[發明專利]一種碼盤轉速計算及故障檢測方法

有效

• 申請號: 201911281310.4
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN110907658B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 田凱;張策;魏維;楊淦;楊雨菲;趙金鵬
• 申請（專利權）人: 天津電氣科學研究院有限公司
• 主分類號: G01P3/44
• 分類號: G01P3/44;G01P21/02
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

本發明涉及一種碼盤轉速計算及故障檢測方法，包括以下步驟：對A脈沖、B脈沖進行濾波處理；對碼盤的A脈沖、B脈沖進行四倍頻處理；進行AB脈沖計數及零速防抖處理；進行轉速計算；進行Z脈沖檢測及初始角記錄，并進行Z脈沖故障判斷；進行碼盤斷線故障判斷。本發明設計合理，在檢測過程中通過自適應濾波環節，能夠提高抗干擾性能，通過碼盤信號倍頻處理，能夠提高轉速輸出精度，通過零速防抖動處理，能夠提高零轉速輸出質量，采用綜合手段，能夠限制轉速誤判，使計算滿足實時性和穩定性兼顧，可廣泛用于交流電動機調速矢量控制系統。

技術領域

本發明屬于交流電動機技術領域，尤其是一種碼盤轉速計算及故障檢測方法。

背景技術

交流電動機調速矢量控制系統一般采用裝于電動機軸上的編碼器(也稱為碼盤)進行電動機轉子位置和速度的反饋測量。

碼盤通常采用A脈沖、B脈沖和Z脈沖輸出形式，其中A、B脈沖為兩個相位相差90°且占空比為0.5的方波(如圖2所示)，Z脈沖為每機械周期發出1個窄脈沖。碼盤每旋轉一周，A、B信號輸出相同數量的脈沖。當碼盤正向旋轉時，A脈沖超前B脈沖90°，輸出計數脈沖為正值；當碼盤反向旋轉時，則B信號脈沖超前A信號脈沖90°，輸出計數脈沖為負值。因而，可根據A、B脈沖的相位差來判斷碼盤的運動方向，同時完成正反轉的計數。在脈沖周期T內，A、B兩相脈沖信號共產生了四次變化，通常利用這四次變化產生四倍頻信號，以提高轉速測量精度。可以根據Z脈沖得到編碼器零位置并對累計誤差進行清零校正，避免碼盤的計數偏差過大。

在工業現場應用時，由于存在各種各樣的干擾因素，如機械振動、電磁干擾、共模干擾等，均會造成碼盤A、B脈沖波形畸變，導致計數誤差，從而影響轉速測量準確度。為消除干擾因素影響，通常會對A、B脈沖波形進行濾波，濾波時間設置越大，則濾除干擾信號的效果越好，但濾波時間超過脈沖電平時間的一半以后，則可能會導致轉速方向判斷出錯，因此碼盤算法處理時必須合理選取濾波時間T。干擾因素也可能會導致Z脈沖的脈沖數增加或丟失，碼盤算法也必須加以考慮。當碼盤斷線時，控制器如仍依賴碼盤的轉速反饋進行電機控制，會導致出現諸如電機劇烈震蕩、電流很大、電機轉不動甚至飛車等問題，為此需對碼盤斷線進行判斷，當識別到碼盤斷線時，及時停止電機運行或切換為無碼盤控制。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種碼盤轉速計算及故障檢測方法，解決了由于干擾因素導致碼盤測速不準確以及碼盤斷線識別的問題。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種碼盤轉速計算及故障檢測方法，包括以下步驟：

步驟1、對A脈沖、B脈沖進行濾波處理；

步驟2、對碼盤的A脈沖、B脈沖進行四倍頻處理；

步驟3、進行AB脈沖計數及零速防抖處理；

步驟4、進行轉速計算；

步驟5、進行Z脈沖檢測及初始角記錄，并進行Z脈沖故障判斷。

步驟6、進行碼盤斷線故障判斷。

所述步驟1的具體實現方法為：

將整形濾波時間按照轉速分為五檔，設A信號計數器cnta、B信號計數器cntb和Z信號計數器為cntz的取值范圍為0～CNT，CNT為計數標志個數；

當碼盤信號A高電平時，計數器cnta加1，當信號A低電平時，計數器cnta減1，

當碼盤信號B高電平時，計數器cntb加1，當B低電平時，計數器cntb減1，

當碼盤信號Z高電平時，計數器cntz加1，當Z低電平時，計數器cntz減1，

當cnta＝CNT時，輸出整形后信號A＝1；當cnta＝0時，輸出整形后信號A＝0；