專利名稱：采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)的起動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁交流伺服電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)的起動(dòng)方法，具體地說(shuō)是一種采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)的起動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
在永磁交流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)中，必須有某種形式的轉(zhuǎn)子實(shí)時(shí)位置信號(hào)反饋。其中，增量式編碼器是最常用，并且價(jià)格相對(duì)比較便宜的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)反饋裝置。但是，當(dāng)增量式編碼器在永磁交流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)，有一個(gè)起動(dòng)的問(wèn)題。
永磁交流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)在起動(dòng)時(shí)，必須要檢測(cè)到轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置信號(hào)，或轉(zhuǎn)子的絕對(duì)電角度位置信號(hào)，然后由控制系統(tǒng)計(jì)算出一個(gè)合適的電流值并施加給電機(jī)，才能使電機(jī)順利起動(dòng)。但是，增量式編碼器的二路(A，B相)脈沖信號(hào)只能給出一個(gè)相對(duì)的位置信號(hào)，即所謂的增量式信號(hào)，該增量式信號(hào)提示編碼器與其標(biāo)志脈沖信號(hào)的相對(duì)位置。增量式編碼器每轉(zhuǎn)會(huì)發(fā)出一個(gè)標(biāo)志脈沖信號(hào)(Z或index相)，這路標(biāo)志信號(hào)通常被用作編碼器的基準(zhǔn)位置信號(hào)(或零位)。因此，轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置就可以由編碼器的相對(duì)位置信號(hào)加編碼器的標(biāo)志脈沖信號(hào)的絕對(duì)位置來(lái)獲得。但是，由于編碼器每轉(zhuǎn)只發(fā)出一個(gè)標(biāo)志脈沖信號(hào)，也就是說(shuō)只有當(dāng)編碼器轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，并且出現(xiàn)了標(biāo)志脈沖信號(hào)后，控制系統(tǒng)才開始獲得轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置。在此之前增量式編碼器不能給出轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)，這就造成了電機(jī)難以起動(dòng)的問(wèn)題。當(dāng)永磁無(wú)刷直流電機(jī)采用增量式編碼器作為位置反饋時(shí)，也存在同樣的起動(dòng)問(wèn)題。
為了解決增量式編碼器起動(dòng)難的問(wèn)題，在市場(chǎng)上的永磁交流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)中，有一些采用了比較昂貴的絕對(duì)式編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器。也有一些伺服系統(tǒng)采用了非標(biāo)準(zhǔn)的增量式編碼器。這種非標(biāo)準(zhǔn)的編碼器是在標(biāo)準(zhǔn)的增量式編碼器的基礎(chǔ)上再增加三路整流信號(hào)(又稱換向信號(hào))。但這三路整流信號(hào)與電機(jī)的極數(shù)有關(guān)。不同極數(shù)的電機(jī)必須采用不同的非標(biāo)準(zhǔn)增量式編碼器。所以這種非標(biāo)準(zhǔn)增量式編碼器不僅價(jià)格貴，并且種類變化多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，旨在提供一種采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)的起動(dòng)方法，利用轉(zhuǎn)子位置與外加的直流電流的特定關(guān)系、或者轉(zhuǎn)子位置與繞組電感的特定關(guān)系、或者轉(zhuǎn)子位置與電機(jī)鐵芯飽和度的特定關(guān)系，在電機(jī)起動(dòng)前，在繞組上施加相應(yīng)的電信號(hào)，檢測(cè)并計(jì)算出與所述轉(zhuǎn)子位置相關(guān)聯(lián)的特性參數(shù)，從而得出轉(zhuǎn)子的初始位置。
