[實用新型]正余弦編碼器線序辨識裝置

有效

• 申請號: 201220466104.8
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN202841036U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 法乃光;唐立志;盤宗仁;李曉軍;韓殷
• 申請（專利權）人: 沈陽市藍光自動化技術有限公司
• 主分類號: H02P6/16
• 分類號: H02P6/16
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責任公司 21101
• 代理人: 刁佩德

技術領域

本實用新型涉及一種用于永磁同步電機轉子磁極位置的檢測裝置，特別是一種基于編碼器信號線序分析來獲取永磁同步電機轉子磁極初始位置與實時位置的正余弦編碼器線序辨識裝置。屬于永磁同步電機控制技術領域。

背景技術

磁場定向控制的永磁同步電機系統，以其如直流電動機一樣優良的線性轉矩控制特性及高效率和高功率因數等優點，在電梯、機床、油田等行業以及其它各種高精度的伺服系統中，得到了廣泛的應用。實現磁場定向控制的關鍵是必須保證在任何時刻轉子磁鏈與定子電樞磁動勢正交，一旦獲取的轉子磁極位置偏差超過±90°電氣角度，永磁同步電機將與給定運行方向相反轉動，造成失控。因此，系統必須準確地獲取電機轉子磁極位置，包括轉子磁極的初始位置用以啟動電機，并在旋轉過程中不斷獲取轉子磁極的實時位置，控制電機按照給定轉速穩定運行。

現有技術對于電機轉子磁極初始位置的檢測方法有很多，部分方法甚至可以不使用位置傳感器，在對定子繞組施加變化的電壓后，利用空間上磁阻不同所帶來的電流差異計算出磁極位置。例如公開號為CN101369796A的“檢測永磁同步電機轉子磁極初始位置的方法和系統”，以及公開號為CD101594114A的“永磁同步電機轉子初始位置角的確定方法”等等。不過這一類技術方案存在最大的問題，就是旋轉過程中轉子磁極的實時位置是無法獲取的，這樣就造成驅動系統可以順利地啟動電機，但必須使用無位置傳感器的控制方式運行電機。因此，在永磁同步電機的驅動系統中，尤其是需要高精度位置與速度控制的伺服系統中，采用最多的還是利用具有初始位置反饋信號的位置傳感器得到轉子永磁體磁極位置。

在工程應用中，常使用正余弦編碼器作為位置傳感器獲取電機轉子磁極位置。這種編碼器信號處理快捷、數值直觀易用，可以獲得較高的反饋精度，例如在電梯控制系統中，采用正余弦編碼器，可以利用細分的高精度速度反饋實現無負載補償啟動，從而在不安裝轎廂稱重裝置的情況下，也能夠獲得優良的啟動舒適感。正余弦編碼器可以輸出五路信號，A、B兩路模擬信號提供了每圈2048個周期的正余弦信號，常在4倍頻后產生8192線脈沖信號作為速度與位置反饋，也可進行更大線數的細分；C、D兩路模擬信號提供了每圈1個周期的正余弦信號，由于分辨精度的限制常在采樣解析后作為初始位置判定的依據；另一路為R脈沖信號，電機每旋轉一圈產生一個固定位置的R脈沖，用作AB信號脈沖計數的校正。驅動系統在首次啟動時利用CD信號解析的位置值獲取電機轉子永磁體的磁極初始位置，在正常運行時記錄AB信號細分脈沖得到實時的轉子位置反饋，并利用編碼器絕對位置R脈沖進行計數校正。

由于正余弦編碼器的輸出均為差分信號，即每路輸出信號都包含正負信號線，因此對于正余弦編碼器五路輸出信號，可能的接線線序高達3628800種，而按照標準方法正確獲取轉子位置的線序只有標準線序一種，此外在工程現場中還極易出現部分信號斷線或虛接的情況。現有技術關于正余弦編碼器的設計制造與信號傳輸的報導，如公告號為CN201374683Y的“正余弦光電編碼器”，以及公告號為CN202189574U的“一種新型正余弦編碼器電纜”等；或者是關于正余弦編碼器模擬信號的采集和細分的方法與裝置的報導，如公告號為CN202009380U的“正余弦編碼器采集卡”，以及公告號為CN202041221U的“一種正余弦編碼器細分裝置”等，上述這些專利文獻中都沒有對編碼器信號的線序加以辨識。當信號的接線為非標準線序或者發生斷線等故障時，不但可能導致獲取的初始位置有誤，造成啟動時電流過大，甚至直接反向運行，有時還會在啟動后的旋轉中，因得到的實時位置與實際磁極位置出現極大偏差，故使得電機完全失控，以致造成嚴重事故。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種正余弦編碼器線序辨識裝置，從根本上排除由于正余弦編碼器存在接線故障而導致電機無法正常運行的問題，其結構設計合理，操作簡便，調試容易，能準確判斷電機轉子磁極初始位置和實時位置的信號線序，實現了在啟動前和運行中都可以獲得永磁同步電機的轉子磁極的精確位置，確保電機能夠平穩啟動、穩定運行。