使用MDA810电机分析仪测试电机的转速、角度和位置.PDFVIP

使用MDA810 电机分析仪测试电机的转速、角度和位置 引论 采用复杂控制系统（例如矢量场定向控制或 FOC）的电动机驱动器通常使用解析器接口来 向控制系统提供信号以计算电机转速、角度和绝对位置，控制系统需要此信息来正确计算 所需的驱动输出信号，功率分析仪（例如 MDA810）可以直接从解析器接口计算速度，角 度和位置并将其显示为波形，解析器接口使调试和验证驱动器和控制系统更加容易。 简介 在下面的示例中，我们将展示如何使用 Teledyne LeCroy MDA810 电机驱动分析仪和解析 器正弦，余弦和励磁频率信号，计算电机转速、角度和绝对位置，最常见的是，这些信号 与驱动输出电压和电流信号以及其他控制系统信号一起被采集，用于行为互相关性分析和 异常事件调试。 解析器工作原理 解析器输出两路相差 90 度的模拟正弦波信号（正弦和余弦信号），以传达机械旋转和方向 信息，简单地说，解析器是具有一个初级绕组和两个次级绕组的旋转变压器，如图 1 所 示： 图 1 旋转变压器结构 基本的单速旋转变压器有两极绕组（一对磁极）， 励磁信号通过 R1 和 R3 输入（如上图 所示），而输出信号出现在 S1 和 S3，以及 S2 和 S4， 对于单速两极绕组（一对磁极）旋 转变压器，这些输出信号如图 2 所示： 图2 正弦/余弦极对旋转变压器信号 对于具有两极绕组的基本旋转变压器，一个正弦/余弦对等于一转，两个信号的相对角度确 定绝对转子轴角度，为了在较低的转速下具有较高的精度，可以使用具有两个或多个正弦/ 余弦对的旋转变压器。 使用 MDA810 计算角度、转速和位置 MDA810 电机驱动分析仪简化了这些值的计算，并将其显示为与其他驱动器输出功率信号 或控制系统事件相关的时变波形，MDA810 高精度输入通道采用 12 位 ADC ，MDA810 分 析软件处理解析器接口信号并计算所需的数值，在电机驱动分析仪软件使用手册中可以查 找详细的公式定义（参见 /files/manuals/motor-drive- analyzer-software-operators-manual.pdf），计算如下：  MDA810 从励磁频率信号幅度峰值处的 sin / cos 信号比率的反正切计算瞬时角度，角度 计算考虑转子-磁极的数量，所得角度值的范围从-π/ 2 到π/ 2  将瞬时角度值转换为 0 到 2π（或 0 到 360°）  计算单个励磁频率（周期）上的角度作为瞬时角度值的平均值  根据两个角度计算之间的时间差和他们转换时间差异计算瞬时转速，同时考虑存在的齿 轮比  从瞬时速度值的平均值得出单个励磁（周期）的速度 MDA810 的计算设置 图 3 显示了捕获的旋转变压器正弦（M1 黄色波形）、余弦（M2 红色波形）和励磁频率信 号（M3 蓝色波形）信号以及 MDA 机械参数设置对话框，它使用了相对较低的采样率 250 kS / s 和 1.25 Mpts / Ch 存储深度，也可以使用 MDA 最大 250 Mpts / Ch 存储深度，在采 样速率高达 2.5 GS / s （为高速功率信号或相关控制事件信号）下，进行更长时间的采集 图3 在 MDA810 中解析器信号的采集和机械参数设置 注意，MDA 机械设置对话框还允许校正从分解器的机械位置到转子磁场的角度值，这样做 允许直接显示角度为电气转子磁场角度值，而不是机械分解器/轴角度，偏移角设置便于进 行这样的校正（虽然在本示例中没有展示）， 选择分解器方法后，分配 M1，