當(dāng)永磁無(wú)刷直流電機(jī)采用增量式編碼器作為位置反饋時(shí)，也存在同樣的起動(dòng)問(wèn)題。本發(fā)明提出的技術(shù)也完全適用于永磁無(wú)刷直流電機(jī)。
解決上述問(wèn)題采用的技術(shù)方案是采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)的起動(dòng)方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行(1)給系統(tǒng)上電時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子可處在任何位置；(2)給電機(jī)繞組預(yù)先加一直流電流，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后，并靜止于某一預(yù)知的電角度位置，然后斷開該直流電流；(3)根據(jù)轉(zhuǎn)子的初始位置，即上一步預(yù)知的電角度位置，控制系統(tǒng)開始起動(dòng)電機(jī)；(4)轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)電角度位置可由增量式編碼器給出的相對(duì)位置信號(hào)和轉(zhuǎn)子初始位置計(jì)算給出，所以電機(jī)可以正常運(yùn)行。
(5)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后，增量式編碼器發(fā)出一個(gè)標(biāo)志脈沖信號(hào)，控制系統(tǒng)以該標(biāo)志脈沖信號(hào)為零位繼續(xù)運(yùn)行。
本方法對(duì)直流電流的具體通電方式?jīng)]有限制。但當(dāng)電機(jī)施加不同電流時(shí)，轉(zhuǎn)子最后的靜止位置是不同的。如當(dāng)B、C二相通電時(shí)，且電流是由B相流向C相時(shí)，轉(zhuǎn)子最后靜止在90°電角度位置；又如當(dāng)三相通電時(shí)，且電流是由A相流向B、C相并聯(lián)電路時(shí)，轉(zhuǎn)子最后靜止在0°電角度位置。但無(wú)論以哪種方式通電，轉(zhuǎn)子最后的位置都是確定的。在已知轉(zhuǎn)子的初始位置后，控制系統(tǒng)就可以計(jì)算產(chǎn)生一個(gè)合適的電流值施加給電機(jī)，使電機(jī)順利起動(dòng)。因此，本發(fā)明的起動(dòng)方法，采用相對(duì)簡(jiǎn)單的方法步驟，利用增量式編碼器達(dá)到正常起動(dòng)的目的，可大大降低控制系統(tǒng)的成本，并且起動(dòng)和運(yùn)行很可靠。所述的直流電流可以外加的，也可以來(lái)源于控制系統(tǒng)本身。
本發(fā)明的目的還可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)的起動(dòng)方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行(1)系統(tǒng)上電，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子可處在任何位置；(2)測(cè)量繞組電感，再根據(jù)繞組電感與轉(zhuǎn)子位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，換算出轉(zhuǎn)子初始位置；(3)根據(jù)轉(zhuǎn)子的初始位置，控制系統(tǒng)開始起動(dòng)電機(jī)；(4)由增量式編碼器給出的相對(duì)位置信號(hào)和轉(zhuǎn)子初始位置計(jì)算出轉(zhuǎn)子位置，電機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)；(5)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后，增量式編碼器發(fā)出一個(gè)標(biāo)志脈沖信號(hào)，控制系統(tǒng)以該標(biāo)志脈沖信號(hào)為零位繼續(xù)運(yùn)行。
本方案是基于轉(zhuǎn)子的初始位置與繞組電感的變化之間的特定關(guān)系。根據(jù)電磁理論，對(duì)于凸極式或者內(nèi)嵌式永磁電機(jī)，其繞組電感是轉(zhuǎn)子位置的偶次正弦函數(shù)，因此，通過(guò)檢測(cè)繞組電感的大小，就可以判斷轉(zhuǎn)子的位置，但還無(wú)法確定轉(zhuǎn)子的極性。進(jìn)一步分析電感值的大小以確定鐵芯的飽和度，再由鐵芯的飽和度來(lái)確定轉(zhuǎn)子的極性，從而精確得出轉(zhuǎn)子的初始位置。電感大小可通過(guò)對(duì)繞組施加一高頻小信號(hào)電壓，如頻率為幾kHz的信號(hào)，然后測(cè)量流經(jīng)繞組的電流大小，通過(guò)公式(A)就可以計(jì)算出此時(shí)繞組的電感值。
U＝2πfLi............(A)式中U是電壓，f是頻率，i是電流，L是電感。
因?yàn)槭┘拥氖歉哳l信號(hào)，此時(shí)繞組的電阻可以忽略不計(jì)。高頻小信號(hào)電壓可由控制系統(tǒng)本身產(chǎn)生，可以是空間靜止信號(hào)，也可以是空間旋轉(zhuǎn)信號(hào)。
