交流伺服系統中交流伺服電機的自動辨識方法
2023-05-11 19:25:16
專利名稱：交流伺服系統中交流伺服電機的自動辨識方法
技術領域：
本發明屬於電機控制裝置技術領域，具體涉及一種交流伺服系統中交流伺服電機的自動 辨識方法，是交流伺服驅動器對具有複合式光電編碼器的交流伺服電機的自動辨識。
背景技術：
在現代傳動控制領域交流伺服系統已逐漸取代傳統直流伺服系統，成為運動控制系統的 主流執行機構。交流伺服系統主要包括交流伺服驅動器和交流伺服電機，交流伺服電機一般 配備有複合式光電編碼器。
由於各電機生產廠家生產的電機技術參數不一致，致使目前國內外生產的交流伺服驅動 器均只能適配固定品牌或型號的交流伺服電機，即無法使交流伺服驅動器脫離出來作為一個 單獨的產品，致使交流伺服電機也無法成為一個通用的產品。國外交流伺服系統廠家一般同 時生產伺服驅動器與伺服電機，使二者形成配套，國內由於交流伺服電機技術起步較晚，造 成交流伺服電機品牌較多，每個品牌函蓋的產品系列都不全的局面。所以交流伺服驅動器只 能適配單一品牌或型號電機的局面使交流伺服驅動器和交流伺服電機都具有很大的局限性。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種交流伺服系統中交流伺服電機的辨識方法。 本發明的自動辨識方法包括下列內容交流伺服驅動器通過向電機輸出指向電氣零點的
電壓矢量，使電機轉子被強制吸合到電氣零點的位置，得到電氣角度o度時對應的編碼器u、
V、 W信號編碼值；交流伺服驅動器繼續輸出旋轉電壓矢量帶動電機轉子旋轉到Z脈衝出現位 置，得到Z脈衝與電氣零點之間的機械角度值^ ;電機轉子繼續旋轉到下一個Z脈衝出現的位 置，得到編碼器旋轉一周的脈衝總數^;在電機旋轉兩次出現Z脈衝的過程中，得到編碼器 U、 V、 W信號編碼組合規則和編碼組合的重複次數"；
再根據複合式光電編碼器的特點按照下列公式計算出
電機的極對數 ^^=";
編碼器的線數
編碼器z脈衝與電機電氣零點之間的電氣角度 6 =,
由編碼組合規則得到編碼器U、 V、 W信號與電機電氣角度的對應關係，完成自動辨識過本發明的交流伺服驅動器帶動交流伺服電機開環旋轉，旋轉過程中交流伺服驅動器讀取 複合式光電編碼器信息，然後通過讀取的數據來計算交流伺服驅動器驅動交流伺服電機所需 的參數，進而實現對交流伺服電機的控制。採用本發明，可以使交流伺服驅動器和交流伺服 電機成為兩個獨立的產品，交流伺服驅動器可以在功率允許範圍內適配任何具有複合式光電 編碼器的交流伺服電機，拓展了交流伺服驅動器和交流伺服電機的適用範圍。
圖l是本發明的實施例用電機配備的複合式光電編碼器碼盤示意圖
圖2是本發明的編碼器旋轉一周輸出信號波形示意圖
圖3是本發明的編碼器U、 V、 W信號輸出與電機反電動勢關係示意圖
圖4是本發明的旋轉電壓矢量示意圖
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細描述。 圖l是本發明的實施例用電機配備的複合式光電編碼器碼盤示意圖。 圖2是本發明的編碼器旋轉一周輸出信號波形示意圖。
從圖中可以看出，本發明實施例採用的交流伺服電機的複合式光電編碼器輸出的信號有 A、 B、 Z、 U、 V、 W，其中A、 B信號為正交脈衝；U、 V、 W信號分別對應於電機的三個電氣相 位相差120度的電氣區間，每個區間的電氣角度為180度，即U、 V、 W信號的二進位脈衝編碼 (1 6)對應6個相差60度的電氣區間，編碼規則與編碼器生產廠家和電機廠家的安裝方式 有關。
圖3是本發明的編碼器U、 V、 W信號輸出與電機反電動勢關係示意圖。 編碼器旋轉一周，Z脈衝信號輸出一次；對應於電機的極對數Wp， U、 V、 W信號的脈衝 編碼重複輸出W"欠；A、 B脈衝經過四倍頻電路後其數量對應於編碼器的線數Ws的四倍4^^
