永磁交流伺服電機(jī)的工作原理與更換新編碼器后的常規(guī)零位

永磁交流伺服電機(jī)的工作原理與更換新永磁交流伺服電機(jī)的工作原理與更換新編碼器后的常規(guī)零位校正方法永磁交流伺服電機(jī)的編碼器相位為何要與轉(zhuǎn)子磁極相位對齊其唯一目的就是要達(dá)成矢量控制的目標(biāo)，使軸勵磁分量和軸出力分量解耦，令永磁交流伺服電機(jī)定子繞組產(chǎn)生的電磁場始終正交于轉(zhuǎn)子永磁場，從而獲得最佳的出力效果，即類直流特性，這種控制方法也被稱為磁場定向控，達(dá)成控制目標(biāo)的外在表現(xiàn)就是永磁交流伺服電機(jī)的相電流波形圖波形始終與相反電勢波形保持一致，就可以達(dá)成控制目標(biāo)，使永磁交流伺服電機(jī)的初級電磁場與磁極永磁場正交，即波形間互差度電角度，如下圖所示：圖機(jī)的相電流波形始終與相反電勢波形保的電角度相位，然后就可以相對容易地根據(jù)電角度相位生成與反電勢波形一致的正弦型相電流在此需要明示的是，永磁交流伺服電機(jī)的所謂電角度就是相相相反電勢波形的正弦相位，因此相位對齊就可以轉(zhuǎn)化為編碼器相位與反電勢波，電角度也是轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系的軸直軸與定子坐標(biāo)系的軸軸或α軸之間的夾角，這一點(diǎn)有助于圖形化分析。，歐美廠商習(xí)慣于采用給電機(jī)的繞組通以小于額定電流的直向的方法來對齊編碼器和轉(zhuǎn)子磁極的相位。當(dāng)電機(jī)的繞組在無外力條件下，初級電磁場與磁極永磁場圖對比上面的圖和圖可見，雖然相相繞組紅色的位置同處于電軸在空載定向時有會左移度電控制下軸的原有位置重合，這樣就實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子空載定向時軸軸與軸間的對齊關(guān)系。電機(jī)繞組中施加的轉(zhuǎn)子定向電流的方向?yàn)橄嘞嗳?，相相出，由于相相與相相是并聯(lián)關(guān)系，流經(jīng)相相和相相的電流有可能出現(xiàn)不平衡，從而影響轉(zhuǎn)子定向的準(zhǔn)確性。相與相相串聯(lián)，可獲得幅值完全一致的相相和相相電流，有利于定向的準(zhǔn)確性，此時相相繞組紅色的位置與軸差度電角度，即軸軸或α軸對齊到與軸相差負(fù)度的電角度位置上，如圖所示：圖電勢波形和線反電勢，以及電角度角度點(diǎn)；紫色線為軸軸或α軸對齊到與軸相差負(fù)度的電角度位圖上述兩種轉(zhuǎn)子定向方法在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系和或αβ定子坐標(biāo)系中點(diǎn)。矢量，空載下電機(jī)轉(zhuǎn)軸或α軸重合的位置，并最終定向于該位置，即電角度度。紫色線所示的軸與軸軸或α軸相差度，即對齊到度電角度度的電流矢量，空載下電移向在下電角度相位為度的電流矢量軸分量所處的位置，即圖中與軸或α軸沿順時針方向相差度的位置，并最終定向于該位置，即電角度度。圖電機(jī)位置反饋元件包括增量式編碼器，絕對式編碼器，正余弦齊方式此討論中，增量式編碼器的輸出信號為方波信號，又可以分為帶換相信量式編碼器和普通的增量式編碼器，普通的增量式編碼器具備兩相正交方波脈沖輸出信號和，以及零位信號；帶換相信號的增量式編碼器除具備期帶換相信號的增量式編碼器的電子換相信變沿，和信號，直到信號穩(wěn)鎖定編碼器與電機(jī)的相對位；號上升沿與電機(jī)的線反電勢波形由低到機(jī)線反電勢的相位零點(diǎn)對齊，由于電機(jī)的相反電勢，與線反電勢之間相差度，度相位與相反電勢波形的相位一致，所以此時增量式編碼器的相信號的相位零點(diǎn)與電機(jī)電角度相位的度點(diǎn)對齊。相信號零點(diǎn)與電機(jī)電角度的零點(diǎn)直接對然后將星型連接的個電阻分別接入升沿和電機(jī)相反電勢波形由沿和過零點(diǎn)重合，鎖定編碼器與電機(jī)的相對位置圈而言，差別不大，其實(shí)都是在一電角度的相位。