CN110661465B - 一种伺服电机极对数检测方法、驱动器及系统 - Google Patents

一种伺服电机极对数检测方法、驱动器及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种伺服电机极对数检测方法、驱动器及系统，方法为通过获得被测电机转动后的编码器脉冲数pulse2与初始的编码器脉冲数pulse1比较，计算出脉冲差值△pulse，然后根据公式计算得出电机极对数p=（θ/360）*2n/△pulse；驱动器包括数值设置模块、角度设置生成模块、IPARK模块、SVPWM模块、三相逆变器、编码器位置差计算模块和获取绝对值编码器类型最大计数值模块；本发明克服了现有技术中检测电机极对数存在的偏差问题，可以得到准确的电机极对数，而且该方法不需要人工操作。

Description

一种伺服电机极对数检测方法、驱动器及系统
技术领域
本发明涉及工业自动化控制技术领域，具体涉及一种伺服电机极对数检测方法、驱动器及系统。
背景技术
电机极对数对伺服系统的控制起着至关重要的作用，若极对数设置错误，驱动器无法正常工作。传统的电机极对数检测方法根据电机转子旋转一周对应的反电势变化周期数为电机极对数两倍的原理，将电机的三相电枢通过电阻进行星形短接，然后手动旋转电机转子，同时使用示波器测量电枢和中心点的反电势，这种方法比较繁琐。如申请号为CN201710807927.X的中国专利一种永磁同步电机极对数检测方法及系统中利用公式p=60*f/nfb计算电机的极对数，其中nfb是电机匀速运行时的速度，而电机在启动后，会开始加速，最终运行于平稳的速度，但是该专利中通过设置预设的运行速度获取时间来获得平稳速度的方法会存在偏差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种伺服电机极对数检测方法、驱动器及系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种伺服电机极对数检测方法，通过获得被测电机转动后的编码器脉冲数pulse2与初始的编码器脉冲数pulse1比较，计算出脉冲差值△pulse，然后根据公式计算得出电机极对数p =（θ/360）*2n/△pulse，其中p表示电机极对数，θ表示电角度，n表示编码器位数。
进一步的，比较电机转动后的编码器脉冲数pulse2与初始的编码器脉冲数pulse1具体是：若pulse2< pulse1，则电机转动后的脉冲差值△pulse = 2n- pulse1+ pulse2。
进一步的，比较电机转动后的编码器脉冲数pulse2与初始的编码器脉冲数pulse1具体是：若pulse2 > pulse1，则电机转动后的脉冲差值△pulse = pulse2 - pulse1。
进一步的，具体步骤如下：
S1，先获取伺服电机初始的编码器冲数pulse1；
S2，伺服驱动器采用电压开环控制伺服电机转动；
S3，伺服电机停止转动时读出编码器脉冲数pulse2；
S4，比较pulse1和pulse2大小，并计算出脉冲差值△pulse；
S5，利用计算出的脉冲差值通过公式p =（θ/360）*2n/△pulse算出电机极对数p。
进一步的，所述步骤S2具体是：利用按键设置Ud、Uq的数值，电角度θ从0度按一定的频率达到360度之间的值，然后保持不变，伺服电机转动，其中可以输入启动电压针对不同功率的电机转动，适用性强。和Uq为设定的电压值。由于不同功率的电机其自身的转动惯量不一样，设置的Ud、Uq值要使电机能克服自身的转动惯量转起来，这样可以满足对不同功率电机进行极对数检测。
进一步的，所述步骤S2具体是：利用按键设置Ud、Uq的数值，电角度θ从0度按一定的频率达到-360度之间的值，然后保持不变，伺服电机转动。
进一步的，所述步骤S3具体是：当电角度θ保持不变后，电机会停止旋转，固定在设置的电角度的位置，读出此时的编码器脉冲数pulse2。
进一步的，伺服驱动器采用电压开环控制，输入 Ud、Uq数值，利用IPARK实现Ud、Uq到Uα、Uβ的转换，SVPWM模块输出六路PWM波，控制三相逆变器，使伺服电机旋转。
进一步的，得到的Uα、Uβ用于SVPWM算法，Ud、Uq和θ存在下面公式对应的关系：
Uα = Ud*cosθ–Uq*sinθ
Uβ = Ud*sinθ + Uq*cosθ。
进一步的，最后计算出的电机极对数通过极对数显示模块显示。
进一步的，设定了电角度θ后，伺服电机达到设定的电角度θ之前，电流波形为正弦波，周期是电角度θ变化频率的倒数，达到电角度θ后，电流波形保持不变。
一种驱动器，其具有对伺服电机极对数检测功能，运行检测功能时实现以上任一项所述的伺服电机极对数检测方法。
