本發(fā)明涉及交流伺服驅(qū)動器領(lǐng)域，具體的說是一種檢測轉(zhuǎn)子初始位置的方法，用于檢測交流永磁同步電機轉(zhuǎn)子的初始位置。

背景技術(shù)：

目前，交流伺服驅(qū)動器普遍采用矢量控制技術(shù)，它是建立在永磁轉(zhuǎn)子位置可知的情況下，借助坐標(biāo)變換，轉(zhuǎn)換成等效的直流電機模型來控制的一種先進技術(shù)。因此，檢測轉(zhuǎn)子初始位置是一個必不可缺的環(huán)節(jié)，一直是工程技術(shù)界研究的熱點和難點問題之一。

在此方面，有許多方法被提出。基于凸極檢測的NFORM法，最佳電壓矢量法，高頻注入法等方法雖然可實現(xiàn)轉(zhuǎn)子初始位置的精確檢測，但是目前這些方法存在計算復(fù)雜，估算速度慢，存在反向，易受干擾，對采樣電路要求高等缺點，不便實際應(yīng)用。國內(nèi)外大部分交流伺服驅(qū)動器都是采用直接安裝磁極位置檢測裝置來實現(xiàn)轉(zhuǎn)子初始位置檢測的。這種裝置稱為帶U,V,W磁極位置檢測的增量式光電編碼器，增加的U,V,W信號實現(xiàn)轉(zhuǎn)子初始位置判定，位置判定后信號不再使用，由原有的A,B信號實現(xiàn)位置，速度反饋檢測。

由此可以看出，基于“軟件算法”的檢測方法目前雖然沒有得到應(yīng)用，但是和通過“硬件裝置”的檢測方法相比，省安裝，省空間，省成本等優(yōu)勢具有其較高的性價比，被廣泛關(guān)注，是今后的發(fā)展方向。隨著科技高速發(fā)展，電機轉(zhuǎn)子初始位置檢測必將可以不只依賴于額外增加硬件裝置實現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種檢測轉(zhuǎn)子初始位置的方法，只需要通過普通光電編碼器的A,B,Z信號，借助已有的交流伺服驅(qū)動器，就能夠可靠、快速的檢測出轉(zhuǎn)子初始位置，以取替U,V,W信號。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種檢測轉(zhuǎn)子初始位置的方法，包括以下步驟：

將轉(zhuǎn)子一周360電角度等分成6個位置區(qū)間；

交流伺服驅(qū)動器通過內(nèi)部預(yù)先設(shè)定的一組指令，使電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)動趨勢，根據(jù)每次產(chǎn)生轉(zhuǎn)動趨勢的結(jié)果判斷出轉(zhuǎn)子N極所在的位置區(qū)間，進而得到轉(zhuǎn)子位置值，完成轉(zhuǎn)子位置初始檢測。

所述每個位置區(qū)間的范圍是60電角度，6個位置區(qū)間分別為：

第一位置區(qū)間，為0-60電角度，定義轉(zhuǎn)子位置為30電角度；

第二位置區(qū)間，為60-120電角度，定義轉(zhuǎn)子位置為90電角度；

第三位置區(qū)間，為120-180電角度，定義轉(zhuǎn)子位置為150電角度；

第四位置區(qū)間，為180-240電角度，定義轉(zhuǎn)子位置為210電角度；

第五位置區(qū)間，為240-300電角度，定義轉(zhuǎn)子位置為270電角度；

第六位置區(qū)間，為300-360電角度，定義轉(zhuǎn)子位置為330電角度。

所述預(yù)先設(shè)定的指令是具有不同方向且幅值漸增的空間矢量，方向代表著轉(zhuǎn)子的N極在該指令作用下意圖最終停下的方向；幅值由零開始階躍增加，直到產(chǎn)生轉(zhuǎn)動趨勢后，再減為零。

所述轉(zhuǎn)動趨勢是轉(zhuǎn)子順時針或逆時針的微小變化，微小變化的范圍限制在1個微動大小，在0～1um之間，是順時針或逆時針，轉(zhuǎn)子的微動大小由編碼器線數(shù)和螺距決定：

微動大小＝螺距/(4*編碼器線數(shù))[微米/脈沖]

所述轉(zhuǎn)動趨勢的結(jié)果是通過微控制器內(nèi)部的QEP電路得到的增量式編碼器A，B信號的正交脈沖個數(shù)，得到的正交脈沖個數(shù)由微控制器內(nèi)部的計數(shù)器記錄。

所述預(yù)先設(shè)定的指令有6個，按位置空間共分成0電角度指令，60電角度指令，120電角度指令，180電角度指令，240電角度指令和300電角度指令，這6個指令全部或部分組成一組指令。

所述一組指令僅包括如下指令執(zhí)行次序：

X電角度指令，X+60電角度指令；

X電角度指令，X+60電角度指令，X+180電角度指令，X+300電角度指令；

X電角度指令，X+60電角度指令，X+240電角度指令，X+120電角度指令；

其中：X＝0，60，120，180，240，300；當(dāng)指令電角度≥360時，減去360；＜0時，加上360。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果：

1.本方法較好的解決了初始時刻轉(zhuǎn)子需要“找零”而引起位置不受控的問題。

2.本方法算法簡單、快速、可靠，便于實現(xiàn)；具有一定的通用性和良好的經(jīng)濟效益。

3.本方法可以適用于對位置有嚴(yán)格要求并且頻繁上下使能的場合，例如數(shù)控機床，機器人。

附圖說明

圖1為本方法的原理框圖；

圖2為定位指令矢量圖；

圖3為指令執(zhí)行次序圖；

圖4為位置區(qū)間圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。本方法在沈陽高精數(shù)控技術(shù)有限公司的GJS系列交流伺服驅(qū)動器上實施，電機為通用的三相交流永磁同步電機，增量編碼器只有A,B,Z信號，2500線。

