CN106100487B - 一种直线电机的初始相位角检测方法 - Google Patents

一种直线电机的初始相位角检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种直线电机的初始相位角检测方法，包括以下步骤：S1、直线电机的动子进行正反微动，确保直线电机的动子不在两端；S2、运行初始相位检测算法。本发明的有益效果是：不但可以精确检测直线电机初位置不在两边时的初始相位，而且可以有效解决直线电机初始位置在两端的时候检测相位角失败的情况。

Description

一种直线电机的初始相位角检测方法
技术领域
本发明涉及初始相位角检测方法，尤其涉及一种直线电机的初始相位角检测方法。
背景技术
永磁同步直线电机将电能直接转换为直线运动，取消了传统的从旋转电机到工作台之间的一切中间传动环节，进给系统可以直接驱动负载，具有高速、高精的特性，因此直线电机正在成为高档数控机床的主要功能部件，在高速高精数控系统、IC制芯和封装设备、光刻机等众多应用场合具有广阔的应用前景。为了获得良好的动态调速特性，提高控制效果，直线电机采用矢量控制技术。而永磁同步直线电机多采用光电型增量编码器，所以在基于矢量控制技术的控制系统中，上电初始相位角的确定是影响系统整体性能的关键。
在研究论文“永磁同步直线电机矢量控制系统中初始寻相和电角度的测定，微电机，2009，42（11），1－6”中提出了一种初始相位确定方法，该方法需要在直线电机端部安装一个接近开关，将光栅尺的Z轴脉冲和接近开关的输出信号进行逻辑与，逻辑与输出的信号作为控制计数器的复位。当系统上电后，直线电机以较慢的速度向零点运动，当系统检测到Z轴脉冲时，计数器复位清零，此时电机的位置就是电机零点。在发明专利“一种直线电机初始相位确定方法，专利申请号201310594864.6”中提出一种初始相位确定方法，该方法将具有几个不同电角度的电流依次通入直线电机动子的线圈阵列中，使动子运动，利用传感器测量每种矢量下的动子加速度，通过一定的算法计算电机初始相位角。
虽然已有文献提出了多种方法检测永磁同步直线电机的初始相位角，但当直线电机动子处于两端时，电机可能受到两端的阻力，不能向某一方向微动，检测方法将不适用于直线电机动子处于两端的情况，初始相位角会检测失败。
已有的检测永磁同步直线电机的初始相位角方法的缺陷主要源于对直线电机动子在两端的特殊情况缺乏考虑。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种直线电机的初始相位角检测方法，不但可以精确检测直线电机初位置不在两边时的初始相位，而且可以有效解决直线电机初始位置在两端的时候检测相位角失败的情况。
本发明提供了一种直线电机的初始相位角检测方法，包括以下步骤：
S1、直线电机的动子进行正反微动，确保直线电机的动子不在两端；
S2、运行初始相位检测算法。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，首先选择两个相反的矢量让直线电机的动子正反移动一定距离，确保在初始相位检测前，直线电机的动子不在两端，如果直线电机的动子既不能正向移动到指定的相对位置，也不能反向移动到指定的相对位置，则在相反的两个矢量的基础上再加90度，确保直线电机的动子运动到指定的相对位置。
作为本发明的进一步改进，步骤S1包括以下子步骤：
S101、给定0度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置D，如果动子没有运行到相对位置D，则进行步骤S103，如果动子运行到相对位置D，则进行步骤S102；
S102、给定180度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置D/2，如果动子没有运行到相对位置D/2，则电机微动不成功，报故障；如果动子运行到相对位置D/2，则电机微动成功，结束；
S103、给定180度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置－D，如果动子没有运行到相对位置－D，则进行步骤S105，如果动子运行到相对位置－D，则进行步骤S104；
S104、给定0度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置－D/2，如果动子没有运行到相对位置－D/2，则电机微动不成功，报故障；如果动子运行到相对位置－D/2，则电机微动成功，结束；
S105、给定90度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置D，如果动子没有运行到相对位置D，则进行步骤S107，如果动子运行到相对位置D，则进行步骤S106：
