CN105322844A - 一种同步电机调速系统转子位置检测装置与检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种同步电机调速系统转子位置检测装置，包括光电对管、转子、测速盘与转轴，所述光电对管固定于转子同心的圆周上，所述转轴固定于转子的轴心内；所述测速盘套装于转轴上。本发明一种同步电机调速系统转子位置检测装置与检测方法，构思巧妙合理，与采用光电编码器或旋转变压器的位置检测方法相比：成本低；通过控制器程序控制，实现转子位置的精确检测。
Description
技术领域
本发明涉及同步电机调速系统转子位置软件检测方法，具体公开一种采用光电对管正弦波同步电机调速系统转子位置检测装置与检测方法。
背景技术
同步电机分为电励磁同步电机、永磁同步电机和混合励磁同步电机，随着电子技术、控制理论和稀土永磁材料的快速发展，正弦波电流驱动的同步电机以其独有的精密驱动的特点，在伺服、驱动等领域的应用范围不断扩大，正弦波同步电机驱动系统的成本也得到了相关领域学者的关注，特别是在工业、民用等场合，低成本显得尤为重要。现有的正弦波同步电机驱动系统中，转子位置检测通常采用光电编码器或旋转变压器，其成本较高，限制了该类型电机在一些对价格比较敏感的场合的进一步推广应用。正弦波同步电机转子位置检测采用光电编码器的检测方法是根据光电编码器通过将正弦波同步电机转子位置变化量进行光电转换输出的脉冲计算正弦波同步电机的转速、转动方向和转子位置，正弦波同步电机转子位置检测采用光电编码器的检测方法的缺点是光电编码器的抗干扰能力较弱、成本较高；正弦波同步电机转子位置检测采用旋转变压器的检测方法是根据旋转变压器输出的与正弦波同步电机转子位置成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内成线性关系的电压计算正弦波同步电机的转速、转动方向和转子位置，正弦波同步电机转子位置检测采用旋转变压器的检测方法的缺点是旋转变压器的驱动控制电路较复杂、成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种同步电机调速系统转子位置检测装置与检测方法，目的在于降低转子位置检测的成本，从而降低正弦波同步电机调速系统的成本。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种同步电机调速系统转子位置检测装置，包括光电对管⑴、转子⑵、测速盘⑶与转轴⑷，所述光电对管⑴固定于转子⑵同心的圆周上，所述转轴⑷固定于转子⑵的轴心内；所述测速盘⑶套装于转轴⑷上。
进一步地，所述光电对管⑴的数量为3-9个。
进一步地，所述光电对管⑴的数量为3个。
进一步地，所述光电对管⑴的数量为6个。
进一步地，所述三个光电对管⑴固定于转子同心的圆周上并依次安装相距15°-60°。
进一步地，所述三个光电对管⑴固定于转子同心的圆周上并依次安装相距15°。
进一步地，所述三个光电对管⑴固定于转子同心的圆周上并依次安装相距30°。
进一步地，所述转轴⑷上的齿数为8-16。
进一步地，所述转轴⑷上的齿数为8。
进一步地，所述测速盘⑶与转轴⑷上的齿间距相等。
一种同步电机调速系统转子位置的检测方法，包括如下步骤：
步骤一、根据正弦波同步电机的光电对管⑴的输出信号计算当前转子⑵转速；
步骤二、通过当前转子⑵转速和上一时刻的转子⑵位置计算当前的转子⑵位置；
步骤三、采用具体的控制策略对正弦波同步电机进行控制。
步骤四、启动转子位置检测子程序；
步骤五、根据在标准位置处捕获的位置信号计算当前的转子转速，并赋值给当前的转子转速ω；
步骤六、根据上一时刻的转子位置θlast、当前的转子转速ω、控制时间间隔tstep和修正角θcf计算当前的转子位置θ：θ＝θlast+ωtstep+θcf；
步骤七、本次转子位置检测结束后，退出该子程序。