本發(fā)明的目的還可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)的起動(dòng)方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行(1)給系統(tǒng)上電，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子可處在任何位置；(2)以兩相并聯(lián)然后與剩余的一相串聯(lián)的方式依次給三相繞組施加一對(duì)方向相反，但大小相等，寬度相同的電壓脈沖，所述的脈沖之間有一定時(shí)間間隔，分別檢測(cè)每個(gè)脈沖期間的電流峰值(I)，或者電流上升斜率(di/dt) 以作為判據(jù)(X)；根據(jù)判據(jù)(X)的大小確定轉(zhuǎn)子的初始位置；
(3)根據(jù)轉(zhuǎn)子的初始位置，控制系統(tǒng)開始起動(dòng)電機(jī)；(4)由增量式編碼器給出的相對(duì)位置信號(hào)和轉(zhuǎn)子初始位置計(jì)算出轉(zhuǎn)子位置，電機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)；(5)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后，增量式編碼器發(fā)出一個(gè)標(biāo)志脈沖信號(hào)，控制系統(tǒng)以該標(biāo)志脈沖信號(hào)為零位繼續(xù)運(yùn)行。
本方案是基于轉(zhuǎn)子的初始位置與鐵芯飽和度之間的特定關(guān)系。從磁化曲線可知，當(dāng)電機(jī)繞組施加一電流后，電機(jī)鐵芯飽和將產(chǎn)生變化，如果施加的電流產(chǎn)生的磁通方向與永磁轉(zhuǎn)子磁通方向一致，則鐵芯飽和度升高，電感變小。反之，如果施加的電流產(chǎn)生的磁通方向與永磁轉(zhuǎn)子磁通方向相反，則鐵芯飽和度降低，電感變大。利用這一特性，我們就可以對(duì)繞組施加一對(duì)方向相反，但大小相等的電壓脈沖，分別檢測(cè)每個(gè)脈沖期間的電流峰值，或者電流上升斜率以作為判據(jù)，根據(jù)這對(duì)判據(jù)的大小關(guān)系，可以判斷出轉(zhuǎn)子在180°的一個(gè)扇形區(qū)域內(nèi)的大致位置。重復(fù)以上步驟， 給不同相的繞組加電壓脈沖，則轉(zhuǎn)子位置范圍將進(jìn)一步縮小至兩個(gè)180°的扇形區(qū)域的重疊部分，即120°的一個(gè)扇形區(qū)域內(nèi)。當(dāng)給三相繞組施加電壓脈沖后，最后轉(zhuǎn)子位置可精確到±30°的范圍內(nèi)。而這一精確度足可以達(dá)到起動(dòng)要求。精度與前述的非標(biāo)準(zhǔn)增量式編碼器的精度一致。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明通過(guò)施加直流電流確定轉(zhuǎn)子初始位置實(shí)施方式的示意圖，其中圖1a是通直流電之前，轉(zhuǎn)子的初始隨機(jī)位置圖；圖1b是二相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子的最后靜止位置圖；圖1c是三相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子的最后靜止位置圖。
圖2a是本發(fā)明通過(guò)測(cè)量鐵芯飽和度確定轉(zhuǎn)子初始位置實(shí)施方式時(shí)鐵芯的磁化曲線。
圖2b是圖2a實(shí)施例中的電流峰值圖。
圖3a是圖2a實(shí)施例中施加一對(duì)電壓脈沖，且Ia+＞Ia-時(shí)的轉(zhuǎn)子位置區(qū)域圖。
圖3b是圖2a實(shí)施例中施加一對(duì)電壓脈沖，且Ia+＜Ia-時(shí)的轉(zhuǎn)子位置區(qū)域圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示是本發(fā)明通過(guò)施加直流電流確定轉(zhuǎn)子初始位置和一種實(shí)施方式。具體方法如下(1)在給系統(tǒng)上電，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子是隨機(jī)的，它可能處在任何位置，如圖1a所示。
(2)給B、C二相通直流電流，且電流是由B相流向C相，轉(zhuǎn)子在該直流電流的作用下轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，最后靜止在90°電角度位置，如圖1b所示，然后斷開該直流電流。
(3)根據(jù)轉(zhuǎn)子的初始位置，即上一步預(yù)知的電角度位置，控制系統(tǒng)開始起動(dòng)電機(jī)。
(4)由增量式編碼器給出的相對(duì)位置信號(hào)和轉(zhuǎn)子初始位置計(jì)算出轉(zhuǎn)子位置，電機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)；(5)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后，增量式編碼器發(fā)出一個(gè)標(biāo)志脈沖信號(hào)，控制系統(tǒng)以該標(biāo)志脈沖信號(hào)為零位繼續(xù)運(yùn)行。