S106、给定270度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置D/2，如果动子没有运行到相对位置D/2，则电机微动不成功，报故障；如果动子运行到相对位置D/2，则电机微动成功，结束；
S107、给定270度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置－D/2，如果动子没有运行到相对位置－D/2，则电机微动不成功，报故障；如果动子运行到相对位置－D/2，则电机微动成功，结束。
作为本发明的进一步改进，步骤S2包括以下子步骤：
S201、初始化，令j=0，alfa1=0, alfa2=-pi, alfa3=pi，seta=0；
S202、假设直线电机的动子和A相重合，即动子处于0度角上，令seta= alfa1，给直线电机一个直轴电流Id, Id＝Imax，交轴电流Iq=0，j=j+1；
S203、如果直线电机的定子磁场方向和直轴电流矢量不重合，则直线电机的动子会运动，根据动子的运动方向判断动子处于0度～180度之间或者处于-180度～0度之间，正方向运动则判断处于动子处于0度～180度之间，反方向运动则判断动子处于-180度～0度之间；
S204、如果动子朝正方向运动，动子在本次定位的移动相对角度为beta ，则直轴电流Id＝0，alfa2=alfa1，alfa1=（alfa2+ alfa3）/2；如果动子朝反方向运动，则直轴电流Id＝0，alfa3=alfa1，alfa1=（alfa2+ alfa3）/2；
S205、进行补偿操作，alfa1=alfa1+beta，alfa2=alfa2+beta，alfa3=alfa3+beta，令seta= alfa1；
S206、重复一定次数的步骤S202至S205操作；
S207、结束。
作为本发明的进一步改进，在步骤S206中，如果j≤7，则返回步骤S202，如果j>7，则进入步骤S207。
本发明的有益效果是：通过上述方案，不但可以精确检测直线电机初位置不在两边时的初始相位，而且可以有效解决直线电机初始位置在两端的时候检测相位角失败的情况。
附图说明
图1是本发明一种直线电机的初始相位角检测方法的总流程图。
图2是本发明一种直线电机的初始相位角检测方法的直线电机的动子进行正反微动的流程图。
图3是本发明一种直线电机的初始相位角检测方法的初始相位检测算法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，一种直线电机的初始相位角检测方法，包括以下步骤：
S1、直线电机的动子进行正反微动，确保直线电机的动子不在两端；
S2、运行初始相位检测算法。
根据矢量控制的分析，当电机动子电流矢量与定子轴不重合时，电机动子会运动到该处并与定子磁极方向重合。本方法就是基于这种控制思想来对动子初始位置进行检测。检测动子初始相位的过程就是动子电流矢量不断慢慢接近定子磁极，最终两者重合。
为了保证能正确检测初始相位角，在检测初始相位角之前，必须保证电机动子不在电机的两端，和电机两端保持一定的距离。如果电机动子在相位初始化前能左右微动，则证明电机动子不在电机两端。即使电机动子在电机两端，也能通过微动使其离开电机两端。在刚上电的时候，系统未知直线电机初始相位角，位置环不能正常工作。
如图2所示，在步骤S1中，首先选择两个相反的矢量让直线电机的动子正反移动一定距离，确保在初始相位检测前，直线电机的动子不在两端，如果直线电机的动子既不能正向移动到指定的相对位置，也不能反向移动到指定的相对位置，则在相反的两个矢量的基础上再加90度，确保直线电机的动子运动到指定的相对位置。
如图2所示，步骤S1包括以下子步骤：
S101、给定0度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置D，如果动子没有运行到相对位置D，则进行步骤S103，如果动子运行到相对位置D，则进行步骤S102；
S102、给定180度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置D/2，如果动子没有运行到相对位置D/2，则电机微动不成功，报故障；如果动子运行到相对位置D/2，则电机微动成功，结束；
S103、给定180度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置－D，如果动子没有运行到相对位置－D，则进行步骤S105，如果动子运行到相对位置－D，则进行步骤S104；
S104、给定0度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置－D/2，如果动子没有运行到相对位置－D/2，则电机微动不成功，报故障；如果动子运行到相对位置－D/2，则电机微动成功，结束；