早期的絕對式編碼器會以單位的電平，利用此電平的和的翻轉(zhuǎn)，也可以；電平信號；，直到跳變沿準(zhǔn)確出現(xiàn)在機(jī)相位的方法也有所變化，其中一種非常實(shí)用的方法是利用編碼器內(nèi)部的，存儲編碼器隨機(jī)安裝在電機(jī)軸上后實(shí)測的相置值，并存入編碼器內(nèi)部記錄電由于此時電機(jī)軸已定向于電角度相位的度方向，因此存入的編碼器內(nèi)部中的位置檢測值就對應(yīng)電機(jī)電角度的度相位。此后，驅(qū)動器將任電機(jī)極對數(shù)進(jìn)行必要的換算，再加上度，就可以得到該時刻的電機(jī)電角度相位。器的支持和配合方能實(shí)現(xiàn)，日系伺服戶直接調(diào)整的根本原因就在于不肯向用戶提方法。這種對齊方法的一大好處是，只需向如果絕對式編碼器既沒有可供使用的，又沒有可供檢測的最高計(jì)數(shù)位引腳，則對齊方法會相對復(fù)雜。如果驅(qū)動器支持單圈絕對位置信息的讀出和用一個直流電源給電機(jī)的繞組通以小于額定電流的直流電，入，利用伺服驅(qū)動器讀取并顯示絕對編碼器的單圈位置值；調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對位置；的單圈絕對位置值充分接近根據(jù)電機(jī)的極對數(shù)折算出來的電機(jī)度電角度所應(yīng)對應(yīng)的單圈絕對位置點(diǎn)，鎖定編碼器與電機(jī)的每次自由回復(fù)到平衡位置時，上述能借助原廠的專用工裝，一檢測電機(jī)電角度相位，利用工裝，調(diào)整編碼器和碼器相位與電機(jī)電角度相位相互對齊，然后再鎖中存儲初始安裝位置的方法，簡單，實(shí)用，適應(yīng)性行安裝編碼器，并完成電機(jī)電角度的相位整許許多多個信號周期，比如、信號外，還具備一對一圈只出現(xiàn)一個信號周期的相互正交的的正弦型、信號，如果以信號為，則信號為，通過、信號的高倍率細(xì)分技術(shù)，不僅可以使正余弦編為細(xì)密的名義檢測分辨率，比如線的正余弦編細(xì)分后，就可以達(dá)到每轉(zhuǎn)多萬線的名義檢測分辨率，當(dāng)前很多不多見；此外帶低到高的過零點(diǎn)準(zhǔn)確出現(xiàn)在電每次自由回復(fù)到平衡位置時，過零；的相信號由低到高的過零點(diǎn)與電機(jī)的線反電勢此時信號的過零點(diǎn)與電機(jī)電角度相位的度點(diǎn)對齊。型，然后將星型連接的個電阻分別接入機(jī)相反機(jī)的相；分接近根據(jù)電機(jī)的極對數(shù)折算出來的電機(jī)度電角度所應(yīng)對應(yīng)的絕對位置點(diǎn)，鎖定編碼器與電機(jī)的相對位置每次自由回復(fù)到平衡位置時，上述出來的單圈絕對位置值，并存入驅(qū)動由于此時電機(jī)軸已定向于電角度相位的度方向，因此存入的驅(qū)動器內(nèi)部等非易失性存儲器中的位置檢測值就對應(yīng)電機(jī)電角度的度相位。析出來的與電角度相關(guān)的單圈絕對位置值與這個存儲值做差，并根據(jù)電機(jī)極對數(shù)進(jìn)行必要的換算，再加上度，就可這種對齊方式需要伺服驅(qū)動器的在國內(nèi)和操作上予以支持和配合方能實(shí)現(xiàn)，而且由于記錄電機(jī)電角度初始相位的等非易失性存儲器位于伺服驅(qū)動器中，因此一旦對齊后，電機(jī)就和驅(qū)動器事實(shí)上綁定了，如果需要更換電機(jī)、正余弦編碼器、或者驅(qū)動器，都需要重新進(jìn)行初始安裝相位的對齊操作，并重新綁定電機(jī)和驅(qū)動器的配套關(guān)系。旋轉(zhuǎn)變壓器的相位對齊方式旋轉(zhuǎn)變壓器簡稱旋變，是由經(jīng)過特殊電磁設(shè)計(jì)的高性能硅鋼疊片和漆包線構(gòu)成的，相比于采用光電技術(shù)的編碼器而言，具有耐熱，耐振。