[發明專利]一種拼接弧線電機轉子電零點及電角度檢測方法

有效

• 申請號: 201710268475.2
• 申請日: 2017-04-23
• 公開（公告）號: CN106921320B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 宋曉莉;汪達興;張超;李愛華
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所
• 主分類號: H02P6/16
• 分類號: H02P6/16
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 樊文紅

本發明公開了一種拼接弧線電機轉子電零點及電角度檢測方法，拼接弧線電機上安裝有大直徑鋼帶式光電編碼器；在拼接弧線電機電樞磁路中分別安裝線性霍爾和開關霍爾傳感器；線性霍爾傳感器的輸出利用高速雙比較器經阻抗變換后檢測出兩個電零點信號；該信號與開關霍爾信號經與門電路后在轉子每對極之間輸出一個電零點信號；電零點信號經長線驅動后與鋼帶式光電編碼器的A、B信號一起經差分接收器后轉換為單端信號，通過光電耦合器的隔離，由DSP數字信號處理器檢測出拼接弧線電機的轉子電角度。利用本發明的方法可實現任意尺寸拼接弧線電機的轉子的電零點檢測，計算其電角度位置，從而實現望遠鏡超低速大轉矩運行。

技術領域

本發明涉及一種電機轉子電零點及電角度位置的檢測方法，具體涉及一種用于大型天文望遠鏡機架驅動所用的拼接弧線電機轉子電零點及其電角度位置的檢測方法。

背景技術

天文望遠鏡主要用于收集來自天體的暗弱輻射，集光能力體現在能發現更遠更暗弱的目標，而望遠鏡口徑越大，收集光能量的能力就越強。而隨著望遠鏡的口徑越來越大，傳統的機械傳動及驅動方式已不再適應大口徑望遠鏡技術的發展，目前，世界上大型天文望遠鏡機架驅動大都采用拼接直驅電機。

隨著望遠鏡的口徑增大，光學系統的目標分辨精度也隨之提高，與之相匹配的大型天文望遠鏡機架驅動跟蹤精度也必須相應提高等級，同時光學鏡面口徑的增大也將使望遠鏡的機械結構變得更加復雜，旋轉剛度變差、機械慣量增加、材料變形、機械加工裝配誤差和環境擾動等不確定非線性因素增多，這對望遠鏡機架的跟蹤驅動控制方法都提出了嚴峻的挑戰。

近年來歐洲南方天文臺的VLT望遠鏡的方位軸和高度軸都采用拼接直線電機，兩者轉子位置檢測依靠的是海德漢的大直徑的增量鋼帶式光電編碼器及其讀數頭，利用細分卡計數器讀出。西班牙等國制造的GTC望遠鏡采用的是拼接正弦波的線性永磁同步直線電機，方位軸和高度軸的位置檢測也是采用的海德漢的大直徑的鋼帶式光電編碼器ERA780C，為了獲得優越的低速跟蹤性能，拼接永磁同步直線電機采用2360磁極設計，鋼帶式光電編碼器的總長度高達48.48米，無縫拼接一個直徑為15.4米的光柵編碼器，苛刻的加工安裝條件給設計、加工安裝帶來了很多困難。因此一開始安裝編碼器的時候編碼器槽不合格，導致無法實現無縫對接，又重新加工了安裝槽，重新安裝后利用讀數頭和細分盒讀出電機的轉子位置。

國際上應用直接驅動的例子基本借鑒VLT的技術經驗，因此技術上大同小異，目前國際上在研的TMT也計劃使用直接驅動方式，同樣拼接電機的轉子電零點都是由大直徑的鋼帶式光電編碼器中的參考標志讀出。這給望遠鏡的機架加工帶來很大的困難和風險，如果選用低速、多極拼接弧線（直線）電機設計，鋼帶式光電編碼器選取不合適，編碼器的長度過長，編碼器的加工精度要求就增高，很可能像GTC望遠鏡一樣需要重新加工、安裝鋼帶式光電編碼器，給望遠鏡機架的總裝、運行帶來很大的風險。

目前我們用于大型天文望遠鏡的拼接電機尚處于起步階段，而根據國際上使用的拼接電機實現的直接驅動的先例知道，轉子的電零點的檢測和轉子位置檢測是實現拼接電機驅動控制的關鍵，是大型天文望遠鏡拼接弧線電機驅動編程、計算的重要參數，是構建驅動控制系統中電流環和速度環重要保證。因此，有必要設計一種用于大型天文望遠鏡拼接弧線電機轉子電零點和轉子電角度檢測的電路和實現方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種大型天文望遠鏡拼接弧線電機轉子電零點及電角度檢測方法。

實現本發明的技術方案是：

一種拼接弧線電機轉子電零點及電角度檢測方法，拼接弧線電機上安裝有大直徑鋼帶式光電編碼器，本發明的方法包括：

在拼接弧線電機電樞磁路上安裝線性霍爾傳感器和開關霍爾傳感器；

線性霍爾傳感器的輸出信號通過高速雙比較器進行阻抗變換，以提高線性霍爾傳感器的電壓信號傳輸精度，并檢測出兩個電零點信號Z1、Z2；該電磁極零點信號與開關霍爾信號經與門電路處理后轉子每對極之間輸出一個電零點信號Z；