S105、给定90度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置D，如果动子没有运行到相对位置D，则进行步骤S107，如果动子运行到相对位置D，则进行步骤S106：
S106、给定270度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置D/2，如果动子没有运行到相对位置D/2，则电机微动不成功，报故障；如果动子运行到相对位置D/2，则电机微动成功，结束；
S107、给定270度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置－D/2，如果动子没有运行到相对位置－D/2，则电机微动不成功，报故障；如果动子运行到相对位置－D/2，则电机微动成功，结束。
如图3所示，步骤S2包括以下子步骤：
S201、初始化，令j=0，alfa1=0, alfa2=-pi, alfa3=pi，seta=0；
S202、假设直线电机的动子和A相重合，即动子处于0度角上，令seta= alfa1，给直线电机一个直轴电流Id, Id＝Imax，交轴电流Iq=0，j=j+1；
S203、如果直线电机的定子磁场方向和直轴电流矢量不重合，则直线电机的动子会运动，根据动子的运动方向判断动子处于0度～180度之间或者处于-180度～0度之间，正方向运动则判断处于动子处于0度～180度之间，反方向运动则判断动子处于-180度～0度之间；
S204、如果动子朝正方向运动，动子在本次定位的移动相对角度为beta ，则直轴电流Id＝0，alfa2=alfa1，alfa1=（alfa2+ alfa3）/2；如果动子朝反方向运动，则直轴电流Id＝0，alfa3=alfa1，alfa1=（alfa2+ alfa3）/2；
S205、进行补偿操作，alfa1=alfa1+beta，alfa2=alfa2+beta，alfa3=alfa3+beta，令seta= alfa1；
S206、重复一定次数的步骤S202至S205操作，每进行一次步骤S202至S205的操作，初始相位的定位精度就提高一倍；
S207、结束。
在步骤S206中，如果j≤7，则返回步骤S202，如果j>7，则进入步骤S207，重复7次步骤S202至S205的操作，则初始相位角的测量值和实际值相差少于1.5度，完全可以满足矢量控制要求。
本发明提供的一种直线电机的初始相位角检测方法，为直线电机初始相位角检测技术，该技术不但可以精确检测直线电机初位置不在两边时的初始相位，而且可以有效解决直线电机初始位置在两端的时候检测相位角失败的情况。该技术可方便在软件中通过DSP等MCU实现，算法可移值性强，可适用于不同的应用。本技术是针对直线电机在工业设备而研发，也可拓展应用到其它装有增量型光电编码器的永磁同步旋转电机的应用中，如交流伺服电机等。
本发明提供的一种直线电机的初始相位角检测方法，无论上电的时候永磁同步直线电机的动子处于什么位置，都能正确识别电机的初始相位角，初始相位角的检测精度能满足矢量控制要求，能保证正确完成关于电机控制的一系列算法。该方法不但适用于永磁同步直线电机的初始相位角的检测，同时还适用于安装有增量型编码器的永磁同步旋转电机。
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，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种直线电机的初始相位角检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、直线电机的动子进行正反微动，确保直线电机的动子不在两端；
S2、运行初始相位检测算法；
其中，
在步骤S1中，首先选择两个相反的矢量让直线电机的动子正反移动一定距离，确保在初始相位检测前，直线电机的动子不在两端，如果直线电机的动子既不能正向移动到指定的相对位置，也不能反向移动到指定的相对位置，则在相反的两个矢量的基础上再加90度，确保直线电机的动子运动到指定的相对位置；
步骤S1包括以下子步骤：
S101、给定0度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置D，如果动子没有运行到相对位置D，则进行步骤S103，如果动子运行到相对位置D，则进行步骤S102；
S102、给定180度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置D/2，如果动子没有运行到相对位置D/2，则电机微动不成功，报故障；如果动子运行到相对位置D/2，则电机微动成功，结束；
S103、给定180度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置－D，如果动子没有运行到相对位置－D，则进行步骤S105，如果动子运行到相对位置－D，则进行步骤S104；