圖1是本檢測方法的原理框圖，伺服驅(qū)動器在上電時，軟件開關(guān)的初始狀態(tài)在位置B，完成轉(zhuǎn)子初始位置檢測后，軟件開關(guān)位置變到A，執(zhí)行正常功能，定位指令不再有效；軟件開關(guān)由A變到B的情況，只能通過驅(qū)動器下電，再上電實現(xiàn)。在整個定位過程中，轉(zhuǎn)速環(huán)路并不起作用，只有電流環(huán)路參與工作，定位指令實際上是電流環(huán)路的給定值，編碼器檢測到有轉(zhuǎn)動趨勢后，定位指令按預(yù)先定義好的執(zhí)行次序，轉(zhuǎn)換另一條指令，一組定位指令執(zhí)行結(jié)束，判斷出 轉(zhuǎn)子初始位置，完成位置初始檢測。

圖2是定位指令矢量圖，在α-β坐標(biāo)系建立定位指令空間矢量關(guān)系，指令在0電角度，60電角度，240電角度，180電角度，120電角度，300電角度方向依次定義為①～⑥號指令，每條指令的幅值以原點射線方向階躍增加，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動趨勢后，幅值減為零，繼而按預(yù)定義次序執(zhí)行下一條指令，直到一組指令全部執(zhí)行結(jié)束。指令所指方向即是永磁轉(zhuǎn)子N磁極最終靜止的方向，如果轉(zhuǎn)子N磁極不在這個方向上，電機轉(zhuǎn)子就會受到電磁扭矩的作用，發(fā)生順時針或逆時針轉(zhuǎn)動趨勢。驅(qū)動器上電，轉(zhuǎn)子初始位置如圖，執(zhí)行⑤號指令，轉(zhuǎn)子會發(fā)生順時針轉(zhuǎn)動趨勢，執(zhí)行④號指令轉(zhuǎn)子會發(fā)生逆時針轉(zhuǎn)動趨勢。

圖3是指令執(zhí)行次序圖，出于對轉(zhuǎn)動趨勢會引起轉(zhuǎn)子微小變化的考慮，指令執(zhí)行次序如下：首先，執(zhí)行①號指令，記錄轉(zhuǎn)動趨勢，撤去①號指令；然后，施加②號指令，記錄轉(zhuǎn)動趨勢，撤去②號指令。對兩次記錄比較，前次是順時針趨勢，后次是逆時針趨勢，估計出轉(zhuǎn)子位置在區(qū)間1；前次是逆時針趨勢，后次是順時針趨勢，估計出轉(zhuǎn)子位置在區(qū)間4；兩次同為順時針趨勢，估計出位置在區(qū)間2或3；兩次同為逆時針趨勢，估計出位置在區(qū)間5或6。通過執(zhí)行①、②號指令，如果電機轉(zhuǎn)子在區(qū)間1或4，定位指令結(jié)束；反之，繼續(xù)第三次和第四次執(zhí)行指令。如果轉(zhuǎn)子在區(qū)間2或3，考慮到兩次順時針趨勢轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的微小變化，會執(zhí)行③號指令，它必然產(chǎn)生逆時針趨勢，撤去③號指令，完成對轉(zhuǎn)子微小變化的彌補。接著執(zhí)行⑤號指令，記錄轉(zhuǎn)動趨勢，撤去⑤號指令。如果是順時針趨勢，估計出位置在區(qū)間3；反之，在區(qū)間2。同理，如果轉(zhuǎn)子在區(qū)間5或6，先執(zhí)行④號指令，彌補微小變化，撤去④號指令。接著執(zhí)行⑥號指令，記錄轉(zhuǎn)動趨勢。如果是順時針趨勢，位置在區(qū)間6；反之，在區(qū)間5。本實施例中，轉(zhuǎn)動趨勢范圍限制在0～1脈沖。

圖4是位置區(qū)間圖，在如圖3的一組指令執(zhí)行后，得到了轉(zhuǎn)子N磁極的初始位置范圍。圖中取每個區(qū)間范圍的中值定義為初始檢測得到的轉(zhuǎn)子位置，即區(qū)間1定義轉(zhuǎn)子N磁極位置為30電角度，依次是區(qū)間2定義轉(zhuǎn)子位置為90電 角度，區(qū)間3轉(zhuǎn)子位置為150電角度，區(qū)間4轉(zhuǎn)子位置為210電角度，區(qū)間5轉(zhuǎn)子位置為270電角度，和區(qū)間6轉(zhuǎn)子位置為330電角度。按照上述定義，當(dāng)轉(zhuǎn)子的實際初始位置在位置區(qū)間邊上時，本檢測方法得到的轉(zhuǎn)子初始位置的誤差最大，偏差可達到正負30電角度，這和目前使用帶U,V,W位置磁極檢測裝置得到的初始位置產(chǎn)生的最大偏差是一樣的，不必再對位置區(qū)間進行細分。

由本發(fā)明得到的轉(zhuǎn)子初始位置與實際轉(zhuǎn)子位置必然存在誤差，最大偏差為+30電角度或－30電角度，它與使用U,V,W位置磁極檢測裝置得到的初始位置產(chǎn)生的最大偏差是一樣的。

檢測之后，同使用U,V,W位置磁極檢測裝置的方法一樣，當(dāng)電機真正轉(zhuǎn)動并遇到Z脈沖后，再由軟件對產(chǎn)生的初始位置偏差進行修正。