在上述第(2)步驟中，當(dāng)電機(jī)施加不同方式的直流電流時(shí)，轉(zhuǎn)子最后的靜止位置是不同的。如給B、A二相通直流電流，且電流是由B相流向A相，轉(zhuǎn)子在該直流電流的作用下轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，最后靜止在150°電角度位置。又如當(dāng)三相通電時(shí)，且電流是由A相流向B、C相并聯(lián)電路時(shí)，轉(zhuǎn)子最后靜止在0°電角度位置，如圖1c所示。表一列舉了不同的通電方式與轉(zhuǎn)子初始位置之間的關(guān)系，這種方式適用于Y形和三角形接法的電機(jī)。
表一常用的通電方式與轉(zhuǎn)子靜止位置的關(guān)系

但無(wú)論以哪種方式通電，轉(zhuǎn)子最后的位置都是確定的。在已知轉(zhuǎn)子的初始位置后，控制系統(tǒng)就可以計(jì)算產(chǎn)生一個(gè)合適的電流值施加給電機(jī)，使電機(jī)順利起動(dòng)。所述的直流電流可以來(lái)源于控制系統(tǒng)本身。本實(shí)施例的精度與前述的非標(biāo)準(zhǔn)增量式編碼器的精度一致。
本發(fā)明還可以通過(guò)另一種實(shí)施方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，與前一實(shí)施方式不同之處在于所述的第(2)步驟通過(guò)測(cè)量繞組電感來(lái)確定轉(zhuǎn)子的初始位置。根據(jù)電磁理論，對(duì)于凸極式或者內(nèi)嵌式永磁電機(jī)，其繞組電感是轉(zhuǎn)子位置的偶次正弦函數(shù)，因此，通過(guò)檢測(cè)繞組電感的大小，就可以判斷轉(zhuǎn)子的位置，但還無(wú)法確定轉(zhuǎn)子的極性。進(jìn)一步分析電感值的大小以確定鐵芯的飽和度，再由鐵芯的飽和度來(lái)確定轉(zhuǎn)子的極性，從而精確得出轉(zhuǎn)子的初始位置。具體的方法是對(duì)繞組施加一高頻小信號(hào)電壓，如頻率為幾kHz的信號(hào)，然后測(cè)量流經(jīng)繞組的電流大小，通過(guò)公式(A)就可以計(jì)算出此時(shí)繞組的電感值U＝2πfLi ............(A)式中U是電壓，f是頻率，i是電流，L是電感。
因?yàn)槭┘拥氖歉哳l信號(hào)，此時(shí)繞組的電阻可以忽略不計(jì)。高頻小信號(hào)電壓可由控制系統(tǒng)本身產(chǎn)生，可以是空間靜止信號(hào)，也可以是空間旋轉(zhuǎn)信號(hào)。
本發(fā)明還可以通過(guò)另一種實(shí)施方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，與第一種實(shí)施方式不同之處在于所述的第(2)步驟通過(guò)測(cè)量鐵芯的飽和度來(lái)確定轉(zhuǎn)子的初始位置。其工作原理是，當(dāng)電機(jī)繞組加一電流后，電機(jī)鐵芯的飽和度將產(chǎn)生變化，如圖2a所示。假設(shè)繞組加電流前鐵芯工作點(diǎn)為A，加電流I之后，工作點(diǎn)將變?yōu)锽或C。如果，電流I方向與永磁轉(zhuǎn)子磁通方向一致，則鐵芯將工作于點(diǎn)B，飽和度升高，電感變小。而若此電流產(chǎn)生的磁通方向與永磁轉(zhuǎn)子磁通方向相反，鐵芯將工作于點(diǎn)C，飽和度降低，電感變大。因此，如果給繞組加一電壓脈沖，即脈沖電流，如果此電流產(chǎn)生的磁通方向與永磁轉(zhuǎn)子的磁通方向一致(即點(diǎn)B)，飽和度升高，電感變小，電流值將大于其反方向電壓脈沖產(chǎn)生的電流，如圖2b所示。
基于上述原理，可以給B、C相并聯(lián)后串聯(lián)A相繞組的方式加一對(duì)方向相反，但大小一致的電壓脈沖，如圖3所示。檢測(cè)電流峰值i，或者電流上升斜率di/dt以作為判據(jù)X。如果產(chǎn)生的正方向電流峰值Ia+，或者電流上升斜率d(ia+)/dt大于反方向電流峰值Ia-，或者電流上升斜率d(ia-)/dt，此時(shí)，可以判斷轉(zhuǎn)子位于與A相繞組成-90°～+90°的范圍內(nèi)，如圖3a扇形所示的范圍。反之，如果正方向電流峰值Ia+，或者電流上升斜率d(ia+)/dt小于反方向電流峰值Ia-，或者電流上升斜率d(ia-)/dt，可以判斷轉(zhuǎn)子位于與A相繞組成+90°～+270°的范圍內(nèi)，如圖3b扇形所示的范圍內(nèi)。此時(shí)，轉(zhuǎn)子位置精度為±90°。當(dāng)電流正反方向電流相等時(shí)，轉(zhuǎn)子位于扇形的邊界，無(wú)論如何判斷，轉(zhuǎn)子位置精度都為±90°。重復(fù)以上步驟，給A、B相并聯(lián)后串聯(lián)C相繞組的方式加電壓脈沖，然后，再給A、C相并聯(lián)后串聯(lián)B相繞組的方式加電壓脈沖，得到六個(gè)判據(jù)，如表二所示。
表二通電方式和相應(yīng)的判據(jù)