S104、给定0度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置－D/2，如果动子没有运行到相对位置－D/2，则电机微动不成功，报故障；如果动子运行到相对位置－D/2，则电机微动成功，结束；
S105、给定90度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置D，如果动子没有运行到相对位置D，则进行步骤S107，如果动子运行到相对位置D，则进行步骤S106：
S106、给定270度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置D/2，如果动子没有运行到相对位置D/2，则电机微动不成功，报故障；如果动子运行到相对位置D/2，则电机微动成功，结束；
S107、给定270度电流矢量，判断动子是否运行到相对位置－D/2，如果动子没有运行到相对位置－D/2，则电机微动不成功，报故障；如果动子运行到相对位置－D/2，则电机微动成功，结束；
步骤S2包括以下子步骤：
S201、初始化，令j=0，alfa1=0, alfa2=-pi, alfa3=pi，seta=0；
S202、假设直线电机的动子和A相重合，即动子处于0度角上，令seta= alfa1，给直线电机一个直轴电流Id, Id＝Imax，交轴电流Iq=0，j=j+1；
S203、如果直线电机的定子磁场方向和直轴电流矢量不重合，则直线电机的动子会运动，根据动子的运动方向判断动子处于0度～180度之间或者处于-180度～0度之间，正方向运动则判断处于动子处于0度～180度之间，反方向运动则判断动子处于-180度～0度之间；
S204、如果动子朝正方向运动，动子在本次定位的移动相对角度为beta ，则直轴电流Id＝0，alfa2=alfa1，alfa1=（alfa2+ alfa3）/2；如果动子朝反方向运动，则直轴电流Id＝0，alfa3=alfa1，alfa1=（alfa2+ alfa3）/2；
S205、进行补偿操作，alfa1=alfa1+beta，alfa2=alfa2+beta，alfa3=alfa3+beta，令seta= alfa1；
S206、重复一定次数的步骤S202至S205操作；
S207、结束。
2.根据权利要求1所述的直线电机的初始相位角检测方法，其特征在于：在步骤S206中，如果j≤7，则返回步骤S202，如果j>7，则进入步骤S207。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106972800B (zh) * 2017-05-09 2019-10-08 南京航空航天大学 一种电机预定位估计的方法
CN108448992B (zh) * 2018-04-28 2019-08-16 北京机械设备研究所 一种永磁直线电机动子初始位置估算方法及系统
CN109004875B (zh) * 2018-07-26 2020-10-23 上海汽车工业(集团)总公司 永磁同步电机转子位置传感器零角度计算方法和标定方法
CN113162503B (zh) * 2021-03-10 2023-02-28 深圳市微秒控制技术有限公司 一种无霍尔直线电机初始电气角度学习方法
CN114665781B (zh) * 2022-04-26 2023-11-10 英孚康(苏州)工业控制有限公司 一种直线电机初始位置辨识方法及控制系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101604955A (zh) * 2009-07-16 2009-12-16 秦皇岛开发区海纳电测仪器有限责任公司 三相交流伺服电动机微动寻相方法
CN102347722A (zh) * 2010-08-06 2012-02-08 上海开通数控有限公司 直线同步电机初始磁场位置的检测方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4239372B2 (ja) * 1999-09-17 2009-03-18 株式会社安川電機 Ａｃ同期モータの初期磁極推定装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101604955A (zh) * 2009-07-16 2009-12-16 秦皇岛开发区海纳电测仪器有限责任公司 三相交流伺服电动机微动寻相方法
CN102347722A (zh) * 2010-08-06 2012-02-08 上海开通数控有限公司 直线同步电机初始磁场位置的检测方法

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