进一步的，包括数值设置模块、角度设置生成模块、IPARK模块、SVPWM模块、三相逆变器、编码器位置差计算模块和获取绝对值编码器类型最大计数值模块，所述数值设置模块用于输入电压值Ud、Uq，所述角度设置生成模块用于设置并生成电角度θ，所述IPARK模块dq坐标系到αβ坐标系的转换即实现Ud、可以输入启动电压针对不同功率的电机转动，适用性强。到Uα、Uβ的转换，IPARK（即反park）是坐标变换，从dq坐标系转换到αβ坐标系是为了配合SVPWM算法，SVPWM需要的输入为α、β轴的电压分量，所述SVPWM模块输出六路PWM波，控制三相逆变器，所述三相逆变器输出信号控制伺服电机旋转，所述编码器位置差计算模块用于计算伺服电机由启动到停止时编码器所计的脉冲差值，所述获取绝对值编码器类型最大计数值模块在驱动器上电时可以自动获取被测电机的编码器类型及该编码器的最大计数值。
进一步的，还包括极对数显示模块，所述极对数显示模块具体形式为数码管或液晶屏。
一种系统，包括伺服电机和驱动器，所述驱动器驱动伺服电机转动，驱动器运行时实现以上任一项所述的伺服电机极对数检测方法。
本发明提供的一种伺服电机极对数检测方法的有益效果在于：克服了现有技术中检测电机极对数存在的偏差问题，可以得到准确的电机极对数，而且该方法不需要人工操作，只需要输入电机的启动电压即可以获得电机转动的脉冲数，进而计算得出脉冲差值，最后利用脉冲差值计算出电机极对数，方便快捷且准确率高，可以有效提高了检测效率；此外，可以输入不同启动电压针对不同功率的电机转动，适用性强。
附图说明
图1为本发明系统示意图；
图2为极对数检测时电机相电流的变化过程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
实施例1：一种伺服电机极对数检测方法。
一种伺服电机极对数检测方法，伺服驱动器采用电压开环控制，利用按键设置Ud、Uq的数值，电角度θ从0度按一定的频率达到360度之间的值，然后保持不变。当电角度保持不变后，电机会停止旋转，固定在设置的电角度的位置，读出此时的编码器脉冲数pulse2，与初始的编码器脉冲数pulse1相比，假设θ在0度到360度范围，则θ所占得比例为θ/360，已知编码器位数为n，设置的电角度为θ度，若pulse2< pulse1，则电机转过一个电角度时编码器所计的脉冲差值△pulse = 2n- pulse1+ pulse2；若pulse2 > pulse1，则电机转过一个电角度时编码器所计的脉冲差值△pulse = pulse2 - pulse1，然后根据电机极对数p =（θ/360）*2n/△pulse，得到所测电机的极对数，将该值送入显示模块，将电机的极对数显示出来。
在实施过程中的电流波形变化规律如图2所示，在电机到达设定角度之前，电流波形为正弦波，周期是电角度变化频率的倒数，达到设定角度后，电流波形保持不变。
通过本实施例所述的方法可以快速准确地得到伺服电机的极对数，可以输入不同启动电压针对不同功率的电机转动，适用性强。
实施例2：一种伺服电机极对数检测方法。
一种伺服电机极对数检测方法，电角度θ可以在-180~180度之间的正负对称的角度变化，如θ从-90~90度，若pulse2< pulse1，则电机转过一个电角度时编码器所计的脉冲差值△pulse = 2n- pulse1+ pulse2；若pulse2 > pulse1，则电机转过一个电角度时编码器所计的脉冲差值△pulse = pulse2 - pulse1，然后根据电机极对数p =（90/180）*2n/△pulse，得到所测电机的极对数，将该值送入显示模块，将电机的极对数显示出来。
实施例3：一种伺服电机极对数检测方法。
一种伺服电机极对数检测方法，电角度θ可以在-360~360度之间的正负对称的角度变化，如θ从-90~90度，若pulse2< pulse1，则电机转过一个电角度时编码器所计的脉冲差值△pulse = 2n- pulse1+ pulse2；若pulse2 > pulse1，则电机转过一个电角度时编码器所计的脉冲差值△pulse = pulse2 - pulse1，然后根据电机极对数p =（90/360）*2n/△pulse，得到所测电机的极对数，将该值送入显示模块，将电机的极对数显示出来。
实施例4：一种驱动器，如图1所示。
一种驱动器，其具有对伺服电机极对数检测功能，运行检测功能时实现实施例1-3任一项所述的伺服电机极对数检测方法。本实施例中包括数值设置模块、角度设置生成模块、IPARK模块、SVPWM模块、三相逆变器、编码器位置差计算模块和获取绝对值编码器类型最大计数值模块，所述数值设置模块用于输入电压值Ud、Uq，所述角度设置生成模块用于设置并生成电角度θ，所述IPARK模块dq坐标系到αβ坐标系的转换即实现Ud、Uq到Uα、Uβ的转换，IPARK（即反park）是坐标变换，从dq坐标系转换到αβ坐标系是为了配合SVPWM算法，SVPWM需要的输入为α、β轴的电压分量，所述SVPWM模块输出六路PWM波，控制三相逆变器，所述三相逆变器输出信号控制伺服电机旋转，所述编码器位置差计算模块用于计算伺服电机由启动到停止时编码器所计的脉冲差值，所述获取绝对值编码器类型最大计数值模块在驱动器上电时可以自动获取被测电机的编码器类型及该编码器的最大计数值。还包括有极对数显示模块，所述极对数显示模块具体形式为数码管。
