[发明专利]一种永磁无铁芯电机检测系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁无铁芯电机检测系统及控制方法，属于电机控制领域，所述检测系统包括：永磁无铁芯电机、控制器模块、PWM发生器、功率模块、电源、显示屏、按键；在永磁无铁芯电机正常运行时，该检测系统通过热电偶高效实时监测电机内部各组件的温度，当检测到电机内部温度超限或异常时，及时的进行关机操作或改变电机的运行状态，以便及时切除故障和使电机达到最佳运行状态的效果，同时该系统将热电偶同永磁无铁芯电机进行统一控制，能实现对电机内部温度的闭环控制，从而使整个系统工作在最佳运行状态，可靠性高，经济性强，便于运维。

技术领域

本发明属于电机控制领域，特别是一种永磁无铁芯电机检测系统及控制方法。

背景技术

永磁无铁芯电机了传统电机中具有的硅钢片与绕线定子结构，电枢无铁芯，电感小，消除了铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗，无刷、无磁阻尼、无齿槽，避免了齿槽效应带来的转矩波动，在航空工业、电动汽车、抽油机、家用电器等领域有较广泛的应用。永磁无铁芯电机都制成盘式形状、轴向磁场的定子无铁芯轴向磁场永磁电机（SCAFPM），而这种电机又具有结构紧凑、轴向尺寸短、功率密度高和运行性能好等优点，被广泛应用于电动汽车、数控机床、船舶推进系统等领域。由于这种电机特殊的结构和复杂的磁场，其运行过程中必然会存在温升过高的问题，降低了电机的效率和性能。因此，对这种电机的检测与控制方法，永磁无铁芯电机的研究有着重要意义及应用价值。

传统温度检测方法是在电机的散热器上安装温度传感器。但是传统温度传感器可能对温度测量效果不好或者延时比较严重。所以本发明采用热电偶进行温度测量，同时使用软件程序对温度进行补偿，使温度测量效果更好。

当永磁无铁芯电机由于三相电压不均、三相电流不均和三相绕组阻抗不匹配时，会使电机产生三相不平衡的问题。三相不平衡会造成损耗增加、降低电压/电流质量、增加维护成本、损坏用电设备、发生火灾之类的问题。这些问题都是以局部过热的方式显示出来，如果能实时监测电机的局部过热情况，就能有效避免三相不平衡问题的发生，也能通过控制使三相达到平衡的状态，进而减小转速和转矩脉动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种永磁无铁芯电机检测系统及控制方法，解决电机局部发热和三相不平衡的问题，实现对电机内部温度的闭环控制，从面使整个系统工作在最佳运行状态，可靠性高，经济性强，便于运维，使电机寿命大大延长。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种永磁无铁芯电机检测系统，包括永磁无铁芯电机、控制器模块、PWM发生器、功率模块、电源、显示屏、按键；所述电源连接功率模块，为电机供电；所述控制器通过PWM发生器连接用于驱动永磁无铁芯电机运行的功率模块；所述控制器还分别连接有直流电压采样电路、负载电压电流采样电路、热电偶温度测量、编码器、按键和显示屏；直流电压采样电路采集母线电压，负载电压电流采样电路采集负载电压电流，编码器采集永磁无铁芯电机的转速，热电偶温度测量采集永磁无铁芯电机的内部温度。

进一步地，所述热电偶温度测量依次由热电偶温度测量点、补偿导线、电压测量组成，所述电压测量连接至控制器。

进一步地，所述显示屏与按键用于人机交互，通过显示屏和按键实现对永磁无铁芯电机的控制、测试、信号检测、参数设置和温度数据显示功能。

进一步地，控制器由多核ARM构成，采用FPGA实现整个检测系统的控制，ARM实现人机交互和通讯

根据上述永磁无铁芯电机检测系统的控制方法，包括以下步骤：

第一步、启动永磁无铁芯电机；

第二步、设定永磁无铁芯电机的工作参考转速为vref，永磁无铁芯电机相绕组间温度差值设为0℃；