一种伺服电机磁极初始位置辨识方法技术

本发明专利技术涉及一种伺服电机磁极初始位置辨识方法，首先建立空间电压矢量导通关系与电流采样关系，自动学习需要发出电压矢量的作用时间；然后注入电压时间，进行磁极初始位置的学习；最后对采集的数据进行处理，推导出电机位置值，计算得到磁极初始位置，再结合六个电流的幅值，辨识出电机磁极的初始位置。本发明专利技术专利能够在电机几乎不动的情况下，提高磁极初始位置的辨识精度，且实施起来很方便，数据计算量小。量小。量小。

【技术实现步骤摘要】
一种伺服电机磁极初始位置辨识方法


[0001]本专利技术涉及电机控制系统
，尤其涉及一种伺服电机磁极初始位置辨识方法。

技术介绍

[0002]随着技术的发展，永磁同步电主轴电机、直驱电机的应用越来越普遍。这类电机中空电机在使用的时候，普通的编码器不好安装，大部分使用的只有ABZ信号的磁环编码器，没有磁极定位信号。再者在直线电机的应用中，编码器反馈使用光栅尺，在使用增量光栅尺时，磁极初始位置没法确定，所以上电后需要通过一定方法来确定电机磁极的初始位置。
[0003]针对这种情况，本专利技术提出一种方法，能够很好地辨识电机磁极的初始位置。
[0004]如图1所示，1个二极永磁转子，当定子三相绕组通上空间和时间上相差120
°
的三相交流电后，定子绕组线圈上就产生1个旋转磁场。定子绕组线圈里面的旋转磁场将以同步转速NS旋转。由于磁极同性相斥，异性相吸的原理，那么定子绕组线圈里的旋转磁场将带着转子一起以同步转速NS旋转。当转子加上负载转矩后，转子磁极轴线将落后定子磁场轴线一个角度，随着负载增加，这个角度也随之增大；负载减小时，此角度也减小；只要不超过一定限度，转子始终跟着定子的旋转磁场以恒定的同步转速NS旋转。
[0005]在未知转子的初始位置的情况下，直接起动永磁同步电动机有可能出现所不期望的现象。首先假设起动电机时，给定的电流矢量方向的初始角度与A轴的夹角为零；根据转子位置和三相ABC坐标系中A轴的夹角的关系可以分为以下4种情况：
[0006]图2，转子与A轴夹角为0
°
。在这种情况下，转子在磁场力作用下的力臂最大，此时对应力矩最大，即电机在起动过程中d轴与A轴的夹角为0。这就是期望的永磁同步电机的正常起动情况。
[0007]转子与A轴夹角为90
°
。在这种情况下，转子在磁场作用下的力臂为0，所受的力矩为0，此情况下起动，转子将静止不转，电机无法起动，这是起动过程中所不期望的现象。
[0008]转子与A轴夹角为锐角。在这种情况下，转子受到的力矩不是最大，在空载情况下，电机也可以转动，但是电机没有足够大的转矩。这种情况下，电机不能带重载起动，或者起动过程中会产生过流的现象。
[0009]转子与A轴夹角为钝角。这种情况下起动，由于同性相斥，异性相吸的原理，通电后产生的磁场会先排斥转子，即出现反转的现象，随后转过一定角度后又吸引转子，这样起动过程中会出现电机反转抖动的现象。这也是起动中不期望的现象。
[0010]在伺服领域，伺服电机大部门都是永磁同步电机。在未知转子初始位置的情况下，起动永磁同步电机，以上4种情况是随机出现的，然而大多数情况是人们所不期望的起动现象。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种伺服电机磁极初始位置辨识方法，以解决上述背景技
术中遇到的问题。
[0012]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0013]一种伺服电机磁极初始位置辨识方法，包括以下步骤：
[0014]第一步：建立空间电压矢量导通关系与电流采样关系，自动学习需要发出电压矢量的作用时间；
[0015]第二步：注入电压时间，进行磁极初始位置的学习；
[0016]第三步：对采集的数据进行处理，推导出电机位置值，计算得到磁极初始位置，再结合六个电流的幅值，辨识出电机磁极的初始位置。
[0017]上述方案中，在第一步中，具体为：
[0018]①
在电机处于零速下，发A+(100)电压矢量，持续时间t1，同时采样A相电流，称为Ia0，紧跟着发A
‑
(011)电压矢量,，持续时间t1，让电机电流降低到0，避免电机转动；
[0019]②
将Ia0与电机额定电流In，进行比较，当Ia0大于等于In时，进行第二步操作；当Ia0小于In时，加大时间t1，重复
①
的操作。
[0020]上述方案中，在第二步中，具体为：
[0021]①
A+(100)电压矢量的发送：在电机处于零速下，发A+(100)电压矢量，持续时间t1，同时采样A相电流，称为Ia1，紧跟着发A
‑
(011)电压矢量，持续时间t1，让电机电流降低到0，避免电机转动；
[0022]②
A
‑
(011)电压矢量的发送：在电机处于零速下，发A
‑