通过本实施中所述的驱动器可以快速检测伺服电机的极对数，且准确率高，不需要任何的人工操作，只需要输入伺服电机的启动电压，后续模块即可完成对极对数的检测。
实施例5：一种系统。
一种系统，包括伺服电机和驱动器，所述驱动器驱动伺服电机转动，驱动器运行时实现实施例1-3任一项所述的伺服电机极对数检测方法。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (13)

1.一种伺服电机极对数检测方法，其特征在于，通过获得被测电机转动后的编码器脉冲数pulse2与初始的编码器脉冲数pulse1比较，计算出脉冲差值△pulse，然后根据公式计算得出电机极对数p＝(θ/360)*2n/△pulse，其中p表示电机极对数，θ表示电角度，n表示编码器位数；比较电机转动后的编码器脉冲数pulse2与初始的编码器脉冲数pulse1具体是：若pulse2<pulse1，则电机转动后的脉冲差值△pulse＝2n-pulse1+pulse2；比较电机转动后的编码器脉冲数pulse2与初始的编码器脉冲数pulse1具体是：若pulse2>pulse1，则电机转动后的脉冲差值△pulse＝pulse2-pulse1。
2.如权利要求1所述的伺服电机极对数检测方法，其特征在于：具体步骤如下：
S1，先获取伺服电机初始的编码器冲数pulse1；
S2，伺服驱动器采用电压开环控制伺服电机转动；
S3，伺服电机停止转动时读出编码器脉冲数pulse2；
S4，比较pulse1和pulse2大小，并计算出脉冲差值△pulse；
S5，利用计算出的脉冲差值通过公式p＝(θ/360)*2n/△pulse算出电机极对数p。
3.如权利要求2所述的伺服电机极对数检测方法，其特征在于：所述步骤S2具体是：利用按键设置Ud、Uq的数值，电角度θ从0度按一定的频率达到360度之间的值，然后保持不变，伺服电机转动，其中Ud和Uq为设定的电压值。
4.如权利要求2所述的伺服电机极对数检测方法，其特征在于：所述步骤S2具体是：利用按键设置Ud、Uq的数值，电角度θ从0度按一定的频率达到-360度之间的值，然后保持不变，伺服电机转动。
5.如权利要求3或4所述的伺服电机极对数检测方法，其特征在于：所述步骤S3具体是：当电角度θ保持不变后，电机会停止旋转，固定在设置的电角度的位置，读出此时的编码器脉冲数pulse2。
6.如权利要求3或4所述的伺服电机极对数检测方法，其特征在于：伺服驱动器采用电压开环控制，输入Ud、Uq数值，利用IPARK实现Ud、Uq到Uα、Uβ的转换，SVPWM模块输出六路PWM波，控制三相逆变器，使伺服电机旋转。
7.如权利要求6所述的伺服电机极对数检测方法，其特征在于：得到的Uα、Uβ用于SVPWM算法，Ud、Uq和θ存在下面公式对应的关系：
Uα＝Ud*cosθ–Uq*sinθ
Uβ＝Ud*sinθ+Uq*cosθ。
8.如权利要求1所述的伺服电机极对数检测方法，其特征在于：最后计算出的电机极对数通过极对数显示模块显示。
9.如权利要求5所述的伺服电机极对数检测方法，其特征在于：设定了电角度θ后，伺服电机达到设定的电角度θ之前，电流波形为正弦波，周期是电角度θ变化频率的倒数，达到电角度θ后，电流波形保持不变。
10.一种驱动器，其特征在于，其具有对伺服电机极对数检测功能，运行检测功能时实现如权利要求1-9任一项所述的伺服电机极对数检测方法。
11.如权利要求10所述的驱动器，其特征在于，包括数值设置模块、角度设置生成模块、IPARK模块、SVPWM模块、三相逆变器、编码器位置差计算模块和获取绝对值编码器类型最大计数值模块，所述数值设置模块用于输入电压值Ud、Uq，所述角度设置生成模块用于设置并生成电角度θ，所述IPARK模块dq坐标系到αβ坐标系的转换即实现Ud、Uq到Uα、Uβ的转换，所述SVPWM模块输出六路PWM波，控制三相逆变器，所述三相逆变器输出信号控制伺服电机旋转，所述编码器位置差计算模块用于计算伺服电机由启动到停止时编码器所计的脉冲差值，所述获取绝对值编码器类型最大计数值模块在驱动器上电时可以自动获取被测电机的编码器类型及该编码器的最大计数值。
12.如权利要求11所述的驱动器，其特征在于，还包括极对数显示模块，所述极对数显示模块具体形式为数码管或液晶屏。
13.一种系统，包括伺服电机和驱动器，所述驱动器驱动伺服电机转动，其特征在于，驱动器运行时实现如权利要求1-9任一项所述的伺服电机极对数检测方法。
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