本发明一种同步电机调速系统转子位置检测装置与检测方法，构思巧妙合理，与采用光电编码器或旋转变压器的位置检测方法相比：成本低；通过控制器程序控制，实现转子位置的精确检测。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的软件流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
一种同步电机调速系统转子位置检测装置，包括光电对管、转子、测速盘与转轴，所述光电对管固定于转子同心的圆周上，所述转轴固定于转子的轴心内；所述测速盘套装于转轴上；所述光电对管的数量为3个；所述三个光电对管固定于转子同心的圆周上并依次安装相距15°；所述转轴上的齿数为8；所述测速盘与转轴上的齿间距相等。
当测速盘的齿挡住某一个光电对管光路时，该光电对管输出高电平，否则输出低电平；由于光电对管的输出信号发生跳变时，转子位置是唯一确定的，故定义在一个电周期(360°/8＝45°)内任意一个光电对管⑴的输出信号发生跳变的六个位置为标准位置。
实施例二
一种同步电机调速系统转子位置检测装置，包括光电对管、转子、测速盘与转轴，所述光电对管固定于转子同心的圆周上，所述转轴固定于转子的轴心内；所述测速盘套装于转轴上；所述光电对管的数量为3个；所述三个光电对管固定于转子同心的圆周上并依次安装相距25°；所述转轴上的齿数为12；所述测速盘与转轴上的齿间距相等。
当测速盘的齿挡住某一个光电对管光路时，该光电对管输出高电平，否则输出低电平；由于光电对管的输出信号发生跳变时，转子位置是唯一确定的，故定义在一个电周期(360°/8＝45°)内任意一个光电对管⑴的输出信号发生跳变的六个位置为标准位置。
实施例三
一种同步电机调速系统转子位置检测装置，包括光电对管、转子、测速盘与转轴，所述光电对管固定于转子同心的圆周上，所述转轴固定于转子的轴心内；所述测速盘套装于转轴上；所述光电对管的数量为3个；所述三个光电对管固定于转子同心的圆周上并依次安装相距45°；所述转轴上的齿数为16；所述测速盘与转轴上的齿间距相等。
当测速盘的齿挡住某一个光电对管光路时，该光电对管输出高电平，否则输出低电平；由于光电对管的输出信号发生跳变时，转子位置是唯一确定的，故定义在一个电周期(360°/8＝45°)内任意一个光电对管⑴的输出信号发生跳变的六个位置为标准位置。
实施例四一种同步电机调速系统转子位置检测装置，包括光电对管、转子、测速盘与转轴，所述光电对管固定于转子同心的圆周上，所述转轴固定于转子的轴心内；所述测速盘套装于转轴上；所述光电对管的数量为3个；所述三个光电对管固定于转子同心的圆周上并依次安装相距60°；所述转轴上的齿数为9；所述测速盘与转轴上的齿间距相等。
当测速盘的齿挡住某一个光电对管光路时，该光电对管输出高电平，否则输出低电平；由于光电对管的输出信号发生跳变时，转子位置是唯一确定的，故定义在一个电周期(360°/8＝45°)内任意一个光电对管⑴的输出信号发生跳变的六个位置为标准位置。
一种同步电机调速系统转子位置的检测方法，包括如下步骤：
步骤一、根据正弦波同步电机的光电对管⑴的输出信号计算当前转子⑵转速；
步骤二、通过当前转子⑵转速和上一时刻的转子⑵位置计算当前的转子⑵位置；
步骤三、采用具体的控制策略对正弦波同步电机进行控制。
步骤四、启动转子位置检测子程序；
步骤五、根据在标准位置处捕获的位置信号计算当前的转子转速，并赋值给当前的转子转速ω；
步骤六、根据上一时刻的转子位置θlast、当前的转子转速ω、控制时间间隔tstep和修正角θcf计算当前的转子位置θ：θ＝θlast+ωtstep+θcf；
步骤七、本次转子位置检测结束后，退出该子程序。
如图1所示，以采用电流滞环控制策略的转子4对极正弦波同步电机调速系统为例，该系统使用TI公司的TMS320F2812作为控制芯片，其位置检测装置的结构为：在与转子2同心的圆周上依次装配三个光电对管1，相邻光电对管1相距15°；测速盘3与转子2同心且固定安装在转轴4上，测速盘3有八齿、齿槽等宽。当测速盘3的齿挡住某一个光电对管1光路时，该光电对管1输出高电平，否则输出低电平。因为光电对管1的输出信号发生跳变时，转子2位置是唯一确定的，故定义在一个电周期(360°/8＝45°)内任意一个光电对管1的输出信号发生跳变的六个位置为标准位置。
