基于增量式光電編碼器多極電機磁極位置檢測方法與流程

本發明屬于電機控制技術領域，特別是涉及電機控制中需要進行位置環閉環控制的系統。適用于多極電機磁極位置檢測。

背景技術：

現有的用于多極電機的磁極位置檢測多數為絕對位置的編碼器或旋轉變壓器，即通過反饋元件使得轉子轉到任何一個位置都有一個碼子與之相對應。這類的電機磁極位置檢測系統中，電機本體與傳感器之間有著固定的匹配關系，即無論是旋轉變壓器的固定磁極對數，還是絕對編碼器的單位長度的控制精度都是與一個電機相對應而不能應用于一類電機。在現代工業方面，尤其是在汽車航空軍事等領域對于多極電機可靠性的要求非常高，而傳統的旋轉變壓器目前最多也只做到了十極，因此無法滿足對多極電機控制要求。當系統中電機變化后整個系統無論從硬件還是軟件都需要較大的變動。如果不進行變化的話則將會降低檢測精度甚至檢測失效，或者系統直接使用兩對極旋轉變壓器或是高輸出精度的絕對式編碼器。前者則會造成控制精度降低，而后者則成本較高。同時現代電機控制中位置閉環是控制的重要環節，而電機的多種多樣決定了需要一種適應能力強且更改方便的電機磁極位置檢測系統。在現在的市場中還沒有一款可用于多級如48極、96極電機的磁極位置傳感器或方法。

技術實現要素：

發明目的：本發明提供一種基于增量式光電編碼器多極電機磁極位置檢測方法，其目的是解決以往所存在的問題。

技術方案：

一種基于增量式光電編碼器多極電機磁極位置檢測方法，其特征在于：該方法利用增量式編碼器、倍頻電路、計數器、存儲器及清零回路來實現，初始狀態通過磁極定位找到磁極的初始狀態。然后進行上電運行當轉子轉過一個角度時光電編碼器發出一個脈沖信號，通過計時器計數得到可以被控制電路讀取的數字信號，即轉子的位置信號。

該方法采用增量式編碼器和倍頻電路，增量式編碼器安裝在電機轉子的主軸上，當電機發生轉動時就會有相應的脈沖發出，由A\B信號的前后順序可以得出系統正轉還是反轉，由于編碼器本身可以產生U V W信號用來粗略判定系統的初始位置，為消除累積誤差在每一周結束時用Z信號或UVW信號進行清零。為提高精度利用90度相位差的A、B兩路信號新型四倍頻。

權利上述的基于增量式光電編碼器多極電機磁極位置檢測方法，其特征在于：改方法的步驟如下：

電機上電定位，首先通過光電編碼器自帶的UVW信號進行轉子的初始定位，使得轉子轉動一定角度到達初始位置，到達初始位置后光電編碼器輸出初始信號使電機旋轉起來，之后光電編碼器根據電極位置得到輸出脈沖，通過四倍頻電路將脈沖四倍頻，通過計數器累加得出脈沖數，再通過計數器中得到的脈沖數，在寄存器中尋址，得到對應地址中所存的數據，即輸出的UVW信號進而控制電機，在此過程中為了消除累積誤差，即因為某些不確定原因使得計數脈沖漏計或多計等情況，在沒轉一周之后都采用Z脈沖進行清零，從而消除誤差避免形成累積誤差。

優點及效果：本發明的提供一種基于增量式光電編碼器多極電機磁極位置檢測方法，它是基于增量式傳感器通過計數來得到轉子磁極位置。主要針對任意極數電機轉子磁極位置檢測，并且在設計中未使用單片機等芯片也避免了電機工作過程中單片機死機等情況對運行的影響。

本發明由于應用的增量式光電編碼器，所以對于不同電機的適應性很好。通過編程可以使其應用于不同的電機上。對于一個m線編碼器來說，如果電機為n對極的電機話。那么每一對極下對應m/2n個碼字每一個碼字有對應相應的電機位置，從而可以得到通入電機的各相電壓。實現電機轉子的位置檢測與控制。本發明結合多極電機極對數較多的結構特點，采用增量式光電編碼器對刺激位置進行測量。圖為計數器輸出不同時對應不同的UVW信號，從而控制電機。如圖可以看出當計數器的數值到達一個位置是就會有一個對應的UVW信號與之相對應。

本發明可用于多極電機控制，對于一種控制了策略又可以應用于多種電機，只要滿足極對數成倍數關系則控制策略就可以通用的各種電機進行磁極位置檢測。

附圖說明：

圖1是計數器輸出不同時對應不同的UVW信號圖；

圖2為系統的總體框圖。

具體實施方式：下面結合附圖對本發明做進一步的說明：

如圖1所示，本發明提供一種基于增量式光電編碼器多極電機磁極位置檢測方法，其特征在于：該方法利用增量式編碼器、倍頻電路、計數器、存儲器及清零回路來實現，初始狀態通過磁極定位找到磁極的初始狀態。然后進行上電運行當轉子轉過一個角度時光電編碼器發出一個脈沖信號，通過計時器計數得到可以被控制電路讀取的數字信號，即轉子的位置信號。

該方法采用增量式編碼器和倍頻電路，增量式編碼器安裝在電機轉子的主軸上，當電機發生轉動時就會有相應的脈沖發出，由A\B信號的前后順序可以得出系統正轉還是反轉，由于編碼器本身可以產生U V W信號用來粗略判定系統的初始位置，為消除累積誤差在每一周結束時用Z信號或UVW信號進行清零。為提高精度利用90度相位差的A、B兩路信號新型四倍頻。

該方法的步驟如下：

電機上電定位，首先通過光電編碼器自帶的UVW信號進行轉子的初始定位，使得轉子轉動一定角度到達初始位置，到達初始位置后光電編碼器輸出初始信號使電機旋轉起來，之后光電編碼器根據電極位置得到輸出脈沖，通過四倍頻電路將脈沖四倍頻，通過計數器累加得出脈沖數，再通過計數器中得到的脈沖數，在寄存器中尋址，得到對應地址中所存的數據，即輸出的UVW信號進而控制電機，在此過程中為了消除累積誤差，即因為某些不確定原因使得計數脈沖漏計或多計等情況，在沒轉一周之后都采用Z脈沖進行清零，從而消除誤差避免形成累積誤差。

以2000線編碼器安裝在10對極電機上為例，由于存在四倍頻電路電機每轉一圈相當于可以輸出8000個脈沖，則每對極下對應800個脈沖相當于其分辨率為每0.45電角度對應一個脈沖。同理如果為16對極的電機話則每對極下對應125個脈沖則控制精度為0.69個電角度。而這樣的控制精度只是在2000線編碼器的情況下精度更會提高。因此與現有的控制方法相比本設計有很大的優勢。在適應不同的電機情況下只需要改變寄存器中的真值表和對應的數據即可。