.44.2005年第4期《电机技术》摘要:详细说明使用带U、V、W相的复合式光电编码器检测永磁同步电机磁极初始位置的原理和步骤。关键词:永磁同步电机初始位置检测Abstract:Thispaperdescribesvariouskindsofmeth-odstodetectinitialpositionofPMSM,andexplicatestheprocedureandprinciplehowtousephotoelectricencodertofindtheinitialpositionofrotormagneticpoles,alsosummarizingothermethodsofinitialpositiondetectionofPMSMKeywords:PMSMInitialpositiondetection1引言国内外文献提出利用软件来完成永磁同步电机转子位置检测,但很少涉及转子初始位置检测。其实,电机转子初始位置的检测是位置传感器调速系统中一个必不可少的环节。转子初始位置检测失误,会严重影响转子位置的计算,以致无法正确完成电机控制的其它一系列算法,将造成电机运转的紊乱,使之无法进入正常运行。同时,永磁同步电机的初始位置检测不同于正常运转状态下的位置检测,后者可通过位置传感器检测转子的运转来间接得出。本文重点探讨复合式光电编码器在永磁同步电机转子初始位置检测中的应用。永磁同步电机转子初始位置检测曾建安曾岳南暨绵浩广东工业大学(510090SummarizationofInitialPositionDetectionofPMSMZeng激ananZengYuenan激MianhaoGuandongUniversityofTechnology2复合式光电编码器检测转子初始位置的方法对于正弦波永磁电机,转子磁极经精心加工,其切割定子绕组时产生正弦波感应电势。图2是转子磁极与绕组的示意图,转子磁极N与a相绕组轴夹角θ,夹角与正弦波电压有关系。u=sinθ实际应用较多的光电编码器是复合式光电编码器,复合式光电编码器是一种带有简单磁极定位功能的增量式光电编码器,它输出两组信息[1],U、V、W、A、B、Z及反相的U-、V-、W-、A-、B-、Z-信号。一组用于检测磁极位置,带有绝对信息功能,三路彼此相差120°的、占空比为0.5的三路脉冲信号U、V、W;另一组完全同增量式光电编码器,输出三路方波脉冲A、B和Z。A、B两路脉冲相位差90°,这可以判断转向,Z脉冲每转一个,用于基准点定位。U、V、W信号用于永磁同步伺服系统转子磁极的初始定位。值得注意的是:复合式光电编码器的极对数要与电机的极对数一致,转子旋转一周编码器U、V、W相中任一相就发出与极对数相同的脉冲个数。DriveControl现代驱动与控制使用一台四通道的示波器可得到转子初始位置与U、V、W相电平组合的对应关系。通道1探针连接U相,地连接V相;通道2、3、4探针分别连接编码器的U、V、W相,地连接编码器的地;编码器加上电源,面对电机前端反时钟方向转动电机,得到图1所示波形。第一行正弦波为电机作为发电机时U相和V相绕组间的感应电势,第2、3、4行是编码器U、V、W相发出的方波电平信号,横轴表示转子转过的电角度。根据U、V、W相的电平高低的组合可知转子的区间范围。根据U、V、W的3位信号,可以将转子位置确定在60°电角度的范围里。由图1得出的U、V、W与转子角位置关系见表1,当U、V、W读数在100时,则取其角度为0°￣60°区间的中间位置(即30°,这样转子的位置误差不会超过30°电角度。永磁同步电机一般用矢量控制法,当施加的电压矢量超前转子磁极位置90°,这时的力矩最大。用U、V、W相初定位,由于有角度误差,发出的电压矢量超前磁极位置不一定正好为90°,而是在60°￣120°的区间里,这样产生的力矩不是最大。电机起动以后,再由U、V、W相跳变信号,即知转子达到准确的位置,之后,用A、B信号精确定位转子磁极角度位置。3磁极初始位置其它检测方法(1附加电路检测转子初始位置在电机上附加传感器电路来感知转子初始位置,代替复合式光电编码器的U、V、W相的定位。电机转动以后,再由增量式编码器的A、B信号确定电机运行时的磁极位置[2]。此法的优点是初始定位精度高,缺点是需要额外增加硬件和软件。(2无位置传感器初始位置检测无位置传感器初始位置是通过算法计算得到,一般使用电感法[3]。对于永磁电机,转子磁极位置不同时,三相绕组的电感也是不同的,电感与磁极位置有对应关系,当磁极垂直于绕组平面时,绕组的电感最大。参考文献1邹熙.电动汽车用永磁同步电机矢量控制.中国科学院电工研究所.2000年.2李宁,刘启新,张丽华.交流伺服电动机转子初始...