带霍尔信号的增量式光电编码器在控制器测速中的应用

带霍尔信号的增量式光电编码器在控制器测速中的应用
一、增量式光电编码器基础
●增量式光电编码器示意图
●在码盘上均匀地刻制一定数量的光栅,光栅一侧固定有光接收传感器,另一侧有固定光
源,使用时码盘随电机轴同步转动
中间道路●码盘转动产生A、B和Z信号,A和B存在90度的相位差,用以产生正交脉冲信号,测
位置增量,Z信号每转一圈触发一个窄脉冲,用来做基准校准
二、QEP信号解码
●增量式旋转光电编码器输出A、B(占空比50%)和Z信号及其对应互补的差分信号,滤
波后经差动放大器分别输出QEP_A、QEP_B和QEP_INDEX三路信号,接入到DSP的QEI 模块这些波形的时序如下图
蜗轮副
●根据A、B信号相位超前或滞后可以判断转向,脉冲的上下沿捕捉可以产生4倍频信号
提高编码器的分辨率,脉冲累加计数用来计算转子相对于Z起始点的确切位置
alysa_queen三、带定位信号U、V和W信号的增量式光电编码器
●U、V和W信号用来给转子做初始定位,这三个脉冲互差120º电角度方波信号类似于直
流无刷电机位置传感器HALL的输出信号,在一个电角度周期,三个信号的输出组成6个状态,每个状态60º电角度
●要使U、V和W信号能判断转子的初始定位,需要将U相信号上升沿和电机反电势和由
负到正过零点位置对齐
四、增量式光电编码器初始位置
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●编码器U信号和Z信号的关系
●上面提及U、V和W信号类似于直流无刷的HALL传感器的信号,通常使用HALL使用时
已经把1个HALL安装到A相电机绕组磁势轴线位置,另外两个依次按照120º电角度顺序安装好,这样U相信号上升沿和电机A相反电势和由负到正过零点位置对齐,该位置定义为初始位置,此时。绕组A相轴线和转子D轴对齐
hxi●编码器安装好后,U相信号上升沿位置也就确定,所以编码器的初次安装一般而言需要
将U相信号标定到A相电机绕组磁势轴线位置
●Z信号触发信号通常而言和编码器U相信号上升沿对齐,如果有偏差,需要加上校正因
子,这样Z信号就能反应电机的U相反电势零点位置即初始位置的位置
●编码器安装好后,编码器U相信号和Z触发信号的位置是固定的,和A相绕组轴线存在
着对应关系,但电机转子的位置是随机的,可能在0到360º电角度6个扇区之间的任何一个位置,每个
扇区的轴线与转子的D轴是随机的,定义该值θz。θz的物理含义是:每个扇区的轴线与转子D轴位置的差值。该差值是物理存在的,在矢量控制之前必须要学到
热熔胶封箱机
五、转子相位初始化
●对于采用带U,V,W磁极信号的编码器来说,采用这个编码器能够把一个电角度周期分成
6个区间。当系统上电时,检测U,V,W三相的状态能够知道当前在哪个区间(0~5),从而得到θe=θZ+n*60+30.
●由于U,V,W只能分辨60º电角度,以0区间为例,电角度表示范围在0~60º之间,取其
中间值30º代表当前位置
●对于磁钢表贴式永磁电机,通常采用id=0的控制方式,定子磁链矢量超前转子D轴90
º时力矩最大,用编码器U、V和W相脉冲信号定位时由于有30º的电角度误差,所以定子磁链矢量超前磁极位置不一定刚好是90º,而是在60º-120º之间。这时转矩不是最大,但足够启动电机,当Z信号触发脉冲到来时就能重新修正转子的位置,之后使用A、B 脉冲的信号获取精确的转子位置信号
下图为教科书通常的转子相位初始化示意图

本文发布于:2024-09-21 10:56:13,感谢您对本站的认可!

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