计算增量式光电编码器偏移值的方法与流程

1.本发明属于交流永磁同步电机控制领域，具体涉及一种计算增量式光电编码器偏移值的方法。


背景技术：

2.交流永磁同步电机具有高功率密度、高转矩/惯量比、可维护性好等优点，在伺服系统、航空航天、军事装备等诸多领域获得了广泛的应用。表贴式交流永磁同步电机一般采用转速电流双闭环的矢量控制技术，可实现电机定子电流转矩分量与励磁分量的解耦，因而电机产生的电磁力矩平稳，具有良好的启动和制动效果。
3.采用矢量控制技术时需要实时获得电机磁极的位置和转速信息，这些信息可通过位置传感器和无位置传感器算法获得。无位置传感器算法是利用电机绕组中的相关电气信息获得，但是由于电机低速或从零速启动时，反电势和电流值太小，无法精确获得电机磁极位置和转速，导致电机无法实现转速电流双闭环启动，并且容易出现过流保护现象。
4.采用增量式光电编码器的交流永磁同步电机，利用增量式光电编码器的霍尔信号可以获得电机磁极位置和转速信息，可使永磁同步电机转速电流双闭环启动。在增量式光电编码器安装过程中，通常状况下，编码器u信号和z信号的触发信号上升沿对齐，但是由于安装精准度问题，可能会导致两者之间存在一定的角度偏差，该偏差如果不能被校正会对电机以后的运行造成影响，严重时会导致电机不能够正常运转，因此如何准确计算出增量式光电编码器偏差成为研究的重点。