交流伺服驅動器實現對具有複合式光電編碼器的交流伺服電機的驅動需要的參數有① 電機的極對數;②編碼器的線數;③編碼器Z脈衝與電機電氣零點之間的電氣角度^ ;④用於電機轉子初始位置檢測的U、 V、 W信號與電機電氣角度的對應關係。
圖4是本發明的旋轉電壓矢量示意圖。交流伺服驅動器通過向交流伺服電機輸出指向電 氣零點的電壓矢量，使電機轉子被強制吸合到電氣零點的位置，記錄此位置U、 V、 W信號的 組合編碼^5^1 = 5 ，交流伺服驅動器以此位置為電氣角度零點輸出旋轉電壓矢量帶動電機轉子同步旋轉。轉動過程中交流伺服驅動器記錄來自複合式光電編碼器的A、 B正交脈衝，當 交流伺服驅動器第一次接收到編碼器的Z脈衝信號時，將此時累計的A、 8正交脈衝"1= 41。 記錄，同時將累計的A、 B正交脈衝清零，重新開始累計；電機轉子繼續旋轉，旋轉過程中記 錄U、 V、 W信號的組合編碼，當交流伺服驅動器第二次接收到編碼器的Z脈衝信號時，將此時 累計的A、 8正交脈衝"2 = 1440; U、 V、沐信號的組合編碼出現的個數"3 = 12以及排列順序 記錄下來。
電機的極對數 A^ = w/e=2 ;
編碼器的線數 ' ；
編碼器Z脈衝與電機電氣零點之間的電氣角度^(^^"6『77^2『電角度；其 中^以36(T為周期；
編碼器U、 V、 W信號編碼^^^z5為電氣零點，根據電機旋轉過程中記錄下來編碼出現 順序5、 1、 3、 2、 6、 4，可以依次計算出U、 V、 W信號6個編碼所對應的電氣角度，g卩5 對應330° 30° ， 1對應30° 90° ， 3對應90° 150° ， 2對應15(T 210° ， 6對應210 ° 270° ， 4對應27(T 330° 。
電機自動辨識方法的優越性主要體現交流伺服驅動器可以對任意具有複合式光電編碼器 的交流伺服電機進行辨識，辨識後即可與交流伺服電機構成交流伺服系統，使交流伺服驅動 器和交流伺服電機可以不受生產廠家技術參數的影響，較好的擴大了二者的適用範圍。
權利要求
1.一種交流伺服系統中交流伺服電機自動辨識方法，其特徵是所述的自動辨識方法包括下列內容交流伺服驅動器通過向電機輸出指向電氣零點的電壓矢量，使電機轉子被強制吸合到電氣零點的位置，得到電氣角度0度時對應的編碼器U、V、W信號編碼；交流伺服驅動器繼續輸出旋轉電壓矢量帶動電機轉子旋轉到Z脈衝出現位置，得到Z脈衝與電氣零點之間的機械角度值ψ；電機轉子繼續旋轉到下一個Z脈衝出現的位置，得到編碼器旋轉一周的脈衝總數PE；在電機旋轉兩次出現Z脈衝的過程中，得到編碼器U、V、W信號編碼規則和編碼的重複次數n；再根據複合式光電編碼器的特點按照下列公式計算出電機的極對數NP＝n；編碼器的線數Ne＝PE/4；編碼器Z脈衝與電機電氣零點之間的電氣角度θ＝ψ*NP；由編碼器U、V、W信號編碼規則得到編碼器U、V、W信號與電機電氣角度的對應關係，完成自動辨識過程。
全文摘要
本發明提供了一種交流伺服系統中交流伺服電機的辨識方法。本發明的自動辨識方法是，交流伺服驅動器帶動交流伺服電機開環旋轉，旋轉過程中交流伺服驅動器讀取複合式光電編碼器信息，然後通過讀取的數據來計算交流伺服驅動器驅動交流伺服電機所需的參數，進而實現對交流伺服電機的控制。採用本發明，可以使交流伺服驅動器和交流伺服電機成為兩個獨立的產品，交流伺服驅動器可以在功率允許範圍內適配任何具有複合式光電編碼器的交流伺服電機，拓展了交流伺服驅動器和交流伺服電機的適用範圍。
文檔編號H02P21/14GK101621274SQ20091030377
公開日2010年1月6日 申請日期2009年6月29日 優先權日2009年6月29日
發明者旭 周, 勇 李, 凱 楊, 石航飛, 陳志錦 申請人:中國兵器工業第五八研究所