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直流无刷伺服电机试探启动方法

阅读：327发布：2021-02-23

IPRDB可以提供直流无刷伺服电机试探启动方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明直流无刷伺服电机试探启动方法，采用如下步骤：(1)增量式光电编码器上电后对定子绕组采用相同的时间间隔两两通电，顺序产生六个方向的定子绕组合成磁场；(2)由增量式光电编码器检测出转子在相同的微小时间间隔内分别转过的六个不同的角度；(3)从转子六个不同的角度中选出最大正值的转角，确定相应定子绕组合成磁场对应的最大转矩，并以该最大转矩为恒定启动转矩进行伺服启动；(4)当增量式光电编码器零点信号出现后，切换为正常恒转矩伺服运行。本发明的有益效果是直流无刷伺服电机在启动过程中扭矩恒定，没有扭矩波动，避免了启动运行过程中传动的冲击现象，使启动过程运行平稳。，下面是直流无刷伺服电机试探启动方法专利的具体信息内容。

1.一种直流无刷伺服电机试探启动方法，采用增量式光电编码器检测转子位置，其特征 是采用如下步骤：(1)增量式光电编码器上电后对定子绕组采用相同的时间间隔两两通电，顺序产生 六个方向的定子绕组合成磁场；

(2)由增量式光电编码器检测出转子在相同的微小时间间隔内分别转过的六个不同 的角度；

(3)从转子六个不同的角度中选出最大正值的转角，确定相应定子绕组合成磁场对 应的最大转矩，并以该最大转矩为恒定启动转矩进行伺服启动；

(4)当增量式光电编码器零点信号出现后，切换为正常恒转矩伺服运行。

2.根据权利要求1所述的一种直流无刷伺服电机试探启动方法，其特征是：步骤(2)中， 以最大正值的转角为1.5±0.5°试探选取时间间隔的长短。

说明书全文

技术领域

本发明涉及直流无刷伺服电机的一种启动方法。

背景技术

无刷直流电机是随着电力电子器件及新型材料发展而迅速成熟起来的一种新型机电一 体化电机，它既具有交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备直流电机 良好的调速特性而无由于机械式换向器带来的问题，还具有功率密度高，动态适应性快， 控制简便等特点，因此被广泛应用于各种调速驱动场合。但因其转子位置采用霍尔检测方 法的原因使得本身存在着电磁转矩脉动的缺憾，从而大大降低了控制的精确性，阻碍了它 在高精度要求场合的应用。为提高转子位置检测的精度，直流无刷伺服电机采用增量式光 电编码器做为其位置检测传感器。并采用SPWM(正弦脉冲宽度调制)转矩矢量控制方法 使得直流无刷伺服电机的电磁转矩恒定无脉动。但增量式光电编码器在上电时找不到零位， 无法确定转子的初始位置，因此直流无刷伺服电机在启动时就很困难。国内现行直流无刷 伺服电机的启动有两种办法，一是在直流无刷伺服电机上再增加一套霍尔元件的方法启动； 二是采用无位置传感器法方法启动。这两种启动方法的缺点是在找到光电编码器零位置之 前电机运行扭矩有波动，并会产生运行冲击和不平稳。

发明内容

本发明为克服上述背景技术的缺陷，提供了一种直流无刷伺服电机试探启动方法，该 方法无需增加霍尔元件，利用自身配置的增量式光电编码器实现直流无刷伺服电机恒扭矩 启动。
本发明的技术方案是采用如下步骤：
(1)增量式光电编码器上电后对定子绕组采用相同的时间间隔两两通电，顺序产生六 个方向的定子绕组合成磁场；
(2)由增量式光电编码器检测出转子在相同的微小时间间隔内分别转过的六个不同的 角度；
(3)从转子六个不同的角度中选出最大正值的转角，确定相应定子绕组合成磁场对 应的最大转矩，并以该最大转矩为恒定启动转矩进行伺服启动；
(4)当增量式光电编码器零点信号出现后，切换为正常恒转矩伺服运行。
本发明的有益效果是直流无刷伺服电机在启动过程中扭矩恒定，没有扭矩波动，避免 了启动运行过程中传动的冲击现象，使启动过程运行平稳。

附图说明

图1为直流无刷伺服电机定子绕组两两通电合成磁场矢量图；
图1中：qi(i＝1～6)为定子绕组两两通电产生的合成磁场矢量；
d为转子位置；
as、bs、cs分别为定子三相绕组AX、BY、CZ的法线；
图2为直流无刷伺服电机定子绕组合成磁场旋转矢量图；
图2中：qk为启动时定子绕组两两通电产生的最大扭矩的磁场矢量；
as为A绕组方向；d为转子位置；
图3为直流无刷伺服电机定子绕组合成磁场旋转矢量图；
图3中：q为定子绕组合成磁场矢量；
as为A绕组方向；d为转子位置；

具体实施方式

直流无刷伺服电机由于采用增量式光电编码器检测转子位置，当光电编码器刚上电时 没有零点信号也就不知道零点位置，这就给直流无刷伺服电机初始启动造成困难。本发明 如图1～3所示，当电机和增量式光电编码器上电后，对定子绕组采用相同的时间间隔两两 通电，顺序产生六个方向的定子绕组合成磁场；其中六个方向的定子绕组合成磁场为q1、 q2、q3、q4、q5、q6；相同的微小时间间隔为Δt。由于电机转子的位置d与这六个定子绕 组合成磁场的方向夹角不同，其形成的六个转矩T1、T2、T3、T4、T5、T6也不同，在相同 的微小时间间隔Δt内由增量式光电编码器检测出转子分别转过六个不同的角度，如图2， 这六个不同的角度分别是角度Δθ1、Δθ2、Δθ3、Δθ4、Δθ5、Δθ6，这六个不同的角度 可能为正角度也可能为负角度。选出Δθi(i＝1～6)中正值且最大的Δθk，则可以确定相应 定子绕组合成磁场qk对应的转矩Tk为最大，并以该Tk为恒定启动转矩进行伺服启动。当光 电编码器零点信号出现后，立即切换为正常恒转矩伺服运行，如图3。伺服启动和伺服运 行的差别在于前者的定子合成磁场矢量与转子夹角不成90°，后者的定子合成磁场矢量与 转子成垂直90°。
本发明以最大正值的转角为1.5°试探选取时间间隔的长短。在以六个转矩Ti(i＝1～6) 试探时，通电时间Δt的长短要适当选取，若过大，则整个传动系统回有明显的感觉，若过 小则可能试探转角Δθi(i＝1～6)过小无法检测出来。对于不同的负载惯量需要的Δt也不 一样，负载惯量大需要的Δt也大，负载惯量小需要的Δt也小，实验表明θk＝1.5±0.5°为好， 若θk过小则应增大Δt重新试探直到θk＝1.5±0.5°为止。
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