实现转子位置的精确检测，检测方法具有如下基于软件的运作流程：(a)根据正弦波同步电机的光电对管1输出的信号计算当前转子2转速；(b)通过当前转子2转速和上一时刻的转子2位置,计算当前的转子位置；(c)采用具体的控制策略对正弦波同步电机进行控制。
如图2所示，运作流程具体执行以下转子位置检测程序：
首先启动转子位置检测子程序；
根据在标准位置处捕获的位置信号计算当前的转子转速，并赋值给当前的转子转速ω；
然后根据上一时刻的转子位置θlast、当前的转子转速ω、控制时间间隔tstep和修正角θcf计算当前的转子位置θ：θ＝θlast+ωtstep+θcf；
本次转子位置检测结束后，退出该子程序。
本发明一种同步电机调速系统转子位置检测装置与检测方法，构思巧妙合理，与采用光电编码器或旋转变压器的位置检测方法相比：成本低；通过控制器程序控制，实现转子位置的精确检测。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种同步电机调速系统转子位置检测装置，包括光电对管⑴、转子⑵、测速盘⑶与转轴⑷，其特征在于：所述光电对管⑴固定于转子⑵同心的圆周上，所述转轴⑷固定于转子⑵的轴心内；所述测速盘⑶套装于转轴⑷上。
2.根据权利要求1所述的一种同步电机调速系统转子位置检测装置，其特征在于：所述光电对管⑴的数量为3-9个。
3.根据权利要求1所述的一种同步电机调速系统转子位置检测装置，其特征在于：所述光电对管⑴的数量为3个。
4.根据权利要求1所述的一种同步电机调速系统转子位置检测装置，其特征在于：所述光电对管⑴的数量为6个。
5.根据权利要求1所述的一种同步电机调速系统转子位置检测装置，其特征在于：所述三个光电对管⑴固定于转子同心的圆周上并依次安装相距15°-60°。
6.根据权利要求1所述的一种同步电机调速系统转子位置检测装置，其特征在于：所述三个光电对管⑴固定于转子同心的圆周上并依次安装相距15°。
7.根据权利要求1所述的一种同步电机调速系统转子位置检测装置，其特征在于：所述三个光电对管⑴固定于转子同心的圆周上并依次安装相距30°。
8.根据权利要求1所述的一种同步电机调速系统转子位置检测装置，其特征在于：所述转轴⑷上的齿数为8-16。
9.根据权利要求1所述的一种同步电机调速系统转子位置检测装置，其特征在于：所述测速盘⑶与转轴⑷上的齿间距相等。
10.一种同步电机调速系统转子位置的检测方法，包括如下步骤：
步骤一、根据正弦波同步电机的光电对管⑴的输出信号计算当前转子⑵转速；
步骤二、通过当前转子⑵转速和上一时刻的转子⑵位置计算当前的转子⑵位置；
步骤三、采用具体的控制策略对正弦波同步电机进行控制。
步骤四、启动转子位置检测子程序；
步骤五、根据在标准位置处捕获的位置信号计算当前的转子转速，并赋值给当前的转子转速ω；
步骤六、根据上一时刻的转子位置θlast、当前的转子转速ω、控制时间间隔tstep和修正角θcf计算当前的转子位置θ：θ＝θlast+ωtstep+θcf；
步骤七、本次转子位置检测结束后，退出该子程序。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104283469A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-01-14 | 海安县申菱电器制造有限公司 | 采用光电对管的同步电机调速系统转子位置检测方法 |
| CN105576913A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-05-11 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 伺服电机定转子间偏心量检测方法、装置和设备 |
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2014
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