4.0电机参数的含义及测量方法

4.0电机参数的含义及仪器仪表测量方法

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1.首先给出workbench中设置电机参数的两张图片：

根据workbench中对电机需要的参数来看，作如下的整理翻译及解释

2.Magnetic structure 电机磁结构

英文名	中文翻译	解释
Surface Mounted PMSM	表面安装式永磁同步电动机	也叫作外转子电机，作为转子的永磁体在电机结构的外圈
Internal PMSM	内部永磁同步电动机	也叫作内转子电机，作为转子的永磁体在电机结构的内部

外转子电机的Ld:Lq可以近似认为为1。

3. Electrical parameters 电气参数

英文名	中文翻译	单位	解释
Pole Pairs	极对数		三相交流电机每组线圈都会产生N、S磁极，每个电机每相含有的磁极个数就是极数
Max. Application Speed	最大转速	rpm 转每分	电机运转速度的常用单位，指一分钟电机转多少圈
Nominal Current	额定电流	Apk	电机工作的额定电流，实际电流过大，容易烧电机，过小的话电机就会不出力
Nominal DC Voltage	额定电压	V 伏	电机额定的工作电压
Rs	相电阻	Ohm 欧姆	电机的三根相线是Y型连接的状态，相线端点到中星点的阻值
Ld	d轴电感	mH 毫亨
Ld/Lq ratio	Ld与Lq的比值
B-Emf constant	反电动势	Vrms/krpm 每1千转产生的伏特
Inertia	转动惯量	uNms2
Friction	阻尼系数	uNms

4. Sensors 传感器

英文名	中文翻译	单位	解释
Hall Sensors	霍尔传感器		与电机的定子长在一起，感应转子磁体与定子的角度偏差，为定子的绕组电流换向提供重要依据；同时根据霍尔传感器的信号变化频率，可以计算出电机的运转速度
Sensor Displacement	传感器安装角度	deg 角度	电机厂家在生产制造时，将三颗霍尔传感器按两种不同位置或正反极性放置，会在检测转子时产生120° 60° 两种位置信号
Placement electrical angle	放置的电角度	deg 角度	霍尔传感器在与定子安装的时候，不一定能完整的对应到零角度偏差，所以在实际使用的时候还会有一个偏移电角度的参数。这个参数如果设置的不正确，会在启动的时候可能启动不成功
Quadrature encoder	正交编码器		在高精度或位置伺服 的应用下，需要精确的检测转子的位置，大多采用正交编码器，AB两相正交信号，Z相过零信号。编码器与转子通过连轴器连接在一起，编码器转轴随电子转子一起转动
Pulses per mechanical	转轴转动一圈，产生的脉冲个数		这个脉冲数，会被MCU转化为机械位置和速度信息

电机正常工作，在接线时，UWV相线与三根HALL信号线需要正确匹配。后续会专门介绍怎么测试出来霍尔线电机相线的匹配关系。

电机的各种参数，厂家一般都会附带说明。如果实在没有这些参数了，可以按照接下来介绍的方式来测量

5.电机参数的测量

1.电机电阻（Rs）

  相电阻RS，这个参数最好测量。万用表测量两根相线间的电阻除以2即可。Rs=Rab/2。
  测试的时候，尽量用表字精度高些的万用表来测，一般电阻值也就在几ohm或零点几ohm。测试电机的电阻最准确的方式是用电桥，但两种方法的测量结果相差不大。

2.电机电感（Ls）

 相电感。最好的测试方法是用电桥在1Khz的频率下两相电感的总电感量除以2。Ls=Lab/2。
 电桥可能不是太好找。那就用无RLC设备电感测试的方法来做。需要用示波器和DC电源，来测量另外的参数，计算转化过来。
 Rs使用万用表测试得到。增加DC电源电压到5-10V，电流限值在500ma；如果能直接设置为电流源最好。电源地与示波器地夹和其中一根相线连接好，示波器探头夹另一根相线。电源正极快速给夹示波器探头的相线快速上电及断电（我用了一个微触开关来通断电源）。测试示波器上电流上升或电流下降的波形。
  使用上升或下降为63%处的时间为t=Ld/Rs。 以示波器上测试到的时间和万用表测到的电阻，便可以计算出来了。
 我采用的是下降沿的，上升沿波形不好。如图。

3.电机极对数（P）

 用示波器探头的地线夹，夹住电机的一根相线；另一根相线用探头夹住。然后匀速的旋转电机一圈，会在示波器上出现连续的对应的波形，数一下峰峰点的个数，应该是为偶数值，再除以2就是极对数值。如果是6个峰峰值，那就是电机6极，3对极。

4.电机反电动势（Ke）

 和测量电机极对数一样，示波器的探头和地线夹各接电机一根相线，转动电机测出反的电动势波形，取中间一个波形，测量其峰峰值和频率。
 计算公式：Ke=1000pVpp/(21.73260*f);
  P为电机极对数，Vpp为峰峰值，f为频率。
 示例测试的如图。

• 峰峰值测量
  
• 频率测量
  

5.电机霍尔传感器安装角度

 霍尔传感器是可以识别转子磁场极性的传感装置；霍尔传感器根据其面对的磁极，输出逻辑电平0或1，因此霍尔传感器必须装在定子上。通常在三相永磁电机中安装三个霍尔传感器，用来反馈转子的位置信息。他们通常间隔120°或者60°。
下图是间隔120°安装的霍尔传感器输出的典型波形，需要注意的是，一个周期是指电机的一对磁极转动一个电周期。
对120度还是60度，不能单一的理解为实际安装在定子上的位置的角度；他是检测到转子磁极的信号角度。三根霍尔线，看每根的上升沿，能找到依次的120度关系就是120度的，60度的关系就是60度的。有时测量的三根线并非ABC准确的顺序，需要人为识别一下顺序关系。

6.电机霍尔传感器偏移角度

 ST FOC电机库电角度的约定是：默认电机A相的反电动势最高点作为电角度的0度；电机HallA的上升沿到电机A相反电动势最高点的延迟角度为同步电角度；
 测量这个参数，需要做点准备工作，把三根相线用三根阻值1K左右的电阻各自连接之后，把电阻的另一端连在一起，让三根相线形成一个中性共地点。如果不加电阻，就相当于直接短接相线，电机的转动像发电机，会需要很大的力。
 连接好后，示波器的地夹加载中性点上，示波器探头夹住需要测量的A相线。均匀快速的转动电机。
 示例测量如图。

• 霍尔信号的测量，需要给霍尔传感器供电，一般为5V。霍尔信号线上必须存在上拉电源，因为霍尔传感器相当于PNP开关，导通时hall信号为低电平，否则为高电平。

• 电机的均匀快速旋转，可以用个电钻夹住中心轴，电钻来拖动旋转。

• 关于电机三根相线与三根霍尔线，怎样测量匹配，会做单独的介绍。

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