[发明专利]一种伺服电机磁极初始位置辨识方法

说明书

本发明涉及一种伺服电机磁极初始位置辨识方法，首先建立空间电压矢量导通关系与电流采样关系，自动学习需要发出电压矢量的作用时间；然后注入电压时间，进行磁极初始位置的学习；最后对采集的数据进行处理，推导出电机位置值，计算得到磁极初始位置，再结合六个电流的幅值，辨识出电机磁极的初始位置。本发明专利能够在电机几乎不动的情况下，提高磁极初始位置的辨识精度，且实施起来很方便，数据计算量小。

技术领域

本发明涉及电机控制系统技术领域，尤其涉及一种伺服电机磁极初始位置辨识方法。

背景技术

随着技术的发展，永磁同步电主轴电机、直驱电机的应用越来越普遍。这类电机中空电机在使用的时候，普通的编码器不好安装，大部分使用的只有ABZ信号的磁环编码器，没有磁极定位信号。再者在直线电机的应用中，编码器反馈使用光栅尺，在使用增量光栅尺时，磁极初始位置没法确定，所以上电后需要通过一定方法来确定电机磁极的初始位置。

针对这种情况，本发明提出一种方法，能够很好地辨识电机磁极的初始位置。

如图1所示，1个二极永磁转子，当定子三相绕组通上空间和时间上相差120°的三相交流电后，定子绕组线圈上就产生1个旋转磁场。定子绕组线圈里面的旋转磁场将以同步转速NS旋转。由于磁极同性相斥，异性相吸的原理，那么定子绕组线圈里的旋转磁场将带着转子一起以同步转速NS旋转。当转子加上负载转矩后，转子磁极轴线将落后定子磁场轴线一个角度，随着负载增加，这个角度也随之增大；负载减小时，此角度也减小；只要不超过一定限度，转子始终跟着定子的旋转磁场以恒定的同步转速NS旋转。

在未知转子的初始位置的情况下，直接起动永磁同步电动机有可能出现所不期望的现象。首先假设起动电机时，给定的电流矢量方向的初始角度与A轴的夹角为零；根据转子位置和三相ABC坐标系中A轴的夹角的关系可以分为以下4种情况：

图2，转子与A轴夹角为0°。在这种情况下，转子在磁场力作用下的力臂最大，此时对应力矩最大，即电机在起动过程中d轴与A轴的夹角为0。这就是期望的永磁同步电机的正常起动情况。

转子与A轴夹角为90°。在这种情况下，转子在磁场作用下的力臂为0，所受的力矩为0，此情况下起动，转子将静止不转，电机无法起动，这是起动过程中所不期望的现象。

转子与A轴夹角为锐角。在这种情况下，转子受到的力矩不是最大，在空载情况下，电机也可以转动，但是电机没有足够大的转矩。这种情况下，电机不能带重载起动，或者起动过程中会产生过流的现象。

转子与A轴夹角为钝角。这种情况下起动，由于同性相斥，异性相吸的原理，通电后产生的磁场会先排斥转子，即出现反转的现象，随后转过一定角度后又吸引转子，这样起动过程中会出现电机反转抖动的现象。这也是起动中不期望的现象。

在伺服领域，伺服电机大部门都是永磁同步电机。在未知转子初始位置的情况下，起动永磁同步电机，以上4种情况是随机出现的，然而大多数情况是人们所不期望的起动现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种伺服电机磁极初始位置辨识方法，以解决上述背景技术中遇到的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种伺服电机磁极初始位置辨识方法，包括以下步骤：

第一步：建立空间电压矢量导通关系与电流采样关系，自动学习需要发出电压矢量的作用时间；

第二步：注入电压时间，进行磁极初始位置的学习；

第三步：对采集的数据进行处理，推导出电机位置值，计算得到磁极初始位置，再结合六个电流的幅值，辨识出电机磁极的初始位置。

上述方案中，在第一步中，具体为：