全数字伺服系统中电机转子初始定位的方法

*

胡庆波,胡海兵,吕征宇

(浙江大学电气工程学院,杭州 310027)

摘 要:使用增量式光电编码器测量电机位置的伺服系统中,在电机启动时,普遍存在无法准确测量出电机转
轴初始位置的问题。电机的初始位置不仅影响伺服系统的定位精度,而且会对电机的启动性能造成一定的影
响。提出了一种电机初始位置的确定方法,通过输出给定位置的定子电流矢量的方法,可以精确检测出电机
初始位置。实验结果表明,使用该方法进行初始定位时,电机仅有微小的振动,并且电机在定位前后启动性能
有较大的提高。
关键词:伺服系统;电流矢量;初始位置
中图分类号:TM383

文献标识码:A

文章编号:1003-8930(2005)04-0007-04

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1 前言

交流伺服系统

[1,2]

广泛应用于数控车床、纺织

机械、以及电力系统中的传动控制等领域。为实现
高性能伺服系统的控制,需要精确检测电机转子的
位置,以实现磁场定向和速度控制。目前在电机位
置的检测中使用较多的有旋转变压器、绝对式光电
编码器和增量式光电编码器,其中前两者可以实时
地检测出电机转子的相对位置,而后者获得的是电
机转子的绝对位置。因此在采用增量式光电编码器
的伺服控制中,系统上电后需要先检测出电机的初
始位置。在高性能的伺服应用中,电机的初始定位
不仅影响电机的定位精度,而且对电机的快速启动
也会造成较大的影响。

针对电机初始定位的问题,已有大量文献进行

研究。文献[3]提出了一种在任何负载条件下的初
始定位 方 法,但该方法控制较为复杂,文献[4]提
出的定位方法只考虑了空载的条件,文献[5,6]在
启动时采用一种固定 PWM 模式的开环控制方法,
该方法不能以最大力矩启动。本文针对使用增量式
光电编码器的全数字伺服系统,提出了一种电机初
始定位的方法,通过该方法可以精确检测出电机的
初始 位 置,并且该 方 法 可 以 工 作 在 任 何 负 载 条 件
下,做到以最大力矩启动,同时保证电机位置的连
续性。实验表明,在定位过程中电机振动较小,电机
的启动性能在定位前后有较大的提高,并且控制方
法简单,具有一定的实用价值。

2 矢量控制原理

参 照文 献[7],先介绍一下永磁同步电机的矢

第 17卷第 4期

2005年 8月

电 力 系 统 及 其 自 动 化 学 报

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Vol

.17No.4

Aug. 2005

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收稿日期:2004-07-08;修回日期:2004-07-23