當(dāng)獲得六個(gè)判據(jù)后，可以由表三來(lái)確定轉(zhuǎn)子位置，精度為±30°。本實(shí)施例的精度與前述的非標(biāo)準(zhǔn)增量式編碼器的精度一致。例如，如果X(a+)＞X(a-)，X(b+)＜X(b-)，X(c+)＜X(c-)，則轉(zhuǎn)子位置為-30°～30°。這種方法可適用任何永磁電機(jī)。
表三電流判據(jù)和轉(zhuǎn)子位置

本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，不論方法或者步驟上作任何變化，只要利用本發(fā)明的構(gòu)思，通過(guò)判斷出轉(zhuǎn)子初始位置的任何一種采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)和永磁無(wú)刷直流電機(jī)的起動(dòng)方法，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)的起動(dòng)方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行(1)給系統(tǒng)上電，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子可處在任何位置；(2)給電機(jī)繞組預(yù)先加一直流電流，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后，并靜止于某一預(yù)知的電角度位置，然后斷開該直流電流；(3)根據(jù)轉(zhuǎn)子的初始位置，控制系統(tǒng)開始起動(dòng)電機(jī)；(4)由增量式編碼器給出的相對(duì)位置信號(hào)和轉(zhuǎn)子初始位置計(jì)算出轉(zhuǎn)子位置，電機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)；(5)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后，增量式編碼器發(fā)出一個(gè)標(biāo)志脈沖信號(hào)，控制系統(tǒng)以該標(biāo)志脈沖信號(hào)為零位繼續(xù)運(yùn)行。
2.如權(quán)利要求1所述的采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)的起動(dòng)方法，其特征在于給電機(jī)繞組預(yù)先加一直流電流是通過(guò)任意二相通電實(shí)現(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求1所述的采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)的起動(dòng)方法，其特征在于給電機(jī)繞組預(yù)先加一直流電流是通過(guò)三相同時(shí)通電實(shí)現(xiàn)的。
4.如權(quán)利要求1～3任何一項(xiàng)所述的采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)的起動(dòng)方法，其特征在于所述的直流電流來(lái)源于控制系統(tǒng)本身。
5.采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)的起動(dòng)方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行(1)給系統(tǒng)上電，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子可處在任何位置；(2)測(cè)量繞組電感，再根據(jù)繞組電感與轉(zhuǎn)子位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，換算出轉(zhuǎn)子初始位置；(3)根據(jù)轉(zhuǎn)子的初始位置，控制系統(tǒng)開始起動(dòng)電機(jī)；(4)由增量式編碼器給出的相對(duì)位置信號(hào)和轉(zhuǎn)子初始位置計(jì)算出轉(zhuǎn)子位置，電機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)；(5)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后，增量式編碼器發(fā)出一個(gè)標(biāo)志脈沖信號(hào)，控制系統(tǒng)以該標(biāo)志脈沖信號(hào)為零位繼續(xù)運(yùn)行。
6.如權(quán)利要求5所述的采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)的起動(dòng)方法，其特征在于所述的第(2)步可按以下步驟進(jìn)行(2.1)先在繞組上加一高頻小信號(hào)電壓，然后測(cè)量流經(jīng)該繞組的電流，由公式(A)計(jì)算出繞組的電感；U＝2πfLi ………………(A)式中U是電壓，f是頻率，i是電流，L是電感。(2.2)根據(jù)繞組電感是轉(zhuǎn)子位置的偶次正弦函數(shù)關(guān)系，換算出轉(zhuǎn)子的無(wú)極性初始位置；(2.3)根據(jù)繞組電感值的大小確定鐵芯的飽和度，再由鐵芯的飽和度來(lái)確定轉(zhuǎn)子的極性，從而精確得出轉(zhuǎn)子的初始位置。
