一种电机电场相位零点校正系统及校正方法与流程

本发明涉及永磁交流伺服电机的电机电场相位零点校正系统及使用该系统进行电机电场相位零点校正的方法。

背景技术

在永磁交流伺服电机的使用前，电机通常都需要进行电场相位的零点校正，达到电磁场与永磁场正交的目的，使得电机出力效果最佳。然而零点校正方法的不同，不但对校正位置的准确性有较大影响，而且对批量生产效率及后续维护的便利性也影响巨大。

目前，永磁交流伺服电机的零点相位校正通常是给电机绕组通小于额定电流的直流电流，来定位电机定子相位零点。当电机绕组通入较小额定电流时，初级电磁场与磁极永磁场相互作用，会相互吸引并定位到互差0度相位的平衡位置。其直流电流接通方法为：v相和w相电流并联通直流电，电流从u相流出。然而由于外部电路一致性等原因，流向v和w相的电流有可能出现不平衡，从而导致零点定位的偏差。不但定位精度不能保证、而且会影响电机后续使用。为批量生产及维护带来麻烦。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种通用、校正精准并且校正效率高的电机电场相位零点校正系统，及使用该系统进行零点相位校正的方法。

为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：

一种电机电场相位零点校正系统，包括伺服驱动器和编码器，其特征在于，所述伺服驱动器内部设置有u相电流接收控制模块和v相电流输出控制模块；所述u相电流接收控制模块与电机的u相绕组连接，用于控制u相直流电流的输入该u相电流接收控制模块；所述v相电流输出控制模块与电机的v相绕组连接，用于控制v相直流电流输出该v相电流输出控制模块；所述伺服驱动器的信号输入输出端组与所述编码器的信号输入输出端组连接，用于伺服驱动器接收所述编码器输出的电机相位信号。

本系统的有益效果是：本系统只利用u相和v相串联进行零点校正，避免了v相和w相并联时电流的不平衡。

进一步，所述u相电流接收控制模块和v相电流输出控制模块都为用于控制电流稳定输入或输出的电流环pwm时序控制模块。

采用进一步方案的有益效果是：电流环pwm时序控制模块用于控制电流的大小以及精确控制电流稳定输入和输出。

进一步，所述编码器为绝对式编码器。

采用进一步方案的有益效果是：绝对式编码器即绝对型旋转光电编码器，具有每个位置，位置绝对唯一，抗干扰能力强、无需掉电记忆等特点，编码器的抗干扰和数据的可靠性高。

一种电机电场相位零点的校正方法，基于电机电场相位零点校正系统，采用伺服驱动器u相输入直流电，伺服驱动器v相输出直流电；

按照如下步骤进行：

s1：记录伺服电机的极对数n和绝对式编码器单圈线数cnt；

s2：伺服驱动器控制伺服电机的va＝d，vb＝－d，vc＝0，其中va、vb、vc分别为交流伺服电机的u、v、w相的电流，va表示伺服驱动器端u相输入直流电为额定电流的d倍，vb表示伺服驱动器端v相输出直流电为额定电流的d倍，0＜d＜1；

s3：电机的转子自动旋转到第一个平衡位置，立即断开使能开关，伺服驱动器读取编码器的值pos1；

s4：手动顺时针旋转电机转子1/n圈，伺服驱动器控制接通u、v相直流电，电机的转子自动旋转到第二个平衡位置，立即断开使能开关，伺服驱动器读取编码器的值pos2；

s5：重复步骤s4，得到第三至第n个平衡位置，分别读取编码器的值pos3至p0sn；

s6：检测数据的准确性：如果读取到的n个位置的步进间距，即pos2－pos1，pos3－pos2，……，posn－pos(n－1)的绝对值都为cnt/n，说明定位准确；如果读取到的n个位置的步进间距的绝对值与cnt/n的差值大于预设值，说明定位不准确，返回步骤s1；

s7：选取第一个平衡位置的编码器值pos1，该正数值加上cnt/(4n)，得到电机电气相位零点，并记录到编码器的存储器中，完成电机电场相位零点的校正。

本零点校正方法的有益效果是：只利用u相和v相串联进行零点校正，避免了采用现有技术中v相和w相并联时电流的不平衡。该方法步骤操作简便，零点校正对齐准确，且校正效率高。

每个电机的校正值可能不同，把测到的校正值分别写入电机本身编码器的存储器中，避免了数据管理的出错，便于后续维护及量产。

进一步，所述步进间距的计算方法为pos2－pos1，pos3－pos2……posn－pos(n－1)。

采用进一步方案的有益效果是：采用步进间距计算校验，能够有效避免因pos1到posn位置测量不准而引起的错误，便于准确计算出电机电气相位零点。

进一步，还包括对得到的编码器线数值进行修正的步骤，所述步骤s3至步骤s5中，电机的u、v相通直流电，电机的转子自动平衡后，pos1至posn值选其一加上－30度电气角度，存入存储器中；