技术实现要素：

5.本发明是为了克服现有技术中存在增量式光电编码器安装过程中产生的偏差对电机以后运行造成影响的缺点而提出的，其目的是提供一种计算增量式光电编码器偏移值的方法。
6.本发明是通过以下技术方案实现的：一种计算增量式光电编码器偏移值的方法，包括以下步骤：（ⅰ）电机调零对电机定子绕组通两次直流电流，使电机机械零点与电气零点对齐；（ⅱ）计算偏移启动交流永磁同步电机，对电机定子绕组通入电流，记录编码器z信号到来时，a信号脉冲的数目，即为增量式光电编码器与电机磁极的偏移值。
7.在上述技术方案中，所述步骤（ⅰ）电机调零的具体方法为：（
ⅰ
）一次调零对电机定子绕组通直流电流，将电机磁极位置设置为0
°
，并使通入直流电流的时间延时一定时间，延时结束后，将直流电流设置为0，将时间延时一定时间后，进入二次调零步骤；
（
ⅱ
）二次调零再次对电机定子绕组通直流电流，将电机磁极位置设置为0
°
，使通入直流电流的时间延时一定时间，延时结束后，将直流电流设置为0，将时间延时一定时间后，进入计算偏移步骤。
8.在上述技术方案中，所述步骤（
ⅰ
）一次调零和步骤（
ⅱ
）二次调零中对电机定子绕组所通的直流电流大小相同。
9.在上述技术方案中，所述步骤（
ⅰ
）一次调零和步骤（
ⅱ
）二次调零中所通的直流电流的大小为电机额定电流的50%~ 60%。
10.在上述技术方案中，所述步骤（
ⅰ
）一次调零和步骤（
ⅱ
）二次调零中延时的时间为5秒。
11.在上述技术方案中，所述步骤（ⅱ）计算偏移中采用i-f电流闭环矢量控制方式启动交流永磁同步电机。
12.在上述技术方案中，所述步骤（ⅱ）计算偏移中对电机定子绕组通入交流电流，电流的大小为电机额定电流的25%。
13.在上述技术方案中，所述a信号脉冲的数目为dsp控制板的eqep模块计数器的数值。
14.本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于增量式光电编码器的交流永磁同步电机的增量式光电编码器偏移值的计算方法，准确计算出编码器z信号与电机磁极之间的偏差角度，使永磁同步电机准确获取电机磁极位置，实现了永磁同步电机的转速电流双闭环启动，电机启动、升速和降速过程均稳定运行。
附图说明
15.图1是应用本发明计算增量式光电编码器偏移值的方法的交流永磁同步电机启动流程图；图2是本发明计算增量式光电编码器偏移值的方法在交流永磁同步电机启动流程中的执行流程示意图。
16.对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
17.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合说明书附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明计算增量式光电编码器偏移值的方法的技术方案。
18.实施例1一种计算增量式光电编码器偏移值的方法，包括以下步骤：（ⅰ）电机调零对电机定子绕组通两次直流电流，使电机机械零点与电气零点对齐；（
ⅰ
）一次调零首先给电机定子绕组通一个足够大的直流电流iq，通常情况下为电机额定电流的50%~
60%，将电机磁极位置设置为0
°
，并且使通入直流电流iq的时间延时5秒，延时结束后，将直流电流iq设置为0，将时间延时5秒后，进入二次调零。
19.（
ⅱ
）二次调零再次给电机定子绕组通一个足够大的直流电流id，直流电流大小与iq电流大小一致，将电机磁极位置设置为0
°
，使通入直流电流id的时间延时5秒，延时结束后，将直流电流id设置为0，将时间延时5秒后，进入计算偏移阶段。
20.（ⅱ）计算偏移量采用i-f的矢量控制方式启动永磁同步电机，将通入电机定子绕组的电流设置为电机额定电流的25%，由于电流进行闭环调节，可有效控制电流大小，同时采用矢量控制方式电流完全用于产生电机转矩，可使电机转子能够旋转。
21.电机转子旋转后，会使增量式光电编码器z信号产生脉冲，记录z信号产生脉冲时，a信号脉冲的数目，即eqep中计数器的数值，将数值记录完成后，禁止产生pwm信号，电机停止旋转，偏移量计算结束。
22.实施例2如图1、2所示，以实施例1为基础，一种基于增量式光电编码器的交流永磁同步电机启动方法包括以下步骤：（ⅰ）开始s1；（ⅱ）初始化 进行dsp控制板的初始化，完成dsp控制板外设时钟、看门狗、io口（输入输出）以及中断向量表的初始化工作，s2；（ⅲ）配置寄存器配置定时器、pwm寄存器、sci寄存器以及中断寄存器，并保证相关中断功能，s3；（ⅳ）初始化软件参数初始化定时器、pwm占空比、延时时间、rs232通讯软件等相关参数，s4；（
ⅴ
）循环等待进入主循环，等待定时器中断发生，s5；（ⅵ）执行中断程序并返回执行定时器中断子程序，完成后返回主程序，循环等待，s6。
23.上述主程序中，定时器中断子程序具体实施步骤如下：（ⅰ）中断开始发生定时中断，进入定时器中断程序，s7；（ⅱ）是否已计算完成偏移判断电机是否已计算完成偏移，若已经计算完成偏移，直接进入转速电流双闭环的矢量控制，否则进入计算偏移程序，s8；（ⅲ）电机调零进入电机调零程序后，对电机定子绕组通两次足够大的直流电流，一般为电机额定电流的50% ~ 60%，使电机机械零点与电气零点对齐，s9；（ⅳ）计算偏移计算偏移阶段，采用i-f电流闭环矢量控制方式启动，对电机定子绕组通入交流电流，
一般为电机额定电流的25%，电机开始旋转，记录传感器首个z信号到来时，28335dsp的eqep模块计数器的数值，该数值是传感器与电机磁极的偏移值，s10；（
ⅴ
）电机双闭环运行采集电机电流信号，计算电机磁极位置和转速等信息，执行转速电流双闭环的控制算法，保证电机启动、升速、降速和恒速运行时都处于转速电流双闭环的矢量控制方式下，s11；（ⅵ）中断完成返回主程序完成电机的启动或运行控制，中断完成返回主程序，s12。
24.电机启动软件采用c语言编写在dsp控制板中运行，定时器中断子程序在主程序中执行，主要完成永磁同步电机启动及转速电流双闭环的矢量控制运行。
25.本发明的工作原理：安装增量式光电编码器时，编码器z信号与电机磁极存在偏差，需要在电机磁极位置中增加该偏差，从可实现电机的转速电流双闭环启动。而电机静止时，电机转子位置是随机的，在计算偏移值前，需要两次调零过程才可使电机的机械零度和电气零度重合，再进行偏移值计算。
26.申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。