[發(fā)明專利]一種兩相混合式步進電機中速轉(zhuǎn)矩補償方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110700403.7
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113258841B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅清偉;李信鋒;王申相
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市杰美康機電有限公司
• 主分類號: H02P8/18
• 分類號: H02P8/18;H02P21/13;H02P21/14;H02P21/18
• 代理公司: 北京惟盛達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11855
• 代理人: 董鴻柏

本發(fā)明提供了一種兩相混合式步進電機中速轉(zhuǎn)矩補償方法及裝置，本發(fā)明先進行感應(yīng)電動勢觀測，根據(jù)輸入電壓和輸入電流求解靜止坐標(biāo)系下感應(yīng)電動勢，然后根據(jù)靜止坐標(biāo)系下感應(yīng)電動勢同時進行相位角調(diào)制和電壓補償。在進行相位角調(diào)制時根據(jù)靜止坐標(biāo)系下感應(yīng)電動勢和轉(zhuǎn)矩常數(shù)求解轉(zhuǎn)速，接著提取轉(zhuǎn)矩脈動量，由此求解中速轉(zhuǎn)矩補償角度，并修正電機相位角；無需使用帶通濾波器，擴大應(yīng)用范圍，也沒有引入微分器，使得噪聲信號沒有被放大，避免增大對系統(tǒng)的干擾。同時根據(jù)靜止坐標(biāo)系下感應(yīng)電動勢求解中速轉(zhuǎn)矩補償電壓補償輸出電壓，增加中速下線圈上的有效電壓，使得電機輸出力矩變大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機轉(zhuǎn)矩補償技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種兩相混合式步進電機中速轉(zhuǎn)矩補償方法及裝置。

背景技術(shù)

在實際應(yīng)用中，步進電機為伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件，所以步進電機設(shè)計中比較注重位置定位精確和產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩等方面。在定轉(zhuǎn)子的設(shè)計中均為凸極結(jié)構(gòu)并會在極上開有小齒，造成了氣隙磁場存在著較大的空間諧波，從而導(dǎo)致電機的轉(zhuǎn)矩脈動和轉(zhuǎn)速波動也會比較大，容易產(chǎn)生噪聲導(dǎo)致振蕩。為了解決這個問題，業(yè)內(nèi)人員進行了諸多研究。

例如申請?zhí)?00910110021.8公開的《混合式步進電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)振蕩抑制裝置和抑制方法》。通過獲取轉(zhuǎn)矩脈動量并對其積分，乘以相應(yīng)系數(shù)得到相位角調(diào)制量來抑制轉(zhuǎn)子振蕩。該方案中，使用帶通濾波器，獲取轉(zhuǎn)矩脈動量，隨著電壓，電流，電機類型，負載的不同，轉(zhuǎn)矩脈動量的頻率范圍也不同，帶通濾波器的參數(shù)需要調(diào)整，通用性差，使用不便。

還有學(xué)者在兩相混合步進電機伺服控制技術(shù)研究中提出了一種中高速開環(huán)電機振蕩抑制方法，該方法通過磁鏈觀測器得到轉(zhuǎn)子估算角度，對其進行微分得到速度，通過高通濾波器得到速度脈振量，乘以一定增益得到給定的角度矯正量。該方案中由轉(zhuǎn)子角度估算得到角度，進行微分得到轉(zhuǎn)速；應(yīng)用微分，會放大噪聲信號，影響系統(tǒng)的運行。

并且現(xiàn)有混合式步進電機的輸出電壓沒有得到有效的補償，導(dǎo)致電機輸出力矩不夠大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用范圍廣、對系統(tǒng)干擾小并能增大輸出力矩的兩相混合式步進電機中速轉(zhuǎn)矩補償方法及裝置。

本發(fā)明提供的這種兩相混合式步進電機中速轉(zhuǎn)矩補償方法，首先進行感應(yīng)電動勢觀測，根據(jù)輸入電壓和輸入電流求解靜止坐標(biāo)系下感應(yīng)電動勢，然后根據(jù)靜止坐標(biāo)系下感應(yīng)電動勢同時進行相位角調(diào)制和電壓補償；

A、相位角調(diào)制，

A.1、根據(jù)靜止坐標(biāo)系下感應(yīng)電動勢和轉(zhuǎn)矩常數(shù)求解轉(zhuǎn)速，

A.2、提取轉(zhuǎn)矩脈動量，

A.3、求解中速轉(zhuǎn)矩補償角度，修正電機給定電流相位角；

B、電壓補償，

B.1、坐標(biāo)變換得旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下感應(yīng)電動勢，

B.2、將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下感應(yīng)電動勢經(jīng)低通濾波器后再進行反坐標(biāo)變換，

B.3、求解中速轉(zhuǎn)矩補償電壓，補償輸出電壓。

本實施例中，進行感應(yīng)電動勢觀測時，靜止坐標(biāo)系下感應(yīng)電動勢為：

，

，

式中，為輸入電壓，為輸入電流，為電阻，為電感。

在步驟A.1中根據(jù)求解轉(zhuǎn)速，

其中為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。

在步驟A.2中將轉(zhuǎn)速經(jīng)過低通濾波器得到轉(zhuǎn)速直流分量，將轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速直流分量通過做差，得到轉(zhuǎn)矩脈動量。

在步驟A.3中將轉(zhuǎn)矩脈動量經(jīng)過積分器，得到中速轉(zhuǎn)矩補償角度。