[發(fā)明專利]一種永磁電機轉(zhuǎn)子位置計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410456698.8
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN104218865B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設計）人: 程明;王亞;王偉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發(fā)明涉及永磁電機轉(zhuǎn)子位置計算領域，尤其是利用增量式光電編碼器Z信號減少轉(zhuǎn)子位置計算誤差的方法。

背景技術

在永磁電機矢量控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子位置角度值是矢量控制解耦的必要條件，轉(zhuǎn)子位置檢測的準確于否，直接影響矢量控制的控制效果。目前，永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置檢測所用到的方法總體上分為兩類：有位置傳感器位置檢測法和無位置傳感器位置檢測法。無位置傳感器檢測法主要通過測量電機定子側(cè)電流和端電壓算出轉(zhuǎn)子位置，相比較于有位置傳感器位置檢測法，該方法成本低、可靠性較高。但是，無位置傳感器檢測法的檢測精度受電機參數(shù)影響較大，且相關算法較為復雜，增加了控制器的處理負擔。有位置傳感器檢測法通過在電機上安裝傳感器，控制器對傳感器輸出的信號進行解算，得到電機轉(zhuǎn)子的位置信息。永磁電機轉(zhuǎn)子位置檢測所用的傳感器主要有旋轉(zhuǎn)變壓器和光電編碼器(絕對式和增量式)。增量式光電編碼器的輸出包含三路信號：A、B正交脈沖信號和Z信號。實際應用中，由于外部接線、控制器性能以及編碼器自身誤差等影響，控制器對A、B正交脈沖信號的計數(shù)會存在誤差，如果不進行及時的修正，誤差會隨運行的圈數(shù)進行累加，最終造成控制系統(tǒng)不能正常工作。當編碼器安裝固定后，編碼器的Z信號位置和電機轉(zhuǎn)子初始位置的角度差便固定下來，可以利用Z信號對轉(zhuǎn)子角度值進行修正?，F(xiàn)有的修正方法中，往往需要事先測得編碼器Z信號位置與轉(zhuǎn)子初始位置的角度差值，作為修正算法中Z信號初始時轉(zhuǎn)子的角度值，在位置修正時，往往需要對控制器位置計數(shù)寄存器的值進行修改，影響位置計數(shù)寄存器在其他程序中的應用。同時，由于電機存在正、反轉(zhuǎn)兩種運行模式，如果采用事先測量編碼器Z信號位置與轉(zhuǎn)子初始位置的角度差值的方法，則需要測量正、反轉(zhuǎn)兩種情況下Z信號位置與轉(zhuǎn)子初始位置的角度差。在光電編碼器和電機轉(zhuǎn)軸的安裝位置發(fā)生變化后，還需重新進行測量，不僅浪費時間，而且通用性不強，對不同的控制系統(tǒng)需要做相應角度差值的修改。

綜上所述，目前急需一種通用性強、計算結(jié)果誤差小、對控制器位置計數(shù)寄存器無影響的基于增量式光電編碼器的永磁電機轉(zhuǎn)子位置計算方法。

發(fā)明內(nèi)容

技術問題：本發(fā)明的目的是提出一種通用性強、計算結(jié)果誤差小、對控制器位置計數(shù)寄存器無影響的基于增量式光電編碼器的永磁電機轉(zhuǎn)子位置計算方法。

技術方案：本發(fā)明的一種永磁電機轉(zhuǎn)子位置計算方法具體實現(xiàn)步驟如下：

增量式光電編碼器一圈的脈沖數(shù)為M，無其他方式對A、B正交脈沖信號進行倍頻計數(shù)，即光電編碼器轉(zhuǎn)一圈的脈沖計數(shù)值為M，對應的機械角度弧度值為2π，控制器位置計數(shù)寄存器的最大計數(shù)值為N，N大于等于M且小于等于位置計數(shù)寄存器允許的最大值，同時N必須為M的整數(shù)倍，用x代表位置計數(shù)寄存器的值：

1)上電后，使電機轉(zhuǎn)子位于初始位置，同時，對控制器位置計數(shù)寄存器的值清零，當電機轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動，在到達第一個Z信號位置之前，即未發(fā)生Z信號捕獲，Z信號捕獲標志位Z_flag＝0，轉(zhuǎn)子位置角度θ計算直接使用位置計數(shù)寄存器的值x，即θ＝x*2π/M；

2)發(fā)生第一次Z信號捕獲時，對Z信號捕獲標志位Z_flag進行置位，即Z_flag＝1；

3)更新Z信號捕獲次數(shù)值，對Z信號捕獲次數(shù)進行計數(shù)，每發(fā)生一次Z信號捕獲，捕獲次數(shù)Cap_count加一，即Cap_count++；

其中，Z信號捕獲次數(shù)用于對特定捕獲次數(shù)位置計數(shù)寄存器值的提取，只需對第一次Z信號捕獲時位置計數(shù)寄存器的值進行提取，為了防止Cap_count的值溢出，在程序中設置，只在Cap_count的值小于一定值W時，執(zhí)行語句Cap_count++；W大于1且小于Cap_count的最大值；

4)設置一中間變量Cap，在每次發(fā)生Z信號捕獲的時刻，將此時位置計數(shù)寄存器的值x存入變量Cap，即Cap＝x；