在开发电机的过程中,了解电机的各项参数至关重要。由于不同无刷电机的参数各异,因此在采用FOC算法进行驱动时,确保电机参数的准确性显得尤为关键。通常,购买电机时,厂家会提供这些参数。然而,若厂家未提供,则可以通过以下方法进行测量:
主要需要测量的参数包括:
在开发电机过程中,我们需关注一系列关键参数,以确保电机的性能得到充分利用。这些参数包括电机的极对数、电阻、电感、反向电动势以及霍尔偏移角度。接下来,我们将逐一深入探讨这些参数的测量与理解。
011.关键参数测量
1.1 ▣ 电机电阻测量
相电阻 Rs 可以通过万用表测量,Rs = RL / 2。 相电阻RS可以通过万用表来测量。具体方法是,先测量电机两相之间的电阻RL,然后通过公式RS=RL/2来计算得到相电阻Rs的值。

1.2 ▣ 电机电感测量
相电感 LS 可以通过电桥测量,LS = LL / 2。 相电感(LS)可以通过电桥在1khz频率下进行测量,得到两相电感LL,然后利用公式LS=LL/2来计算得出。

1.3 ▣ 电机极对数测量
通过示波器测量电机线的波形,极对数等于波峰个数除以 2。 将示波器的探头一根线夹住电机的一根线,另一根线用探头进行测量。随后,旋转电机一圈,示波器上会连续显示出对应的波形。通过数一下波峰的个数,若为偶数,则再除以2,即可得到电机的极对数值。例如,在下图中,波峰的个数为6个,因此,该电机的极对数为3。

1.4 ▣ 电机反电动势测量
反电动势 Ke 通过示波器测量,根据峰峰值和频率计算。 将示波器的探头连接至电机的一相,同时将地线接至电机另外两相中的任意一相。随后,旋转电机以测出反电动势的波形。从测得的波形中选取中间的一个,并测量其峰峰值和频率。反电动势的计算公式如下:
(1)P代表极对数,即电机每相所对应的极数。
(2)Vpp表示反电动势的峰峰值,即波形中最大值与最小值之间的差。
(3)f代表频率,即波形中每秒出现的次数。
通过这些参数,我们可以进一步分析电机的性能和状态。

1.5 ▣ 霍尔传感器角度测量
霍尔传感器用于识别转子磁场极性,通常安装在转子上以感测位置变化。 霍尔传感器,作为识别转子磁场极性的关键传感装置,其工作原理是根据所面对的磁极输出相应的逻辑电平,即0或1。因此,霍尔传感器必须紧密安装在转子上,以确保其能够准确感知转子的位置变化。在三相永磁电机中,通常会安装三个霍尔传感器,它们以120度或60度的间隔分布,用以实时反馈转子的位置信息。
下图展示了间隔60度和120度安装的霍尔传感器所输出的典型波形。请注意,这里的波形仅展示了一个完整的电机转动周期,即一对磁极的转动过程。

由于霍尔传感器测得的转子位置是绝对的,因此在大多数情况下,无需对转子进行预定位。然而,当传感器与微控制器连接时,预定位变得必要。软件库通常假定在正序三相供给电机时,电机将朝正向转动。为了确保正常工作,软件库要求间隔60度和120度安装的霍尔传感器按照特定顺序传输信号。
在连接霍尔传感器到永磁电机时,以下是一些建议:
(1)首先,手动转动转子,并观察由此产生的三相电动机的反电动势(B-emf)。如果无法确定真正的中性点,可以通过三个电阻器的方法来重新确立。
(2)将电机按照正序连接到硬件上。确保A相、B相和C相分别由TIM1_CH1、TIM1_CH2和TIM1_CH3驱动。
(3)再次手动转动转子,并仔细观察三个霍尔传感器(H1、H2和H3)的输出。确保这些输出通过通道1、2和3分别与对应的定时器连接,并保证连接顺序与上图所示一致。
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