电气零点值为pos+cnt/12n，pos为pos1、pos2……pos(n－1)或posn的值，cnt为编码器单圈线数，n为电机极对数。

采用进一步方案的有益效果是：当接通直流电的时候电机会自动平衡，此时编码器读到的位置是电气角度偏移－30度时候的位置。所以平衡时的pos值需要加上－30度电气角度对应的编码器线数值，才能得到电气零点位置。

进一步，所述步骤s2中，额定电流的倍数d为d＝0.1。

采用进一步方案的有益效果是：额定电流太大会烧坏电机，太小会产生较大误差，因此电流倍数选择0.1是最优方案。

附图说明

图1是电机电场相位零点校正系统的原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，电机电场相位零点校正系统，包括伺服驱动器和编码器，该编码器为绝对式编码器。在伺服驱动器内部设置有u相电流接收控制模块和v相电流输出控制模块，u相电流接收控制模块和v相电流输出控制模块都为用于控制永磁交流伺服电机的电流稳定输入或输出的电流环pwm时序控制模块。

伺服驱动器的u相电流接收控制模块与电机的u相绕组连接，用于控制u相直流电从电机m的u相输出；

v相电流输出控制模块与电机的v相绕组连接，用于控制v相直流电从电机m的v相输入；

编码器的信号输入输出端组通过编码器线束与伺服驱动器的信号输入输出端组连接，用于伺服驱动器接收编码器输出的电机相位信号。

电机电场相位零点的校正方法，采用上述的电机电场相位零点校正系统；

按照如下步骤进行：

s1：记录伺服电机的极对数n和绝对式编码器单圈线数cnt；

s2：伺服驱动器控制伺服电机的va＝0.1，vb＝－0.1，vc＝0，其中va、vb、vc分别为交流伺服电机的u、v、w相的电流，va表示伺服驱动器端u相输入直流电为额定电流的d倍，vb表示伺服驱动器端v相输出直流电为额定电流的d倍，0＜d＜1；

s3：电机的转子自动旋转到第一个平衡位置，立即断开使能开关，伺服驱动器读取编码器的值pos1；

s4：手动顺时针旋转电机转子1/n圈，伺服驱动器控制接通u、v相直流电，电机的转子自动旋转到第二个平衡位置，立即断开使能开关，伺服驱动器读取编码器的值pos2；

s5：重复步骤s4，得到第三至第n个平衡位置，分别读取编码器的值pos3至p0sn；

s6：检测数据的准确性：如果读取到的n个位置的步进间距，即pos2－pos1，pos3－pos2，……，posn－pos(n－1)的绝对值都为cnt/n，说明定位准确；如果读取到的n个位置的步进间距的绝对值与cnt/n的差值大于预设值，说明定位不准确，返回步骤s1；

s7：选取第一个平衡位置的编码器值pos1，该正数值加上cnt/(4n)，得到电机电气相位零点，并记录到编码器的存储器中，完成电机电场相位零点的校正。

本发明的零点校正系统只利用u相和v相串联进行零点校正，避免了采用现有技术中v相和w相并联时电流的不平衡。该方法步骤操作简便，零点校正对齐准确，且校正效率高。

由于每个电机的校正值可能不同，把测到的校正值分别写入电机本身编码器的eeprom(electricallyerasableprogrammableread－onlymemory，电可擦可编程只读存储器)中，避免了数据管理的出错，便于后续维护及量产。

对电机生产厂家而言，无需调整编码器和电机轴之间的角度关系，增加电机生产工艺的保密性，并且减少生产工序，生产效率高且降低生产成本。

电流环pwm时序控制模块的原理是电流环时序方法应用于pwm整流器，属于现有技术领域，在此不再赘述。

上述零点校正方法中的步进间距的计算方法为pos2－pos1，pos3－pos2……posn－pos(n－1)。采用步进间距计算，能够减小计算误差，便于确定前几次读到的pos数据的准确性。

上述电机电场相位零点校正方法中步骤s3至步骤s5还需要对进行编码器线数值修正，具体方法为u、v相通直流电，电机的转子自动平衡后，pos1至posn值选其一加上－30度电气角度，存入存储器中；电气零点值为的计算公式为pos+cnt/(12n)；公式中pos为pos1、pos2……pos(n－1)或posn的值，cnt为编码器单圈线数，n为电机极对数。

额定电流太大会烧坏电机，太小会产生较大误差，因此输入u相为额定电流的0.1倍，输出v相为额定电流的0.1倍是最优方案，能够准确进行电机电场相位零点校正，又不至于因为电流过大造成电机烧坏。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，对于所属领域的技术人员来说，还可以再做出适当推演和改进，但在不脱离本发明构造思路的前提下，均应包含在本发明的保护范围内。