分磁滞测功机、磁粉测功机和电涡流测功机。
其原理是通过其控制器改变其励磁电流或激励电流来改变负载力矩。
2、系统介绍
整个测试平台主要由四个部分组成：一套伺服驱动器和永磁同步电机、相关参数的测量装置、测功机和工控计算机。
测试方法：搭建测试平台后，起动伺服驱动器向被测电机供电，使被测电机工作在速度模式下，然后根据测试要求调节测功机到指定负载。
电参数测量装置可测得电机的电压、电流、功率因数和输入功率等参数。
温度测量装置通过安置在电机内部的或外表的温度传感器可测得电机绕组温度、轴承、编码器或电机外壳等的温度。
测功机显示电机转速、转矩和输出功率等参数。
可通过数据采集卡连接到工控计算机用相关软件对各测试数据进行采集和分析。
交、直流电机测试系统，分别包括空载测试、负载测试、堵转测试。
在空载测试时，可以自动完成启动过程中转速的变化曲线，分析电机的启动特性；全面记录电机的机械特性及工作特性，具有方法科学、测量准确、自动化程度高等特点。
操作系统软件结合计算机进行数据采集和处理，提供了彩色图形曲线显示、数据表格打印、数据存储等功能，软件系统的开发和使用基于WINDOWS2000操作系统平台，具有友好的用户界面接口，操作非常简便，易学易用。
3、电机测试项目
1）电机空载自动采集测试：A)额定电压时的空载电流I,电压U。
B)空载转速
2) 电机负载采样测试：A)输入功率,输入电流，输入电压
B)输出功率、扭矩、转速
3）电机堵转测试：实测转矩法。
二、系统配置:
二、对拖式测试平台
1、系统组成：
对拖式测试平台主要由四部分组成：两套伺服驱动器和永磁同步电机、相关参数的测量装置、转矩转速传感器和工控计算机。
2、测试方法：搭建测试平台后，被测电机、转矩转速传感器和陪测电机之间的机械连接要保证足够的同轴度和机械稳定性，通常陪测端的电机和驱动器的功率等级要大于被测端的电机和驱动器。
起动陪测电机使其工作在速度模式下，拖动被测电机使其工作在发电状态下。
再起动被测电机端的驱动器向被测电机供电，此时被测电机应工作在转矩模式（电流模式）下，且给定电流的方向应与被测电机旋转方向一致，此时转矩传感器显示的转矩数值即为此刻被测电机在该给定电流下的转矩。
电参数测量装置可测得电机的电压、电流、功率因数和输入功率等参数。
温度测量装置通过安置在电机内部或外表的温度传感器可测得电机绕组温度、轴承、编码器或电机外壳等的温度。
可在工控计算机上用相关软件对各测试数据进行采集和分析。
三、二种电机性能测试方案的比较
1、应用范围：
测功器由于受磁粉制动器的滑差功率的影响，使其只能用在转速较低的情况，中间需加装减速度机构才能同时满足被测电机输出功率和转速的要求。
系统配置需要经过严密的计算才能满足通用性的要求。
对拖式测试平台可通过选择不同量程的转矩转速传感器来完成不同规格电机的测试。
我们这个测试系统选取额定转矩为700Nm-1000Nm转矩转速传感器即可满足要求。
转速最高可达4000r/min。
2、平台的搭建和操作
测功机测试平台中，被测电机始终工作在电动状态下，属于“主动”旋转。
而在对拖式测试平台中，被测电机和陪测电机既有工作在电动状态下的时候，同时有工作在发电状态下的时候，因此两端的伺服驱动器均需有足够容量的内置或外置的功率电阻，或者采取其他措施来保证能量的正常流动。
平台的搭建和操作的复杂程度对拖测试平台要大于测功机测试平台。
3、能效性
测功机测试平台中，测功机作为电机负载，将消耗电机测试过程中产生的能量。
因此能量的
流动方向是：电网被测电机测功机。
当电机测试产生的能量达到一定的程度，靠测功机本身无法有效消耗时，通常会有风冷或水冷装置来帮助测功机散热。
对拖式测试平台通常有三种能量解决方式：能量消耗型；能量回馈型；对拖互馈型。
其中，能量消耗型是在两端的伺服驱动器均连接足够容量的功率电阻，通过功率电阻的发热来消耗测试过程中产生的能量；能量回馈型是指将电机测试产生的能量再回馈到电网，但回馈系统较复杂，通常也比较昂贵；对拖互馈性是指两端的伺服驱动器共用直流母线或交流母线，将整个测试系统形成能量回路，电能的流向为：电网被测端伺服驱动器被测电机
轴陪测电机陪测端伺服驱动器电网。
此时整个系统的能量消耗仅取决于各伺服驱动器和电机等设备的效率，大大提高电能利用率。
三、总结
通过对两类永磁同步伺服电机性能测试平台的比较，可看到测功机测试平台的搭建和操作较为简单，但磁粉制动器要经常维护，系统的配置要经过专业厂家设计和计算，适用功率和转速范围较狭窄。
对拖式测试平台的适用范围较为灵活和广泛，且通过共用直流母线的方式，可大大提高测试系统的电能利用率。
以上就是两种永磁伺服电机测试系统的说明。
转矩转速传感器
数据采集卡PCI
软件界面:
测试系统：
2013－8－30。