(011)电压矢量，持续时间t1，同时采样A相电流，称为Ia2，紧跟着发A+(100)电压矢量，持续时间t1，让电机电流降低到0，避免电机转动；
[0023]③
B+(010)电压矢量的发送：在电机处于零速下，发B+(010)电压矢量，持续时间t1，同时采样B相电流，称为Ib1，紧跟着发B
‑
(101)电压矢量，持续时间t1，让电机电流降低到0，避免电机转动；
[0024]④
B
‑
(101)电压矢量的发送：在电机处于零速下，发B
‑
(101)电压矢量，持续时间t1，同时采样B相电流，称为Ib2，紧跟着发B+(010)电压矢量，持续时间t1，让电机电流降低到0，避免电机转动；
[0025]⑤
C+(001)电压矢量的发送：在电机处于零速下，发C+(001)电压矢量，持续时间t1，同时采样C相电流，称为Ic1，紧跟着发C
‑
(110)电压矢量，持续时间t1，让电机电流降低到0，避免电机转动；
[0026]⑥
C
‑
(110)电压矢量的发送：在电机处于零速下，发C
‑
(110)电压矢量，持续时间t1，同时采样C相电流，称为Ic2，紧跟着发C+(001)电压矢量，持续时间t1，让电机电流降低到0，避免电机转动。
[0027]上述方案中，在第三步中，计算过程如下：
[0028]对电机定子线圈注入电压矢量，产生的电流关系式如下所示：
[0029]I
A
＝I0+ΔI0cos(2θ)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0030][0031][0032]将相位电流与平均电流之间的差值定义为：
[0033]ΔI
A
＝I
A
‑
I0＝ΔI0cos(2θ)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0034][0035][0036]同时相电流与平均电流之间的差值通过测量可得：
[0037]ΔI
A
＝|I
a1
‑
I
a2
|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0038]ΔI
B
＝|I
b1
‑
I
b2
|本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种伺服电机磁极初始位置辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：建立空间电压矢量导通关系与电流采样关系，自动学习需要发出电压矢量的作用时间；第二步：注入电压时间，进行磁极初始位置的学习；第三步：对采集的数据进行处理，推导出电机位置值，计算得到磁极初始位置，再结合六个电流的幅值，辨识出电机磁极的初始位置。2.根据权利要求1所述的一种伺服电机磁极初始位置辨识方法，其特征在于：在第一步中，具体为：
①
在电机处于零速下，发A+(100)电压矢量，持续时间t1，同时采样A相电流，称为Ia0，紧跟着发A
‑
(011)电压矢量,，持续时间t1，让电机电流降低到0，避免电机转动；
②
将Ia0与电机额定电流In，进行比较，当Ia0大于等于In时，进行第二步操作；当Ia0小于In时，加大时间t1，重复
①
的操作。根据权利要求1所述的一种伺服电机磁极初始位置辨识方法，其特征在于：在第二步中，具体为：
①
A+(100)电压矢量的发送：在电机处于零速下，发A+(100)电压矢量，持续时间t1，同时采样A相电流，称为Ia1，紧跟着发A
‑
(011)电压矢量，持续时间t1，让电机电流降低到0，避免电机转动；
②
A
‑
(011)电压矢量的发送：在电机处于零速下，发A
‑
(011)电压矢量，持续时间t1，同时采样A相电流，称为Ia2，紧跟着发A+(100)电压矢量，持续时间t1，让电机电流降低到0，避免电机转动；
③
B+(010)电压矢量的发送：在电机处于零速下，发B+(010)电压矢量，持续时间t1，同时采样B相电流，称为Ib1，紧跟着发B
‑
(101)电压矢量，持续时间t1，让电机电流降低到0，避免电机转动；
④
B
‑
(101)电压矢量的发送：在电机处于零速下，发B
‑
(101)电压矢量，持续时间t1，同时采样B相电流，称为Ib2，紧跟着发B+(010)电压矢量，持续时间t1，让电机电流降低到0，避免电机转动；
⑤
C+(001)电压矢量的发送：在电机处于零速下，发C+(001)电压矢量，持续时间t1，同时采样C相电流，称为Ic1，紧跟着发C
‑
(110)电压矢量，持续时间t1，让电机电流降低到0，避免电机转动；

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小波，张东卫，
申请(专利权)人：南京达风数控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：