耐沖擊，耐油污，甚至耐腐蝕等惡劣工作環(huán)境的適應(yīng)能力，因而為武器系統(tǒng)等工況惡劣的應(yīng)用廣泛采用，一對極單速的旋變可以視作一種單圈絕對式反饋系統(tǒng)，應(yīng)用也最為廣泛，因而在此僅以單速旋變?yōu)橛懻搶ο螅嗨傩兣c伺服電機(jī)配套，個人認(rèn)為其極對數(shù)最好采用電機(jī)極對數(shù)的約數(shù)，一便于電機(jī)度的對應(yīng)和極對數(shù)分旋變的信號引線一般為根，分為組，分別對應(yīng)一個激勵線圈，和個正交的感應(yīng)線圈，激勵線圈接受輸入的正弦型激勵信號，感應(yīng)線圈依據(jù)旋變轉(zhuǎn)定子的相互角位置關(guān)系，感應(yīng)出來具有和包絡(luò)的檢測信號。旋變和輸出信號是根據(jù)轉(zhuǎn)定子之間的角度對激勵正弦信號的調(diào)制結(jié)果，如果激勵信號是ω，轉(zhuǎn)定子之間的角度為θ，則信號為ω×θ，則信號為ω×θ，根據(jù)，信號和原始的激勵信號，通過必要的檢測電路，就可以獲得較高分辨率的位置檢測結(jié)果，目前商用旋變系統(tǒng)的檢測分辨率可以達(dá)到每圈的次方，即，而科學(xué)研究和航空航天系統(tǒng)甚繞組通以小于額定電流的直流電，絡(luò)，一直調(diào)整到信號包絡(luò)的幅值每次自由回復(fù)到平衡位置時，信號；信號包絡(luò)過零點(diǎn)與電機(jī)的線反電勢波形此時信號包絡(luò)的過零點(diǎn)與電機(jī)電角度相位的度點(diǎn)對齊?？梢钥紤]：然后將星型連接的個電阻分別接入與電機(jī)軸的相對位置，或者編碼絡(luò)的過零點(diǎn)和電機(jī)相反電勢波終使這個過零點(diǎn)重合，鎖定編碼器與電機(jī)的相對位號中的正半周和負(fù)半周。由于信號是以轉(zhuǎn)定子之間的角度為θ的θ值對激勵信號的調(diào)制結(jié)果，因而與θ的正半周對應(yīng)的信號包絡(luò)中，被調(diào)制的激勵信號與原始激勵信號同相，而與θ的負(fù)半周對應(yīng)的信號包絡(luò)中，被調(diào)制的相，據(jù)此可以區(qū)別判斷旋變輸出的包絡(luò)信號波形中的正半周和負(fù)半周，對齊時，需要取θ由負(fù)半周向正半周過渡點(diǎn)對應(yīng)，或者未加準(zhǔn)確判斷的話，對齊后的電從旋變信號中獲取的與電機(jī)號中獲取的與電機(jī)電角度相關(guān)的絕機(jī)軸的相對位置，或者旋變外殼分接近根據(jù)電機(jī)的極對數(shù)折算出來的電機(jī)度電角度所應(yīng)對應(yīng)的絕對位置點(diǎn)，鎖定編碼器與電機(jī)的相對位置電機(jī)的線反電勢波形；線反電勢波形易失性存儲器，也可以存儲旋變隨機(jī)安即固結(jié)旋變轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸，以及旋變外殼與電角度相關(guān)的絕對位置值，并存由于此時電機(jī)軸已定向于電角度相位的度方向，因此存入的驅(qū)動器內(nèi)部等非易失性存儲器中的位置檢測值就對應(yīng)電機(jī)電角度的度相位。出來的與電角度相關(guān)的絕對位置值與這個存儲值做差，并根據(jù)電機(jī)極對數(shù)進(jìn)行必要的換算，再加上度，就可以得到這種對齊方式需要伺服驅(qū)動器的在國內(nèi)和操作上予以支持和配合方能實(shí)現(xiàn)，而且由于記錄電機(jī)電角度初始相位的等非易失性存儲器位于伺服驅(qū)動器中，因此一旦對齊后，電機(jī)就和驅(qū)動器事實(shí)上綁定了，如果需要更換電機(jī)、旋變、或者驅(qū)動器，都需要重新進(jìn)行初始安裝相位的對齊操作，并重新綁定電機(jī)和驅(qū)動器的配套關(guān)系。以上討論中，所謂對齊到電機(jī)電角度的度相位的提法，是以反電勢波形滯后于相度的前提為條件。，也可以將相接入低壓直流相并聯(lián)后接入直流源的負(fù)端，此時電機(jī)軸的定向角相對會偏移度，以文中給出的相應(yīng)對齊方法對齊后，原則上將對齊于電機(jī)電角度的度相位，而不再有度的偏移量。