一种永磁伺服电机自动标定方法技术

本发明专利技术公开了一种永磁伺服电机自动标定方法，包括以下步骤：根据电机铭牌数据输入基本电机参数；电机参数辨识，并将得到的电阻和电感输入到控制器中；电机旋转方向调试、编码器线数辨识以及极对数辨识；增量编码器方向和偏置自动校准；HALL位置传感器方向和偏置自动校准。本发明专利技术在仅需电机额定电流和用户定义的旋转正方向的条件下，通过对电机电阻电感参数、电机极对数、编码器线数、编码器方向、编码器角度偏置、HALL传感器方向、HALL传感器角度偏置进行自动标定，使电机的三相线、编码器的AB信号线、HALL的UVW信号线均可以随意交换接线，解决了前期控制器适配电机所耗费时间长，步骤繁琐且易错的问题。步骤繁琐且易错的问题。步骤繁琐且易错的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁伺服电机自动标定方法


[0001]本专利技术涉及电机控制领域，特别涉及一种永磁伺服电机的自动标定方法。

技术介绍

[0002]在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)矢量控制中，驱动器往往要适配多台电机，以满足用户各种各样的运用需求。在驱动器与电机适配时往往需要花费很多的时间翻阅电机手册，将电机参数给到驱动器中，但是也经常会有电机的参数不明或电机手册遗失等情况发生。
[0003]现阶段电机参数给定一般都是通过查阅电机手册得到电机的相电阻、相电感、极对数、电机额定电流等参数。这种方法受外部因素影响比较大，很多时候没有详细的电机手册，并且实际的的电机参数与手册数据也存在一定的差异。增量编码器的位置标定往往是找到z信号后锁相，HALL信号的位置信号标定是根据HALL传感器的安装角度直接得到。运用这种传统方法来标定永磁伺服电机所花费的时间比较长，效率比较低，也不够精确。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种高效、精确、操作方便的永磁伺服电机自动标定方法。
[0005]本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种永磁伺服电机自动标定方法，包括以下步骤：
[0006]1)根据电机铭牌数据输入基本电机参数，即额定电流；
[0007]2)电机参数辨识，并将得到的电阻和电感输入到控制器中；
[0008]3)电机旋转方向调试、编码器线数辨识以及极对数辨识；
[0009]4)增量编码器方向和偏置自动校准；
[0010]5)HALL位置传感器方向和偏置自动校准。
[0011]上述永磁伺服电机自动标定方法，所述步骤2)中，电阻与电感的识别方法为：保持q轴电压u
q
＝0，从0开始增加u
d
，当电流达到i
d1
时，i
d1
设置为额定电流的一半，保持u
d
t秒直到电流稳定，采集得到稳态电压u
d1
和稳态电流i
d1
，然后继续增大u
d
，当电流达到i
d2
时，i
d2
设置为额定电流，保持u
d
t秒直到电流稳定，采集得到稳态电压u
d2
和稳态电流i
d2
，然后把u
d
从u
d2
阶跃到u
d1
，电流从I
d2
下降到i
d2
+(i
d1
‑
i
d2
)*63.2％所经历的时间就是时间常数τ，最后将u
d
设置为0，即可计算出电阻R和电感L；计算公式为：
[0012][0013]L＝τ*R。
[0014]上述永磁伺服电机自动标定方法，所述步骤3)具体过程为：令u
d
＝u
d2
、u
q
＝0以及设置开环频率，使电机按照ABC相序开环旋转，用户判断电机的旋转方向是否与需求的正方向相同，如果不同，则调整任意两相的占空比和电流采样，使电机旋转的正方向符合用户定
义的正方向，并且将状态值保存到flash，以便之后上电时自动加载；在开环旋转的同时，采集增量编码器的两次z信号之间的计数值，得到编码器线数；与此同时记录下开环旋转一周的时间，由开环旋转一周的时间乘以开环旋转的电频率得到电机极对数。
[0015]上述永磁伺服电机自动标定方法，所述步骤4)具体过程为：电机开环旋转，系统根据编码器角度的斜率确定编码器方向，找到z信号后，编码器位置清零，再锁定d轴，得到的编码器读数即为编码器的角度偏置。
