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通常情况下编码器与转子同轴连接后,由于其安装的任意性,绝对位置信号、参考信号与转子位置的初始关系是随机且未知的,即正弦形绝对位置信号与转子机械角度之间存在一个初相角。因此,在编码器安装完成后,必须进行校正方可使用。
编码器安装存在随机性,故正弦形的绝对位置信号与转子机械角度之间常存在初相角,记为∆θ。在编码器安装完成后,∆θ的数值是随机且未知的。 初相角∆θ、绝对位置信号电压以及转子机械角度θm 的关系为: 初相角∆θ的计算式为: 由上式可以看出,获取准确的转子机械角度θm 是完成绝对位置信号调零的关键。因此,提出一种基于定向定子电流矢量的绝对位置信号调零方法。 当 i A为最大值 Im时,i B和 i C为−Im/2。此时三相定子电流矢量如图 4.3 中 IA、IB 和 IC 所示。由于 IB 和 IC 关于 A 轴对称,故定子电流矢量方向与 A 轴同向。 由于定子磁动势方向与定子电流矢量方向同向,即定子磁动势 f0 的方向也沿着 A 轴。 在此约定,磁动势方向由定子指向转子时,该极为定子磁场的 N 极;磁动势方向由转子指向定子时,该极为定子磁场的 S 极。由此可得,定子电流矢量I0 产生的理想定子磁场的磁极。 假设此后三相定子电流不再变化,即定子电流矢量恒为 I0,那么在定子磁场的持续作用下,转子的磁场方向将与 A 轴重合,将该位置定义为转子的零度位置。此时,对比绝对位置检测结果,即可获得初相角,从而完成绝对位置信号调零。 如何产生恒定定子电流矢量 I0 呢?定子电流矢量 I0 是三相定子电流矢量的合矢量,在产生该定子电流矢量时,三相定子电流关系为 经过Clarke 变换和 Park 变换后,三相静止坐标系下的定子电流可等效至同步旋转坐标系。由于在定子电流矢量 I0 的作用下,转子最终被预定位至零度位置,故 Park 变换中的转子角度θ设为零度,由此可得: 在 d-q 坐标系下,控制 id 为定值、iq 为零,且将转子电气角度给定为零度,即可产生恒定的定子电流矢量 I0。 在同步旋转坐标系下,转子磁场定向的 PMSM 矢量控制策略通过电流环可现对 d、q 轴定子电流的控制,这为定子电流矢量 I0 的产生提供了思路。、对矢量控制策略做如下修改:去除速度环,保留电流环,且电流环的给定为 id*=Im(为定值)、iq*=0,并将转子的电气角度设定为零度。根据修改后的控制框图中电流环的调节作用,即可在定子绕组内产生恒定的定子电流矢量 I0。 编码器绝对位置信号调零流程图如下: |
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