這樣做看似確性。軸定向角度的準(zhǔn)確性不會受到繞組定向電流的影能性，尤其是在可以提供初始相位的錯位對齊將很容易被數(shù)據(jù)的偏置量補(bǔ)用戶就更加無從知道伺服電機(jī)反饋元件的初始相位到底該對齊到哪兒了。用戶自然也不愿意遇到這樣的供應(yīng)商。電角度相位對齊的基本方法總結(jié)波形觀察法以示波器直接觀察線反電勢波形過零點(diǎn)與傳感器的相信號上升沿信號、或信號過零點(diǎn)、或包絡(luò)信號過零點(diǎn)的相位對齊關(guān)系，以此方法可以將傳感器的上述信號邊沿或過零點(diǎn)對齊到度電角度相位；以阻值范圍適當(dāng)?shù)娜齻€等值電阻構(gòu)成星形，接入永磁伺服電機(jī)的動力線，以示波器觀察相動力線與星形等值電阻的中心點(diǎn)之間的虛擬相反電勢波形與與傳感器的相信號上升沿信號、或信號過零點(diǎn)、或包絡(luò)信號過零點(diǎn)的相位對齊關(guān)系，以此方法可以將傳感器的上述信號邊沿或過零點(diǎn)對齊到電角度相位點(diǎn)；適用于帶換相信號的增量式編碼器、正余弦編碼、旋轉(zhuǎn)變壓器的波形對齊，或者絕對式編碼器和正余弦編碼、旋轉(zhuǎn)變壓器等按可提供單圈絕對位置數(shù)值信入低壓直流源的正極，相接入直流源的負(fù)端，定向電機(jī)軸此后一邊調(diào)整傳感器與電機(jī)的相對位置關(guān)系，一邊以示波器觀察傳感器信號，直到相信號上升沿信號、或信號過零點(diǎn)、或包絡(luò)信號過零點(diǎn)準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，以此方法可以將傳感器的上述信號邊沿或過零點(diǎn)對齊到度電角感器與電機(jī)的相對位置關(guān)系，一邊設(shè)法觀察單圈絕對位置的數(shù)值信息，直到數(shù)據(jù)零位準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，以此方法也可以將傳感器的單圈絕對位置零點(diǎn)對齊到度電角度相位；如果事先估算出度電角度對應(yīng)的單圈絕對位置的數(shù)值，還可以調(diào)整傳器與電機(jī)的相對位置關(guān)系，直到該數(shù)值準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，就可以將單圈絕對位置零點(diǎn)直接對齊到電角度相位點(diǎn)該方法可能比將在下一面中總結(jié)的后一條方而是簡單地隨機(jī)安將相接入低壓直流源的正極，將相和相并聯(lián)后接入直流源的負(fù)端，一邊調(diào)整傳感器與電機(jī)的相對位置關(guān)系，一邊以示波器觀察傳感器信號，直到相信號上升沿信號、或信號過零點(diǎn)、或包絡(luò)信號過零點(diǎn)現(xiàn)，以此方法可以將傳感器的上述信號邊沿或過零點(diǎn)對齊到電角度相位邊設(shè)法觀察單圈絕對位位準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，以此方法也可以將傳感器的上述信號補(bǔ)充編碼器相位為什么需要與伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極相位對齊部分補(bǔ)充電角度相位對齊的基本方法總結(jié)補(bǔ)充電角度的描述并修改矢量坐標(biāo)圖對于直線電機(jī)而言，采用增量式直線編碼器霍爾相位檢測信號的方式可以借鑒上面的帶相位的增量式編碼器的方式；采用絕對式直線編碼器反饋的直線電機(jī)，可以參考上述絕對式編碼器的方帶、信號的直線編碼器目前本人上位見過，而且長距離的感覺也很難實(shí)與旋變對應(yīng)的直線感應(yīng)式傳感器為感應(yīng)同步器，不過目前應(yīng)用日少，而且其印刷繞組的物理節(jié)距毫米級往往小于直線