当其与转 子 不 重 合 时,即发生转动。可以通过光电
码盘记录转过的位 置 θ,这样得出电机原来的位置
为 α= β- θ,θ中包含正负符号,为正时代表电机
正转,即原来位置小于给定位置;为负时代表电机
反转。当转子转到给定电流方向处后,撤去 I

1

的 电

流 矢量,同时把 α角度设为位置给定值,在位置环
的控制下,转子转到初始位置处,从而完成了转子
的初始定位。

图 4 初始定位原理图 1

Fi

g.4 Pr

i

nc

i

pl

e1oft

hei

ni

t

i

a

lor

i

e

nt

a

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i

on

3.2 Z脉冲的位置与 a相轴心不重合

由于光电编码盘的安装问题,常常使 Z脉冲的

位置和定子 a相轴线不重合,此时需要先进行调零
处理。可以分为硬件和软件的调零,硬件调零就是
通过旋转光电码盘的位置,使 Z脉冲出现的位置与
定子 a相轴线重合;软件调零可以检测出 Z脉冲的
位 置和定子 a相轴线的夹角,并进行软件补偿。通
过上面的分析,可以把定子电流矢量定位于 a相轴
线 处,这时电机转子转到 a相轴线的位置,记录此
时转过的角度 γ。然后采用上文 2.1节中提出的定
位方法,对应于图 5所示的情况,电机的初始位置
应为 α= β- θ- γ。

图 5 初始定位原理图 2

Fi

g.5 Pr

i

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i

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on

4 定位策略

通过上文的分析,电机的初始定位需要控制任

意 方向的电流输 出 矢 量 以 及 具 有 回 初 始 位 置 的 功

能。下面分别对这两个方面进行讨论,分析时仅考
虑 Z脉冲的位置与 a相轴线重合的情况。

4.1 任意位置电流矢量的输出

根据电机矢量控制的原理,当检测到转子轴与

a相轴线间的夹角 θ

e

时,可以控制输出电流位于 θ

e

+ 90º的 q轴上,当要控制给定电流矢量位于角 β
处时,可以预先设定此时的转子轴与 a相轴线夹角
为 β- 90º,同时设定输出电流矢量幅值为一常数。
此 时 控 制 回 路 中 速 度 调 节 器 ASR和 电 流 调 节 器

ACR均不工作,给定 i

q

*

= c

o

ns

t

a

nt

,

i

d

*

= 0,设定 θ

e

= β- 90º

,同时开启位置计数器,对光电码盘的反

馈信号进行计数。此时的控制框图如图 6所示。

图 6 任意位置电流矢量控制框图

Fi

g.6 Cont

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i

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i

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e

c

t

or

4.2 回初始位置的控制

图 7给出了伺服系统回初始位置的控制框图。

DSP内定时器 T2的工作时钟设为 QEP时钟,

并且工作于定向增减的模式,这样可以对光电码盘
的 输 入 脉 冲 进 行 计 数。通 过 读 取 计 数 寄 存 器

T2

CNT可 以 获 得 任 意 时 刻 的 电 机 位 置。上 电 时 由

U、

V、

W 三相脉冲决定的位置信号记为 X

1

,输出定

向电流矢 量 后,光电码盘产生位置脉冲,此时读取
的位置信号记为 X

2

,两者的差值为

ΔX = X

2

- X

1

(5)

则电机的初始位置为

X

0

= X

1

- ΔX

(6)

图 7 回初始位置的控制框图

Fi

g.7 Cont

r

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2005年第 4期

胡庆波等:全数字伺服系统中转子初始定位的方法