[0016]上述永磁伺服电机自动标定方法，所述步骤5)具体过程为：在标定完增量式编码器方向和位置后，对HALL信号的方向进行判断和位置标定，让电机开环旋转，系统根据HALL角度的斜率检测HALL信号的方向，根据编码器角度和HALL位置信号的平均偏差得到HALL位置信号的角度偏置。
[0017]本专利技术的有益效果在于：本专利技术在仅需电机额定电流和用户定义的旋转正方向的条件下，通过对电机电阻电感参数、电机极对数、编码器线数、编码器方向、编码器角度偏置、HALL传感器方向、HALL传感器角度偏置等参数进行自动标定，使电机的三相线可以随意交换接线、编码器的AB信号线可以随意交换接线、HALL的UVW信号线可以随意交换接线，解决了前期控制器适配电机所耗费时间长，步骤繁琐且易错的问题，大大提高了设定参数的准确性以及适配电机过程的工作效率。通过实验过程验证此项技术是可行的。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的整体流程图。
[0019]图2为参数辨识流程图。
[0020]图3为电阻和电感辨识过程中的电压电流变化图。
[0021]图4为编码器与霍尔元件位置信号图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0023]如图1所示，一种永磁伺服电机自动标定方法，包括以下步骤：
[0024]1)根据电机铭牌数据输入基本电机参数，即额定电流。
[0025]2)电机参数辨识，并将得到的电阻和电感输入到控制器中。
[0026]如图2和图3所示，电阻与电感的识别方法为：保持u
q
＝0，从0开始缓慢增加u
d
，当电流达到i
d1
(可设置为额定电流的一半)时，保持u
d
0.5秒直到电流稳定，3τ<t<10τ，采集得到稳态电压u
d1
和稳态电流i
d1
，然后继续增大u
d
，当电流达到i
d2
(可设置为额定电流)时，保持u
d
0.5秒，采集得到稳态电压u
d2
和稳态电流i
d2
，然后把u
d
从u
d2
阶跃到u
d1
，电流从I
d2
下降到I
d2
+(I
d1
‑
I
d2
)*63.2％所经历的时间就是时间常数τ，最后将u
d
设置为0，即可计算出电阻R和电感L。计算公式为：
[0027][0028]L＝τ*R。
[0029]3)电机旋转方向调试、编码器线数辨识以及极对数辨识。
[0030]步骤3)具体过程为：令u
d
＝u
d2
、u
q
＝0以及设置开环频率，使电机按照ABC相序开环
旋转，用户判断电机的旋转方向是否与需求的正方向相同，如果不同，则调整任意两相的占空比和电流采样，使电机旋转的正方向符合用户定义的正方向，并且将状态值保存到flash，以便之后上电时自动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁伺服电机自动标定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据电机铭牌数据输入基本电机参数，即额定电流；2)电机参数辨识，并将得到的电阻和电感输入到控制器中；3)电机旋转方向调试、编码器线数辨识以及极对数辨识；4)增量编码器方向和偏置自动校准；5)HALL位置传感器方向和偏置自动校准。2.根据权利要求1所述的永磁伺服电机自动标定方法，其特征在于，所述步骤2)中，电阻与电感的识别方法为：保持q轴电压u
q
＝0，从0开始增加u
d
，当电流达到i
d1
时，i
d1
设置为额定电流的一半，保持u
d t秒直到电流稳定，采集得到稳态电压u
d1
和稳态电流i
d1
，然后继续增大u
d
，当电流达到i
d2
时，i
d2
设置为额定电流，保持u
d t秒直到电流稳定，采集得到稳态电压u
d2
和稳态电流i
d2
，然后把u
d
从u
d2
阶跃到u
d1
，电流从I
d2
下降到i
d2
+(i
d1
‑
i
d2<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福，陈双琛，周鑫，邓集雄，王峰，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：