7.如權(quán)利要求6所述的采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)的起動(dòng)方法，其特征在于所述的高頻小信號(hào)電壓來(lái)源于控制系統(tǒng)本身。
8.采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)的起動(dòng)方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行(1)給系統(tǒng)上電，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子可處在任何位置；(2)以兩相并聯(lián)然后與剩余的一相串聯(lián)的方式依次給三相繞組施加一對(duì)方向相反，但大小相等的電壓脈沖，所述的脈沖之間有一定時(shí)間間隔，分別檢測(cè)每個(gè)脈沖期間的電流峰值(i)，或者電流上升斜率(di/dt)以作為判據(jù)(X)；根據(jù)判據(jù)(X)的大小確定轉(zhuǎn)子的初始位置；(3)根據(jù)轉(zhuǎn)子的初始位置，控制系統(tǒng)開始起動(dòng)電機(jī)(4)由增量式編碼器給出的相對(duì)位置信號(hào)和轉(zhuǎn)子初始位置計(jì)算出轉(zhuǎn)子位置，電機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)；(5)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后，增量式編碼器發(fā)出一個(gè)標(biāo)志脈沖信號(hào)，控制系統(tǒng)以該標(biāo)志脈沖信號(hào)為零位繼續(xù)運(yùn)行。
9.如權(quán)利要求6所述的采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)的起動(dòng)方法，其特征在于所述的第(2)步按以下步驟進(jìn)行(2.1)以B、C相并聯(lián)然后與A相串聯(lián)的方式給繞組施加一對(duì)向相反，但大小相等的電壓脈沖，分別檢測(cè)每個(gè)脈沖期間的電流峰值(i)，或者電流上升斜率(di/dt)以作為判據(jù)(X)；根據(jù)判據(jù)(X)的大小確定轉(zhuǎn)子在誤差為±90°范圍內(nèi)的初始位置；(2.2)以A、C相并聯(lián)然后與B相串聯(lián)的方式給繞組施加一對(duì)向相反，但大小相等的電壓脈沖，分別檢測(cè)每個(gè)脈沖期間的電流峰值(i)，或者電流上升斜率(di/dt)以作為判據(jù)(X)；根據(jù)判據(jù)(X)的大小確定轉(zhuǎn)子在誤差為±60°范圍內(nèi)的初始位置；(2.3)以A、B相并聯(lián)然后與C相串聯(lián)的方式給繞組施加一對(duì)向相反，但大小相等的電壓脈沖，分別檢測(cè)每個(gè)脈沖期間的電流峰值(i)，或者電流上升斜率(di/dt)以作為判據(jù)(X)；根據(jù)判據(jù)(X)的大小確定轉(zhuǎn)子在誤差為±30°范圍內(nèi)的初始位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用增量式編碼器的永磁交流伺服電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)的起動(dòng)方法，按以下步驟進(jìn)行(1)給系統(tǒng)上電，電機(jī)轉(zhuǎn)子可處在任何位置；(2)給電機(jī)繞組預(yù)先加一直流電流，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后，并靜止于某一預(yù)知的電角度位置，然后斷開該直流電流；(3)根據(jù)轉(zhuǎn)子的初始位置，控制系統(tǒng)開始起動(dòng)電機(jī)；(4)轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)電角度位置可由增量式編碼器給出的相對(duì)位置信號(hào)和轉(zhuǎn)子初始位置計(jì)算給出，電機(jī)可以正常運(yùn)行。(5)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后，增量式編碼器發(fā)出一個(gè)標(biāo)志脈沖信號(hào)，控制系統(tǒng)以該標(biāo)志脈沖信號(hào)為零位繼續(xù)運(yùn)行。本發(fā)明的起動(dòng)方法，步驟簡(jiǎn)單，易操作，且性能可靠。
文檔編號(hào)H02P6/00GK1571266SQ20031011375
公開日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2003年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月24日
發(fā)明者陳陽(yáng)生, 陶志鵬 申請(qǐng)人:杭州英邁克電子有限公司